Bovaer®, dalla Cattolica di Piacenza i primi risultati delle prove in Italia

Il riscaldamento globale è un tema di cui si parla spesso con toni allarmistici, in genere dopo qualche evento atmosferico più o meno estremo o quando non si trova più una pista innevata per sciare, per poi archiviarlo a favore della cronaca del momento.

Peraltro, già sul termine “riscaldamento” si potrebbe discutere perché in realtà l’aumento delle temperature è principalmente un problema di “mancato raffrescamento”, ossia di ridotta dispersione dell’eccesso di radiazione solare che arriva sulla terra, un po’ come dormire sotto una coperta troppo pesante: la coperta non scalda di per sé, ma crea un ambiente calduccio trattenendo il calore emesso dal nostro corpo, perché la vera “stufa” siamo noi stessi.

Nel caso dell’atmosfera, a fare da isolante è un gruppetto di gas definiti “gas serra”, corrispondente agli anglosassoni GreenHouse Gas (GHG) i più importanti dei quali si possono contare sulle dita di una mano. Sono quindi abbastanza pochi ma anche molto diversi tra loro per vari aspetti, tra i quali i più rilevanti sono forza radiante e la persistenza in atmosfera.

La forza radiante indica qual è la capacità di una massa unitaria di quel gas di trattenere in atmosfera il calore che la superficie terrestre vorrebbe rispedire nello spazio sotto forma di radiazioni infrarosse. La seconda è la persistenza del gas in atmosfera, ossia quanti anni occorrono affinché venga convertito in qualche altro tipo di molecola e quindi in qualche modo eliminato.

Il metano, ad esempio, in atmosfera reagisce con radicali ossidrilici (•OH) trasformandosi in anidride carbonica e vapore acqueo. Si può bene intuire come entrambe queste caratteristiche siano importanti: un gas con un’alta forza radiante ma che rimane poco in atmosfera, un pò come il metano, è paragonabile a un centometrista: parte forte; quindi, “riscalderà” molto nei momenti successivi alla sua emissione, ma dato che dura poco il suo effetto svanirà presto. Al contrario, un gas come la CO₂, che ha una relativamente bassa forza radiante ma rimane in atmosfera per secoli, ricorda più il maratoneta: ogni chilogrammo emesso “riscalda” poco, ma quasi all’infinito.

Queste due caratteristiche, forza radiante e permanenza in atmosfera, sono sintetizzate nell’indice comunemente utilizzato, il potenziale di riscaldamento globale o GWP (da Global Warming Potential), che si esprime prendendo come unità di misura quello dell’anidride carbonica, quindi di CO₂ equivalenti (CO₂eq) (GWP della CO₂ =1).

Attenzione però che questo indice è normalmente calcolato per un orizzonte temporale di 100 anni (GWP₁₀₀), e quindi non risulta poi così utile per capire cosa succederà nel resto della nostra vita. Diciamo che stiamo pensando soprattutto ai nostri figli e nipoti.

Si intuisce allora perché l’attenzione si concentri molto sul metano. Ridurre le emissioni di anidride carbonica vuol dire rallentare l’aumento delle temperature globali, ma eventuali effetti di diminuzione dell’effetto serra si realizzeranno solamente tra qualche secolo. Discorso analogo vale per il protossido di azoto, gas con un GWP₁₀₀ molto alto (circa 300 volte quello dell’anidride carbonica) e che ha un’emivita in atmosfera di oltre un secolo.

Se invece si riducessero le emissioni di metano (GWP₁₀₀=25), che ha un’emivita in atmosfera di “soli” 12 anni circa, allora questo potrebbe permettere un calo (e non solo un minore ulteriore aumento) del “cappotto” che circonda la terra e quindi portare a un, sia pur relativo, raffrescamento.

Dato che anche il settore zootecnico, e in particolare quello dell’allevamento dei bovini, è chiamato a contribuire al contenimento del riscaldamento globale, ben si comprende tutto questo interesse verso la riduzione delle emissioni di metano direttamente eruttato dalle nostre vacche.

È pero essenziale precisare qual è l’obiettivo da raggiungere, ossia se si vogliono ridurre:

• le emissioni complessive, ossia quanti grammi di metano sono eruttati al giorno da ogni vacca (methane production);
• le emissioni per unità di prodotto, ossia quanti grammi sono emessi per chilo di latte o di carne (methane intensity).

Tenendo conto che la popolazione mondiale è in aumento, come pure il consumo pro-capite di alimenti di origine animale, e che ci si attende di conseguenza una crescente domanda di latte e carne, il secondo obiettivo pare quello più ragionevole, anche se non è quello con il maggiore effetto sul riscaldamento globale.

Le strategie di mitigazione

La ricerca scientifica è da anni impegnata su vari fronti per fornire risposte a questi problemi. Certamente un contributo importante potrà provenire dalla selezione genetica di animali con una migliorata efficienza di conversone degli alimenti e/o minori emissioni di metano, ma i risultati non potranno certo essere disponibili in tempi molto brevi.

È invece possibile intervenire fin da ora agendo sull’alimentazione degli animali. Da questo punto di vista, le vie che si possono percorrere per contenere queste emissioni sono già in buona misura note ma ognuna, come sempre, presenta qualche vantaggio e qualche svantaggio.

Alcuni sono interventi “tradizionali”, come il miglioramento della qualità dei foraggi (foraggi sfalciati prima soprattutto, ma anche raccolti e conservati meglio), di cui si predica da qualche decennio e che avrebbe anche effetti collaterali positivi su produzione e relativi costi.

A questa prima chance possiamo affiancare un maggiore impiego di concentrati che, tendendo a spostare le fermentazioni ruminali verso il propionico a sfavore dell’acetico, riducono la produzione di metano, almeno per chilo di alimento ingerito, e l’aumento del livello di ingestione. Questi tipi di interventi si rivelano efficaci soprattutto laddove si pratica un allevamento quasi di sussistenza, con produzioni molto basse e utilizzando spesso foraggi di qualità piuttosto scadente.

Questi interventi poi non sono indipendenti dal tipo di animale che si sta allevando. Ad esempio, non posso forzare una vacca a mangiare più di quello che il suo appetito le richiede, e non avrebbe nemmeno senso. Quindi, produzione potenziale di latte permessa dal patrimonio genetico dell’animale e alimentazione non possono essere disgiunte e, in generale, gli animali più produttivi, che mangiano anche di più e hanno diete con una più alta quota di concentrati, produrranno sì più metano al giorno, ma se lo si rapporta ai chili di latte prodotto risulteranno quelli più efficienti e quindi più green. Il lato oscuro di queste scelte? A parte i rischi di acidosi quando si “spingono” troppo (e male) le nostre bovine, potremmo avere una certa diminuzione della digeribilità, soprattutto della fibra, e quindi deiezioni più “ricche” dalle quali può essere emesso più metano. In questo modo, il problema più che risolto è, almeno in parte, spostato più in là nel tempo. Un altro aspetto da considerare è che se il maggiore uso di concentrati implica, come di fatto è, anche un maggiore impiego di cereali e proteaginose, la competizione con la loro potenziale destinazione all’alimentazione umana si acuisce (food vs. feed).

Un’altra possibile strategia si basa sul maggiore impiego nella razione di grassi che da un lato penalizzano, direttamente e indirettamente, i microrganismi responsabili della sintesi di metano nel rumine e dall’altro, se gestiti con raziocinio, possono portare anche ad un aumento della produzione di latte. La produzione di semi oleosi comporterebbe però un quasi raddoppio delle emissioni a monte di gas serra per chilo di sostanza secca rispetto ad altri mangimi concentrati.

È stato anche proposto l’arricchimento delle diete con nitrati, che nel rumine vengono ridotti ad ammoniaca consumando idrogeno che viene così sottratto dal pool disponibile per gli Archaea metanogeni. I nitrati però sono sempre stati, per la loro potenziale tossicità, un problema nell’alimentazione dei ruminanti; quindi, possiamo considerarla un’opzione per lo meno un po’ rischiosa. Anche i tannini, sia aggiunti alla dieta che naturalmente presenti in quantità maggiori del solito in alcuni foraggi come la lupinella e il ginestrino, ma soprattutto in molte specie arbustive, tendono a ridurre la produzione ruminale di metano, ma spesso hanno anche ripercussioni negative sulla digeribilità della razione. Discorso analogo vale anche per molti oli essenziali, che presentano ancora però potenzialità ancora non del tutto esplorate.

Cosa rimane quindi?

Ad oggi le soluzioni che si sono dimostrate più efficaci si basano sull’impiego alimentare di alcune alghe del genere Asparagopsis (A. taxiformis e A. armata) il cui impiego può ridurre le emissioni anche del 80-90%. A parte però la possibile depredazione dei mari per recuperare le quantità di queste alghe che sarebbero necessarie per un loro uso su vasta scala, il vulnus di questo approccio sta soprattutto nel fatto che questa azione antimetanogena si deve in larga misura al loro contenuto in bromoformio, molecola tutt’altro che innocua e che molto difficilmente potrebbe essere approvata per l’uso in alimentazione animale e ancor meno accettata da parte dei consumatori.

Un pò meno efficace, ma con le carte certamente più in regola, è il 3-NOP (3-nitroossipropanolo), sostanza di sintesi chimica in grado di bloccare con precisione in modo chirurgico l’enzima chiave della metanogenesi, la metil coenzima M reduttasi (MCR). Il 3-NOP, al cui utilizzo l’EFSA ha dato semaforo verde, ha dimostrato di poter ridurre, in misura molto importante, le emissioni di metano, in media di circa un terzo. Tuttavia, la sua efficacia risulta essere in parte condizionata dal tipo di diete e dalle modalità di somministrazione. Ad esempio, il suo utilizzo nelle forme di allevamento che si basano sul pascolo, anche intensivo, è molto problematico perché in queste condizioni può essere somministrato solo un paio di volte al giorno, perdendo molto in efficacia.

La ricerca dell’Università Cattolica

Abbastanza naturale è quindi domandarsi quale possa essere l’effetto di questo additivo nelle condizioni degli allevamenti in Italia. La ricerca condotta dal Dipartimento di scienze Animali, della Nutrizione e degli Alimenti (DiANA) dell’Università Cattolica del Sacro Cuore ha inteso dare una prima importante, anche se parziale, risposta a questa domanda. Parziale certamente perché la prova, che si svolta a Piacenza presso l’azienda sperimentale dell’università CERZOO, ha visto l’impiego di una dieta tipicamente padana sinistra Po, basata sull’impiego di silomais in quantità rilevanti.

Metodi 

Sono state condotte due prove sostanzialmente identiche ma svoltesi in due diverse condizioni climatiche: la prima da maggio ad agosto, quindi con clima piuttosto caldo, e la successiva da settembre a dicembre, con temperature ovviamente molto inferiori. Questo ha dato maggiore robustezza ai risultati ottenuti, come pure il cospicuo numero di animali coinvolti, 30 per ogni prova, e quindi complessivamente 60 vacche in lattazione.

In ciascuna delle due prove i 30 animali reclutati, tutti in lattazione medio-avanzata, sono stati suddivisi in due gruppi omogenei, in base alla produzione di latte e ai giorni di lattazione, ma allevati in un medesimo box, per metterli tutti nelle stesse condizioni ambientali.

L’alimentazione era costituita da una miscela unifeed costituita (in % della sostanza secca) da silomais (38%), fieno di medica (23%), farina di mais (14%) e di orzo (9%), farina di girasole (4%) e paglia di orzo (2%), oltre ai tamponi e all’integrazione minerale e vitaminica, per una composizione chimica media del 15.3% di proteine gregge, 28.4% di amido e 32.4% di NDF.

Ognuna delle due prove ha avuto una durata di 13 settimane così ripartite:

• periodo iniziale di 2 settimane durante il quale tutti gli animali ricevevano la medesima dieta senza alcuna aggiunta, utilizzato come periodo di covariata utilizzato poi per correggere i dati ottenuti nel successivo periodo sperimentale in modo da tenere conto del “punto di partenza” di ciascun animale;
• periodo sperimentale vero e proprio (9 settimane) durante il quale la medesima dieta è stata addizionata dell’additivo Bovaer® in ragione di 600 mg/capo/giorno, equivalenti a 60 mg/capo/giorno del principio attivo 3-NOP, per il gruppo trattato e di un placebo senza 3-NOP per il gruppo di controllo;
• periodo finale di “washout”, anch’esso di 2 settimane, dove la somministrazione di 3-NOP o placebo è stata sospesa ritornando sostanzialmente alle stesse condizioni del periodo iniziale di covariata.

Durante l’intera durata della prova gli animali sono stati monitorati in modo assiduo e sotto molteplici aspetti:

• lo stato di salute e metabolico è stato controllato sia visivamente che mediante valutazione del profilo metabolico e infiammatorio;
• ingestione individuale di alimento (RIC system);
• produzione e composizione del latte prodotto ad ogni mungitura (AfiLab e analisi di laboratorio);
• emissioni individuale di metano, anidride carbonica e idrogeno (GreenFeed);
• digeribilità della dieta (con marcatore interno).

I risultati

Il principale oggetto della ricerca era quello relativo alle emissioni di metano. Che il 3-NOP le riducesse era ovviamente atteso sulla base di quanto già riportato nella letteratura scientifica, ma l’entità di questa riduzione misurata nella prova condotta al CERZOO è stata particolarmente rilevante.

L’impiego del 3-NOP ha quasi dimezzato (-46% per la precisione) queste emissioni rispetto alla tesi di controllo, in entrambe le prove condotte in stagioni diverse. Un risultato, quindi, anche robusto e superiore alle attese che prevedevano un calo di circa il 30%.

La spiegazione di questo “successo” sta verosimilmente nel tipo di dieta impiegata, e in particolare nell’impiego di silomais e nel contenuto in carboidrati facilmente fermentescibili. Ricerche precedenti avevano già evidenziato come il 3-NOP tendesse a dare risultati migliori quando impiegato in diete basate sul silomais piuttosto che su insilati di erba e con un buon contenuto in amido, e nella maggior parte delle prove finora condotte su vacche in lattazione il contenuto di quest’ultimo era relativamente basso. La dieta impiegata nella nostra ricerca non era comunque certo esasperata da nessun punto di vista e rispecchia bene quelle impiegate nella maggior parte delle aziende da latte che utilizzano insilato di mais. Un dato dunque interessante e contestualizzato in condizioni quasi ubiquitarie in Pianura Padana sinistra Po, e conforme al disciplinare di produzione di latte da destinare a Grana Padano.

Un altro aspetto di interesse riguarda i tempi di risposta all’additivo. Come è ben evidente dalla figura 1, le emissioni di metano crollano nei giorni immediatamente seguenti all’introduzione del 3-NOP nella razione e altrettanto repentinamente si riallineano a quelle delle vacche non trattate quando l’additivo viene sospeso nella fase di wash out.

Figura 1 – Emissioni di metano da vacche in lattazione la cui dieta è stata arricchita o meno con 3-nitrossipropanolo (Bovaer®). Le linee verticali tratteggiate indicano i momenti di inizio e fine della somministrazione del prodotto.

Quali altri risvolti ha avuto l’utilizzo del Bovaer®?

Molto contenuti e in genere positivi. A livello metabolico e dello stato infiammatorio le condizioni degli animali sono rimaste sostanzialmente inalterate; la produzione di latte non è stata influenzata come pure il suo contenuto in grasso, ma l’impiego del 3-NOP ha comportato un aumento del titolo proteico del latte (+0.12 punti percentuali) e della caseina (+0,11 punti percentuali). La composizione acidica del grasso del latte ha subito qualche modifica, niente di eclatante in termini assoluti ma comunque in direzioni che possiamo considerare positive in quanto, ad esempio, si sono ridotti gli acidi grassi saturi, mentre i mono e poli insaturi non sono stati modificati in modo significativo.

Dato che le emissioni di metano rappresentano una perdita di parte dell’energia contenuta negli alimenti, ci si potrebbe attendere che, riducendole in misura coì marcata, le bovine utilizzino questo risparmio energetico producendo più latte o aumentando le proprie riserve corporee. Questo non si è verificato nel nostro caso, confermando peraltro precedenti esperienze, in quanto la produzione, anche quando espressa in termini di latte corretto per il contenuto in grasso e proteine (FPCM) o in energia (ECM) non è stata diversa tra gruppi tratti e quelli non, e così pure è stato per la condizione corporea degli animali (BCS).

Dobbiamo comunque considerare che le perdite di energia col metano nelle vacche in lattazione si attestano intorno al 6 – 8% e un loro calo anche del 50% si tradurrebbe in differenze che non è semplice evidenziare anche in situazioni molto controllate come quelle in cui è stato possibile operare al CERZOO.

Oltretutto, una parte, sia pure minoritaria, dell’idrogeno che non è stato “consumato” per produrre metano (e ricordiamo che è appunto l’idrogeno la possibile fonte di energia utilizzabile da parte degli animali) è stata persa perché eruttata come idrogeno molecolare. Gli effetti che si sono riscontrati a livello ruminale sono stati coerenti con la maggiore disponibilità di idrogeno, ossia minori percentuali di acido acetico a favore di un aumento del propionato e butirrato, quindi di molecole più ridotte. Rimane tuttavia da approfondire quale sia il destino della quota di idrogeno che non sembra essere emessa e nemmeno utilmente recuperata in qualche modo dagli animali.

Interessanti anche i dati relativi all’ingestione di alimenti e alla loro digeribilità. L’uso del 3-NOP non ha modificato la quantità di sostanza secca ingerita nella prova invernale, mentre in quella primaverile – estiva, con valori di THI medi pari a circa 73, si è registrata una minore ingestione negli animali che ricevevano l’additivo ma, dato che la produzione di latte non ne è stata influenzata, l’efficienza alimentare è stata superiore nelle vacche alimentate con il 3-NOP. Un punto, questo, che meriterebbe certamente di essere approfondito.

L’effetto del 3-NOP sulla digeribilità degli alimenti è un aspetto piuttosto dibattuto in quanto i risultati ottenuti in diverse ricerche non sono molto concordanti tra loro ma in genere lo si ritiene nullo o leggermente positivo. Nelle nostre condizioni sperimentali abbiamo riscontrato un leggero, ma significativo, aumento della digeribilità della sostanza secca, miglioramento che ha interessato soprattutto la componente fibrosa (NDF) mentre la digeribilità dell’amido, peraltro già superiore al 98% anche nel gruppo non trattato, non è stata modificata.

Conclusioni

In estrema sintesi, l’aggiunta di 3-NOP alla dose di 60 mg/kg di sostanza secca in diete tipicamente padane e basate su un generoso impiego di insilato di mais potrebbe consentire di quasi dimezzare le emissioni di metano senza penalizzare in alcun modo le performance degli animali. La risposta all’introduzione dell’additivo è quasi immediata, come pure il ritorno alla situazione originaria una volta che se ne sospende l’impiego.

Rimane ovviamente una domanda di fondo: l’impiego del 3-NOP, come quello di qualsiasi additivo, comporta un costo per l’allevatore. Se non si ha un ritorno in termini di aumenti della produzione di latte o di altri aspetti delle performance animali come ad esempio sulla fertilità, che però nella nostra ricerca non sono stati controllati, perché dovrebbe essere impiegato dagli allevatori? Ovviamente dovrebbe essere in qualche modo riconosciuto, anche economicamente, lo sforzo per ridurre le emissioni di metano e quindi contribuire alla mitigazione della tendenza al rialzo delle temperature globali. Gli incentivi per i veicoli elettrici ci sono, quindi…

– DiANA, Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza

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