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EFECTOS DE LA NUTRICIÓN EN LAS EMISIONES DE GASES PROCEDENTES DEL PURÍN DE CERDOS Salvador Calvet 1 , Alba Cerisuelo 3 , Pablo Ferrer 1 , Walter Antezana 1 , Amanda Beccaccia 2 , Paloma García-Rebollar 2 , Carlos de Blas 2 1 Instituto de Ciencia y Tecnología Animal, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain 2 Departamento de Producción Agraria, Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S. Ingenieros Agrónomos de Madrid, Ciudad Universitarias/n, 28040 Madrid, Spain 3 Centro de Investigación y Tecnología Animal, Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Pol. La Esperanza 100, 12400 Segorbe,Castellón, Spain Las emisiones de gases procedentes de la gestión de los purines, principalmente amoniaco (NH 3 ) y metano (CH 4 ) constituyen un problema ambiental asociado a la producción porcina. ALIMENTACIÓN FERMENTACIÓN ENTÉRICA PURÍN EMISIONES DEL PURÍN CH 4 NH 3 CH 4 Previsiblemente, durante los próximos años deberán emprenderse acciones para reducir estas emisiones y, por tanto, es fundamental entender los procesos asociados a tales emisiones. NADA ES MAS PRECIOSO QUE LA VIDA, ESA ES LA FILOSOFIA DE PHILEO. La población mundial aumenta, el mundo se enfrenta a una demanda creciente de alimentos y a grandes desafios de sostenibilidad. Trabajando entre la nutrición y la salud, estamos comprometidos en dar soluciones basadas en la evidencia para incrementar el estado sanitario y el rendimiento animal. En todos y cada uno de los países, nuestro equipo se guía por los resultados cientificos más avanzados y por la opinión de los ganaderos más experimentados. RAISING LIFE phileo-lesaffre.com Distribuidor exclusivo para España y Portugal: C/. Uruguay, 31 - 1A - 280 16 MADRID - ESPAÑA Tel. +34 915 198 638 - Fax. +34 914 164 401 e-mail: [email protected] 55 investigación nutriNews Noviembre 2015 | Sostenibilidad

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EFECTOS DE LA NUTRICIÓN EN LAS

EMISIONES DE GASES PROCEDENTES

DEL PURÍN DE CERDOS

Salvador Calvet1, Alba Cerisuelo3, Pablo Ferrer1, Walter Antezana1, Amanda Beccaccia2, Paloma García-Rebollar2, Carlos de Blas2

1Instituto de Ciencia y Tecnología Animal, Universitat Politècnica de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain2Departamento de Producción Agraria, Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S. Ingenieros Agrónomos de Madrid, Ciudad Universitarias/n, 28040 Madrid, Spain

3Centro de Investigación y Tecnología Animal, Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Pol. La Esperanza 100, 12400 Segorbe,Castellón, Spain

Las emisiones de gases procedentes de la gestión de los purines, principalmente

amoniaco (NH3) y metano (CH4) constituyen un problema ambiental

asociado a la producción porcina.

ALIMENTACIÓN

FERMENTACIÓN ENTÉRICA

PURÍN

EMISIONES DEL PURÍN

CH4

NH3

CH4

Previsiblemente, durante los próximos años deberán emprenderse acciones para reducir estas emisiones y, por tanto, es fundamental entender los procesos asociados a tales emisiones.

N a d a E s M a s P r E c i o s o Q u E L a V i d a , E s a E s L a F i L o s o F i a d E P h i L E o .

La población mundial aumenta, el mundo se enfrenta a una demanda creciente de alimentos y a grandes desafios de sostenibilidad.

Trabajando entre la nutrición y la salud, estamos comprometidos en dar soluciones basadas en la evidencia para incrementar el estado sanitario y el rendimiento animal.

En todos y cada uno de los países, nuestro equipo se guía por los resultados cientificos más avanzados y por la opinión de los ganaderos más experimentados.

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En una primera fase se recogieron muestras de piensos y purines de 79 granjas porcinas del centro y este peninsular con el objetivo de conocer la variabilidad en la composición y emisiones de purines a nivel comercial y evaluar si existen factores nutricionales que pueden afectar a estos parámetros.

De dichas muestras se realizaron análisis de composición y de emisiones potenciales de NH3 y CH4 in vitro.

Las emisiones potenciales de NH3 se midieron durante 15 días a partir de muestras de purín de 0,5 kg de peso.

La emisión potencial de CH4 se determinó mediante ensayos de biodegradabilidad y se expresó por gramo de materia orgánica (más conocida por las siglas B0).

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ERA

FASE

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CIAL

ES1

La composición de los purines y su contenido en materia seca dependen en gran medida de la fase productiva del cual proceda el purín.

Los purines procedentes de la gestación y el cebo tienen generalmente un mayor contenido en materia seca y en nutrientes por unidad de volumen, lo cual se asocia en parte con el tipo de alojamiento, la nutrición de cada tipo de animal y su manejo.

Los purines de las maternidades y destetes, por el contrario, suelen estar más diluidos debido al mayor uso de agua de limpieza.

Sin embargo, debido a la gran variabilidad encontrada en la composición y emisiones de los purines, no es posible concretar recomendaciones generales en cuanto a sistemas de tratamiento o dosis de aplicación a campo.

Una novedosa aportación del proyecto ha sido obtener modelos que permitan predecir las emisiones potencialmente asociadas a un purín a partir de sus características físico-químicas, empleando también NIRS.

De ambas formas se obtuvo una buena predicción con la emisión potencial de NH3 (coeficiente de determinación R2 ~ 0,9), y algo menor con el B0 (R2 ~ 0,6).

Además, incluso utilizando parámetros del purín de fácil medición tales como materia seca, conductividad eléctrica o pH, es posible realizar predicciones rápidas de las emisiones potenciales de NH3

y CH4 por metro cúbico de purín, lo cual puede ser de gran utilidad práctica (como por ejemplo ya se hace para estimar el contenido en nutrientes de los piensos o el contenido en nitrógeno de los purines).

La nutrición es uno de los factores que más

condiciona las emisiones de CH4 yNH3 y en ello

precisamente se ha centrado el proyecto GasPorc

(2012-2014), desarrollado por investigadores de la

Universidad Politécnica de Madrid (UPM), la Universitat

Politècnica de València (UPV) y el Instituto Valenciano

de Investigaciones Agrarias (IVIA)

pH Materia seca Cenizas N total Kjeldahl N amoniacal FND FAD LAD Extracto etéreo

Cerdas gestantes (n=14)

Media 7,77 5,87 30,5 13,2 10,1 39,5 20,7 8,96 6,94

Mínimo 7,54 0,49 21,1 4,12 2,64 17,3 8,08 4,46 3,58

Máximo 8,03 15,5 43,3 37,4 34,5 59,6 36,3 14,1 12,2

Cerdas lactantes (n=14)Media 7,60 3,58 29,2 10,9 7,38 38,7 19,6 8,88 9,32

Mínimo 6,98 0,86 21,7 6,02 3,11 24,4 12,3 5,43 4,03

Máximo 8,16 7,58 43,3 24,5 20,9 48,9 27,5 16,1 15,5

Transición (n=14)Media 7,35 3,73 29,7 11,3 7,53 29,5 12,6 5,12 13,0

Mínimo 6,34 0,57 22,4 5,62 2,52 3,79 1,07 0,39 6,28

Máximo 7,92 9,73 42,1 23,0 19,3 48,0 21,2 10,2 18,8

Cebo (n=37)Media 7,43 5,38 26,7 12,8 8,92 34,5 16,6 6,78 10,8

Mínimo 6,41 0,75 15,5 4,18 1,32 5,25 2,24 0,59 2,93

Máximo 8,05 17,7 44,3 27,9 24,1 56,6 36,2 18,3 24,9

Tabla 1. Composición y variabilidad de los purines analizados, expresado en % sobre materia seca

“Relationships among slurry characteristics and gaseous emissions at different types of commercial Spanish pig farms”. Spanish Journal of

Agricultural Research 13(1), e06-002, 15 pages

Los resultados, publicados por Beccaccia et al. (2015a), demuestran que en condiciones comerciales los factores nutricionales condicionan la composición de los purines y las emisiones, junto con otros factores tales como el manejo de los purines o el tipo de animal.

Los resultados indican que no puede predecirse la emisión de gases que potencialmente puede emitir un determinado purín, únicamente conociendo el tipo de animal del que viene o el alimento que este recibe, pero demuestran que las emisiones sí están relacionadas con la composición del purín.

Las mediciones de materia seca, conductividad eléctrica o pH en el purín permiten predecir las emisiones potenciales de NH3

y CH4

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Con el objetivo de profundizar en los factores nutricionales relacionados con las emisiones potenciales de NH3 y CH4, se llevaron a cabo tres ensayos experimentales en las granjas del Centro de Tecnología Animal del IVIA en Segorbe (Castellón).

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Se evaluaron distintas dietas en cerdos de cebo mediante jaulas de digestibilidad individuales, recogiendo los purines generados para analizar su composición y realizar los estudios de emisiones.

Las dietas ensayadas incorporaron subproductos agroindustriales candidatos a ser utilizados en dietas porcinas, y fueron formuladas de forma que la composición nutricional no difiriera en exceso de un pienso comercial.

La adaptación a las dietas previa a los ensayos fue de 14 días: los primeros 9 días en corrales colectivos y los últimos 5 días en adaptación a las jaulas.

Posteriormente se realizaron las pruebas de digestibilidad (4 días) y la recogida de purines para el posterior ensayo de emisiones (3 días).

No se realizaron pruebas productivas, que quedaron fuera del alcance de este estudio.

Con carácter general se obtuvo que las dietas ensayadas, además de afectar a los parámetros de digestibilidad, tuvieron importantes efectos en las emisiones de NH3 y CH4.

9 DÍAS en corrales colectivos

5 DÍASadaptación

4 DÍASprueba de

digestibilidad

3 DÍASrecogida

de purines

Primera pruebaEfecto del nivel & tipo

de fibra

Segunda pruebaEfecto de la fuente de

proteína

Tercera pruebaEfecto de la grasa

en la dieta y su interacción con la inclusión de fibra

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Implica una menor proporción de nitrógeno inorgánico en el purín, que es la forma de nitrógeno que se degrada más rápidamente.

La disminución del pH modifica el equilibrio químico del amoniaco (forma volátil) a ion amonio (forma no volátil) y la inclusión de fibra fermentable estaría relacionada con una reducción de la emisión de NH3.

Por otra parte, la fibra lignificada es un sustrato poco digerible que además dificulta la emisión de CH4, al ser poco biodegradable.

En este estudio se confirma que ambos tipos de fibra son capaces de reducir las emisiones de NH3, reduciendo la cantidad de nitrógeno en orina y aumentando su cantidad en heces.

Aunque otros estudios sugieren que la modificación del ratio de excreción de nitrógeno en orina y heces con la adición de fibra se debe al N endógeno de origen bacteriano, nuestros resultados apuntan a que la inclusión de fibra no modifica de forma relevante la proporción de N bacteriano excretado en las heces.

Como consecuencia, en las dietas que incorporan pulpa y algarroba las emisiones de NH3 disminuyeron con respecto a la dieta control.

No se vio, por otro lado, efectos relevantes de las dietas en la emisión de CH4.

La segunda prueba tuvo como objetivo evaluar el efecto de tres fuentes distintas de proteína en la dieta: soja, girasol y DDGS de trigo. Así, las dietas fueron similares en cuanto a su composición nutricional, pero difirieron en su principal fuente de proteína. Se trabajó con cerdos de entre 50 y 60 kg de peso.

Tabla 3. “Effects of nutrition on digestion efficiency and gaseous emissions from slurry in growing pigs: II. Effect of protein source in practical diets”. Animal Feed Science and Technology, 2015 Vol. 209, 137-144.Los detalles de esta segunda prueba pueden consultarse en Beccaccia et al. (2015c).

Soja Girasol DDGS de trigo

Características del purín

Excreción de purín (kg/día) 2,98 2,70 2,55

Materia seca (g/kg) 118 133 129

Materia orgánica (g/kg) 95,4 104 107

N amoniacal (g/L) 1,50 2,43 2,01

N total Kjeldahl (g/kg) 7,12 8,66 7,83

pH 6,48 6,46 6,25

Ácidos grasos volátiles (mmol/L) 88,8 75,7 61,4

Emisiones de gases

g NH3-N/ kg purín 1,12 1,82 1,58

B0, mL CH4/g materia orgánica 301 256 269

L CH4/animal y día 80,7 66,5 73,2

En una primera prueba se evaluó el efecto de la inclusión de dos tipos de fibra (más fermentable y más lignificada) a través de la inclusión de dos subproductos (pulpa cítrica y algarroba, respectivamente) a dos niveles (75 y 150 g/kg), además de un pienso control. Se trabajó con cerdos de unos 85 kg de peso.

Primera pruebaEfecto del nivel & tipo

de fibra

Control Pulpa Pulpa Algarroba Algarroba

Características del purín 75g/kg 150g/kg 75g/kg 150g/kg

Excreción de purín (kg/día) 3,16 4,19 3,43 4,05 4,36

Materia seca (g/kg) 136,8 109,2 114,5 100,6 121,7

Materia orgánica (g/kg) 108,7 87,3 91,9 82,0 99,9

N amoniacal (g/L) 3,00 3,92 3,26 2,99 3,59

N total Kjeldahl (g/kg) 9,89 8,27 7,73 7,26 8,70

pH 6,86 8,00 7,41 8,17 7,49

Ácidos grasos volátiles (mmol/L) 68,13 84,8 78,1 67,1 73,8

Emisiones de gases

g NH3-N/ kg purín 2,44 1,84 1,64 1,76 1,99

B-, mL CH4/g materia orgánica 353 393 332 361 326

L CH4/animal y día 118 134 116 129 144

Tabla 2. “Effects of nutrition on digestion efficiency and gaseous emissions from slurry in growing-finishing pigs. I. Influence of the inclusion of two levels of orange pulp and carob meal in isofibrous diets”. Animal Feed Science and Technology 2015, Vol. 208, 158-169

85 kg

+ pulpa cítrica+ algarroba

+75g/kg+150g/kg

Se conoce que la inclusión de fibra fermentable en la dieta

tiene efectos sobre el nitrógeno:

Disminuye la proporción de nitrógeno que se excreta a través de la orina y, a su

vez, incrementa su excreción a través de las heces.

Puede disminuir el pH del purín.

Ambos efectos tienen efectos directos en las emisiones de NH3.

50/60 kg

Está ampliamente demostrado que la reducción del nivel de proteína en la dieta se asocia a una menor excreción de nitrógeno en la orina y, por tanto, a unas menores emisiones de NH3.

Sin embargo, tal como se determinó en la primera fase del proyecto y en otros estudios, a nivel comercial el rango de proteína en las dietas es menor y otros factores nutricionales implicados pueden cobrar relevancia.

En esta prueba, los tres piensos tuvieron un contenido similar en proteína, pero la principal fuente de la misma era distinta, de forma que los piensos cambiaban en cuanto a los ingredientes utilizados.

Segunda pruebaEfecto de la fuente de

proteína

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Tercera pruebaEfecto de la grasa en la dieta y su interacción

con la inclusión de fibra

De este modo - mismo nivel de proteína pero fuente diferenciada de la misma- se detectaron diferencias en emisiones que podrían estar relacionadas con el tipo de fibra (más soluble en soja y más insoluble en girasol).

En los purines procedentes de piensos a base de soja la proporción de nitrógeno excretado en las heces fue el más alto, y tuvieron las menores emisiones de NH3

Por el contrario, este tratamiento tuvo las mayores de CH4, probablemente en relación con el mayor contenido de grasa (ver la tercera prueba) y mayor contenido en fibra soluble de los piensos, así como el menor contenido en lignina (compuestos poco degradables) de las heces.

La conclusión en esta fase de ensayos fue que, dado que nutricionalmente las tres dietas fueron similares, los cambios detectados en los niveles de emisión estuvieron asociados al cambio de la fuente proteica, el tipo de fibra al que estuvo asociada, y a la composición del resto de ingredientes.

La última prueba evaluó el efecto de la grasa, tanto por sí sola como en combinación con fuentes de fibra fermentable, en la producción de purín y las emisiones.

Para ello se utilizó destilado de jabón cálcico a dos niveles de inclusión (35 y 70 g/kg), cada uno de ellos con dos niveles de inclusión de fibra fermentable (pulpa cítrica, 0 y 200 g/kg).

También se suministró un pienso control (sin adición de jabón cálcico ni pulpa cítrica).

Se trabajó con animales entre 54 y 72 kg de peso. 54kg a 72kg

+ pulpa cítrica0 & 200g/kg

+ jabón cálcico35 & 70g/kg

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¿Cuál es el aminoácido esencial para minimizar los niveles de proteína en dietas para broilers?

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Tabla 4. ““Effects of nutrition on digestion efficiency and gaseous emissions from slurry in growing pigs: III. Influence of varying the dietary level of calcium soap of palm fatty acids distillate with or without orange pulp supplementation”. Animal Feed Science and Technology, 2015, Vol 209, 128-136.Los detalles de esta tercera prueba pueden consultarse en Antezana et al. (2015).

Control Jabón Jabón Jabón 35 g/kg Jabón 70 g/kg

Características del purín 35g/kg 70g/kg +pulpa +pulpa

Excreción de purín (kg/día) 1,89 1,78 2,19 2,10 2,04

Materia seca (g/kg) 167 146 166 135 144

Materia orgánica (g/kg) 134 119 138 108 114

N amoniacal (g/L) 3,61 3,43 2,81 3,04 3,06

N total Kjeldahl (g/kg) 10,2 8,99 8,31 8,79 8,84

pH 8,52 8,08 7,65 8,13 8,18

Ácidos grasos volátiles (mmol/L) 86,0 69,7 90,6 75,9 96,2

Emisiones de gases

g NH3-N/ kg purín 2,41 2,32 1,59 1,80 1,77

B0, mL CH4/g materia orgánica 305 313 357 346 406

L CH4/animal y día 77,8 68,7 109 70,6 96,9

Lo más relevante del estudio es que, a diferencia de lo que ocurre en la fermentación entérica de los animales rumiantes, un mayor contenido en grasa de los purines supone un incremento de la emisión potencial de CH4, al ser ésta un sustrato degradable de alto valor energético.

Por otra parte, el estudio sugiere que la inclusión de pulpa cítrica en la dieta también puede incrementar el contenido en grasa de las heces, con el consiguiente incremento de la emisión potencial de CH4.

De estos resultados es necesario remarcar que los efectos potenciadores de la producción de CH4 generalmente atribuidos a la fibra de los piensos podrían estar confundidos con la adición de grasa.

En este sentido, las dietas que contienen materiales fibrosos son generalmente suplementadas con grasa para mantener el nivel energético del pienso, de ahí la dificultad de confirmar el efecto que tienen grasa y fibra por separado.

Respecto al NH3, esta tercera prueba demostró que la adición de grasa reduce su emisión cuando no se añade pulpa cítrica, si bien no se produce una reducción adicional si se combina con pulpa cítrica.

El efecto mitigador de las emisiones de NH3 que puede tener la grasa en los purines no se ha estudiado, pero los resultados de la primera fase antes descritos (purines de granjas comerciales) parecen confirmar esta hipótesis.

AgradecimientosEste trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad mediante el proyecto GasPorc (AGL201130023-C03), con el apoyo de la Conselleria de Educación, Cultura y Deporte de la Generalitat Valenciana a través del programa de ayudas complementarias y las becas doctorales concedidas por la Fundación CAPES (Ministerio de Educación de Brasil) y el programa de intercambio Erasmus Mundus BABEL.

Todos los resultados indicados anteriormente constituyen la base del nuevo proyecto CoPig (AGL2014-56653-C03), que pretende estudiar la incorporación a la dieta porcina de subproductos de dos industrias mayoritarias a nivel nacional: orujos de aceitunas procedentes de la industria aceitera y subproductos procedentes de la transformación de cítricos.

En concreto, se pretende caracterizar la variabilidad de estos productos en función del proceso productivo del que proceden, realizar pruebas in-vitro e in-vivo de piensos elaborados con estos subproductos, y establecer las implicaciones ambientales de los mismos a través de la medición de emisiones y análisis de ciclo de vida.

Se necesita pues investigar la naturaleza de las interacciones entre niveles de grasa y fibra en la alimentación y su efecto en las emisiones de NH3 y CH4.

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molimenenergía de la nutrición

Especialistasen nutrición

[email protected]

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CEREALES

Actualmente, se prevé que la producción mundial de cereales en 2015 sea de 6 millones de toneladas menos de lo anticipado en septiembre y 24 millones de toneladas (un 0,9 %) por debajo del récord registrado en 2014.

Las existencias remanentes de cereales totales al cierre de 2015/16 (conjunto de campañas locales respectivas de comercialización) se estiman 456 millones de toneladas, su nivel más elevado en 29 años.

Se estima que las reservas de trigo alcancen un nuevo récord, y también se espera que aumenten las existencias de cebada, sorgo y avena, dada la caída de la demanda de importación de trigo y cebada en el Próximo Oriente asiático y en el norte de Africa, pero se prevé, en cambio, que disminuyan ligeramente las reservas de maíz.

De este modo, el descenso interanual del 0,9% refleja más que nada la caída prevista de la producción de maíz, que podría disminuir en 38 millones de toneladas, recortándose la proyección para reflejar una nueva recalificación de la cosecha en la UE.

IGC 2015 (GMR 451 – 22 de enero de 2015).

MATERIAS PRIMASCÓMODO BALANCE ENTRE OFERTA Y DEMANDASegún las indicaciones más recientes, es probable que el balance entre la oferta y la demanda mundial de cereales durante la campaña de comercialización 2015/16 se mantenga en una situación en general cómoda.

El consumo de trigo para piensos crecerá especialmente en UE

ESTIMACIONES MUNDIALES

12/13 13/14 14/15 est. 15/16 previsión

millones de toneladas 27.08 24.09

TRIGO

Producción 655 714 720 720 727

Comercio 142 156 153 148 149

Consumo 677 696 707 716 719

Existencias finales 171 188 202 206 211

Cambio interanual -21 18 14 9

Export. principales b) 51 55 65 68 71

MAIZ

Producción 866 997 1005 968 967

Comercio 100 122 125 126 125

Consumo 863 950 980 972 970

Existencias finales 131 178 203 198 199

Cambio interanual 3 47 24 -3

Export. principales c) 33 51 65 58 58

ESTIMACIONES MUNDIALES

12/13 13/14 14/15 est. 15/16 previsión

millones de toneladas 27.08 24.09

SOJA

Producción 272 285 322 318 317

Comercio 99 113 124 125 126

Consumo 266 281 307 317 315

Existencias finales 28 32 47 44 49

Cambio interanual 6 4 15 2

Export. principales d) 11 14 28 29 34Las cifras tal vez no concuerden debido al redondeob) Argentina, Australia, Canadá, UE, Kazajstán, Rusia, Ucrania, Estados Unidosc) Argentina, Brasil, Ucrania, Estados Unidos

Las cifras tal vez no concuerden debido al redondeod) Argentina, Brasil, Estados Unidos

SOJA

La producción mundial de soja se estima en 317 millones de toneladas, cifra muy parecida a la ofrecida en agosto, y sólo ligeramente inferior al récord de la campaña anterior.

A pesar del incremento del consumo previsto, las existencias al cierre podrían registrar un aumento interanual del 5%, un máximo histórico.

El comercio mundial se estima en 126 millones de toneladas, aunque se trata de un incremento menos pronunciado que en años anteriores, reflejando el crecimiento más lento de la demanda por parte de China-

Dada la bajada de oferta de maíz, es previsible que crezca el interés por los piensos alternativos, y se espera que el consumo de trigo para pienso alcance su segunda mayor cifra de la historia, con un aumento especialmente notable en la UE.

Se prevé que la utilización de cereales como pienso alcanzará los 904 millones de toneladas en total, esto es, 6,4 millones de toneladas por encima de lo anticipado en el último informe y un 1,8 % más que en 2014/15, siendo gran parte de la revisión debida al mayor uso de piensos previsto en Canadá, China y UE.

Se calcula que el uso total de cereales en el ámbito industrial (para la producción de etanol, almidón y malteado) aumentará ligeramente respecto de 2014/15, ya que se prevé que la demanda de la industria del combustible a base de etanol obtenido de cereales se mantendrá casi sin variaciones, principalmente como resultado del lento crecimiento del consumo de maíz en los Estados Unidos.

Datos extraídos del IGC-Septiembre 2015 e informe FAO-Octubre 2015

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