Dipti Pitta de l'École de médecine vétérinaire travaille sur un projet qui pourrait réduire les émissions de méthane des bovins laitiers

Alors que l’inquiétude face au changement climatique augmente, des chercheurs travaillent à développer des stratégies innovantes pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Le méthane constitue 14 pourcentage des émissions de gaz à effet de serre dans le monde, et est 28 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour piéger la chaleur dans l'atmosphère. Bétail, principalement du bétail élevé pour les produits laitiers et bovins, produire 25 pour cent des émissions de méthane aux États-Unis.

Photo: Louisa Shepard

Dipti Pitta, professeur adjoint à École de médecine vétérinaire, étudie la nutrition des grands animaux et l'agriculture. Elle a reçu une subvention de l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture de l'USDA. $500,000 pour ses recherches sur le rumen, la grande partie de la première chambre digestive de la vache, ou réticulorumen.

La subvention finance trois années de recherche au cours desquelles Pitta espère mieux comprendre les associations microbiennes dans le rumen qui sont essentielles à l'atténuation du méthane.. Elle étudiera le fonctionnement des inhibiteurs de méthane chez les vaches qui produisent naturellement des quantités excessives de méthane., ainsi que chez les vaches qui produisent naturellement des quantités inférieures. Les microbes présents dans le rumen facilitent le processus digestif des vaches en dégradant les matières végétales., mais, Dans le processus, certains microbes libèrent de l'hydrogène comme sous-produit. Méthanogènes, un type de microbe du groupe connu sous le nom d'archées présents dans le rumen, consommer cet hydrogène pour garantir qu’il ne s’accumule pas excessivement dans l’intestin de la vache. toutefois, les méthanogènes transforment l'hydrogène en méthane nocif, que les vaches doivent émettre.

À mesure que la population mondiale augmente, la consommation de bœuf et de produits laitiers va probablement augmenter. Mais, malgré les progrès dans d’autres aspects de l’efficacité agricole, l'industrie de l'élevage a du mal à suivre le rythme du méthane.

« À mesure que la nutrition et la gestion agricoles ont progressé, les vaches ont pu produire plus de lait et plus de viande tout en réduisant considérablement le méthane produit,» dit Pitta. "Toutefois, une seule vache produit encore, en moyenne, 600 litres de méthane par jour.

Pitta affirme que les chercheurs ont tenté de limiter la formation de méthane en modifiant le régime alimentaire des vaches et même en utilisant des probiotiques, mais le succès de ces approches reste incertain, en raison de l'équilibre compliqué entre les méthanogènes et d'autres microbes chez une vache en bonne santé.

« Des changements comme ceux-ci peuvent avoir des effets négatifs importants.," elle dit. « Si nous essayons de fournir davantage d’inhibiteurs de méthane, il a un effet négatif sur l'équilibre des archées, ce qui peut entraîner une diminution de la production de viande ou de lait, ou même des problèmes de santé qui peuvent avoir un impact financier dramatique. Cela semble perturber l’équilibre naturel du rumen, ce qui rend difficile pour la vache de manger correctement.

Pitta collabore avec des chercheurs de Penn State pour mieux comprendre cet équilibre délicat. Ses collègues ont travaillé avec un composé synthétique qui semble réduire en toute sécurité l'émission de méthane des vaches laitières 30 pour cent tout en maintenant ou en améliorant le lait et la production de viande. Le composé, une poudre contenant un analogue de l'enzyme, est simplement ajouté à la nourriture des vaches.

Pitta utilise la technologie de séquençage génétique de pointe pour analyser la communauté microbienne dans le rumen, le suivi de l'impact sur les vaches qui ont et n'ont pas consommé le composé. Les résultats obtenus jusqu'ici sont prometteurs.

« Nous constatons une réduction continue des émissions de méthane chez les vaches qui consomment ce composé.," elle dit. «Mais avec une réduction du méthane, on s’attend à une augmentation de la production d’hydrogène car les méthanogènes ne l’utilisent pas, ce qui pourrait perturber l'équilibre naturel du rumen. Les niveaux d'hydrogène augmentent pendant un certain temps, mais ensuite ils redescendent.

Couplé à des méthodes d'élevage sélectives, le complément alimentaire synthétique a le potentiel de réduire considérablement les émissions globales de méthane. Certaines vaches émettent naturellement des niveaux plus élevés de méthane, tandis que d'autres émettent moins que la moyenne. Pitta et ses collègues ont identifié des tendances pour les vaches à émissions élevées et faibles en collectant des échantillons d'haleine des animaux à l'aide d'un équipement spécialisé., et les évaluer par chromatographie en phase gazeuse, une méthode qui permet aux chercheurs de séparer et d'analyser les gaz émis par les vaches.

Les vaches à fortes émissions produisent un équilibre différent de méthanogènes et de microbes, ce qui conduit à une production accrue d'hydrogène., et donc plus de méthane, mais, en élevant des vaches à faibles émissions, puis en incorporant le composé inhibiteur de méthane à leur alimentation, les agriculteurs peuvent maximiser leur efficacité globale tout en maintenant les émissions de méthane à de faibles niveaux.

« Cela nous permettra de produire plus de lait avec moins de vaches," Pitta dit. « En utilisant ces méthodes, nous pourrions consacrer plus d’énergie à la production de lait ou de viande, au lieu de la production de méthane. C’est bon pour les agriculteurs et excellent pour l’environnement.

Pitta aimerait à terme incorporer des produits naturels dans l’alimentation des vaches pour réduire encore davantage le méthane. Elle a un collaborateur à l'Université du Connecticut qui étudie les algues., et elle prévoit l’inclusion éventuelle d’un composé d’algues d’origine naturelle dans l’alimentation des vaches, susceptible d’éliminer les méthanogènes dans le rumen..

Elle prévoit développer des méthodes de dépistage avancées pour mieux comprendre l’équilibre microbien et méthanogène du rumen., puis combinez ses résultats avec les données des profils de production laitière et de consommation alimentaire., et avec des découvertes sur la fermentation microbienne. Cela pourrait permettre de comprendre quels microbes et gènes pourraient être inhibés pour améliorer le processus de fermentation microbienne..

En maximisant l’efficacité de la vache, Les découvertes de Pitta pourraient non seulement réduire les émissions de méthane, mais aider également les agriculteurs à réduire leurs coûts..

La source: penntoday.upenn.edu, par Jacob Williamson-Rea