LA GANADERÍA CONTRIBUYE SIGNIFICATIVAMENTE AL CALENTAMIENTO GLOBAL

La ganadería contribuye significativamente al calentamiento global La rápida eliminación global de la agricultura animal tiene el potencial de estabilizar los niveles de gases de efecto invernadero durante 30 años y compensar el 68 por ciento de las emisiones de CO2 de este siglo.

Abstracto La ganadería contribuye significativamente al calentamiento global a través de las emisiones continuas de los potentes gases de efecto invernadero metano y óxido nitroso, y el desplazamiento de carbono de la biomasa en la tierra utilizada para sustentar el ganado. Sin embargo, debido a que las estimaciones de la magnitud del efecto de poner fin a la agricultura animal a menudo se centran en un solo factor, el beneficio potencial completo de una agricultura más el cambio radical sigue siendo subestimado. Aquí cuantificamos el "costo de oportunidad climático" total de la producción ganadera mundial actual, mediante el modelado de los efectos combinados a largo plazo de las emisiones reducciones y recuperación de biomasa que se desbloquearían mediante la eliminación gradual de la agricultura animal.

Demostramos que, incluso en ausencia de cualquier otra reducción de emisiones, las caídas persistentes en los niveles atmosféricos de metano y óxido nitroso y la acumulación más lenta de dióxido de carbono, después de una eliminación gradual de la producción ganadera, tendrían, hasta el final del siglo, el mismo efecto acumulativo sobre el potencial de calentamiento de la atmósfera como una reducción de 25 giga toneladas por año en las emisiones antropogénicas de CO2, proporcionando la mitad de las reducciones netas de emisiones necesarias para limitar el calentamiento a 2 ° C. La magnitud y rapidez de estos efectos potenciales deberían colocar la reducción o eliminación de la ganadería en la vanguardia de las estrategias para evitar un cambio climático desastroso.

Declaración de importancia El uso de animales para producir alimentos tiene un impacto negativo en el clima, pero se subestiman los beneficios de un cambio global a una dieta basada en plantas. Mostramos que el impacto del calentamiento global, durante el resto de este siglo, de eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero del ganado y permitir que los ecosistemas nativos vuelvan a crecer en la tierra que actualmente se utiliza para albergar y alimentar al ganado, equivaldría a una reducción del 68% del dióxido de carbono emisiones. Esperamos que poner cifras más claras sobre el "costo de oportunidad climática" de nuestro uso continuo de animales como tecnología alimentaria ayude a los legisladores y al público a priorizar adecuadamente el cambio dietético como un clima estrategia de defensa.

Declaración de conflicto de intereses Patrick Brown es el fundador y director ejecutivo de Impossible Foods, una empresa que desarrolla alternativas a los animales en la producción de alimentos. Michael Eisen es asesor de Impossible Foods. Ambos son accionistas de la empresa y, por tanto, se beneficiarán económicamente de la reducción de la ganadería.

Introducción El uso de animales como tecnología de producción de alimentos tiene impactos negativos bien reconocidos en nuestro clima. La reducción histórica de la biomasa terrestre a medida que los ecosistemas nativos se transformaron para sustentar el pastoreo del ganado y el cultivo de piensos y cultivos forrajeros representa hasta un tercio de todas las emisiones antropogénicas de CO2 hasta la fecha (Friedlingstein et al., 2020; Hayek et al., 2021).

El ganado, especialmente los grandes rumiantes, y sus cadenas de suministro, también contribuyen significativamente a las emisiones antropogénicas de los potentes gases de efecto invernadero (GEI) metano y óxido nitroso (Gerber et al., 2013; Mac. Leod et al., 2018; Steinfeld et al., 2006). ). Resolver la crisis climática requiere recortes masivos de las emisiones de GEI del transporte y la producción de energía.

Pero incluso en el contexto de la reducción a gran escala de las emisiones de otras fuentes, es probable que se necesiten recortes importantes en las emisiones vinculadas a los alimentos para 2075 para limitar el calentamiento global a 1,5 ° C (Clark et al., 2020).

Si bien es probable que se pueda lograr una reducción de las emisiones relacionadas con los alimentos aumentando la eficiencia agrícola, reduciendo el desperdicio de alimentos, limitando el consumo excesivo, aumentando los rendimientos y reduciendo la intensidad de las emisiones de la producción ganadera (Cusack et al., 2021; Hristov et al., 2013a , 2013b; Montes et al., 2013; Poore y Nemecek, 2018; Springmann et al., 2018a), no se prevé que tengan el mismo impacto que una transición global a una dieta rica en plantas (Clark et al., 2020 ; Gerber et al., 2013).

Las dietas nutricionalmente balanceadas dominadas por plantas son comunes, saludables y diversas (Agnoli et al., 2017; American Dietetic Association and Dietitians of Canada, 2003; Craig et al., 2009; Tilman y Clark, 2014; Willett et al., 2019), pero rara vez se consideran en estrategias integrales para mitigar el cambio climático (IPCC, 2018), y existe controversia sobre su viabilidad y la magnitud de su beneficio climático (Liu et al., 2021). Una fuente de esta discordancia es que las estimaciones ampliamente citadas de las contribuciones del ganado al calentamiento global (Gerber et al., 2013; Steinfeld et al., 2006; Twine, 2021) representan solo las emisiones en curso, y no el impacto sustancial y reversible del calentamiento del cambio histórico de uso de la tierra (Hayek et al., 2021; Strassburg et al., 2020).

La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) estima que las emisiones de la agricultura animal representan alrededor de 7,1 Gt CO2eq por año (Gerber et al., 2013), el 14,5% de las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero anuales, aunque esto se basa en datos desactualizados. y probablemente ahora representa y subestima (Twine, 2021), y estimaciones recientes (Hayek et al., 2021) sugieren que en el orden de 800 Gt de carbono equivalente de CO2 podría fijarse mediante la fotosíntesis si se permitiera que la biomasa nativa se recuperara en el 30% de la corriente superficial terrestre de la Tierra dedicada a la producción ganadera. Así, crudamente, la eliminación de la ganadería tiene el potencial de reducir las emisiones netas en el equivalente a alrededor de 1.350 Gt de CO2 este siglo.

Para poner este número en perspectiva, se estima que las emisiones antropogénicas totales de CO2 desde la industrialización rondan las 1.650 Gt (Friedlingstein et al., 2020). Sin embargo, una fracción sustancial del impacto de las emisiones de la agricultura animal proviene del metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O), que se descomponen mucho más rápidamente que el CO2 (las vidas medias del CH4 y N2O son de alrededor de 9 y 115 años, respectivamente). , y estudios recientes han resaltado la necesidad de considerar estas dinámicas atmosféricas al evaluar su impacto (Allen et al., 2018, 2016; Cain et al., 2019). De importancia crítica, muchos de los efectos beneficiosos sobre los niveles de gases de efecto invernadero de la eliminación del ganado se acumularían rápidamente, a través de la recuperación de la biomasa y la descomposición del CH4 atmosférico de vida corta, y su influencia de enfriamiento se sentiría durante un período prolongado de tiempo. Nuestro objetivo aquí fue cuantificar con precisión el impacto total de la agricultura animal actual en el clima, teniendo en cuenta las oportunidades actualmente no aprovechadas para la reducción de emisiones y la recuperación de biomasa juntas, y considerando explícitamente el impacto de su cinética sobre el calentamiento.

Nuestro enfoque difiere de otros estudios recientes (Springmann et al., 2018b; Xu et al., 2021) en que no intentamos predecir cómo la producción y el consumo mundial de alimentos podrían cambiar con el crecimiento de la población, el desarrollo económico, los avances en la agricultura, el cambio climático y otros factores socioeconómicos.

Tampoco abordamos los desafíos sociales, económicos, nutricionales y agrícolas inherentes a un cambio tan grande en la producción mundial.

Utilizamos datos sistemáticos y disponibles públicamente sobre la producción ganadera en 2019 (FAO, 2021), las emisiones vinculadas al ganado (FAO, 2021; Mac. Leod et al., 2018) y el potencial de recuperación de biomasa en tierras que actualmente se utilizan para sustentar el ganado (Hayek et al, 2021) para predecir cómo la eliminación de la totalidad o parte de la producción agropecuaria mundial alteraría las emisiones antropogénicas netas.

Luego usamos un modelo climático simple para proyectar cómo estos cambios afectarían la evolución de los niveles atmosféricos de GEI y el calentamiento durante el resto del siglo.

Calculamos el impacto combinado de las emisiones reducidas y la recuperación de biomasa comparando la reducción acumulada, en relación con los niveles de emisión actuales, del potencial de calentamiento global de los GEI en la atmósfera durante el resto del siglo XXI bajo diferentes escenarios de reemplazo de ganado con los que serían logrado por reducciones anuales constantes en las emisiones de CO2.

Resultados Modelado del efecto de eliminar la agricultura animal en los niveles de GEI Implementamos un modelo climático simple que proyecta los niveles de GEI atmosféricos de 2020 a 2100 basado en una serie de tiempo de emisiones anuales de CO2, CH4 y N2O y un conjunto limitado de parámetros. Luego comparamos varias perturbaciones dietéticas hipotéticas con una referencia de “negocios como de costumbre” (BAU) en la que las emisiones permanecen fijas en los niveles de 2019, según los datos de emisiones globales de FAOSTAT (FAO, 2021).

Los escenarios dietéticos incluyen el reemplazo inmediato de toda la agricultura animal con una dieta solo de plantas (IMM-POD), una transición más gradual, durante un período de 15 años, a una dieta solo de plantas (PHASE-POD) y versiones de cada uno en el que solo se reemplazaron productos animales específicos. Actualizamos las estimaciones de las emisiones globales de la agricultura animal utilizando intensidades de emisión específicas de cada país, especie y producto del Modelo de Evaluación Ambiental Ganadera Global (Mac. Leod et al., 2018), y datos específicos de cada país sobre la producción primaria de productos pecuarios del Base de datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) FAOSTAT (FAO, 2021).

Según este análisis, en 2019 (el año más reciente del que se dispone de datos completos), la producción mundial de alimentos de origen animal generó emisiones directas de 1,6 Gt de CO2, debido principalmente al uso de energía (ya que nuestro modelo asume tasas globales constantes de consumo, excluimos las emisiones debidas al desmonte, que están asociadas con la expansión agrícola), 120 Mt CH4 debido principalmente a la fermentación entérica y manejo del estiércol, y 7.0 Mt N2O debido principalmente a la fertilización de cultivos forrajeros y manejo del estiércol (Figura 1 y Figura 1 -S1). Estos números son ampliamente consistentes con otras estimaciones recientes (Gerber et al., 2013; Steinfeld et al., 2006; Xu et al., 2021), y corresponden, respectivamente, al 4% de CO2, 35% de CH4 y 66% de las emisiones de N2O de todas las actividades humanas, utilizando los datos de emisiones humanas totales de FAOSTAT (FAO, 2021).

La combinación de los efectos de los tres gases, utilizando los potenciales de calentamiento global de (Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, 2014), da como resultado 6.3 Gt CO2eq, con la mayor diferencia con el número de 7.1 Gt CO2eq citado anteriormente proveniente de nuestra exclusión del cambio de uso de la tierra en curso. . Modelamos la recuperación de biomasa en tierras actualmente utilizadas en la producción ganadera utilizando datos de (Hayek et al., 2021) quienes estiman que el retorno de la tierra actualmente utilizada en la producción ganadera a su estado natal secuestraría, en 30 años, 215.5 Gt de carbono (equivalente a 790 Gt de CO2) en biomasa vegetal y muerta. (Strassburg et al., 2020) obtuvo una estimación similar.

Vaca

Búfalo

Oveja

Cabra

Cerdo

Aves

Uso de la tierra (millones de km²)

Emisiones (Gt CO2eq)

Carne Leche Huevos

Carne Leche Huevos

Vaca

Búfalo

Oveja

Cabra

Cerdo

Aves

Figura 1. Emisiones globales y huellas de uso de la tierra de la agricultura animal. Emisiones totales de CO2 equivalente (A) reunidas a partir de datos de producción específicos de especies, productos y países de FAOSTAT para 2019 y datos de emisiones específicas de especies, productos, regiones y gases de efecto invernadero de GLEAM (Mac. Leod et al., 2018), utilizando equivalentes de CO2 de 34 para CH4 y 298 para N2O. Uso de la tierra (B) reunido a partir de datos de producción específicos de especies, productos y países de FAOSTAT para 2019 y datos de uso de la tierra específicos de especies y productos de (Poore y Nemecek, 2018).

Supusimos en todos estos escenarios hipotéticos que las emisiones no agrícolas se mantendrían constantes; que el alimento del ganado sea reemplazado por una dieta diversa basada en plantas; y que, cuando se extrae tierra de la producción ganadera, la conversión del CO2 atmosférico en biomasa terrestre se produce de forma lineal durante los treinta años siguientes. (Consideramos supuestos alternativos en la sección "Análisis de sensibilidad" a continuación).

Enfatizamos que no estamos prediciendo lo que sucederá con las dietas globales. Más bien, estamos proyectando escenarios simplificados de cambio dietético a lo largo del tiempo para caracterizar y cuantificar el impacto climático de la producción ganadera actual. Nuestro modelo climático es intencionalmente simple, considerando solo la partición de las emisiones terrestres a la atmósfera y la descomposición del metano y el óxido nitroso, aunque replica el comportamiento cualitativo del ampliamente utilizado MAGICC6 (Meinshausen et al., 2011).

La Figura 2 muestra las emisiones anuales y los niveles atmosféricos proyectados de CO2, CH4 y N2O bajo BAU y PHASE-POD hasta el final del siglo (las proyecciones para IMM-POD y escenarios adicionales se muestran en las versiones suplementarias de la Figura 2).

La rápida eliminación de la agricultura animal congelaría los aumentos en el potencial de calentamiento de la atmósfera durante 30 años.

El impacto de PHASE-POD en las emisiones de CO2 sería mayor en el período comprendido entre 2030 y 2060, cuando la recuperación de biomasa en tierras anteriormente ocupadas por ganado o cultivos forrajeros alcanza su punto máximo, frenando el aumento de los niveles de CO2 atmosférico durante este intervalo.

Los niveles atmosféricos de CH4 y N2O continúan aumentando tanto en BAU como en PHASE-POD durante el período de transición, pero comienzan a descender en PHASE-POD a medida que disminuyen los efectos de los animales se aceleran las emisiones vinculadas a la agricultura. El CH4, con una vida media en la atmósfera de alrededor de 9 años, se acerca a un nuevo y más bajo nivel de estado estacionario hacia finales de siglo, mientras que el N2O, con una vida media de alrededor de 115 años, lo hace durante un tiempo más prolongado escala.

CO2 Concentración atmosférica

Gt/año

CO2 Emisión

Año

CH4 Concentración atmosférica

Mt/ año

CH4 Emisión

Año

Año

N2O Concentración atmosférica

Mt/año

N2O Emisión

Año

Año

Año

Lo de siempre Eliminación gradual de la agricultura animal

Figura 2. Impacto de la eliminación de la agricultura animal durante 15 años en los niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

(A) Emisiones anuales proyectadas de CO2, CH4 y N2O para Business as Usual (rojo) y PHASEPOD (verde) asumiendo una transición de 15 años a una nueva dieta y 30 años de recuperación de carbono.

(B) Proyectada concentración atmosférica de CO2, CH4 y N2O en cada escenario de emisión.

Las emisiones relacionadas con la agricultura se aceleran. CH4, con una vida media en la atmósfera de alrededor de 9 años, se acerca a un nivel de estado estacionario nuevo y más bajo hacia el final del siglo, mientras que N2O, con una vida media de alrededor de 115 años, lo hace en una escala de tiempo más larga.

Para capturar el impacto combinado del calentamiento global de los niveles cambiantes de estos GEI, calculamos el forzamiento radiativo (RF), la reducción del enfriamiento radiativo por absorción de GEI de la radiación infrarroja, utilizando las fórmulas descritas en (Myhre et al., 1998; Shine, 2000) y utilizado en MAGICC6 (Meinshausen et al., 2011).

La Figura 3 muestra que con PHASE-POD efectivamente no habría un aumento neto en RF entre 2030 y 2060. E incluso después de esa pausa de 30 años en el potencial de calentamiento global de la atmósfera que anteriormente aumentaba monótonamente, la diferencia en RF entre los escenarios POD y BAU continuaría aumentando, debido a la ausencia de emisiones directas de la agricultura animal y la continua descomposición de CH4 y N2O emitidos anteriormente hacia valores de estado estacionario más bajos.

La rápida eliminación de la agricultura animal podría lograr la mitad de las reducciones de emisiones necesarias para cumplir con los objetivos de GEI del Acuerdo de París A finales de siglo, la RF bajo PHASE-POD sería de 3.8 Wm-2 en comparación con 4.9 Wm-2 para BAU, una reducción en RF equivalente a lo que se lograría eliminando 1,680 Gt de emisiones de CO2 (Figura 4-S1), o 46 años de emisiones antropogénicas globales de CO2 a la tasa actual de 36 Gt / año.

En 2010, la comunidad de modelado climático definió una serie de cuatro "Vías de concentración representativas" que capturan una amplia gama de escenarios futuros de calentamiento, lo que lleva a niveles de RF 2100 de 8.5, 6.0, 4.5 y 2.6 Wm-2 (que es aproximadamente el RF de los niveles actuales de gases de efecto invernadero atmosféricos), respectivamente (Moss et al., 2010; van Vuuren et al., 2011). Estas vías del modelo

Impacto combinado del calentamiento global

Fuerza Radiactiva Wm¬²

Negocios como de costumbre Elimine las emisiones de CO2 del ganado Elimine las emisiones de CH4 del ganado Elimine las emisiones de N2O del ganado Recuperación de Biomasa Dieta de solo la planta (fase-pod)

Año

Figura 3. La eliminación gradual de la agricultura animal reduce el impacto de la atmósfera en el calentamiento global. Efecto de la eliminación de emisiones vinculadas a la agricultura animal y de la recuperación de biomasa en tierras actualmente utilizadas en la agricultura animal sobre el Forzamiento Radiactivo (RF), una medida del potencial de calentamiento instantáneo de la atmósfera. Valores de RF calculados a partir de concentraciones atmosféricas en mediante la fórmula de (Myhre et al., 1998; Ramaswamy et al., 2001) modificado en MAGICC6 (Meinshausen et al., 2011) con ajuste para gases distintos del CO2, CH4 y N2O como se describe en el texto.

Se ampliaron después del Acuerdo de París para incluir un objetivo de 1,9 Wm-2. Aunque la relación exacta entre la RF y el calentamiento global no se comprende completamente, los valores de RF de 2100 de 1,9 y 2,6 Wm-2 se utilizan generalmente como objetivos para limitar el calentamiento en este siglo a 1,5˚C y 2,0˚C, respectivamente, sobre la línea de base pre temperatura media mundial industrial (IPCC, 2018). Reducir 2100 RF de 4.9 Wm-2 bajo BAU a 2.6 Wm-2 requeriría una reducción de los niveles de CO2 atmosférico en 204 ppm, equivalente a 3,230 Gt de emisiones de CO2 (Figura 4 y Figura 4-S1), y una reducción adicional de 47 ppm , equivalente a 750 Gt de emisiones de CO2, serían necesarias para alcanzar 1,9 Wm-2.

Por lo tanto, las 1.680 Gt de reducción de emisiones de CO2 equivalente de la eliminación gradual de la agricultura animal, sin ninguna otra intervención para reducir las emisiones de GEI, alcanzarían el 52% de las reducciones netas de emisiones de GEI necesarias para alcanzar el objetivo de 2100 RF de 2.6 Wm-2 y 42% de las reducciones de emisiones necesarias para alcanzar el objetivo de 1,9 Wm-2 (IPCC, 2018).

La eliminación de la agricultura animal tiene el potencial de compensar el 68 por ciento de las emisiones antropogénicas actuales de CO2 Si bien se utilizan ampliamente, estas estimaciones puntuales de forzamiento radiactivo cuentan una historia incompleta, ya que el cambio de temperatura y otros impactos climáticos dependen acumulativamente de las trayectorias temporales del efecto invernadero atmosférico cambiante niveles de gas.

Para capturar dichos efectos dinámicos, calculamos, para cada escenario dietético, la integral con respecto al tiempo de la diferencia de FR entre el escenario y BAU, desde 2021 (el inicio de la intervención en este modelo) hasta un año “y” dado. Designamos esta diferencia de RF acumulada para el año y, CRFDy. Luego determinamos, para cada escenario dietético y año y, qué nivel de reducción en las emisiones anuales de CO2 solo, en relación con BAU, produciría el mismo CRFDy, y

Se necesita una reducción adicional de las emisiones para alcanzar el objetivo

Reducción adicional de emisiones de la dieta solo vegetal

Reducción de las emisiones de la dieta sin carne o leche de bovinos

Blanco de calentamiento

Figura 4. Impacto de las transiciones dietéticas en la reducción del calentamiento global. Utilizando los niveles proyectados de CH4 y N2O en 2100 bajo la dieta habitual como línea de base para el cálculo de RF, calculamos las reducciones de CO2 necesarias para reducir la RF del nivel de la dieta habitual de RF = 1.31 al nivel de dieta libre de bóvidos de RF = 4.09 (1300 Gt CO2), el nivel de dieta solo de plantas de RF = 3.83 (1680 Gt CO2), el objetivo de calentamiento global de 2,0 C de RF=2,6 (3230 Gt CO2) y el objetivo de calentamiento global de 1,5 C de RF=1,9 (3980 Gt CO2). Para este análisis utilizamos un RF corregido que explica la ausencia de otros gases en nuestro cálculo entrenando un modelo de regresión lineal sobre la salida magicc6 publicada para estimar a partir de los niveles de CO2, CH4 y N2O el impacto residual de RF de otros gases.

Designe este equivalente anual de CO2 aCO2eqy (consulte las Figuras 5-S1 a 5-S4 para obtener detalles de estas equivalencias).

Las características críticas de aCO2eq son que opera directamente en RF inferida de trayectorias combinadas de niveles atmosféricos de todos los GEI y, por lo tanto, puede capturar directamente los efectos de intervenciones arbitrariamente complejas, y que equipara el impacto acumulativo de RF de una intervención durante una ventana de tiempo especificada. a un solo número: las reducciones sostenidas de las emisiones de CO2 que tendrían el mismo impacto acumulativo. aCO2eq está estrechamente relacionado y motivado por objetivos similares a las emisiones equivalentes de CO2 (CO2-fe) (Jenkins et al., 2018), que equipara una trayectoria de emisión arbitraria de todos los GEI a una trayectoria de emisiones de CO2 que producen la misma trayectoria de RF y GWP * (Allen et al., 2018, 2016; Cain et al., 2019), que utiliza varias fórmulas para equiparar los cambios en las emisiones de GEI a pulsos instantáneos de CO2.

La Figura 5 muestra el aCO2eq para diferentes escenarios para los años de referencia 2050 (para capturar impactos a corto plazo) y 2100 (la Figura 5-S3 muestra la dependencia total de aCO2eq del año de referencia). El aCO2eq2100 para PHASE-POD es -24,8 Gt / año. Dado que las emisiones antropogénicas globales de CO2 son actualmente de aproximadamente 36 Gt / año, ese PHASE-POD tendría el mismo efecto, hasta finales de siglo, que una reducción del 68% de las emisiones de CO2.

Reemplazar a los rumiantes logra más del 90 por ciento de los beneficios climáticos de eliminar la agricultura animal A continuación, calculamos aCO2eq2100 para la eliminación gradual de 15 años de productos animales individuales y categorías de productos (Figura 5 y 6A; Tabla 1), utilizando las emisiones específicas de productos y especies y los valores de uso de la tierra descritos anteriormente. La carne de vacuno por sí sola representa el 47% de los beneficios de eliminar la agricultura animal y la leche de vaca el 24%. Carne y leche de bóvidos (bovinos y 12 disponibles bajo la licencia internacional a CC-BY 4.0. (Que no fue certificada por revisión por pares), búfalo representa el 79% de la oportunidad climática. Aunque aportan menos del 19% de la proteína en la dieta humana (FAO, 2021), los rumiantes (bovinos, búfalos, ovejas y cabras) representan colectivamente el 90% del aCO2eq2100 de todo el ganado.

Estas aCO2eq específicas del producto se pueden interpretar por unidad de producto (Figura 6B) o por unidad de proteína (Figura 6C) como intensidades de emisión. Eliminar el consumo de un kilogramo de carne de vacuno, por ejemplo, equivale a una reducción de emisiones de 297 kg de CO2. El 38% (113 kg de aCO2eq) proviene de la reducción de emisiones, en línea con la estimación media de 99,5 kg de CO2eq de un meta análisis sistemático de las emisiones de GEI de los productos agrícolas (Poore y Nemecek, 2018), y el 62% restante de la recuperación de biomasa.

Al igual que con el número total, la carne de rumiantes tiene las mayores intensidades de emisiones, por unidad (289 kg CO2eq por kg de producto de consumo) y por proteína (1.279 kg CO2eq por kg de proteína).

Los productos animales más eficientes por proteína son la carne de pollo (56 kg de CO2eq por kg de proteína) y los huevos (49 kg de CO2eq por kg de proteína), aproximadamente 25 veces más bajas que las intensidades de emisión de proteína para la carne de rumiantes.

Para conectar estos números con otras fuentes de GEI, convertimos estas intensidades de emisiones a distancias en las que uno tendría que conducir un automóvil de pasajeros típico a gas modelo 2021 para producir las mismas emisiones, según un análisis del ciclo de vida completo de las emisiones de los automóviles (Bieker , 2021) (Figuras 6B y C). Un kg de carne de res, por ejemplo, tiene el mismo impacto en las emisiones que conducir 1.172 km en un automóvil típico de EE. UU. Sensibilidad a las suposiciones Nuestro modelo predeterminado asume una eliminación gradual de la agricultura animal durante un período de 15 años, produciendo un aCO2eq2100 de -24,8 Gt / año. Si asumimos la eliminación inmediata (Figura 2-S1), el aCO2eq2100 es -28,3 Gt / año (Figura 7A), un aumento del 14% en la magnitud del efecto. Si nosotros

Equivalente anual de CO2 (Gt/año)

ACO2eq en 2050

Eliminación gradual de no rumiantes

Eliminación gradual de los rumiantes

Bóvidos de eliminación progresiva

Vaca lechera eliminada

Carne de vacuno de eliminación gradual

Reducir progresivamente

Inmediata eliminación

ACO2 en 2100

Equivalente anual de CO2 (Gt/año) Figura 5. Equivalentes anuales de CO2 (aCO2eq) de escenarios dietéticos Las barras muestran una reducción sostenida de las emisiones anuales de CO2 necesarias para igualar la reducción acumulativa del forzamiento radiativo de un escenario dado en 2050 (azul) y 2100 (naranja).

Conducción km/ kg producto

Kg Producto

Carne

Leche

Huevo

Giga toneladas

Kg Proteína

Pollo

Cerdo

Cabra

Oveja

Vaca

Búfalo Búfalo

Conducción km/ kg proteina

Figura 6. Equivalentes de emisiones e intensidades de emisión de productos pecuarios. (A) Equivalentes de CO2 anualizados totales hasta 2100, aCO2eq2100, para todos los productos animales rastreados, e intensidades de emisión basadas en aCO2eq2100 por unidad de producción (B) o por unidad de proteína (C). Para (B) y (C) también convertimos los valores a equivalentes de conducción utilizando un valor de 0,254 kg CO2eq por km conducido de un sedán con motor de combustión interna en los Estados Unidos a partir de los análisis de ciclo de vida descritos en (Bieker, 2021) suponen una eliminación gradual durante 30 años (Figura 2-S2), el aCO2eq2100 es -21,3 Gt / año (Figura 7A), una reducción del 14%.

Nuestro modelo predeterminado también asume que la biomasa se recuperará linealmente durante los 30 años siguientes (Hayek et al., 2021), pero existe una incertidumbre considerable en la literatura, con estimaciones que oscilan entre 25 y 70 años (Lennox et al., 2018; N 'Guessan et al., 2019; Poorter et al., 2016). Si asumimos que la recuperación toma 50 años (Figura 2-S3), el aCO2eq2100 es -22.4 Gt / año, y si toma 70 años (Figura 2-S4), el aCO2eq2100 es -20.1 Gt / año, o reducciones del 10%. Y 19% respectivamente (Figura 7B). También notamos que la recuperación pasiva no es la única opción. Se requiere más investigación para definir prácticas de manejo óptimas para la recuperación de ecosistemas actualmente impactados por la agricultura animal y para estimar la tasa y magnitud de su impacto potencial en el clima. Pero hay evidencia de que la gestión activa y deliberada de la recuperación de los ecosistemas para optimizar el secuestro de carbono podría acelerar y aumentar la magnitud del almacenamiento de carbono en tierras en transición desde un uso agrícola intensivo (Griscom et al., 2017).

Las estimaciones del potencial de recuperación de biomasa de las tierras que se utilizan actualmente para la ganadería tienen un alto grado de incertidumbre. Utilizando la estimación baja (Figura 2-S5) de (Hayek et al., 2021), que aborda la incertidumbre en la biomasa aérea, se obtiene un aCO2eq2100 de -21,2 Gt / año (Figura 7C), una reducción del 14% en magnitud en relación con el valor mediano de (Hayek et al., 2021). Utilizando la estimación alta (Figura 2S6) de (Hayek et al., 2021) se obtiene un aCO2eq2100 de -28,1 Gt / año (Figura 7C), un aumento de magnitud del 13%.

Un área importante de incertidumbre no abordada por (Hayek et al., 2021) es la medida en que el potencial de recuperación de carbono de la tierra que deja de utilizarse en la agricultura animal se materializaría frente a otras presiones de uso de la tierra. (Hayek et al., 2021) representa la tierra necesaria para reemplazar los alimentos derivados de animales en la dieta mundial, pero no para otros potenciales a gran escala usos no alimentarios como la producción de biocombustibles

Forzamiento radiativo

Lo usual 15 años reducción progresiva Inmediata eliminación

30 años reducción progresiva

Forzamiento Radiativo

Lo usual 30 años carbón recuperación

50 años carbón recuperación 70 años carbón recuperación

Forzamiento Radiativo

Lo usual

Hayek Medio COC Hayek Corto COC Hayek Largo COC

Forzamiento Radiativo

Lo Usual Recuperación completa de Carbón Recuperación 75% de carbón Recuperación 50% de carbón Recuperación 25% de carbón Recuperación 0% de carbón

Año Figura 7. Sensibilidad del impacto de la eliminación de la agricultura animal a los supuestos del modelo. La línea gris en cada parcela es PHASE-POD, el escenario predeterminado de eliminación gradual de 15 años, recuperación de carbono de 30 años, emisiones de ganado de FAOSTAT y una dieta diversa de reemplazo de plantas basada en (Xu et al., 2021). (A) Efecto de la eliminación inmediata de la ganadería (línea roja) o una eliminación más lenta en 30 años (línea azul). (B) Efecto de una recuperación de carbono más lenta que se completa después de 50 años (línea roja) o 70 años (línea azul). (C) Efecto de utilizar estimaciones altas (línea verde) o bajas (línea roja) de la recuperación de carbono sobre el suelo de (Hayek et al., 2020). (D) Efecto de reducir la eficiencia o el alcance de la recuperación de carbono.

Si bien está más allá del alcance de este trabajo modelar estos usos explícitamente, la Figura 7D muestra las trayectorias de RF esperadas si asumimos fracciones de recuperación reducidas del 25% (Figura 2-S7), 50% (Figura 2-S8), 75% ( Figura 2-S9) y 100% (Figura 2-S10), que producen aCO2eq2100 de -21,6, -18,3, -15,0 y -11,6 Gt / año respectivamente, destacando la importancia de la recuperación de carbono en la realización del potencial climático de acabar con los animales agricultura. Es importante tener en cuenta que existe una variación sustancial en el potencial de biomasa entre regiones y ecosistemas, y el trabajo de modelado reciente de (Strassburg et al., 2020) indica que la mitad del potencial de recuperación de biomasa de la tierra actualmente utilizada para la agricultura podría obtenerse mediante restauración del 25% del terreno relevante.

Nuestra estimación de las emisiones globales debidas a la agricultura animal basada en datos y análisis de la FAO de 1,6 Gt de CO2, 122 Mt de CH4 y 7,0 Mt de N2O difieren en aspectos clave de las estimaciones recientes de (Xu et al., 2021) de 3,2 Gt de CO2, 102 Mt CH4 y 3,9 Mt N2O. El uso de estas estimaciones de emisiones para el ganado (Figura 2-S11) arroja un aCO2eq2100 de PHASE-POD de -23,6 Gt / año (Figura 7-S1A), una disminución del 5% en magnitud.

Los modelos descritos anteriormente asumen que la proteína que se obtiene actualmente de productos animales se reemplazaría con una dieta diversa basada en plantas, escalada para reemplazar productos animales en base a proteínas, y datos de emisiones agrícolas de FAOSTAT. Consideramos como una alternativa las emisiones proyectadas de una dieta diversa basada en plantas con base en datos de (Xu et al., 2021), escalados para reemplazar productos animales en base a proteínas. Esta dieta de reemplazo (Figura 2-S12) produce un aCO2eq2100 para PHASE-POD de agricultura animal de -23,7 Gt / año (Figura 7-S1B), una disminución del 5% en magnitud.

En algunas áreas, la eliminación del uso de la tierra en la agricultura animal puede conducir a un aumento de la población de rumiantes silvestres. Aunque esto es difícil de modelar a nivel mundial, esto compensaría algunos de los impactos beneficiosos de las reducciones en las emisiones de metano del ganado (Kelliher y Clark, 2010).

Este análisis solo consideró el consumo de productos de animales terrestres, descuidando las emisiones y el uso de la tierra (a través de la producción de alimentos balanceados) asociados con la captura de mariscos y la acuicultura.

Mientras que la El impacto de la tierra y las emisiones del consumo de productos del mar ha recibido comparativamente poca atención, varios estudios han señalado al menos 500 Mt de emisiones equivalentes de CO2 por año a partir de productos del mar (Mac. Leod et al., 2020; Parker et al., 2018; Poore y Nemecek, 2018). Trabajos recientes también han sugerido que la interrupción del almacenamiento de carbono debido a la recolección de productos del mar a través de la pesca de arrastre reparte de 0,58 a 1,47 Gt de carbono equivalente de CO2 por año desde los sedimentos a la columna de agua, con el potencial de impulsar aumentos atmosféricos de magnitud similar (Sala et al, 2021).

Los modelos climáticos ampliamente utilizados consideran la variación temporal y espacial de las emisiones; retroalimentación entre un clima cambiante y emisiones antropogénicas y naturales, secuestro de carbono, química atmosférica y potencial de calentamiento; el impacto del clima en el comportamiento social, político y económico humano. La nuestra no. Ejecutamos nuestro modelo con datos de emisiones de las rutas descritas en (Riahi et al., 2017) y comparamos nuestro nivel atmosférico y salidas de RF con las de ellos y encontró que estaban en amplio acuerdo cualitativo. Por lo tanto, aunque otros modelos podrían proporcionar estimaciones más precisas, no creemos que alteren nuestras principales conclusiones.

Discusión Nuestro análisis ha proporcionado una estimación cuantitativa del impacto climático potencial de un cambio global radical e hipotético en la dieta y los sistemas agrícolas. Hemos demostrado que los beneficios combinados de eliminar las principales fuentes mundiales de CH4 y N2O, y permitir que la biomasa se recupere en las vastas áreas de tierra que actualmente se utilizan para criar y alimentar al ganado, equivaldrían a una reducción sostenida de 25 Gt / año de CO2 emisiones.

Eliminar de manera crucial el uso de animales como tecnología alimentaria produciría emisiones negativas sustanciales de los tres principales GEI, una necesidad, ya que incluso la sustitución completa de la combustión de combustibles fósiles en la producción y el transporte de energía ya no será suficiente para evitar un calentamiento de 1,5 ° C ( Clark et al., 2020; IPCC, 2018). La transición de la agricultura animal enfrentará muchos obstáculos y creará muchos desafíos. La carne, los productos lácteos y los huevos son un componente importante de la dieta humana mundial (FAO, 2021), y la cría de ganado es parte integral de las economías rurales en todo el mundo, con más de mil millones de personas que se ganan la vida total o parcialmente de la agricultura animal.

Aunque los productos de origen animal aportan actualmente, según los datos más recientes de FAOSTAT, el 18% de las calorías, el 40% de las proteínas y el 45% de la grasa en el suministro de alimentos humanos, no son necesarios para alimentar a la población mundial. Se estima que 375 millones de personas ya viven con dietas totalmente basadas en plantas (Heinrich-Böll-Stiftung y Earth Europe, 2014), y los cultivos existentes podrían reemplazar las calorías, proteínas y grasas de los animales con una tierra, agua, GEI y biodiversidad muy reducidos impacto, requiriendo solo ajustes menores para optimizar la nutrición (Springmann et al., 2018b).

Los impactos económicos y sociales de una transición global a una dieta basada en plantas serían agudos en muchas regiones y lugares (Newton y Blaustein-Rejto, 2021), un obstáculo importante para su adopción.

Es probable que una inversión global sustancial sea necesario garantizar que las personas que actualmente se ganan la vida con la ganadería no sufran cuando se reduzca o sustituya. Y, si bien se espera que la eliminación gradual de la agricultura animal conduzca a un aumento global en la disponibilidad de alimentos a medida que los cultivos comestibles dejen de ser desviados para la alimentación animal (Vågsholm et al., 2020), también se requerirán inversiones para prevenir la inseguridad alimentaria local en regiones donde actualmente se carece de acceso a gran escala a una dieta diversa y saludable basada en plantas y para garantizar una nutrición adecuada. Pero, en ambos casos, estas inversiones deben compararse con las perturbaciones económicas y humanitarias del calentamiento global significativo (Howard y Sylvan, 2021; Stehfest et al., 2019).

Aunque, como se discutió anteriormente, hay muchas incertidumbres en nuestras estimaciones, nuestra suposición de que "seguir como de costumbre" significa que la agricultura animal continuará en los niveles actuales fue muy conservadora, ya que el aumento de los ingresos está impulsando el crecimiento continuo en el consumo mundial de productos animales (OCDE-FAO Perspectivas agrícolas 2020-2029). Se estima que la demanda mundial de alimentos de origen animal aumentará en casi un 70 por ciento para 2050 (Searchinger et al., 2019). Por ejemplo, utilizando los datos de uso de la tierra de (Poore y Nemecek, 2018) y los datos de consumo de FAOSTAT, extender la dieta actual de los países industrializados ricos (OCDE) a la población mundial actual requeriría 35 millones de km2 adicionales para apoyar la producción ganadera, una área aproximadamente igual al área combinada de África y Australia.

Si bien tal expansión puede parecer inverosímil, incluso la destrucción parcial de los ecosistemas nativos críticos restantes de la Tierra tendría impactos catastróficos no solo en el clima, sino también en la biodiversidad global (IPBES, 2019; Newbold et al., 2015; World Wildlife Fund, 2020) y salud humana (Clark et al., 2019; Maron et al., 2018; Oliver et al., 2015; Satija et al., 2017; Springmann et al., 2016; Strassburg et al., 2020; Tilman y Clark, 2014 ).

Dadas estas realidades, incluso con los muchos desafíos que presenta invertir un billón de dólares al año en el negocio y transformar las dietas de siete mil millones de personas, es sorprendente que los cambios en la producción y el consumo de alimentos no estén a la vanguardia de las estrategias propuestas para combatir el cambio climático.

Aunque todas las estrategias presentadas como parte del reciente informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) sobre los pasos necesarios para mantener el calentamiento global por debajo de 1,5 ° C (IPCC, 2018) reconocen la necesidad de emisiones negativas significativas, ninguna propone ni siquiera una reducción en consumo de ganado per cápita por debajo de los niveles actuales (Figura 8).

Producción ganadera kg/persona/año

Escenarios Este trabajo

AÑO

Figura 8. Producción ganadera per cápita proyectada en escenarios SSP / IAM RF 1.9. Descargamos datos para las Rutas Socioeconómicas Compartidas (SSP) (Riahi et al., 2017) de la base de datos SSP (Versión 2.0; última actualización en diciembre de 2018), y trazamos aquí la producción ganadera per cápita inferida para escenarios destinados a alcanzar un objetivo de RF de 1,9 en 2100. Si bien existe un reconocimiento generalizado del impacto que la agricultura animal en curso tiene en el clima, es notable que la mayoría de estos escenarios, que representan las estrategias de mitigación propuestas más agresivas en este marco de modelado, anticipan un aumento en la producción per cápita consumo de ganado, y ninguno anticipa una reducción significativa por debajo de los niveles actuales, en contraste con la eliminación completa que proponemos aquí.

Incluso si la tecnología de emisiones negativas que anticipa el IPCC, BECCS (bioenergía combinada con captura y almacenamiento de carbono), demuestra ser viable a escala, requerirá grandes cantidades de tierra (Anderson y Peters, 2016), y la única forma de Obtener esa tierra sin daños colaterales masivos es mediante el desplazamiento de la agricultura animal, principalmente rumiantes intensivos en tierra. Por lo tanto, es probable que todas las posibles soluciones a la crisis climática requieran algún tipo de cambio dietético a gran escala. Es importante enfatizar que, por muy grande que sea el impacto climático potencial de poner fin a la agricultura animal, incluso si ocurriera, e incluso si todos los beneficios que anticipamos se hicieran realidad, no sería suficiente por sí solo para prevenir una catástrofe global calentamiento. Más bien, hemos demostrado que el cambio dietético global proporciona un poderoso complemento a la transición indispensable de los combustibles fósiles a los sistemas de energía renovable.

El desafío al que nos enfrentamos no es elegir cuál perseguir, sino más bien determinar la mejor manera de superar los numerosos desafíos sociales, económicos y políticos que conlleva la implementación de ambos lo más rápidamente posible.

Tabla 1. Emisiones específicas de productos, uso de la tierra e impactos inferidos Datos de producción primaria agregados de FAOSTAT para 2019. Datos de producción de proteínas calculados a partir de datos de producción primaria y factores de conversión de proteínas inferidos de GLEAM. Datos de emisiones basados en datos de producción de proteínas e intensidades de emisión de GLEAM. Datos de uso de la tierra calculados a partir de los datos de producción de proteínas de FAOSTAT y datos de uso de la tierra específicos del producto de (Poore y Nemecek, 2018). Las emisiones de CO2 equivalente anualizadas corresponden a 2100 y se calculan a partir de los resultados de los modelos atmosféricos.

ANEXO IMÁGENES DE PRODUCCION ANIMAL

Martin Eduardo Lucione Extraído Michael B. Eisen Departamento de Biología Molecular y Celular, Instituto Médico Howard Hughes, Universidad de California, Berkeley, CA 94720 y Patrick O. Brown Departamento de Bioquímica (Emérito), Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, Stanford, CA 94305. Impossible Foods, Redwood City, CA 94063.