La contaminación agrícola se refiere a los subproductos bióticos y abióticos de las prácticas agrícolas que resultan en la contaminación o degradación del medio ambiente y los ecosistemas circundantes, y/o causan daño a los seres humanos y sus intereses económicos. La contaminación puede provenir de una variedad de fuentes, que van desde la contaminación del agua de origen puntual (de un único punto de descarga) hasta causas más difusas a nivel del paisaje, también conocidas como contaminación de fuentes no puntuales 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 posteriores, como las zonas muertas causadas por la escorrentía agrícola que se concentra en grandes masas de agua.
Las prácticas de gestión, o su desconocimiento, desempeñan un papel crucial en la cantidad y el impacto de estos contaminantes. Las técnicas de gestión abarcan desde el manejo y el alojamiento de los animales hasta la difusión de pesticidas y fertilizantes en las prácticas agrícolas mundiales, 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 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 de la agricultura incluyen sedimentos, nutrientes, patógenos, pesticidas, metales y sales. [1] La agricultura animal tiene un impacto descomunal en los contaminantes que ingresan al medio ambiente . Las bacterias y los patógenos en el estiércol pueden abrirse paso hacia los arroyos y las aguas subterráneas si el pastoreo, el almacenamiento de estiércol en lagunas y la aplicación de estiércol a los campos no se gestionan adecuadamente. [2] La contaminación del aire causada por la agricultura a través de los cambios en el uso de la tierra y las prácticas de agricultura animal tiene un impacto descomunal en el cambio climático . Abordar estas preocupaciones fue una parte central del Informe especial del IPCC sobre el cambio climático y la tierra [3], así como en el informe de 2024 del PNUMA Acciones sobre la calidad del aire. [4] La mitigación de la contaminación agrícola es un componente clave en el desarrollo de un sistema alimentario sostenible . [5] [6] [7]
Se ha estimado que, en ausencia de medidas de control de plagas, las pérdidas de cultivos antes de la cosecha ascenderían típicamente al 40 por ciento. [8] 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, la aldrina, la dieldrina, la endrina, el heptacloro y el toxafeno), o incluso permanente (como se ve en sustancias como el plomo, el mercurio y el arsénico). [9] 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 entorno del suelo. [10] Los pesticidas también pueden acumularse en animales que comen plagas contaminadas y organismos del suelo. El principal peligro asociado con la aplicación de pesticidas radica en su impacto en organismos no objetivo. [11] Estos incluyen 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). [12]
En principio, los biopesticidas derivados de fuentes naturales [13] podrían reducir la contaminación agrícola general. Su utilización es modesta. Además, los biopesticidas a menudo sufren los mismos efectos negativos que los pesticidas sintéticos [14] . En los Estados Unidos, los biopesticidas están sujetos a menos regulaciones ambientales. Muchos biopesticidas están permitidos bajo el Programa Orgánico Nacional del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos , normas para la producción de cultivos orgánicos [13] .
La lixiviación de plaguicidas ocurre cuando los plaguicidas 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 plaguicida, la lluvia y el riego. La lixiviación es más probable que ocurra si se utiliza un plaguicida soluble en agua, cuando el suelo tiende a tener una textura arenosa; si se riega en exceso justo después de la aplicación del plaguicida; si la capacidad de adsorción del plaguicida al suelo es baja. La lixiviación no solo puede originarse en los campos tratados, sino también en las áreas de mezcla de plaguicidas, los sitios de lavado de maquinaria de aplicación de plaguicidas o las áreas de eliminación. [15]
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 el NO 3 − (nitrato) y el NH 4 + (amonio). Estos fertilizantes han aumentado enormemente la productividad de las tierras agrícolas:
Si el rendimiento medio de los cultivos se hubiera mantenido en el nivel de 1900, la cosecha del año 2000 habría requerido casi cuatro veces más tierra y el área cultivada habría ocupado casi la mitad de todos los continentes sin hielo, en lugar de menos del 15% de la superficie total de tierra que se requiere hoy. [16]
— Vaclav Smil, Ciclo del nitrógeno y producción mundial de alimentos, Volumen 2, páginas 9-13
Aunque conducen a un mayor rendimiento de los cultivos, los fertilizantes nitrogenados también pueden afectar negativamente a las aguas subterráneas y superficiales, contaminar la atmósfera y degradar la salud del suelo . [ cita requerida ] 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 . Los fertilizantes de nitrato tienen muchas más probabilidades de perderse en el perfil del suelo a través de la escorrentía debido a su alta solubilidad y cargas similares entre la molécula y las partículas de arcilla cargadas negativamente. [17] 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 en las aguas superficiales, así como a la lixiviación en las aguas subterráneas, lo que causa contaminación de las aguas subterráneas . Los niveles de nitrato superiores a 10 mg/L (10 ppm) en las aguas subterráneas pueden causar el " síndrome del bebé azul " (metahemoglobinemia adquirida) en los bebés y posiblemente enfermedad de la tiroides y varios tipos de cáncer. [18] La fijación de nitrógeno, que convierte el nitrógeno atmosférico (N2 ) en amoníaco, y la desnitrificación, que convierte los compuestos de nitrógeno biológicamente disponibles en N2 y N2O , son dos de los procesos metabólicos más importantes que intervienen 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 es alrededor del 78% 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 procedente de la escorrentía agrícola puede causar graves trastornos. [19] Un resultado común de esto en los ecosistemas acuáticos es la eutrofización , que a su vez crea condiciones hipóxicas y anóxicas, ambas mortales y/o dañinas para muchas especies. [20] La fertilización con nitrógeno también puede liberar gases NH3 a la atmósfera que luego pueden convertirse en compuestos NOx . Una mayor cantidad de compuestos NOx en la atmósfera puede provocar la acidificación de los ecosistemas acuáticos y causar diversos problemas respiratorios en los seres humanos. La fertilización también puede liberar N2O , que es un gas de efecto invernadero y puede facilitar la destrucción del ozono (O3 ) en la estratosfera. [21]Los suelos que reciben fertilizantes nitrogenados también pueden resultar dañados. Un aumento del nitrógeno disponible para las plantas aumentará la producción primaria neta de un cultivo y, con el tiempo, la actividad microbiana del suelo aumentará como resultado de los mayores aportes de nitrógeno proveniente 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 dará como resultado una menor salud general del suelo . [22]
La forma más común de fertilizante de fósforo utilizado 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 el estiércol y el compost. [23] El fósforo es un nutriente esencial en todos los organismos debido a las funciones celulares y metabólicas, como la producción de ácidos nucleicos y las transferencias de energía metabólica. Sin embargo, la mayoría de los organismos, incluidos los cultivos agrícolas, solo requieren una pequeña cantidad de fósforo porque han evolucionado en ecosistemas con cantidades relativamente bajas de este. [24] Las poblaciones microbianas en los suelos pueden convertir las formas orgánicas de fósforo en formas solubles disponibles para las plantas, como el fosfato. Este paso generalmente se omite con fertilizantes inorgánicos porque se aplica como fosfato u otras formas disponibles para las plantas. Cualquier fósforo que no sea absorbido por las plantas se adsorbe a las partículas del suelo, lo que lo ayuda a permanecer 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 entra en 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 entornos, incluso una pequeña cantidad puede alterar los ciclos biogeoquímicos naturales del fósforo de un ecosistema. [25] Aunque el nitrógeno juega un papel en las floraciones de algas y cianobacterias dañinas que causan 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. [26] Además de agotar los niveles de oxígeno en las aguas superficiales, las floraciones de algas y cianobacterias pueden producir cianotoxinas que son dañinas para la salud humana y animal, así como para muchos organismos acuáticos. [27]
La concentración de cadmio en fertilizantes que contienen fósforo varía considerablemente y puede ser 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 (los ejemplos son los depósitos de 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 estudiado los límites al contenido de cadmio de los fertilizantes de fosfato . Los productores de fertilizantes que contienen fósforo ahora seleccionan la roca de fosfato en función del contenido de cadmio. [28] Las rocas de fosfato contienen altos niveles de flúor . En consecuencia, el uso generalizado de fertilizantes de fosfato ha aumentado las concentraciones de flúor en el suelo. Se ha descubierto que la contaminación de los alimentos por fertilizantes es de poca preocupación ya que las plantas acumulan poco flúor del suelo; Un problema aún mayor es la posibilidad de toxicidad por flúor para el ganado que ingiera suelos contaminados. También son motivo de posible preocupación los efectos del flúor sobre los microorganismos del suelo. [29]
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 la roca fosfórica y entre 1 y 67 pCi/g en los fertilizantes fosfatados. Cuando se utilizan dosis anuales elevadas de fertilizantes fosfatados, esto puede dar lugar a concentraciones de uranio-238 en los suelos y las aguas de drenaje que son varias veces superiores a las que se encuentran normalmente. Sin embargo, el impacto de estos aumentos en el riesgo para la salud humana de la contaminación de los alimentos por radionucleidos es muy pequeño (menos de 0,05 mSv/año). [ cita requerida ]
Maquinaria y equipos agrícolas que emiten cantidades importantes de gases nocivos. [30]
La agricultura contribuye en gran medida a la erosión del suelo y a la deposición de sedimentos a través de una gestión intensiva o una cobertura terrestre ineficiente. [31] Se estima que la degradación de las tierras agrícolas está provocando una disminución irreversible de la fertilidad en alrededor de 6 millones de ha de tierra fértil cada año. [32] La acumulación de sedimentos (es decir, sedimentación) en el agua de escorrentía afecta la calidad del agua de diversas maneras. [ cita requerida ] La sedimentación puede reducir la capacidad de transporte de zanjas, 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 la población. La sedimentación también afecta el transporte y la acumulación de contaminantes, incluidos el fósforo y varios pesticidas. [33]
Los procesos biogeoquímicos naturales del suelo dan lugar a la emisión de diversos gases de efecto invernadero, incluido el óxido nitroso. Las prácticas de gestión agrícola pueden afectar los niveles de emisión. Por ejemplo, se ha demostrado que los niveles de labranza también afectan las emisiones de óxido nitroso . [34]
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 , [35] [36] [37] la biodiversidad, los suministros de agua subterránea y potable y, a veces, la salud y la fertilidad de los agricultores . [38] [39] [40] [41] [42]
La agricultura orgánica generalmente reduce algún impacto ambiental en relación con la agricultura convencional, pero la escala de reducción puede ser difícil de cuantificar y varía según los métodos de cultivo. En algunos casos, la reducción del desperdicio de alimentos y los cambios en la dieta podrían brindar mayores beneficios. [42] Un estudio de 2020 en la Universidad Técnica de Múnich concluyó que las emisiones de gases de efecto invernadero de los alimentos de origen vegetal cultivados orgánicamente eran menores que las de los alimentos de origen vegetal cultivados convencionalmente. Los costos de los gases de efecto invernadero de la carne producida orgánicamente eran aproximadamente los mismos que los de la carne producida de manera no orgánica. [43] [44] Sin embargo, el mismo documento señaló que un cambio de las prácticas convencionales a las orgánicas probablemente sería beneficioso para la eficiencia y los servicios ecosistémicos a largo plazo, y probablemente mejoraría el suelo con el tiempo. [44]
Un estudio de evaluación del ciclo de vida de 2019 concluyó que convertir el sector agrícola total (tanto la producción agrícola como la ganadera) de Inglaterra y Gales a métodos de agricultura orgánica resultaría en un aumento neto de las emisiones de gases de efecto invernadero , ya que se necesitaría un mayor uso de tierras en el extranjero para la producción e importación de cultivos para compensar los menores rendimientos orgánicos a nivel nacional. [45]La agricultura de conservación se basa en principios de mínima perturbación del suelo, el uso de mantillo y/o cultivos de cobertura como cobertura del suelo y la diversificación de especies de cultivo. [46] Permite la reducción de fertilizantes, lo que a su vez reduce las emisiones de amoníaco y de gases de efecto invernadero. [4] [47] También estabiliza el suelo, lo que ralentiza la liberación de carbono a la atmósfera. [48]
Los estiércoles y los biosólidos , aunque tienen valor como fertilizantes, también pueden contener contaminantes, incluidos productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP). Los animales consumen una gran variedad y cantidad de PPCP. [49]
La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) predijo que el 18% de los gases de efecto invernadero antropogénicos provienen directa o indirectamente de la ganadería mundial. Este informe también sugirió que las emisiones de la ganadería eran mayores que las del sector del transporte. Si bien la ganadería actualmente desempeña un papel en la producción de emisiones de gases de efecto invernadero , se ha argumentado que las estimaciones son una interpretación errónea. Si bien la FAO utilizó una evaluación del ciclo de vida de la agricultura animal (es decir, todos los aspectos, incluidas las emisiones desde el cultivo de cultivos para piensos, el transporte hasta el sacrificio, etc.), no aplicó la misma evaluación para el sector del transporte. [50]
Fuentes alternativas [51] 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 emitidos a la atmósfera, en lugar del 18%. [52] Los críticos dicen que la diferencia en las estimaciones se debe al uso de datos obsoletos por parte de la FAO. De todos modos, si el informe de la FAO del 18% es exacto, eso sigue convirtiendo a la ganadería en el segundo mayor contaminante de gases de efecto invernadero.
Un modelo de PNAS mostró que incluso si los animales fueran eliminados por completo de la agricultura y las dietas de los Estados Unidos, las emisiones de GEI de ese país se reducirían solo en un 2,6% (o el 28% de las emisiones de GEI agrícolas). Esto se debe a la necesidad de reemplazar los estiércoles animales por fertilizantes y también otros coproductos animales, y porque el ganado ahora utiliza alimentos no comestibles para los humanos y subproductos del procesamiento de fibras. Además, las personas sufrirían un mayor número de deficiencias de nutrientes esenciales, aunque obtendrían un mayor exceso de energía, lo que posiblemente conduciría a una mayor obesidad. [53]
La creciente globalización de la agricultura ha provocado el transporte accidental de plagas, malezas y enfermedades a nuevas áreas de distribución. Si se establecen, se convierten en especies invasoras que pueden afectar a las poblaciones de especies nativas [54] y amenazar la producción agrícola. [12] 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. [55] Esta introducción puede desempeñar un papel en las recientes disminuciones de abejorros nativos en América del Norte. [56] Las especies introducidas en la agricultura también pueden hibridarse con especies nativas, lo que resulta en una disminución de la biodiversidad genética [54] y amenazar la producción agrícola. [12]
La alteración del hábitat asociada a 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 pasturas contaminadas también pueden provocar la propagación de malezas. [57]
Las cuarentenas (véase bioseguridad ) son una forma de regular a nivel de políticas la prevención de la propagación de especies invasoras. Una cuarentena es un instrumento legal que restringe el movimiento de material infestado desde áreas donde está presente una especie invasora a áreas en las que está ausente. La Organización Mundial del Comercio tiene regulaciones internacionales sobre la cuarentena de plagas y enfermedades en virtud del Acuerdo sobre la Aplicación de Medidas Sanitarias y Fitosanitarias . Los países individuales a menudo tienen sus propias regulaciones 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 aplicadas por inspectores en las fronteras estatales y los puertos de entrada. [13]
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, los méritos de introducir agentes de biocontrol no nativos han sido ampliamente debatidos. 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 hospedador o la adaptación para utilizar una especie nativa. Además, puede ser 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 daño ecológico ocurrió en América del Norte, donde se introdujo un parasitoide de mariposas para controlar la polilla gitana y la polilla de cola marrón. Este parasitoide es capaz de utilizar muchas especies hospedadoras de mariposas y probablemente resultó en la disminución y extirpación de varias especies nativas de polillas de seda. [58]
La exploración internacional de posibles agentes de biocontrol cuenta con el apoyo de organismos como el Laboratorio Europeo de Control Biológico, el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA/ARS), el Instituto de Control Biológico de la Commonwealth y la Organización Internacional para el Control Biológico de Plantas y Animales Nocivos. Para evitar la contaminación agrícola, se requiere una cuarentena 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. [13]
Sin embargo, los cultivos transgénicos pueden provocar la contaminación genética de especies vegetales nativas a través de la hibridación, lo que podría provocar un aumento de la maleza de la planta o la extinción de la especie nativa. Además, la propia planta transgénica puede convertirse en maleza si la modificación mejora su adaptación a un entorno determinado. [12]
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 de espolvorear polen de maíz Bt cerca de plantas de algodoncillo sobre la alimentación de las larvas de la mariposa monarca descubrió que la amenaza para las poblaciones de la mariposa monarca era baja. [12]
El uso de plantas de cultivo transgénicas modificadas genéticamente para que sean resistentes a los herbicidas también puede aumentar indirectamente la cantidad de contaminación agrícola asociada con el uso de herbicidas . Por ejemplo, el aumento del uso de herbicidas en campos de maíz resistentes a los herbicidas en el medio oeste de los Estados Unidos está disminuyendo la cantidad de algodoncillos disponibles para las larvas de la mariposa monarca . [12]
La regulación de la liberación de organismos genéticamente modificados varía según el tipo de organismo y el país de que se trate. [59]
Si bien el uso de productos transgénicos puede generar algunas preocupaciones, también puede ser la solución a algunos de los problemas de contaminación existentes en la agricultura animal. Una de las principales fuentes de contaminación, en particular la dispersión de vitaminas y minerales en los suelos, proviene de la falta de eficiencia digestiva de los animales. Al mejorar la eficiencia digestiva, es posible minimizar tanto el costo de la producción animal como el daño ambiental. Un ejemplo exitoso de esta tecnología y su posible aplicación es el Enviropig. [ cita requerida ]
El Enviropig es un cerdo Yorkshire modificado genéticamente que expresa fitasa en su saliva. Los granos, como el maíz y el trigo, tienen fósforo que está ligado en una forma naturalmente indigerible conocida como ácido fítico. El fósforo , un nutriente esencial para los cerdos, se agrega a la dieta, ya que no se puede descomponer 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 no sería digerible, y lo pone a disposición del cerdo. La capacidad del Enviropig para digerir el fósforo de los granos elimina el desperdicio de ese fósforo natural (reducción del 20-60 %), al mismo tiempo que elimina la necesidad de complementar el nutriente en el alimento. [60]
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, en las granjas de los Estados Unidos se producen anualmente más de 335 millones de toneladas de desechos de "materia seca" (los desechos que quedan después de eliminar el agua). [61] Las operaciones de alimentación animal producen aproximadamente 100 veces más estiércol que la cantidad de lodos de depuradora humana procesados en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales de los Estados Unidos cada año. La contaminación de fuentes difusas procedente de fertilizantes agrícolas es más difícil de rastrear, monitorear y controlar. Se encuentran altas concentraciones de nitratos en las aguas subterráneas y pueden alcanzar los 50 mg/litro (el límite de la Directiva de la UE). En las zanjas y los cursos de los ríos, la contaminación por nutrientes procedente de los fertilizantes provoca eutrofización. Esto es peor en invierno, después de que el arado de otoño haya liberado una oleada de nitratos; las lluvias invernales son más intensas, lo que aumenta la escorrentía y la lixiviación, y hay una menor absorción por parte de las plantas. La EPA indica que una granja lechera con 2.500 vacas produce tantos desechos como una ciudad con unos 411.000 habitantes. [62] El Consejo Nacional de Investigación de Estados Unidos 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 desechos para lidiar con la gran cantidad de desechos que se producen anualmente.
Las ventajas del tratamiento del estiércol son la reducción de la cantidad de estiércol que se debe transportar y aplicar a los cultivos, así como la reducción de la compactación del suelo. También se reducen los nutrientes, lo que significa que se necesita menos tierra de cultivo para esparcir el estiércol. El tratamiento del estiércol también puede reducir el riesgo de salud humana y los riesgos de bioseguridad al reducir la cantidad de patógenos presentes en el estiércol. El estiércol animal o purín sin diluir está cien veces más concentrado que las aguas residuales domésticas y puede 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 altamente corrosivo; puede atacar materiales sintéticos, causando daños al equipo de almacenamiento y provocando derrames accidentales. Todas estas ventajas se pueden optimizar utilizando el sistema de gestión del estiércol adecuado en la granja adecuada en función de los recursos disponibles. [ cita requerida ]
El compostaje es un sistema de gestión del estiércol sólido que se basa en el estiércol sólido de corrales con camas o en los sólidos de un separador de estiércol líquido. Existen dos métodos de compostaje: activo y pasivo. El estiércol se remueve periódicamente durante el compostaje activo, mientras que en el pasivo no se remueve. Se ha descubierto que el compostaje pasivo tiene menores emisiones de gases de efecto invernadero debido a la descomposición incompleta y a menores tasas de difusión de gases. [ cita requerida ]
El estiércol se puede separar mecánicamente en una parte sólida y otra líquida para facilitar su manejo. Los líquidos (4-8% de materia seca) se pueden utilizar fácilmente en sistemas de bombeo para distribuirlos cómodamente sobre los cultivos y la fracción sólida (15-30% de materia seca) se puede utilizar como lecho para establos, distribuir sobre los cultivos, compostar o exportar. [ cita requerida ]
La digestión anaeróbica es el tratamiento biológico de los desechos animales líquidos mediante bacterias en un área sin aire, lo que promueve la descomposición de sólidos orgánicos. Se utiliza agua caliente para calentar los desechos con el fin de aumentar la tasa de producción de biogás . [63] 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 [64] o en un generador de motor para producir electricidad y calor. [63] [65] El metano es aproximadamente 20 veces más potente como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono, que tiene importantes efectos ambientales negativos si no se controla adecuadamente. El tratamiento anaeróbico de los desechos es el mejor método para controlar el olor asociado con el manejo del estiércol. [63]
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 áreas de tierra y altos volúmenes de dilución para funcionar correctamente, por lo que no funcionan bien en muchos climas del norte de los Estados Unidos. Las lagunas también ofrecen el beneficio de reducir el olor y el biogás se pone a disposición para la calefacción y la energía eléctrica. [66]
Los estudios han demostrado que las emisiones de GEI se reducen utilizando sistemas de digestión aeróbica. Las reducciones de emisiones de GEI y los créditos 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. [67]
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 .