Wodorosty mogą sprawić, że krowy bekają mniej metanu i zmniejszą swój ślad węglowy

Świątynia Jakuba

W drewnianej stodole na skraju kampusu Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis bydło ustawia się w szeregu przy wyznaczonych miejscach na paszę, by złapać kęs siana z lucerny.

Zeszłej wiosny kilka z tych krów mlecznych rasy holsztyńskiej wzięło udział w badaniu mającym na celu przetestowanie obiecującej ścieżki redukcji emisji metanu z hodowli, ogromnego źródła gazów cieplarnianych napędzających zmiany klimatyczne. Naukowcy odkryli, że dodając niewielką ilość wodorostów do paszy dla zwierząt, można zmniejszyć produkcję metanu przez krowy o prawie 60%.

Każdego roku produkcja zwierzęca wypompowuje gazy cieplarniane z równoważnym efektem ocieplenia wynoszącym ponad 7 gigaton mniej więcej dwutlenku węgla ten sam globalny wpływ na branżę transportową. Prawie 40% z tego powstaje podczas trawienia: bydło, kozy i owce bekają i przepuszczają metan, bardzo silny, choć stosunkowo krótkotrwały gaz cieplarniany.

Gdyby redukcje osiągnięte w badaniu UC Davis można było zastosować w całym światowym przemyśle hodowlanym, wyeliminowałoby to prawie 2 gigatony tych emisji rocznie – około jednej czwartej całkowitego zanieczyszczenia klimatu w Stanach Zjednoczonych każdego roku.

Ermias Kebreab, profesor nauk o zwierzętach na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, który kieruje pracami, przygotowuje się do podjęcia bardziej ambitnych badań w nadchodzących miesiącach, oceniających, czy mniejsze ilości silniejszej formy wodorostów mogą jeszcze bardziej obniżyć emisje metanu. W międzyczasie niektóre firmy zaczęły badać, co może być trudniejszym wyzwaniem: rozwijanie go na masową skalę.

Bardzo, bardzo wysokie obniżki

Problemem jest proces trawienia bydła i innych przeżuwaczy, zwany fermentacją jelitową. Drobnoustroje w ich przewodach pokarmowych rozkładają się i pobierają energię z węglowodanów zawartych w trawach włóknistych. Ale ten sam proces generuje również wodór, którym żywi się oddzielny zestaw mikroorganizmów, wytwarzając metan.

Około 95% gazu ucieka przez usta i nozdrza, podczas gdy reszta wychodzi w przeciwnym kierunku.

Naukowcy zbadali wiele potencjalnych ścieżek do obniżenia emisji zwierząt gospodarskich, w tym selektywną hodowlę (niektóre zwierzęta są mniej gazowe niż inne), szczepionki, przenoszenie mikrobiomu, różne suplementy diety i bardziej wydajne pasze – wszystko to z różnymi wynikami, mówi Dan Blaustein-Rejto , starszy analityk rolnictwa w Breakthrough Institute, centrum badawczym skupiającym się na technologicznych rozwiązaniach problemów środowiskowych.

Ale podejście do wodorostów nabiera coraz większego rozpędu, dzięki niemal szokująco skutecznym wynikom wstępnych badań naukowych. W 2014 roku australijscy naukowcy znaleziony że niskie dawki czerwonych alg znanych jako Asparagopsis taxiformis praktycznie wyeliminowano produkcję metanu w eksperymentach laboratoryjnych. Próby terenowe z żywymi owcami ograniczyć emisje aż 80%, podczas gdy eksperyment UC Davis, pierwszy na żywym bydle, wykazał średnio 58% redukcję, gdy pokrewne wodorosty stanowiły 1% ich diety.

Więcej mleka i mięsa

Kebreab dorastał w Erytrei, wschodnioafrykańskim kraju na wybrzeżu Morza Czerwonego, który zmaga się z nawracającymi suszami i głodem. Ciągły niedobór mleka lub mięsa zainspirował go do badania zwierząt gospodarskich w nadziei na znalezienie zrównoważonych sposobów na produkowanie większej ich ilości.

Ermias Kebreab, profesor Uniwersytetu Kalifornijskiego Davis, karmi ręcznie krowę na terenie kampusu. Świątynia Jakuba

Kebreab po raz pierwszy zaczął badać problem metanu ponad dekadę temu. Ale ostatnie prace nad wodorostami zostały po części spowodowane uchwaleniem przez Kalifornię w 2016 r. prawa, które wzywało do zmniejszenia emisji metanu w tym stanie o 40%. To wywarło prawdziwą presję na firmy, aby znalazły skuteczne i niedrogie sposoby na to, szczególnie wśród hodowców bydła i bydła mlecznego w Central Valley. Statut skupia się przede wszystkim na pokrewnym, ale mniejszym problemie redukcji metanu z odchodów zwierzęcych – dla których istnieje: niektóre dostępne środki do osiągania i mierzenia postępów . Ale do spełnienia tego mandatu liczyłoby się również ograniczenie emisji spowodowanych bekaniem krów.

Jak tylko SB-1383 pojawił się online, poziom zainteresowania znacznie wzrósł – i koncentruje się w Kalifornii, mówi Kebreab.

Jednym z negatywnych skutków ubocznych w początkowym badaniu UC Davis jest to, że bydło zmniejszyło ilość spożywanego każdego dnia. To wielka sprawa, ponieważ im więcej krowy jedzą, tym więcej produkują mleka lub mięsa. Kebreab podejrzewa, że ​​problemem był po prostu smak: wodorosty są bardzo słone. Naukowcy ostatecznie zmieszali go z melasą, aby pomóc w obniżeniu poziomu leku.

Ale co najważniejsze, w początkowych badaniach użyli formy wodorostów, która nie jest tak silna jak krasnorosty stosowane w początkowych australijskich eksperymentach laboratoryjnych. Kebreab zamierza użyć tego szczepu w dalszych próbach i uważa, że ​​może on zmniejszyć więcej emisji nawet przy niższej dawce.

W nadchodzących miesiącach Kebreab będzie nadzorować sześciomiesięczny eksperyment z 24 bydłem mięsnym. Planuje dokładnie ocenić, czy wpływ na metan utrzymuje się na tym samym poziomie przez dłuższy czas, a także czy suplement wpływa na zdrowie, wagę i jakość mięsa.

Teoretycznie, dopóki bydło nie zauważy smaku (lub nie przyzwyczai się do niego), wodorosty powinny pomóc im przybrać na wadze. Zablokowanie produkcji metanu powinno oznaczać, że większa ilość spożywanych węglowodanów zostanie skierowana na zadanie budowy tkanki. Jeśli tak, rolnicy mogliby zobaczyć ekonomiczny zwrot kosztów początkowych tego dodatku – chociaż może to być lub nie najbardziej opłacalna opcja pakowania na wagę.

Ale jest jeszcze jeden problem: jak zdobyć 200 kilogramów czerwonych wodorostów, których potrzebują do badania. Nie został jeszcze wyprodukowany na skalę komercyjną, a to może okazać się trudne.

Dotarcie do skali

Australis Aquaculture, producent hodowanego w oceanie labraksa azjatyckiego z Greenfield w stanie Massachusetts, próbuje znaleźć sposób na realizację projektu badawczego w Wietnamie o nazwie Greener Grazing.

Krasnorosty rosną naturalnie na wolności, ale potrzeba ciężkiej ludzkiej ręki, aby wyprodukować je w tempie i na skalę niezbędną do obsługi nawet ułamka światowego przemysłu hodowlanego. Jak dotąd, wodorosty opierały się próbom rozmnażania się, mówi Josh Goldman, założyciel firmy.

Huynh Thi Khanh w pracy w banku nasion Greener Grazing. Bardziej zielony wypas

Greener Grazing i jego współpracownicy podążają kilkoma ścieżkami rozwiązania problemu. Jeśli to złamią, firma przejdzie do kolejnego etapu, jakim jest uprawa wodorostów u wybrzeży Wietnamu. Rośliny byłyby umieszczane w plastikowej siatce rurowej używanej do uprawy ostryg i zawieszone kilka stóp pod wodą – wystarczająco głęboko, aby były chronione przed falami, ale wystarczająco blisko słońca, aby fotosynteza napędzała wzrost.

Tymczasem DSM, gigantyczny holenderski konglomerat, pracuje nad syntetycznym dodatkiem dla krów. W artykule, którego współautorami są jej naukowcy, stwierdzono, że inhibitor metanu znany jako 3-nitrooksypropanol lub 3NOP zmniejsza emisje o 30% u holsztynów w okresie laktacji. W badaniu zauważono, że produkcja mleka nie została naruszona podczas 12-tygodniowego eksperymentu, a jako bonus, oszczędzona energia metanu pomogła wygenerować tkankę, co skutkuje większą masą ciała.

DSM Nutritional Products podobno ma nadzieję na komercjalizację paszy dla zwierząt i już złożył wniosek w celu uzyskania zgody amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków na sprzedaż w Stanach Zjednoczonych.

Chociaż redukcje nie są tak dramatyczne, jak te obserwowane we wczesnych testach wodorostów, duża firma z istniejącymi zakładami produkcyjnymi i kanałami dystrybucji może potencjalnie szybciej zwiększyć produkcję i obniżyć koszty bardziej niż podejście akwakultury, mówi Kebreab.

DSM nie odpowiedział na zapytanie z MIT Technology Review.

Poza Kalifornią

Kebreab współpracuje z Joanna Salwen , stypendysta Stanford, który założył Innowacje Wiązów , przedsięwzięcie społeczne mające na celu zebranie pieniędzy na badania nad wodorostami i współpracę z przemysłem hodowlanym.

Salwen chętnie przyznaje, że należy przeprowadzić więcej badań nad skutkami zdrowotnymi wodorostów – zarówno na zwierzęta gospodarskie, jak i na ludzi – i że nadal nie jest jasne, czy te szczepy można zwiększyć w ekonomicznie wykonalny sposób. Co więcej, uzyskiwanie zwrotu z produktu w stanie takim jak Kalifornia, gdzie rolnicy stoją przed obowiązkami regulacyjnymi, będzie zupełnie inne niż sprzedawanie go w biednych częściach świata, które również przyczyniają się do emisji metanu.

Ale jeśli wszystko pójdzie dobrze, Salwen ma nadzieję, wczesne rynki wspierane przez silną politykę klimatyczną mogą pomóc w zwiększeniu produkcji i obniżeniu kosztów w innych miejscach.

Wracając ze stodoły, Kebreab wspomina, że ​​inwestorzy venture capital odwiedzali kampus, aby dowiedzieć się więcej o badaniach i możliwościach. Chętnie się podzieli, biorąc pod uwagę ilość inwestycji, które byłyby wymagane do uruchomienia przemysłu czerwonych wodorostów.

Im więcej masz pieniędzy, tym szybciej możemy wprowadzić je na rynek, mówi.

Ale sam Kebreab nie ma żadnych ambicji przedsiębiorczych.

Po prostu lubię pracować ze zwierzętami, mówi.

ukryć