Як зменшити викиди метану від корів з водоростями

Відрижки худоби представляють одне з найбільших джерел парникових газів на планеті. Але це може змінитися завдяки цьому дослідженню, яке показало, що ви можете зменшити їх на 60%, додавши у свій раціон різноманітні морські рослини.

  • Джеймсом Темплом | переклала Ана Мілутінович
  • 18 грудня 2018 року

На околиці університетського містечка Каліфорнійського університету в Девісі (UC Davis, США) є сарай, в якому худоба вишикується у призначені їй місця для годування, щоб поїсти люцерну. Минулої весни декілька з цих голштинських (або фрізьких) молочних корів взяли участь у дослідженні, щоб перевірити перспективний підхід до зменшення викидів метану, пов’язаних із землеробством. Цей сектор представляє одне з найбільших джерел парникових газів, які впливають на зміну клімату. Додавши невелику кількість водоростей у корм тваринам, дослідники виявили це може зменшити вироблення метану у корів майже на 60%.

Щороку обсяг парникових газів, викинутих худобою, має зігріваючий ефект, подібний до ефекту більше семи гігатон діоксиду вуглецю - вплив, практично подібний до впливу транспортної галузі. Майже 40% цього парникового газу (який, хоча і дуже шкідливий, має відносно короткий термін служби), виробляється під час травлення: ВРХ, кози та вівці відригують і виділяють метан.

Якби скорочення, досягнуті в дослідженні UC Davis, могли бути застосовані до світової галузі тваринництва, майже дві гігатони викидів метану будуть ліквідовані на рік, близько чверті загального річного забруднення клімату лише в США.

Професор з тваринництва в Університеті Девісу Ерміас Кебреаб, який керує цією роботою, готується провести більш масштабне дослідження в найближчі місяці. Їх мета полягає в тому, щоб побачити, чи менші, але більш потужні кількості морських водоростей можуть ще більше зменшити викиди метану. Тим часом деякі компанії почали досліджувати, що може бути найскладніший виклик: масове вирощування водоростей.

"Дуже, дуже високі скорочення"

Проблема полягає в процесі травлення великої рогатої худоби та інших жуйних тварин, відомого як кишкова ферментація. Мікроби розщеплюються в травному тракті і черпають енергію з вуглеводів у травах, які вони вживають у клітковину. Але той самий процес також утворює водень, який служить їжею для іншого набору мікроорганізмів, що виробляють метан.

Навколо 95% газу виходить через рот і ніздрі тварин. Як ви можете собі уявити, інші 5% виганяються іншим менш елегантним маршрутом.

Дослідники досліджували різні способи зменшення викидів від худоби: вибіркове розведення (деякі тварини виділяють менше газу, ніж інші), вакцини, перенесення мікробіомів, різні дієтичні добавки та більш ефективні продукти харчування. Але жоден з них не дав вражаючих результатів, пояснює Ден Блауштейн-Рейто, старший аналітик сільського господарства з Інституту прориву, чий науковий центр зосереджений на технологічних рішеннях екологічних проблем.

Підхід до водоростей отримує значну підтримку завдяки майже дивовижним результатам ранніх наукових досліджень. У 2014 році австралійські дослідники Вони знайшли що невеликі дози червоних водоростей, відомих як Asparagopsis taxiformis, практично виключали виробництво метану в лабораторії. Польові випробування з живими вівцями зменшення викидів до 80%, в той час як експеримент UC Davis, перший у живій худобі, показав зниження на 58% при вмісті лише 1% водоростей у раціоні.

Більше молока і більше м’яса

Кебреаб виріс в Еритреї, східноафриканській країні на узбережжі Червоного моря, яка бореться з періодичною посухою та голодом. Саме постійний дефіцит молока та м’яса надихнув його зосередити свої дослідження на тваринництві., сподіваючись знайти стійкі шляхи збільшення виробництва обох продуктів.

корів

Фото: Професор UC Davis Ерміас Кебреаб годує корову в університетському містечку. Кредити: Джейм Храм

Kebreab почав досліджувати проблему метану більше десяти років тому. Але його нещодавня робота щодо морських водоростей була частково зумовлена ​​прийняттям закону 2016 року в Каліфорнії потрібно зменшити викиди метану в штаті на 40%. Це призвело до великого тиску на компанії, щоб знайти ефективні та доступні способи досягнення цілі, особливо серед скотарів та молочних фермерів у Центральній долині. Закон головним чином зосереджується на пов'язаній, але меншій проблемі зменшення метану з гною для худоби, для якої вони існують доступні деякі засоби для вимірювання прогресу. Але зменшення викидів від відрижки корів також буде виконувати цей мандат. "Як тільки SB-1383 набув чинності, рівень інтересу надзвичайно зріс, і він був зосереджений на Каліфорнії", - згадує Кебраб.

Однак додавання морських водоростей до раціону корів мало негативний ефект: тварини щодня їли менше. Це серйозна проблема, оскільки чим більше вони їдять, тим більше виробляють молока чи м’яса. Kebreab підозрює, що це було просто справою смаку: морська капуста дуже солона. Тож дослідники змішали їх з патокою, щоб приховати це.

Але в початковому дослідженні використовували тип водоростей, який був не таким потужним, як червоні водорості, використовувані в ранніх австралійських лабораторних експериментах. Kebreab має намір використовувати цей сорт для подальшого тесту і вважає, що може додатково зменшити викиди навіть при меншій кількості водоростей.

У найближчі місяці Кебрааб буде здійснювати нагляд шестимісячний експеримент з 24 великою рогатою худобою. Спробуйте уважно проаналізувати, чи зберігається вплив на метан протягом більш тривалого періоду часу, а також чи впливає добавка на здоров'я, вагу та якість м'яса.

Теоретично, поки велика рогата худоба не помічає смаку (або звикає до нього), водорості повинні допомагати їм набирати вагу. Блокування виробництва метану має спрямувати більшість споживаних вуглеводів на завдання побудови тканини. Якщо так, фермери могли бачити початкову вартість компенсації водоростей, хоча це може бути не найвигідніший варіант змусити корів набирати вагу.

Є ще одна проблема: як отримати 200 кілограмів червоних водоростей, необхідних для дослідження. Він ще не випускався в комерційних масштабах, і це може бути важко зробити.

Дістатися до масштабу

Australis Aquaculture, азіатський виробник морського окуня з штату Массачусетс, що базується в штаті Массачусетс, намагається виробити такий обсяг водоростей за допомогою дослідницького проекту у В'єтнамі - "Зеленіший випас" (або "Сталий випас").

Червоні водорості природно ростуть у дикій природі, але для їх отримання знадобиться багато людської праці з такою швидкістю та масштабами, які необхідні для обслуговування навіть лише частки світової тваринницької галузі. І дотепер, водорості протистояли спробам розмноження, пояснює засновник компанії Джош Голдман.

Фото: Хуйн Тхі Хан, що працює в банку насіння «Зеленіший випас». Кредити: Зеленіший випас

Зеленіший Грейзінг та його співробітники йдуть кількома шляхами вирішення проблеми. Якщо їм це вдасться, наступним кроком буде спробуйте вирощувати водорості біля узбережжя В’єтнаму. Рослини розміщували всередині пластикової сітки, яка використовується для вирощування устриць, і опускали їх на кілька метрів під воду, досить глибоко, щоб захистити їх від хвиль, але досить близько до сонця для фотосинтезу для росту палива.

Тим часом голландський гігант DSM працює над синтетичною добавкою для корів. Стаття їх дослідників показує, що інгібітор метану, відомий як 3-нітрооксипропанол, або 3NOP, зменшив викиди молочних корів голштинської породи на 30%. Дослідження показало, що протягом 12-тижневого експерименту на виробництво молока не впливало. І останнє, але не менш важливе: «енергія, що економиться від метану», сприяла утворенню тканин, що призводило до збільшення маси тіла.

DSM Nutritional Products очікує комерціалізації цього корму для тварин та вже запитував схвалення Управлінням з контролю за продуктами та ліками США на продаж у США. Хоча скорочення не настільки різкі, як ті, що спостерігалися під час перших тестів на водорості, велика компанія, яка вже має виробничі центри та канали збуту може швидше збільшити виробництво та більше знизити витрати ніж підхід, заснований на водоростях, пояснює Кебреаб.

DSM не відповів на запитання MIT Technology Review.

Kebreab співпрацює з колегою зі Стенфордського університету (США) Джоан Сальвен, Який фон Інновації в’язів, соціальне підприємство, яке працює над збором коштів для досліджень водоростей та співпрацює з галузями тваринництва.

Сальвен визнає, що це необхідно дослідити більше про вплив водоростей на здоров’я як для худоби, так і для людей, і він визнає, що поки незрозуміло, чи можна ці штами масштабувати економічно вигідним способом. Але якщо все буде добре, він сподівається, що ринки, керовані суворою кліматичною політикою, допоможуть розширити виробництво та скоротити витрати.

Повернувшись із стайні, Кебреб згадує про це декілька венчурних капіталістів відвідували кампус, щоб дізнатись більше про дослідження та їх можливості. І він радий, що зможе поділитися ним з ними, враховуючи обсяг інвестицій, необхідних для зростання індустрії червоних водоростей. Експерт каже: "Чим більше грошей у нас, тим швидше ми можемо їх вивести на ринок", але він сам визнає, що не має ділових амбіцій. "Мені просто подобається працювати з тваринами", - підсумовує він.