As emissões de gases de efeito estufa em todo o mundo tornaram-se um tema cada vez mais relevante devido os seus efeitos sobre o aquecimento global e as mudanças climáticas. Os efeitos das emissões dos gases de efeito estufa sobre a vulnerabilidade ecológica e socioeconômica já tem sido notado e vai continuar a crescer globalmente nos próximos anos (Patra, 2012). O gás metano apresenta potencial de aquecimento global 25 vezes maior que o CO2 e tempo de vida na atmosfera de 9 a 15 anos, sendo
sua taxa de crescimento anual de 7,0% (IPCC, 2006).
O dióxido de carbono é o maior contribuinte antropogênico dos gases de efeito estufa, representando 76,7% do total das emissões antropogênicas em 2004. O metano é o segundo maior dos gases de efeito estufa provocados pelas ações humanas, contribuindo com um total de 14,3% do total de gases de efeito estufa emetidos em 2004 (IPCC, 2007).
As emissões de metano de origem agrícola, respondem por cerca de 60% das emissões de metano de fontes antropogênicas, de forma que 25% dessa emissão é de origem da fermentação entérica nos animais (Olivier et al., 2005). Globalmente, a pecuária produz cerca de 80 milhões de toneladas de metano de origem entérica. A maior parte desse metano produzido é originado à partir da fermentação microbiana de carboidratos no rúmen e no intestino grosso. O Brasil possui o maior rebanho comercial de bovinos do mundo (87% de corte e 13% de leite), de forma que as duzentas milhões de cabeças, segundo levantamento do IBGE de 2008, emitem cerca de 10% do metano ruminal do mundo inteiro e 3% do total produzido pelas atividades humanas. De acordo com o tipo de dieta, a emissão de metano por ruminantes pode corresponder de 2 a 12% de perda da energia bruta consumida (Johnson e Johnson, 1995).
Assim, o grande desafio no sistema produtivo de ruminantes é desenvolver dietas e sistemas de manejo que minimizem a produção de metano, possibilitando maior eficiência produtiva e redução da contribuição pela pecuária para o aquecimento global. Dessa forma, o rúmen é um ecossistema microbiano complexo, diversificado, anaeróbico onde os alimentos ingeridos, incluindo estruturas fibrosas, são fermentados a ácidos graxos voláteis de cadeia curta, CO2, hidrogênio (H2) e metano (CH4) por um
grande número de microrganismos. Os metanogênicos pertencem a um domínio separado, classificado como archaea no reino de Euryarchaeota e são encontradas em grande variedade de outros ambientes anaeróbicos (Liu e Whitman, 2008). A maioria das metanogênicas no rúmen produzem energia para o seu crescimento por meio de uma série de reações de redução bioquímica de CO2 com H2, sendo que algumas
metanogênicas utilizam acetato, metanol, mono-, di- e tri-metilamina para a produção de CH4 (metanogênese). Assim, o ciclo de formação do metano a partir do CO2 envolve
a captação de quatro moléculas de H2:
CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O
Entre os 28 gêneros e 113 espécies de metanogênicas conhecidas por estarem presentes na natureza, somente sete espécies tem sido comumente encontradas em culturas do ambiente ruminal. São elas: Methanobacterium formicicum, Methanobacterium
bryantii, Methanobrevibacter ruminantium, Methanobrevibacter millerae, Methanobrevibacter olleyae, Methanomicrobium móbile, e Methanoculleus olentangyi.
Estudos de análises moleculares mostram que os membros da família Methanobacteriacea (incluindo Methanobrevibacter spp., Methanobacterium spp., e
Methanosphaera spp.) são as espécies dominantes (30 a 99% de archaea) (Janssen e
Kirs, 2008).
O processo de metanogênese remove continuamente o H2, um produto das
fermentações. Os efeitos adversos do acúmulo de H2 no rúmen incluem inibição da re-
oxidação do NADH e o acúmulo de lactato ou etanol, o que proporciona queda de pH, tendo como consequência a redução da eficiência do crescimento de microorganismos que digerem fibra. Na ausência dos microorganismos metanogênicos ou quando do excesso de H2, algumas bactérias utilizam vias alternativas para reoxidar o NADH e garantir suprimento adequado de NAD oxidado, apesar destas vias levarem a uma menor produção de ATP por unidade de hexose fermentada (Pedreira et al., 2005). Assim, a formação do metano ruminal possui o efeito positivo de reduzir a concentração de hidrogênio dentro do rúmen, promovendo assim um ambiente favorável ao crescimento de outras espécies bacterianas, servindo assim como “dreno” de hidrogênio (Johnson e Johnson, 1995).
Nem todo metano é produzido exclusivamente no rúmen. Cerca de 14% do metano é produzido no intestino grosso. Esta proporção varia de acordo com a digestibilidade da dieta. Dietas de baixa degradabilidade ruminal proporcionam maiores produções de
AGVs e CH4 intestinal. Do metano produzido por fermentação entérica no rúmen, 95%
é excretado por eructação, e daquele produzido no trato digestivo posterior, 89% é excretado através da respiração e apenas 11% pelo ânus (Murray et al., 1976). Segundo Immig (1996), o intestino grosso é responsável por cerca de 6 a 14% da produção do CH4 do animal por dia.
Com teor energético de 13,344 Kcal/g, o metano representa uma significativa perda de energia, impactando negativamente sobre o desempenho animal. As perdas associadas à produção diária de metano são estimadas entre 5,5 e 6,5% da energia bruta ingerida (Johnson e Ward, 1996). Entretanto, as mensurações realizadas em câmaras respirométricas (calorimetria indireta) mostraram grande variação na emissão de metano, de 2 a 12% da energia bruta ingerida (Johnson e Johnson, 1995).
Segundo Rodriguez et al., (2007) a metodologia mais comumente utilizada para medir a concentração de gás metano é através de cromatografia gasosa com detector de ionização de chama ou por analisadores que utilizam sistemas de infravermelho. Assim, a avaliação da emissão de metano por meio de câmaras respirométricas vem sendo considerada pelos principais grupos de pesquisa, como método padrão (Standard Gold) para a calibragem e desenvolvimento de novas metodologias. Para a predição correta da produção diária de metano dos animais em câmara respirométrica, tem-se que atentar para o tempo de mensuração, pois a taxa de produção de gás varia ao longo do dia (Grainger et al., 2007).