Il metano è un gas serra di breve durata ma potente e il secondo maggiore contributore al cambiamento climatico dopo l'anidride carbonica. E la maggior parte delle emissioni di metano indotte dall'uomo proviene dal bestiame.

Circa il 70% del metano agricolo proviene dalla fermentazione enterica, reazioni chimiche nello stomaco delle mucche e di altri animali al pascolo mentre distruggono le piante. Gli animali emettono la maggior parte di questo metano e passano il resto come flatulenza.

Ci sono circa 1 miliardo di bovini in tutto il mondo, quindi ridurre il metano enterico è un modo efficace per ridurre le emissioni complessive di metano. Ma la maggior parte delle opzioni per farlo, come cambiare la dieta delle mucche con mangimi più digeribili o aggiungere più grassi, non sono convenienti. Uno studio del 2015 ha suggerito che l'uso di alghe come additivo per il normale mangime del bestiame potrebbe ridurre la produzione di metano, ma questa ricerca è stata fatta in un laboratorio, non negli animali vivi.

Studiamo l'agricoltura sostenibile, concentrandosi sul bestiame. In uno studio appena pubblicato, mostriamo che usando alghe rosse ( Asparagopsi ) come integratore alimentare può ridurre sia le emissioni di metano che i costi dei mangimi senza influire sulla qualità della carne. Se questi risultati possono essere ampliati e commercializzati, potrebbero trasformare la produzione di bestiame in un'industria più sostenibile dal punto di vista economico ed ambientale.

Macchine per la digestione delle piante

Animali ruminanti, come le mucche, pecore e capre, può digerire materiale vegetale che è indigeribile per l'uomo e gli animali con stomaci semplici, come maiali e galline. Questa capacità unica deriva dallo stomaco a quattro compartimenti dei ruminanti, in particolare il compartimento ruminale, che contiene una miriade di microbi diversi che fermentano l'alimentazione e la scompongono in sostanze nutritive.

Questo processo genera anche sottoprodotti che il corpo della mucca non assorbe, come anidride carbonica e idrogeno. microbi produttori di metano, chiamati metanogeni, utilizzare questi composti per formare metano, che il corpo della mucca espelle.

Abbiamo analizzato per la prima volta questo problema in uno studio del 2019, la prima ricerca di questo tipo che è stata condotta sui bovini piuttosto che in laboratorio. In quel lavoro, abbiamo dimostrato che l'integrazione del mangime delle vacche da latte con circa 10 once di alghe al giorno riduce le emissioni di metano fino al 67%. Però, il bestiame che mangiava questa quantità relativamente grande di alghe consumava meno mangime. Ciò ha ridotto la loro produzione di latte, un chiaro svantaggio per gli allevatori.

Il nostro nuovo studio ha cercato di rispondere a diverse domande che sarebbero importanti per gli allevatori che valutano se utilizzare integratori di alghe nei loro bovini. Volevamo sapere se le alghe erano stabili se conservate fino a tre anni; se i microbi che producono metano nello stomaco delle mucche potrebbero adattarsi alle alghe, rendendolo inefficace; e se il tipo di dieta che le mucche mangiavano ha cambiato l'efficacia delle alghe nel ridurre le emissioni di metano. E abbiamo usato meno alghe rispetto al nostro studio del 2019.

Migliore crescita con meno mangime

Per lo studio, abbiamo aggiunto da 1,5 a 3 once di alghe per animale al giorno al cibo di 21 vacche da carne per 21 settimane. Come con la maggior parte dei nuovi ingredienti nelle diete dei bovini, ci volle del tempo prima che gli animali si abituassero al sapore delle alghe, ma ci si abituarono in poche settimane.

Come ci aspettavamo, i manzi hanno rilasciato molto più idrogeno, fino al 750% in più, principalmente dalle loro bocche, poiché i loro sistemi producevano meno metano. L'idrogeno ha un impatto minimo sull'ambiente. Gli integratori di alghe non hanno influenzato le emissioni di anidride carbonica degli animali.

Abbiamo anche scoperto che le alghe che sono state conservate in un congelatore per tre anni hanno mantenuto la loro efficacia, e che i microbi nell'apparato digerente delle mucche non si sono adattati alle alghe in modo da neutralizzarne gli effetti.

Durante l'esperimento abbiamo nutrito ciascuno degli animali con tre diverse diete. Queste razioni contenevano quantità variabili di erbe essiccate, come erba medica e fieno di frumento, che prendono il nome di foraggio. Il bestiame può anche consumare erba fresca, cereali, melassa e sottoprodotti come mallo di mandorle e semi di cotone.

La produzione di metano nel rumine aumenta con l'aumento dei livelli di foraggio nella dieta delle mucche, quindi volevamo vedere se i livelli di foraggio influenzavano anche il modo in cui le alghe riducevano la formazione complessiva di metano. Le emissioni di metano dei bovini con diete ricche di foraggio sono diminuite dal 33% al 52%, a seconda di quante alghe hanno consumato. Le emissioni dei bovini alimentati con diete a basso contenuto di foraggio sono diminuite dal 70% all'80%. Questa differenza può riflettere livelli inferiori di un enzima coinvolto nella produzione di metano nelle viscere delle diete povere di fibre alimentate da bovini.

Una scoperta importante è stata che i manzi nel nostro studio hanno convertito il mangime in peso corporeo fino al 20% in modo più efficiente rispetto ai bovini con una dieta convenzionale. Questo vantaggio potrebbe ridurre i costi di produzione per gli agricoltori, poiché avrebbero bisogno di acquistare meno mangime. Per esempio, calcoliamo che un produttore che finisce 1, 000 capi di bovini da carne, cioè nutrirli con una dieta ad alto contenuto energetico per crescere e aumentare la massa muscolare, potrebbe ridurre i costi dei mangimi di 40 USD, da 320 a $ 87, 320 a seconda della quantità di alghe consumate dal bestiame.

Non sappiamo con certezza perché l'alimentazione di integratori di alghe marine li abbia aiutati a convertire una parte maggiore della loro dieta in aumento di peso. Però, ricerche precedenti hanno suggerito che alcuni microrganismi ruminali possono utilizzare l'idrogeno che non entra più nella produzione di metano per generare nutrienti ad alta densità energetica che la mucca può quindi utilizzare per una maggiore crescita.

Quando un gruppo di consumatori ha campionato la carne di bovini allevati nel nostro studio, non hanno rilevato alcuna differenza di tenerezza, succosità o sapore tra la carne di bovini che consumavano alghe e altre che non lo facevano.

La commercializzazione delle alghe come additivo per l'alimentazione del bestiame richiederebbe molti passaggi. Primo, gli scienziati dovrebbero sviluppare tecniche di acquacoltura per la produzione di alghe su larga scala, sia nell'oceano che in serbatoi a terra. E la Food and Drug Administration degli Stati Uniti dovrebbe approvare l'uso di alghe come integratore alimentare per il bestiame commerciale.

Gli agricoltori e gli allevatori potrebbero anche guadagnare denaro per ridurre le emissioni del loro bestiame. Gli scienziati del clima dovrebbero fornire indicazioni sulla quantificazione, monitorare e verificare le riduzioni delle emissioni di metano dei bovini. Tali regole potrebbero consentire agli allevatori di bovini di guadagnare crediti dai programmi di compensazione del carbonio in tutto il mondo.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.