Dipti Pitta de la Școala de Medicină Veterinară lucrează la un proiect care ar putea duce la reducerea emisiilor de metan de la bovinele de lapte.

În ceea ce privește creșterea schimbărilor climatice, cercetătorii lucrează pentru a dezvolta strategii inovatoare de limitare a emisiilor de gaze cu efect de seră.

doriți

Metanul reprezintă 14% din emisiile de gaze cu efect de seră la nivel global și este de 28 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon la captarea căldurii în atmosferă. Animalele, în special bovine crescute pentru produse lactate și din carne de vită, produc 25% din emisiile de metan în Statele Unite.

Dipti Pitta, profesor asistent la Școala de Medicină Veterinară, studiază nutriția animalelor mari și agricultura. A primit o subvenție a USDA Institutului Național de Alimentație și Agricultură de 500.000 USD pentru cercetările sale despre rumen, marea parte a primei camere digestive a vacii sau reticulorumen.

Grantul finanțează trei ani de cercetare, timp în care Pitta speră să înțeleagă mai bine asociațiile microbiene din rumen, care sunt esențiale pentru atenuarea metanului. Ea va studia modul în care funcționează inhibitorii de metan la vacile care produc în mod natural cantități excesive de metan, precum și la vacile care produc în mod natural cantități mai mici. Microbii din rumen ajută la procesul digestiv al vacilor prin descompunerea materialului vegetal, dar, în acest proces, unii microbi eliberează hidrogen ca produs secundar. Metanogenii, un tip de microb din grupul cunoscut sub numele de archaea care sunt prezenți în rumen, consumă acest hidrogen pentru a se asigura că nu se acumulează excesiv în intestinul vacii. Cu toate acestea, metanogenii transformă hidrogenul în metan dăunător, pe care vacile trebuie să-l emită.

Pe măsură ce populația globală crește, consumul de carne de vită și lactate va crește probabil. Dar, în ciuda progreselor înregistrate în alte aspecte ale eficienței agricole, industria zootehnică se luptă să țină pasul cu metanul.

„Pe măsură ce nutriția și gestionarea agriculturii au progresat, vacile au reușit să producă mai mult lapte și mai multă carne, reducând în același timp mult metanul produs”, spune Pitta. "Cu toate acestea, o singură vacă produce încă, în medie, 600 de litri de metan pe zi".

Pitta spune că cercetătorii au încercat să limiteze formarea de metan prin schimbarea dietei vacilor și chiar folosind probiotice, dar succesul acestor abordări rămâne neclar, din cauza echilibrului complicat dintre metanogeni și alți microbi la o vacă sănătoasă.

„Pot exista efecte negative semnificative atunci când se fac astfel de modificări”, spune ea. „Dacă încercăm să furnizăm mai mulți inhibitori de metan, acesta are un efect negativ asupra echilibrului archaea, ceea ce poate duce la o scădere a producției de carne sau lapte, sau chiar probleme de sănătate care pot avea un impact financiar dramatic. Se pare că perturbă echilibrul natural al roșii, ceea ce îngreunează vaca să mănânce corect. ”

Pitta colaborează cu cercetători de la Penn State pentru a înțelege în continuare acest echilibru delicat. Colegii ei au lucrat cu un compus sintetic care pare să reducă în condiții de siguranță emisia de metan a vacilor de lapte cu 30%, menținând sau îmbunătățind producția de lapte și carne. Compusul, o pulbere conținând analogul enzimei, este pur și simplu adăugat în hrana vacilor.

Pitta folosește tehnologie avansată de secvențiere genetică pentru a analiza comunitatea microbiană din rumen, urmărind impactul asupra vacilor care au și nu au consumat compusul. Rezultatele de până acum sunt promițătoare.

„Vedem o reducere continuă a emisiilor de metan la vacile care consumă compusul”, spune ea. „Dar, cu o reducere a metanului, se așteaptă o creștere a producției de hidrogen, deoarece metanogenii nu îl utilizează, ceea ce ar putea perturba echilibrul natural din rumen. Nivelurile de hidrogen cresc o vreme, dar apoi revin în jos. ”

Împreună cu metodele de creștere selectivă, suplimentul pentru furaje sintetice are potențialul de a face o uriașă uriașă în emisiile totale de metan. Unele vaci emit în mod natural niveluri mai ridicate de metan, în timp ce altele emit mai puțin decât media. Pitta și colegii ei au identificat modele atât pentru vacile cu emisii ridicate, cât și pentru cele cu emisii reduse, prin colectarea probelor de respirație de la animale folosind echipamente specializate și evaluarea acestora folosind cromatografia gazoasă, o metodă care permite cercetătorilor să separe și să analizeze gazele pe care vacile le emit.

Vacile cu emisii mari produc un echilibru diferit de metanogeni și microbi, ceea ce duce la o producție mai mare de hidrogen și, prin urmare, mai mult metan, dar, prin reproducerea vacilor cu emisii reduse și apoi încorporând compusul inhibitor de metan în dieta lor, fermierii își pot maximiza eficiența generală menținând în același timp emisiile de metan reduse.

„Acest lucru ne va permite să producem mai mult lapte de la mai puține vaci”, spune Pitta. „Prin utilizarea acestor metode, am putea direcționa mai multă energie către producția de lapte sau carne, în locul producției de metan. Acest lucru este bun pentru fermieri și excelent pentru mediu. ”

Pitta ar dori să încorporeze în cele din urmă produse naturale în dietele vacilor pentru a reduce metanul și mai mult. Are un colaborator la Universitatea din Connecticut care studiază algele marine și prevede includerea eventuală a unui compus de alge derivate în mod natural în dietele vacilor care au potențialul de a elimina metanogenii în rumen.

Ea intenționează să dezvolte metode avansate de screening pentru a înțelege mai bine echilibrul microbian și metanogen al rumenului și apoi să combine rezultatele sale cu datele din producția de lapte și profilurile de consum de furaje și cu descoperirile despre fermentația microbiană. Acest lucru ar putea conduce la înțelegerea microbilor și genelor care ar putea fi inhibate pentru a îmbunătăți procesul de fermentare microbiană.

Prin maximizarea eficienței vacii, descoperirile lui Pitta pot nu numai să reducă emisiile de metan, ci să ajute și fermierii să reducă costurile.