Zeewier kan ervoor zorgen dat koeien minder methaan boeren en hun koolstof hoefafdruk verminderen

James Tempel

In een houten schuur aan de rand van de campus van de Universiteit van Californië, Davis, staat het vee in de rij bij de hun toegewezen voedersleuven om happen vol luzerne hooi te pakken.

Afgelopen voorjaar hebben verschillende van deze Holstein-melkkoeien deelgenomen aan een onderzoek om een ​​veelbelovende weg te testen om de methaanemissies van vee te verminderen, een enorme bron van de broeikasgassen die klimaatverandering veroorzaken. Door een kleine hoeveelheid zeewier aan het voer van de dieren toe te voegen, ontdekten onderzoekers, konden ze de methaanproductie van de koeien met bijna 60% verminderen.

Elk jaar pompt de veehouderij broeikasgassen uit met het equivalent opwarmend effect van meer dan 7 gigaton van koolstofdioxide, ongeveer hetzelfde wereldwijde impact als de transportsector. Bijna 40% daarvan wordt geproduceerd tijdens de spijsvertering: runderen, geiten en schapen boeren en passeren methaan, een zeer krachtig, zij het relatief kortlevend, broeikasgas.

Als de reducties die in het UC Davis-onderzoek zijn bereikt, zouden kunnen worden toegepast op de wereldwijde vee-industrie, zou dit jaarlijks bijna 2 gigaton van die emissies elimineren - ongeveer een kwart van de totale klimaatvervuiling in de Verenigde Staten per jaar.

Ermias Kebreab, een professor in dierwetenschappen aan UC Davis die het werk leidt, bereidt zich voor om in de komende maanden een ambitieuzer onderzoek uit te voeren, om te evalueren of kleinere hoeveelheden van een krachtigere vorm van zeewier de methaanemissies nog verder kunnen verminderen. Ondertussen zijn sommige bedrijven begonnen te onderzoeken wat de moeilijkere uitdaging zou kunnen zijn: het op grote schaal laten groeien.

Zeer, zeer hoge kortingen

Het probleem is het spijsverteringsproces van runderen en andere herkauwers, ook wel enterische fermentatie genoemd. Microben in hun spijsverteringskanaal breken af ​​en halen energie uit de koolhydraten in vezelige grassen. Maar hetzelfde proces genereert ook waterstof, waar een aparte set micro-organismen zich mee voedt en methaan produceert.

Ongeveer 95% van het gas ontsnapt via de mond en neusgaten, terwijl de rest in de andere richting naar buiten gaat.

Onderzoekers hebben een aantal mogelijke manieren onderzocht om de uitstoot van vee te verminderen, waaronder selectief fokken (sommige dieren zijn minder gasvormig dan andere), vaccins, microbioomoverdrachten, verschillende voedingssupplementen en efficiëntere voeders - allemaal met wisselende resultaten, zegt Dan Blaustein-Rejto , senior landbouwanalist bij het Breakthrough Institute, een onderzoekscentrum dat zich richt op technologische oplossingen voor milieuproblemen.

Maar er is een groeiend momentum achter de zeewierbenadering, dankzij de bijna schokkend effectieve resultaten in eerste wetenschappelijke onderzoeken. In 2014 hebben Australische onderzoekers gevonden die lage doses van een rode alg die bekend staat als Asparagopsis taxiformis vrijwel geëlimineerd methaanproductie in laboratoriumexperimenten. Veldproeven met levende schapen uitstoot verminderen maar liefst 80%, terwijl het UC Davis-experiment, het eerste met levend vee, een reductie van gemiddeld 58% liet zien wanneer een verwant zeewier 1% van hun dieet uitmaakte.

Meer melk en vlees

Kebreab groeide op in Eritrea, een Oost-Afrikaans land aan de kust van de Rode Zee dat worstelt met terugkerende droogtes en hongersnoden. Het voortdurende tekort aan melk of vlees inspireerde hem om vee te bestuderen, in de hoop duurzame manieren te vinden om van beide meer te produceren.

Professor Ermias Kebreab van UC Davis voert een koe op de campus met de hand. James Tempel

Kebreab begon meer dan tien jaar geleden met het onderzoeken van het methaanprobleem. Maar het recente werk aan zeewier werd gedeeltelijk ingegeven door de goedkeuring van een wet door Californië in 2016 die opriep om de methaanemissies van de staat met 40% te verminderen. Dat heeft bedrijven onder druk gezet om effectieve en betaalbare manieren te vinden om dit te doen, met name onder de vee- en melkveehouders van Central Valley. Het statuut richt zich voornamelijk op het gerelateerde, maar kleinere probleem van het verminderen van methaan uit dierlijke mest - waarvoor er zijn: enkele beschikbare middelen om vooruitgang te boeken en te meten . Maar het verminderen van de uitstoot van koeienboeren zou ook meetellen voor het voldoen aan dat mandaat.

Zodra SB-1383 online kwam, nam het renteniveau enorm toe - en het is geconcentreerd in Californië, zegt Kebreab.

Een negatief neveneffect in de eerste studie van UC Davis is dat het vee de hoeveelheid die ze elke dag consumeerden, verminderde. Dat is nogal wat, want hoe meer de koeien eten, hoe meer melk of vlees ze produceren. Kebreab vermoedt dat het puur om smaak ging: zeewier is erg zout. De onderzoekers vermengden het uiteindelijk met melasse om het medicijn te helpen verminderen.

Maar cruciaal was dat ze in het eerste onderzoek een vorm van zeewier gebruikten die niet zo krachtig is als de rode algen die werden gebruikt in de eerste Australische laboratoriumexperimenten. Kebreab is van plan die stam in de vervolgstudie te gebruiken en hij denkt dat het zelfs bij een lagere dosis meer uitstoot kan verminderen.

Kebreab begeleidt de komende maanden een proef van zes maanden met 24 vleesvee. Hij is van plan om nauwkeurig te evalueren of het effect op methaan over een langere periode op hetzelfde niveau aanhoudt, en of het supplement de gezondheid, het gewicht en de kwaliteit van het vlees beïnvloedt.

Theoretisch gezien zou het zeewier moeten helpen om aan te komen, zolang runderen de smaak niet opmerken (of eraan wennen). Het blokkeren van de methaanproductie zou moeten betekenen dat meer van de geconsumeerde koolhydraten worden gericht op de taak om weefsel op te bouwen. Als dat zo is, kunnen boeren een economisch rendement zien op de initiële kosten van dit supplement, hoewel het misschien wel of niet de meest kosteneffectieve optie is om op gewicht te verpakken.

Maar er is nog een andere zorg: hoe kom je aan de 200 kilo rood zeewier die ze nodig hebben voor het onderzoek. Het moet nog op commerciële schaal worden geproduceerd en dat kan lastig zijn.

Op schaal komen

Australis Aquaculture, een producent van in de oceaan gekweekte Aziatische zeebaars, gevestigd in Greenfield, Massachusetts, probeert een weg te vinden door middel van een onderzoeksproject in Vietnam, genaamd Greener Grazing.

De rode algen groeien van nature in het wild, maar er zal veel mensenhanden voor nodig zijn om ze te produceren met de snelheid en schaal die nodig zijn om zelfs maar een fractie van de wereldwijde vee-industrie te bedienen. En tot nu toe heeft het zeewier zich verzet tegen pogingen om het te laten reproduceren, zegt Josh Goldman, de oprichter van het bedrijf.

Huynh Thi Khanh aan het werk in de zaadbank van Greener Grazing. Groenere weiden

Greener Grazing en haar medewerkers volgen verschillende wegen om het probleem op te lossen. Als ze het kraken, gaat het bedrijf naar de volgende stap om te proberen zeewier te kweken voor de kust van Vietnam. De planten zouden in het soort plastic buisnet worden geplaatst dat wordt gebruikt om oesters te kweken, en een paar voet onder water worden opgehangen - net diep genoeg om te worden beschermd tegen golven, maar dicht genoeg bij de zon voor fotosynthese om de groei te stimuleren.

Ondertussen werkt DSM, het gigantische Nederlandse conglomeraat, aan een synthetisch additief voor de koeien. Een paper waarvan de onderzoekers co-auteur waren, ontdekte dat een methaanremmer die bekend staat als 3-nitrooxypropanol, of 3NOP, de uitstoot bij zogende Holsteins met 30% vermindert. De studie merkte op dat de melkproductie niet werd beïnvloed tijdens het 12 weken durende experiment, en als bonus hielp de gespaarde methaanenergie bij het genereren van weefsel, wat resulteerde in hogere lichaamsgewichten.

Naar verluidt hoopt DSM Nutritional Products het diervoeder te commercialiseren en heeft al gesolliciteerd voor goedkeuring van de Amerikaanse Food and Drug Administration om het in de Verenigde Staten te verkopen.

Hoewel de reducties lang niet zo dramatisch zijn als bij de eerste tests met zeewier, zou een groot bedrijf met bestaande fabrieken en distributiekanalen de productie mogelijk sneller kunnen opschalen en de kosten verder verlagen dan de aquacultuurbenadering, zegt Kebreab.

DSM heeft niet gereageerd op een vraag van MIT Technology Review.

Buiten Californië

Kebreab werkt samen met Joan Salwen , een Stanford-collega die stichtte Elm Innovations , een sociale onderneming die geld inzamelt voor onderzoek naar zeewier en samenwerkt met de veehouderij.

Salwen erkent meteen dat er meer onderzoek moet worden gedaan naar de gezondheidseffecten van het zeewier - zowel voor vee als voor mensen - en dat het nog steeds onduidelijk is of deze soorten op een economisch haalbare manier kunnen worden opgeschaald. Bovendien zal het verdienen van rendement op het product in een staat als Californië, waar boeren te maken hebben met wettelijke verplichtingen, heel anders zijn dan het verkopen in arme delen van de wereld die ook bijdragen aan de uitstoot van methaan.

Maar als alles goed gaat, hoopt Salwen, kunnen vroege markten die worden gestimuleerd door een sterk klimaatbeleid, helpen de productie uit te breiden en de kosten elders te verlagen.

Kebreab loopt terug van de schuur en vermeldt dat durfkapitalisten de campus hebben bezocht om meer te weten te komen over het onderzoek en de mogelijkheden. Hij stond te popelen om te delen, gezien de hoeveelheid investering die nodig zou zijn om een ​​rode zeewierindustrie van de grond te krijgen.

Hoe meer geld je hebt, hoe sneller we het op de markt kunnen krijgen, zegt hij.

Maar zelf heeft Kebreab geen ondernemersambities.

Ik vind het gewoon leuk om met de dieren te werken, zegt hij.

zich verstoppen