Ruminal methanogenesis and mitigation strategies / Metanogénesis ruminal y estrategias para su mitigación / Metanogênese ruminal e estratégias para a sua mitigação

ABSTRACT

Maintaining rumen fermentation depends on the removal of products generated during food degradation. Volatile Fatty Acids (VFA) are rapidly absorbed by the host animal and used as energy source, while other products such as hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2) are used in the rumen by Archaea microorganisms to produce methane (CH4), which is belched by the animal. Methanogenic activity generates the energy required for the survival of methanogens and maintains a low H2 pressure, creating a favorable environment for the oxidation of reduced cofactors produced during glycolysis. Despite its importance for ruminal degradation, methanogenesis represents loss of energy consumed by the ruminant and its escape to the atmosphere increases total greenhouse gas (GHG) emissions. Reducing rumen emissions of CH4 can be achieved through feeding strategies, improved animal performance, and the use of feed additives. The aim of this paper is to provide conceptual tools for understanding the origin and importance of methanogenesis in ruminal fermentation and how this process can be modulated without adversely affecting animal productivity.

RESUMEN

El mantenimiento de la fermentación ruminal depende de la remoción de los productos generados durante la degradación de los alimentos. Los Ácidos Grasos Volátiles (AGV) son rápidamente absorbidos por el animal hospedero y utilizados como fuente de energía, mientras otros productos como el hidrógeno (H2) y el dióxido de carbono (CO2) son utilizados en el rumen por microrganismos pertenecientes al dominio Archaea para producir metano (CH4), el cual es eructado por el animal. La actividad metanogénica genera la energía necesaria para la supervivencia de los metanógenos y mantiene una presión baja de H2, creando un ambiente favorable para la oxidación de cofactores reducidos generados durante la glucólisis. A pesar de su importancia para la degradación ruminal de los alimentos, la metanogénesis representa pérdida de la energía consumida por el rumiante y su remoción hacia la atmósfera contribuye al incremento en el total de gases de efecto invernadero (GEI). La reducción de las emisiones de CH4 desde el rumen puede alcanzarse a través del manejo de la alimentación, el mejoramiento del desempeño productivo de los animales y la utilización de aditivos. El objetivo de este trabajo es ofrecer elementos conceptuales que permitan comprender el origen y la importancia de la metanogénesis en la fermentación ruminal y como este proceso puede ser modulado sin afectar negativamente la productividad animal.

RESUMO

A manutenção da fermentação ruminal depende da remoção dos produtos gerados durante a degradação dos alimentos. Os Ácidos Graxos Voláteis (AGV) são rapidamente absorvidos pelo animal hospedeiro e utilizados como fonte de energia, enquanto que outros produtos tais como o hidrogénio (H2) e o dióxido de carbono (CO2) são utilizados no rúmen por microorganismos pertences ao domínio Archaea para produzir metano (CH4), o qual é expelido pelo animal. A atividade metanogênica gera a energia necessária para a sobrevivência da methanogens e mantém uma baixa pressão de H2, criando um ambiente favorável para a oxidação de cofatores reduzidos gerados durante a glicólise. Apesar da sua importância para a degradação ruminal dos alimentos, a methanogenesis representa uma perda significativa da energia consumida pelos ruminantes e sua remoção para a atmosfera contribui ao aumento do total de gases de efeito estufa (GEE). Redução das emissões de CH4 do rúmen pode ser alcançada através do manejo alimentar, aumento do desempenho produtivo dos animais e utilização de aditivos. O objetivo deste trabalho é fornecer elementos conceituais para compreender a origem e a importância do methanogenesis na fermentação ruminal e como este processo pode ser modulado sem afetar negativamente a produtividade animal.