A necessidade por eficiência energética tem impulsionado a pesquisa no sentido de reduzir as perdas ligadas ao incremento calórico e a produção de metano (COTTON & PIELKE, 2007). Este apresenta grande impacto ambiental em razão da participação no efeito estufa. O gás metano apresenta potencial de aquecimento global 25 vezes maior que o CO2 e permanece na atmosfera por longo tempo (9 a 15 anos) (IPCC, 2006).
Entre as fontes antrópicas de emissão de metano, a produção proveniente da fermentação entérica dos ruminantes contribui com 22% da produção mundial, representando 3,3% do total dos GEE (USEPA, 2000). O metano entérico é um produto secundário da fermentação ruminal e corresponde a 27% de todo o gás produzido no rúmen, ficando atrás apenas do dióxido de carbono (CO2) com 65%. Quase a totalidade do metano produzido no rúmen (95%) é excretada por eructação, e 89% do metano sintetizado no intestino grosso
que pode corresponder por até 10% da produção total dependendo da extensão da degradação da fibra é excretado através da respiração e apenas 11% pelo ânus (MURRAY
et al., 1976). Os bovinos podem produzir de 150 a 420 litros ou 39 a 109,5 kg de
metano/dia, já ovinos podem chegar a 25 a 55 litros ou 6,5 a 14,4 kg ao dia (McALLISTER et al., 1996).
Os microrganismos metanogênicos pertencem ao domínio Archae e demostram maior crescimento em pH 7 e potencial redox de -359 mv, condições obtidas em dietas ricas em forragens cuja fermentação resulta em produção de CO2 e H2, que são os substratos para produção de energia e formação de metano (Dehority, 2003). De fato, há interações positivas entre bactérias celulolíticas (Ruminococcus flavefaciens e Ruminococcus albus) e microrganismos metanogênicos com transferências interespécies de H2 (WALLACE, 1994). A manutenção de baixa pressão parcial de H2 no líquido ruminal é necessária para permitir a reoxidação de fatores reduzidos (NADH) e manter o processo fermentativo, favorecendo diretamente a degradação da fibra pelos Ruminococcus (KAMRA, 2005). Essa interação também é relatada com outras bactérias como Selenomonas ruminantium,
Prevotella ruminicola, Butirivibrio fibrisolvense (fermentação hemiceluloses) e com
protozoários e fungos celulolíticos (DEHORITY, 2003).
Os microrganismos metanogênicos são separados em três principais famílias: Methanobacteriaceae (Methanobacterium spp.; Methanobrevibacter spp. e Methanosphaera spp.), Methanomicrobiaceae (Methanomicrobium spp.) e Methanosarcinaceae (Methanosarcina spp.). Os principais representantes encontrados no rúmen tem sido o Methanobrevibacter ruminantium, Methanobacterium, Methanomicrobium e Methanosarcina (OHENE-ADJEI et al., 2007). Os metanogênicos apesar de funcionalmente importantes no metabolismo ruminal, representam apenas 0,5 a 3% da massa microbiana (LIN et al., 1997; JANSSEN & KIRS, 2008). Esses autores observaram uma preferência das famílias de metanogênicos entre os hospedeiros ruminantes, com predomínio de Methanobacterias em bovinos e caprinos e Methanomicrobios em ovinos. Dietas ricas em volumosos apresentam maior diversidade de metanogênicos e variações são observadas em função do tipo de volumoso (McALLISTER et al., 1996).
Além disso, ampla variação individual na produção de metano (até 87%) tem sido observada entre animais de mesma espécie recebendo a mesma dieta (DOHME et al., 2001; PINARES-PATIÑO et al., 2003ab; NICHOLSON et al., 2007). Isso pode estar associado às diferenças na microbiota ruminal, seja diretamente sobre a população de
metanogênicos ou sobre a população de microrganismos celuloliticos. Esse efeito em particular pode ser responsável por diferenças nas eficiências energéticas entre animais semelhantes mantidos sobre mesma dieta (ZHOU et al., 2009). Outros aspectos associados que podem influenciar na produção de metano é a capacidade de seleção do alimento, características tempo de retenção do alimento no do rúmen, a proporção e tipo de concentrado na dieta e as associações de fatores que conduzem à maior ou menor capacidade de digestão da fibra dos alimentos (MARTIN et al., 2010; SHIBATA et al., 2010). Embora o consumo de matéria seca se relacione positivamente com a emissão de CH4 (g/d), apenas 13% da produção ruminal é associada a diferenças no consumo (LASSEY et al., 1997). Portanto, são de fundamental importância a identicação de novas espécies de Archae e suas interações (ATTWOOD et al., 2008), o conhecimento detalhado sobre os mecanismos síntese e os fatores que afetam sua produção do metano (HOOK et
al., 2010), para que seja possível responder por essas diferenças e interações entre
hospedeiros e traçar estratégias para mitigação da produção de metano ruminal (BUDDLE
et al., 2011).
As perdas energéticas decorrentes da emissão de metano entérico corresponde, em media, por 6,0% da energia bruta ingerida, com uma variação de 2% a 12% que está associada a quantidade de carboidrato e proporções relativas de acetato:propionato (JOHNSON & JOHNSON, 1995). Nesse sentido dietas, ricas em fibras ou subprodutos fibrosos, os quais favorecem o crescimento de microrganismos produtores de acetato ou butirato resultam em maior síntese de metano (MORGAVI et al., 2010). Enquanto a formação de propionato resulta em sequestro de hidrogênio e reduz a disponibilidade de substratos para os metanogênicos (MARTIN et al., 2010). Blaxter e Claperton (1965) observaram relação inversa entre produção de metano e o aumento da digestibilidade da dieta para animais com consumo acima da mantença. Isso é verdade para condições onde há aumento na quantidade de concentrado na dieta, devido a redução no pH ruminal e menor disponibilidade de substratos para os microrganismos metanogênicos. Para animais mantidos em pastagens o aumento da ingestão de energia e de matéria seca, seja em resposta a melhor qualidade do pasto ou pela seleção do animal, resulta em aumento na produção de metano por animal (JOHNSON & JOHNSON, 1995).
Assim, a melhor forma de avaliar a produção de metano é considerar a produção por unidade de produto animal formado (kg de leite, carne, lã). Diante desse parâmetro pode ser estabelecido um equilíbrio entre a necessidade de produção de alimento para a
crescente população e a emissão de gases de efeito estufa, além de evitar que sistemas de produção eficientes sejam penalizados (GUIMARÃES JR et al., 2010). Portanto, a redução da produção de metano entérico sem alterar a produtividade animal é desejável, tanto como uma estratégia de mitigar a emissão total de gases de efeito estufa, como também de melhorar a eficiência de conversão alimentar dos ruminantes (DeRAMUS et al., 2003). Assim a melhoria na qualidade da forragem e adequado momento de utilização (idade de corte e pastejo) pode ser importante opção como medidas alternativas para mitigação de gases do efeito estufa pela pecuária (LASSEY, 2007; RODRIGUEZ & CAMPOS, 2007). Castro et al. (2009) avaliaram a produção de metano por ovinos, em respirometria calorimétrica, com consumo em nível de mantença, recebendo exclusivamente volumosos tropicais em diferentes idades de corte, como a silagem de capim-tanzânia cortado aos 63, 84 e 107 dias; silagem de capim-andropogon cortado aos 56, 84 e 112 dias; o capim- elefante cortado aos 56, 84 e 112 dias; e a braquiaria decumbens cortada aos 56, 84 e 112 dias. Esses autores encontraram produções de metano entre 12 L/dia e 38 L/dia, sendo as maiores produções de metano observadas para o capim-elefante cortado aos 56 dias, o qual apresentou o maior valor de digestibilidade aparente da matéria seca. Apesar de altos coeficientes de correlação com consumo e digestibilidade, o consumo de matéria seca digestível foi à única variável que apresentou correlação linear e elevado coeficiente de determinação com a produção de metano. As produções médias de metano em relação ao consumo de MS digestível foram de 35,5 g/kg MS digestível para o capim-tanzânia, de 20,5 g/kg MS digestível para os capins braquiária decumbens e elefante e a menor produção ocorreu para o capim-andropogon de 6,8 g/kg MS digestível. Os autores não observaram alta correlação entre produção de metano e idade ao corte das forrageiras verde ou conservada. No entanto, quando a avaliação foi realizada separadamente para cada volumoso, observou-se correlação entre idade ao corte e produção de metano, indicando que a influência da idade ao corte da forrageira na produção de metano é uma característica especifica da mesma.
Ramirez (2011) avaliaram as produções e as perdas de energia como metano de fenos de braquiária decumbens produzidos aos 56, 84 e 112 dias de rebrota. Esse autor relatou produções de metano variando de 21,23 a 13,29 g/dia e perdas de energia entre 283 a 177 kcal/dia entre 56 e 112 dias, respectivamente, com redução significativa apenas entre os dois últimos cortes. A avaliação da produção de metano por peso metabólico indicou redução linear com o avanço do estádio de maturação, com valores de 1,47; 1,22 e 0,97
g/PV0,75 para as idades de corte avaliadas. Entretanto, a produção de metano em relação ao consumo de FDN digestível indicou semelhança entre os fenos de braquiária decumbens, o que difere quando a analise é feita com base no consumo de MS digestível. Forragens que propiciem semelhantes consumos de MS digestível podem diferir na produção de metano devido às diferenças nas proporções de proteínas e carboidratos solúveis comparados as hemiceluloses e celulose (VAN SOEST, 1994).
Machado (2010) avaliou a produção de metano por ovinos alimentados com silagens de sorgo com ou sem tanino (BRS610, BR700, BRS655) em três estádios de maturação (leitoso, pastoso e farináceo). Segundo o autor, não houve diferença significativa entre híbridos e entre estádios de maturação (P>0,05), com produções de metano entre 13,6 a 24,4 L/dia e médias de 28,40 g/kg MS digestível consumida e 57,36 g/kg FDN digestível consumido. Da mesma forma, Oliveira et al. (2007) avaliando o efeito de dietas contendo silagens de sorgo com baixo e alto teor de taninos, fornecidas para bovinos de corte, não observaram efeito desses compostos sobre a metanogênese.
Magalhães et al. (2009) quantificaram, por meio da técnica do gás traçador interno SF6, a emissão de metano em novilhos zebuínos alimentados exclusivamente com forrageiras tropicais (cana-de-açúcar, silagem de milho e feno de capim-tifton 85). O maior consumo de nutrientes pelos animais alimentados com o feno de capim-tifton 85 ocasionou a maior emissão de metano, quando comparado aos demais tratamentos (P>0,05), principalmente pelo maior consumo de celulose. Apesar da emissão de metano ter sido superior pelos novilhos alimentados com o feno, os animais que receberam a cana-de-açúcar na dieta perderam mais energia ingerida na forma de metano (12,6 kcal/100 kcal EB ingerida) do que os que foram alimentados com feno de capim-tifton 85 (11,9 kcal/100 kcal EB ingerida) e silagem de milho (9,8 kcal/100 kcal EB ingerida).
Hegarty (2001) analisou o efeito do melhoramento da qualidade da forragem na produção de metano por ovinos da raça Merino manejados a pasto e verificou que a proporção da energia ingerida perdida como metano diminuiu de 6,6 para 6,0%, com o aumento da digestibilidade, apesar do aumento da produção diária do gás. Robertson e Waghorn (2002) observaram que a produção de metano por vacas leiteiras em pastagem aumentou com o avanço da maturidade da forragem (de 5 para 6,5% da EB ingerida). A menor emissão de metano observada para forragens mais jovens pode ser explicada pelos maiores teores de carboidrato solúvel e ácido linoleico (DOHME et al., 2001).
De acordo com Beauchemin et al. (2008), a metanogênese é influenciada pelo método de conservação e processamento, sendo que tende a ser menor quando a forragem é ensilada do vs. desidratada, e quando ela é finamente moída ou peletizada vs. grosseiramente picada. A moagem e a peletização de forragens reduzem marcadamente a metanogênese (queda de 20 a 40% da produção de metano por unidade da dieta) (BLAXTER, 1989), devido ao aumento da taxa de passagem. Entretanto, esses efeitos não são aparentes quando o consumo desses alimentos é restrito.
A avaliação da emissão de metano por meio de câmaras respirométricas é considerada como método padrão (Standard Gold) para a calibragem e desenvolvimento de novas metodologias. Nessa técnica há quantificação precisa dos gases produzidos (respiração, eructação e ejeção retal) e do consumo do animal, possibilitando ainda avaliar em conjunto o metabolismo energético (MACHADO et al., 2011b). Para a predição correta da produção diária de metano dos animais em câmara respirométrica, cuidado especial deve ser dado ao tempo de mensuração uma vez que a taxa de produção desse gás varia ao longo do dia (GRAINGER et al., 2007).