La contaminación agrícola se refiere a los subproductos bióticos y abióticos de las prácticas agrícolas que resultan en contaminación o degradación del medio ambiente y los ecosistemas circundantes, y/o causan daños a los seres humanos y sus intereses económicos. La contaminación puede provenir de una variedad de fuentes, que van desde la contaminación del agua desde fuentes puntuales (desde un único punto de descarga) hasta causas más difusas a nivel de paisaje, también conocidas como contaminación de fuentes difusas y contaminación del aire . Una vez en el medio ambiente, estos contaminantes pueden tener efectos directos en los ecosistemas circundantes, es decir, matar la vida silvestre local o contaminar el agua potable, y efectos aguas abajo, como zonas muertas causadas por escorrentías agrícolas que se concentran en grandes masas de agua.
Las prácticas de gestión, o el desconocimiento de ellas, desempeñan un papel crucial en la cantidad y el impacto de estos contaminantes. Las técnicas de manejo van desde el manejo y alojamiento de animales hasta la dispersión de pesticidas y fertilizantes en prácticas agrícolas globales, que pueden tener importantes impactos ambientales . Las malas prácticas de gestión incluyen operaciones de alimentación animal mal gestionadas, pastoreo excesivo, arado, fertilizantes y uso inadecuado, excesivo o inoportuno de pesticidas.
Los contaminantes procedentes de la agricultura afectan en gran medida la calidad del agua y se pueden encontrar en lagos, ríos, humedales , estuarios y aguas subterráneas . Los contaminantes procedentes de la agricultura incluyen sedimentos, nutrientes, patógenos, pesticidas, metales y sales. [1] La ganadería tiene un impacto enorme en los contaminantes que ingresan al medio ambiente . Las bacterias y los patógenos del estiércol pueden llegar a los arroyos y aguas subterráneas si no se gestiona adecuadamente el pastoreo, el almacenamiento del estiércol en lagunas y su aplicación en los campos. [2] La contaminación del aire causada por la agricultura a través de cambios en el uso de la tierra y las prácticas de ganadería tiene un impacto enorme en el cambio climático , y abordar estas preocupaciones fue una parte central del Informe Especial del IPCC sobre el Cambio Climático y la Tierra . [3] La mitigación de la contaminación agrícola es un componente clave en el desarrollo de un sistema alimentario sostenible . [4] [5] [6]
Se ha calculado que, en ausencia de medidas de control de plagas, las pérdidas de cultivos antes de la cosecha ascenderían normalmente al 40 por ciento. [7] La persistencia es un problema importante. Por ejemplo, el 2,4-D y la atrazina tienen una vida útil de hasta 20 años (como el DDT, aldrín, dieldrín, endrín, heptacloro y toxafeno) o incluso permanentes (como se observa en sustancias como el plomo, el mercurio y el arsénico). [8] El grado de persistencia de los pesticidas y herbicidas depende de la química única del compuesto, que afecta la dinámica de sorción y el destino y transporte resultantes en el ambiente del suelo. [9] Los pesticidas también pueden acumularse en animales que comen plagas y organismos del suelo contaminados. El principal peligro asociado con la aplicación de pesticidas radica en su impacto en organismos no objetivo. [10] Estos abarcan especies que normalmente percibimos como beneficiosas o deseables, como los polinizadores y los enemigos naturales de las plagas (es decir, insectos que se aprovechan de las plagas o las parasitan). [11]
En principio, los pesticidas biopesticidas , derivados de fuentes naturales, [12] podrían reducir la contaminación agrícola general. Su utilización es modesta. Además, los biopesticidas suelen sufrir los mismos impactos negativos que los pesticidas sintéticos. [13] En los Estados Unidos, los biopesticidas están sujetos a menos regulaciones ambientales. Muchos biopesticidas están permitidos según los estándares del Programa Orgánico Nacional del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos para la producción de cultivos orgánicos. [12]
La lixiviación de pesticidas ocurre cuando los pesticidas se disuelven en agua y estas soluciones migran a sitios fuera de su objetivo. La lixiviación es una fuente importante de contaminación de las aguas subterráneas . La lixiviación se ve afectada por el suelo, el pesticida, la lluvia y el riego. Es más probable que se produzca lixiviación si se utiliza un pesticida soluble en agua, cuando el suelo tiende a tener una textura arenosa; si se riega excesivamente justo después de la aplicación del pesticida; si la capacidad de adsorción del pesticida al suelo es baja. La lixiviación puede provenir no sólo de campos tratados, sino también de áreas de mezcla de pesticidas, sitios de lavado de maquinaria de aplicación de pesticidas o áreas de eliminación. [14]
Los fertilizantes se utilizan para proporcionar a los cultivos fuentes adicionales de nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio, que promueven el crecimiento de las plantas y aumentan el rendimiento de los cultivos. Si bien son beneficiosos para el crecimiento de las plantas, también pueden alterar los ciclos biogeoquímicos naturales de nutrientes y minerales y plantear riesgos para la salud humana y ecológica.
Las fuentes de nitrógeno más comunes son NO 3 − (nitrato) y NH 4 + (amonio). Estos fertilizantes han aumentado considerablemente la productividad de las tierras agrícolas:
Si el rendimiento medio de los cultivos se mantuviera en el nivel de 1900, la cosecha del año 2000 habría requerido casi cuatro veces más tierra y la superficie cultivada habría ocupado casi la mitad de todos los continentes libres de hielo, en lugar de menos del 15% de la superficie terrestre total. que se requiere hoy. [15]
— Vaclav Smil, El ciclo del nitrógeno y la producción mundial de alimentos, Volumen 2, páginas 9-13
Aunque aumentan el rendimiento de los cultivos, los fertilizantes nitrogenados también pueden afectar negativamente las aguas subterráneas y superficiales, contaminar la atmósfera y degradar la salud del suelo . [ cita necesaria ] No todos los nutrientes aplicados a través de fertilizantes son absorbidos por los cultivos y el resto se acumula en el suelo o se pierde como escorrentía . Es mucho más probable que los fertilizantes de nitrato se pierdan en el perfil del suelo a través de la escorrentía debido a su alta solubilidad y a las cargas similares entre la molécula y las partículas de arcilla cargadas negativamente. [16] Las altas tasas de aplicación de fertilizantes que contienen nitrógeno combinadas con la alta solubilidad en agua del nitrato conducen a un aumento de la escorrentía hacia las aguas superficiales, así como a la lixiviación hacia las aguas subterráneas, causando así contaminación de las aguas subterráneas . Los niveles de nitrato superiores a 10 mg/L (10 ppm) en el agua subterránea pueden causar el " síndrome del bebé azul " (metahemoglobinemia adquirida) en los bebés y posiblemente enfermedades de la tiroides y varios tipos de cáncer. [17] La fijación de nitrógeno, que convierte el nitrógeno atmosférico (N 2 ) en amoníaco, y la desnitrificación, que convierte los compuestos de nitrógeno biológicamente disponibles en N 2 y N 2 O, son dos de los procesos metabólicos más importantes involucrados en el ciclo del nitrógeno porque son las mayores entradas y salidas de nitrógeno a los ecosistemas. Permiten que el nitrógeno fluya entre la atmósfera (que contiene alrededor del 78% de nitrógeno) y la biosfera. Otros procesos importantes en el ciclo del nitrógeno son la nitrificación y la amonificación, que convierten el amonio en nitrato o nitrito y la materia orgánica en amoníaco, respectivamente. Debido a que estos procesos mantienen las concentraciones de nitrógeno relativamente estables en la mayoría de los ecosistemas, una gran afluencia de nitrógeno proveniente de la escorrentía agrícola puede causar graves perturbaciones. [18] Un resultado común de esto en los ecosistemas acuáticos es la eutrofización , que a su vez crea condiciones hipóxicas y anóxicas, las cuales son mortales y/o dañinas para muchas especies. [19] La fertilización con nitrógeno también puede liberar gases NH 3 a la atmósfera que luego pueden convertirse en compuestos NO x . Una mayor cantidad de compuestos NO x en la atmósfera puede provocar la acidificación de los ecosistemas acuáticos y provocar diversos problemas respiratorios en los seres humanos. La fertilización también puede liberar N 2 O, que es un gas de efecto invernadero y puede facilitar la destrucción del ozono (O 3 ) en la estratosfera. [20]Los suelos que reciben fertilizantes nitrogenados también pueden resultar dañados. Un aumento en el nitrógeno disponible para las plantas aumentará la producción primaria neta de un cultivo y, eventualmente, la actividad microbiana del suelo aumentará como resultado de mayores aportes de nitrógeno provenientes de fertilizantes y compuestos de carbono a través de la biomasa descompuesta. Debido al aumento de la descomposición en el suelo, su contenido de materia orgánica se agotará, lo que resultará en una menor salud general del suelo . [21]
La forma más común de fertilizante de fósforo utilizada en las prácticas agrícolas es el fosfato (PO 4 3- ), y se aplica en compuestos sintéticos que incorporan PO 4 3- o en formas orgánicas como estiércol y compost. [22] El fósforo es un nutriente esencial en todos los organismos debido a las funciones que desempeña en las funciones celulares y metabólicas, como la producción de ácido nucleico y las transferencias de energía metabólica. Sin embargo, la mayoría de los organismos, incluidos los cultivos agrícolas, sólo necesitan una pequeña cantidad de fósforo porque han evolucionado en ecosistemas con cantidades relativamente bajas del mismo. [23] Las poblaciones microbianas en los suelos son capaces de convertir formas orgánicas de fósforo en formas solubles disponibles para las plantas, como el fosfato. Este paso generalmente se evita con fertilizantes inorgánicos porque se aplica como fosfato u otras formas disponibles para las plantas. Cualquier fósforo que no sea absorbido por las plantas es absorbido por las partículas del suelo, lo que ayuda a que permanezca en su lugar. Debido a esto, generalmente ingresa a las aguas superficiales cuando las partículas del suelo a las que está adherido se erosionan como resultado de la precipitación o la escorrentía de aguas pluviales . La cantidad que ingresa a las aguas superficiales es relativamente baja en comparación con la cantidad que se aplica como fertilizante, pero debido a que actúa como un nutriente limitante en la mayoría de los ambientes, incluso una pequeña cantidad puede alterar los ciclos biogeoquímicos naturales del fósforo de un ecosistema. [24] Aunque el nitrógeno desempeña un papel en la proliferación de algas y cianobacterias dañinas que causan la eutrofización, el exceso de fósforo se considera el mayor factor contribuyente debido al hecho de que el fósforo es a menudo el nutriente más limitante, especialmente en aguas dulces. [25] Además de agotar los niveles de oxígeno en las aguas superficiales, la proliferación de algas y cianobacterias puede producir cianotoxinas que son perjudiciales para la salud humana y animal, así como para muchos organismos acuáticos. [26]
La concentración de cadmio en los fertilizantes que contienen fósforo varía considerablemente y puede resultar problemática. Por ejemplo, el fertilizante de fosfato monoamónico puede tener un contenido de cadmio tan bajo como 0,14 mg/kg o tan alto como 50,9 mg/kg. Esto se debe a que la roca de fosfato utilizada en su fabricación puede contener hasta 188 mg/kg de cadmio (por ejemplo, los depósitos en Nauru y las islas Christmas). El uso continuo de fertilizantes con alto contenido de cadmio puede contaminar el suelo y las plantas. La Comisión Europea ha considerado límites al contenido de cadmio de los fertilizantes fosfatados . Los productores de fertilizantes que contienen fósforo seleccionan actualmente la roca fosfórica en función del contenido de cadmio. [27] Las rocas fosfatadas contienen altos niveles de fluoruro . En consecuencia, el uso generalizado de fertilizantes fosfatados ha aumentado las concentraciones de fluoruro en el suelo. Se ha descubierto que la contaminación de los alimentos por fertilizantes es motivo de poca preocupación ya que las plantas acumulan poco fluoruro del suelo; De mayor preocupación es la posibilidad de toxicidad por fluoruro para el ganado que ingiere suelos contaminados. También son motivo de posible preocupación los efectos del fluoruro en los microorganismos del suelo. [28]
El contenido radiactivo de los fertilizantes varía considerablemente y depende tanto de sus concentraciones en el mineral original como del proceso de producción del fertilizante. Las concentraciones de uranio-238 pueden oscilar entre 7 y 100 pCi/g en roca fosfórica y entre 1 y 67 pCi/g en fertilizantes fosfatados. Cuando se utilizan altas dosis anuales de fertilizantes con fósforo, esto puede dar como resultado concentraciones de uranio-238 en suelos y aguas de drenaje que son varias veces mayores que las normalmente presentes. Sin embargo, el impacto de estos aumentos en el riesgo para la salud humana derivado de la contaminación de los alimentos con radionucleidos es muy pequeño (menos de 0,05 mSv/año). [ cita necesaria ]
Maquinaria y equipos agrícolas que emiten cantidades sustanciales de gases nocivos. [29]
La agricultura contribuye en gran medida a la erosión del suelo y la deposición de sedimentos a través de una gestión intensiva o una cobertura terrestre ineficiente. [30] Se estima que la degradación de las tierras agrícolas está provocando una disminución irreversible de la fertilidad en aproximadamente 6 millones de hectáreas de tierras fértiles cada año. [31] La acumulación de sedimentos (es decir, sedimentación) en el agua de escorrentía afecta la calidad del agua de diversas maneras. [ cita necesaria ] La sedimentación puede disminuir la capacidad de transporte de acequias, arroyos, ríos y canales de navegación. También puede limitar la cantidad de luz que penetra en el agua, lo que afecta a la biota acuática. La turbidez resultante de la sedimentación puede interferir con los hábitos alimentarios de los peces, afectando la dinámica de las poblaciones. La sedimentación también afecta el transporte y la acumulación de contaminantes, incluidos el fósforo y diversos pesticidas. [32]
Los procesos biogeoquímicos naturales del suelo dan como resultado la emisión de diversos gases de efecto invernadero, incluido el óxido nitroso. Las prácticas de gestión agrícola pueden afectar los niveles de emisiones. Por ejemplo, también se ha demostrado que los niveles de labranza afectan las emisiones de óxido nitroso . [33]
Desde una perspectiva ambiental, la fertilización , la sobreproducción y el uso de pesticidas en la agricultura convencional han causado y están causando enormes daños en todo el mundo a los ecosistemas locales , la salud del suelo , [34] [35] [36] la biodiversidad, las aguas subterráneas y los suministros de agua potable . y en ocasiones la salud y fertilidad de los agricultores . [37] [38] [39] [40] [41]
La agricultura orgánica normalmente reduce cierto impacto ambiental en relación con la agricultura convencional, pero la escala de reducción puede ser difícil de cuantificar y varía según los métodos agrícolas. En algunos casos, reducir el desperdicio de alimentos y los cambios en la dieta podrían proporcionar mayores beneficios. [41] Un estudio de 2020 en la Universidad Técnica de Munich encontró que las emisiones de gases de efecto invernadero de los alimentos a base de plantas cultivados orgánicamente eran menores que las de los alimentos a base de plantas cultivados convencionalmente. Los costos de gases de efecto invernadero de la carne producida orgánicamente fueron aproximadamente los mismos que los de la carne producida no orgánicamente. [42] [43] Sin embargo, el mismo artículo señaló que un cambio de prácticas convencionales a prácticas orgánicas probablemente sería beneficioso para la eficiencia a largo plazo y los servicios ecosistémicos, y probablemente mejoraría el suelo con el tiempo. [43]
Un estudio de evaluación del ciclo de vida de 2019 encontró que convertir el sector agrícola total (tanto la producción agrícola como ganadera) de Inglaterra y Gales a métodos de agricultura orgánica daría como resultado un aumento neto de las emisiones de gases de efecto invernadero a medida que aumentara el uso de la tierra en el extranjero para la producción y la importación de cultivos. sería necesario para compensar los menores rendimientos orgánicos a nivel nacional. [44]Los estiércoles y los biosólidos , aunque tienen valor como fertilizantes, también pueden contener contaminantes, incluidos productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP). Una amplia variedad y gran cantidad de PPCP consumidos por los animales. [45]
La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) predijo que el 18% de los gases de efecto invernadero antropogénicos provienen directa o indirectamente del ganado mundial. Este informe también sugirió que las emisiones del ganado eran mayores que las del sector del transporte. Si bien actualmente el ganado desempeña un papel en la producción de emisiones de gases de efecto invernadero , se ha argumentado que las estimaciones son una tergiversación. Si bien la FAO utilizó una evaluación del ciclo de vida de la ganadería (es decir, todos los aspectos, incluidas las emisiones de los cultivos para piensos, el transporte hasta el sacrificio, etc.), no aplicó la misma evaluación para el sector del transporte. [46]
Fuentes alternativas [47] afirman que las estimaciones de la FAO son demasiado bajas y afirman que la industria ganadera mundial podría ser responsable de hasta el 51% de los gases de efecto invernadero atmosféricos emitidos en lugar del 18%. [48] Los críticos dicen que la diferencia en las estimaciones proviene del uso de datos obsoletos por parte de la FAO. De todos modos, si el informe de la FAO del 18% es exacto, eso todavía convierte al ganado en el segundo mayor contaminador de gases de efecto invernadero.
Un modelo PNAS demostró que incluso si los animales fueran completamente eliminados de la agricultura y las dietas estadounidenses, las emisiones de GEI de ese país se reducirían sólo en un 2,6% (o el 28% de las emisiones agrícolas de GEI). Esto se debe a la necesidad de sustituir el estiércol animal por fertilizantes y a sustituir también otros coproductos animales, y a que el ganado ahora utiliza alimentos no comestibles para el hombre y subproductos del procesamiento de fibras. Además, las personas sufrirían un mayor número de deficiencias en nutrientes esenciales aunque obtendrían un mayor exceso de energía, lo que posiblemente conduciría a una mayor obesidad. [49]
La creciente globalización de la agricultura ha resultado en el transporte accidental de plagas, malezas y enfermedades a nuevas zonas de distribución. Si se establecen, se convierten en una especie invasora que puede afectar a las poblaciones de especies nativas [50] y amenazar la producción agrícola. [11] Por ejemplo, el transporte de abejorros criados en Europa y enviados a los Estados Unidos y/o Canadá para su uso como polinizadores comerciales ha llevado a la introducción de un parásito del Viejo Mundo en el Nuevo Mundo. [51] Esta introducción puede desempeñar un papel en la reciente disminución de los abejorros nativos en América del Norte. [52] Las especies introducidas agrícolamente también pueden hibridarse con especies nativas, lo que resulta en una disminución de la biodiversidad genética [50] y amenaza la producción agrícola. [11]
La alteración del hábitat asociada con las propias prácticas agrícolas también puede facilitar el establecimiento de estos organismos introducidos. La maquinaria, el ganado y el forraje contaminados, y las semillas de cultivos o pastos contaminados también pueden provocar la propagación de malas hierbas. [53]
Las cuarentenas (ver bioseguridad ) son una manera de regular a nivel político la prevención de la propagación de especies invasoras. Una cuarentena es un instrumento legal que restringe el movimiento de material infestado desde áreas donde una especie invasora está presente hacia áreas en las que está ausente. La Organización Mundial del Comercio tiene regulaciones internacionales relativas a la cuarentena de plagas y enfermedades bajo el Acuerdo sobre la Aplicación de Medidas Sanitarias y Fitosanitarias . Los países individuales suelen tener sus propias normas de cuarentena. En los Estados Unidos, por ejemplo, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos / Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal (USDA/APHIS) administra cuarentenas nacionales (dentro de los Estados Unidos) y extranjeras (importaciones desde fuera de los Estados Unidos). Estas cuarentenas son impuestas por inspectores en las fronteras estatales y los puertos de entrada. [12]
El uso de agentes de control biológico de plagas , o el uso de depredadores, parasitoides , parásitos y patógenos para controlar las plagas agrícolas, tiene el potencial de reducir la contaminación agrícola asociada con otras técnicas de control de plagas, como el uso de pesticidas. Sin embargo, se han debatido ampliamente las ventajas de introducir agentes de biocontrol no nativos. Una vez liberado, la introducción de un agente de biocontrol puede ser irreversible. Los posibles problemas ecológicos podrían incluir la dispersión de hábitats agrícolas a entornos naturales y el cambio de anfitrión o la adaptación para utilizar una especie nativa. Además, puede resultar difícil predecir los resultados de la interacción en ecosistemas complejos y los posibles impactos ecológicos antes de la liberación. Un ejemplo de un programa de biocontrol que resultó en daños ecológicos ocurrió en América del Norte, donde se introdujo un parasitoide de mariposas para controlar la polilla gitana y la polilla cola marrón. Este parasitoide es capaz de utilizar muchas especies de mariposas hospedadoras y probablemente provocó la disminución y extirpación de varias especies nativas de polilla de la seda. [54]
La exploración internacional de posibles agentes de biocontrol cuenta con la ayuda de organismos como el Laboratorio Europeo de Control Biológico, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos/ Servicio de Investigación Agrícola (USDA/ARS), el Instituto de Control Biológico de la Commonwealth y la Organización Internacional para el Control Biológico de Productos Nocivos. Plantas y animales. Para prevenir la contaminación agrícola, se requieren cuarentenas y una investigación exhaustiva sobre la eficacia potencial del organismo y sus impactos ecológicos antes de su introducción. Si se aprueba, se intenta colonizar y dispersar el agente de biocontrol en entornos agrícolas apropiados. Se realizan evaluaciones continuas sobre su eficacia. [12]
Sin embargo, los cultivos transgénicos pueden provocar una contaminación genética de especies de plantas nativas mediante la hibridación. Esto podría provocar un aumento de la maleza de la planta o la extinción de las especies nativas. Además, la propia planta transgénica puede convertirse en maleza si la modificación mejora su aptitud en un entorno determinado. [11]
También existe la preocupación de que organismos no objetivo, como polinizadores y enemigos naturales, puedan resultar envenenados por la ingestión accidental de plantas productoras de Bt. Un estudio reciente que probó los efectos del polen de maíz Bt espolvoreado con plantas de algodoncillo cercanas sobre la alimentación de las larvas de la mariposa monarca encontró que la amenaza a las poblaciones de la mariposa monarca era baja. [11]
El uso de plantas de cultivo transgénicas diseñadas para ser resistentes a herbicidas también puede aumentar indirectamente la cantidad de contaminación agrícola asociada con el uso de herbicidas . Por ejemplo, el mayor uso de herbicidas en campos de maíz resistentes a herbicidas en el medio oeste de Estados Unidos está disminuyendo la cantidad de algodoncillo disponible para las larvas de la mariposa monarca . [11]
La regulación de la liberación de organismos genéticamente modificados varía según el tipo de organismo y el país de que se trate. [55]
Si bien puede haber algunas preocupaciones con respecto al uso de productos genéticamente modificados, también puede ser la solución a algunos de los problemas existentes de contaminación de la ganadería. Una de las principales fuentes de contaminación, en particular la deriva de vitaminas y minerales en los suelos, proviene de la falta de eficiencia digestiva de los animales. Mejorando la eficiencia digestiva, es posible minimizar tanto el coste de producción animal como el daño medioambiental. Un ejemplo exitoso de esta tecnología y su posible aplicación es Enviropig. [ cita necesaria ]
El Enviropig es un cerdo de Yorkshire modificado genéticamente que expresa fitasa en su saliva. Los cereales, como el maíz y el trigo, contienen fósforo unido en una forma naturalmente no digerible conocida como ácido fítico. Luego se añade a la dieta el fósforo , un nutriente esencial para los cerdos, ya que no puede descomponerse en el tracto digestivo de los cerdos. Como resultado, casi todo el fósforo que se encuentra naturalmente en el grano se desperdicia en las heces y puede contribuir a niveles elevados en el suelo. La fitasa es una enzima que puede descomponer el ácido fítico, que de otro modo sería indigerible, poniéndolo a disposición del cerdo. La capacidad de Enviropig para digerir el fósforo de los granos elimina el desperdicio de ese fósforo natural (reducción del 20-60%), al tiempo que elimina la necesidad de complementar el nutriente en el alimento. [56]
Uno de los principales contribuyentes a la contaminación del aire, el suelo y el agua son los desechos animales. Según un informe de 2005 del USDA, anualmente se producen más de 335 millones de toneladas de desechos de "materia seca" (los desechos después de eliminar el agua) en las granjas de los Estados Unidos. [57] Las operaciones de alimentación animal producen aproximadamente 100 veces más estiércol que la cantidad de lodos de depuradora humana procesados en las plantas de aguas residuales municipales de EE. UU. cada año. La contaminación de fuentes difusas procedente de fertilizantes agrícolas es más difícil de rastrear, monitorear y controlar. Se encuentran altas concentraciones de nitrato en las aguas subterráneas y pueden alcanzar los 50 mg/litro (el límite de la Directiva de la UE). En acequias y cursos de ríos, la contaminación por nutrientes procedentes de fertilizantes provoca eutrofización. Esto es peor en invierno, después de que el arado de otoño haya liberado una oleada de nitratos; Las precipitaciones invernales son más intensas, lo que aumenta la escorrentía y la lixiviación, y hay una menor absorción por parte de las plantas. La EPA sugiere que una granja lechera con 2.500 vacas produce tantos desechos como una ciudad con alrededor de 411.000 habitantes. [58] El Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. ha identificado los olores como el problema de emisiones animales más importante a nivel local. Diferentes sistemas animales han adoptado varios procedimientos de gestión de residuos para hacer frente a la gran cantidad de residuos que se producen anualmente.
Las ventajas del tratamiento del estiércol son la reducción de la cantidad de estiércol que debe transportarse y aplicarse a los cultivos, así como una menor compactación del suelo. Los nutrientes también se reducen, lo que significa que se necesita menos tierra de cultivo para esparcir el estiércol. El tratamiento del estiércol también puede reducir los riesgos para la salud humana y la bioseguridad al reducir la cantidad de patógenos presentes en el estiércol. El estiércol o los purines de animales sin diluir están cien veces más concentrados que las aguas residuales domésticas y pueden transportar un parásito intestinal, Cryptosporidium , que es difícil de detectar pero que puede transmitirse a los humanos. El licor de ensilaje (de hierba húmeda fermentada) es incluso más fuerte que el purín, con un pH bajo y una demanda biológica de oxígeno muy alta. Con un pH bajo, el licor de ensilaje puede ser muy corrosivo; puede atacar materiales sintéticos, causar daños al equipo de almacenamiento y provocar derrames accidentales. Todas estas ventajas se pueden optimizar utilizando el sistema de gestión de estiércol adecuado en la explotación adecuada en función de los recursos disponibles. [ cita necesaria ]
El compostaje es un sistema de gestión de estiércol sólido que se basa en el estiércol sólido de los corrales con camas o en los sólidos de un separador de estiércol líquido. Existen dos métodos de compostaje, activo y pasivo. El estiércol se bate periódicamente durante el compostaje activo, mientras que en el compostaje pasivo no. Se ha descubierto que el compostaje pasivo genera menores emisiones de gases de efecto invernadero debido a una descomposición incompleta y menores tasas de difusión de gases. [ cita necesaria ]
El estiércol se puede separar mecánicamente en una porción sólida y líquida para facilitar su manejo. Los líquidos (4–8% de materia seca) se pueden usar fácilmente en sistemas de bombeo para distribuirlos cómodamente sobre los cultivos y la fracción sólida (15–30% de materia seca) se puede usar como lecho de establos, esparcir sobre los cultivos, convertirlos en abono o exportarlos. [ cita necesaria ]
La digestión anaeróbica es el tratamiento biológico de los desechos líquidos de los animales utilizando bacterias en una zona sin aire, lo que favorece la descomposición de los sólidos orgánicos. Se utiliza agua caliente para calentar los residuos con el fin de aumentar la tasa de producción de biogás . [59] El líquido restante es rico en nutrientes y se puede utilizar en los campos como fertilizante y gas metano que se puede quemar directamente en la estufa de biogás [60] o en un motor generador para producir electricidad y calor. [59] [61] El metano es aproximadamente 20 veces más potente como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono, lo que tiene importantes efectos ambientales negativos si no se controla adecuadamente. El tratamiento anaeróbico de residuos es el mejor método para controlar el olor asociado con el manejo del estiércol. [59]
Las lagunas de tratamiento biológico también utilizan la digestión anaeróbica para descomponer los sólidos, pero a un ritmo mucho más lento. Las lagunas se mantienen a temperatura ambiente a diferencia de los tanques de digestión calentados. Las lagunas requieren grandes extensiones de terreno y altos volúmenes de dilución para funcionar correctamente, por lo que no funcionan bien en muchos climas del norte de Estados Unidos. Las lagunas también ofrecen el beneficio de una reducción de olores y el biogás está disponible para calor y energía eléctrica. [62]
Los estudios han demostrado que las emisiones de GEI se reducen mediante sistemas de digestión aeróbica. Las reducciones y créditos de emisiones de GEI pueden ayudar a compensar el mayor costo de instalación de tecnologías aeróbicas más limpias y facilitar la adopción por parte de los productores de tecnologías ambientalmente superiores para reemplazar las lagunas anaeróbicas actuales. [63]
Este artículo incorpora material de dominio público de Jasper Womach. Informe para el Congreso: Agricultura: Glosario de términos, programas y leyes, edición de 2005 (PDF) . Servicio de Investigación del Congreso .