Dipti Pitta van de School of Veterinary Medicine is aan het werk op een project dat zou kunnen leiden tot vermindering van de uitstoot van methaan door melkvee

Zoals zorg over de klimaatverandering stijgt, onderzoekers werken aan innovatieve strategieën om de uitstoot van broeikasgassen te beperken ontwikkelen. Methaan maakt 14 procent van de uitstoot van broeikasgassen wereldwijd, en is 28 maal krachtiger dan koolstofdioxide bij warmte vasthoudt in de atmosfeer. Vee, vooral vee opgehaald voor zuivel- en vleesproducten, produceren 25 procent van de uitstoot van methaan in de Verenigde Staten.

Foto: Louisa Shepard

EPA adjunct-gal, een assistent-professor aan de School of Veterinary Medicine, bestudeert groot dier voeding en landbouw. Ze heeft een USDA National Institute of Food and Agriculture toekenning van de ontvangen $500,000 voor haar onderzoek naar de pens, het grootste deel van de eerste kamer spijsverteringsstelsel van de koe, of reticulorumen.

De subsidie ​​fondsen drie jaar onderzoek waarin Pitta hoopt beter te begrijpen microbiële verenigingen in de pens die essentieel zijn voor methaan mitigatie. Zij zal bestuderen hoe methaan inhibitoren functie koeien die natuurlijk meer dan normale hoeveelheden methaan, en bij koeien die op natuurlijke wijze lagere hoeveelheden. Microben in de pens helpen bij spijsvertering van de koe door het afbreken van plantenmateriaal, maar, in het proces, sommige microben vrijgeven waterstof als bijproduct. methanogens, een type microbe uit de groep die bekend staat als archaea en die in de pens aanwezig is, verbruiken deze waterstof om ervoor te zorgen dat deze zich niet overmatig ophoopt in de darmen van de koe. Echter, methanogenen zetten waterstof om in schadelijk methaan, die de koeien moeten uitstoten.

Naarmate de wereldbevolking toeneemt, De rundvlees- en zuivelconsumptie zal waarschijnlijk stijgen. Maar, ondanks vooruitgang op andere aspecten van de landbouwefficiëntie, de veehouderij heeft moeite om methaan bij te houden.

“Naarmate de landbouwvoeding en het management vooruitgang hebben geboekt, Koeien hebben meer melk en meer vlees kunnen produceren, terwijl de geproduceerde methaan aanzienlijk is verminderd,zegt Pitta. "Echter, één enkele koe produceert nog steeds, gemiddeld, 600 liter methaan per dag.”

Pitta zegt dat onderzoekers hebben geprobeerd de methaanvorming te beperken door het dieet van koeien te veranderen en zelfs probiotica te gebruiken, maar het succes van deze benaderingen blijft onduidelijk, vanwege het ingewikkelde evenwicht tussen methanogenen en andere microben in een gezonde koe.

“Er kunnen aanzienlijke negatieve gevolgen zijn als dergelijke veranderingen worden doorgevoerd," ze zegt. “Als we proberen om meer methaan inhibitoren, het heeft een negatief effect op de balans van archaea, wat kan leiden tot een afname van vlees of melkproductie, of zelfs gezondheidsproblemen die kunnen dramatische financiële gevolgen kunnen hebben. Het lijkt erop dat de natuurlijke balans in de pens te verstoren, waardoor het moeilijk is voor de koe om goed te eten.”

Pitta werkt samen met onderzoekers van de Penn State om verder te begrijpen deze delicate balans. Haar collega’s hebben gewerkt met een synthetische verbinding die de methaanuitstoot van melkkoeien veilig lijkt te verminderen 30 procent terwijl de melk- en vleesproductie behouden of verbeterd wordt. de verbinding, een enzymanaloog-bevattend poeder, wordt eenvoudigweg aan het voer van de koe toegevoegd.

Pitta maakt gebruik van geavanceerde genetische sequencingtechnologie om de microbiële gemeenschap in de pens te analyseren, het volgen van de impact op koeien die het middel wel en niet hebben geconsumeerd. De resultaten tot nu toe zijn veelbelovend.

“We zien een voortdurende vermindering van de uitstoot van methaan in koeien die de verbinding verbruiken," ze zegt. “Maar met een vermindering van methaan, de verwachting is dat een toename van de productie van waterstof te zien, omdat de methanogens niet gebruik te maken van deze, waardoor het natuurlijke evenwicht in de pens kunnen verstoren. De waterstof niveau ervan te verhogen voor een tijdje, maar dan komen ze weer naar beneden.”

In combinatie met selectieve kweekmethoden, de synthetische voedingssupplement heeft de potentie om een ​​enorme deuk in de totale uitstoot van methaan te zetten. Aantal koeien nature stoten hogere methaan, terwijl anderen stoten minder dan gemiddeld. Pitabrood en haar collega's patronen voor zowel hoge-emitterende en lage uitstoot koeien geïdentificeerd door het verzamelen ademmonsters van de dieren met behulp van speciale apparatuur, en beoordelen ze met behulp van gaschromatografie, een methode die onderzoekers te scheiden en gassen die koeien uitstoten analyseren.

High-emitting koeien een ander evenwicht van methanogenen en microben die leidt tot meer waterstofproductie, en dus methaan, maar, door koeien met een lage uitstoot te fokken en vervolgens de methaanremmende verbinding in hun dieet op te nemen, boeren kunnen hun algehele efficiëntie maximaliseren en tegelijkertijd de methaanuitstoot laag houden.

“Hierdoor kunnen we meer melk produceren met minder koeien,zegt Pitta. “Door deze methoden te gebruiken, we zouden meer energie kunnen besteden aan de melk- of vleesproductie, in plaats van methaanproductie. Dat is goed voor de boeren en goed voor het milieu.”

Pitta zou op termijn graag natuurlijke producten in het voer van koeien willen opnemen om methaan nog verder terug te dringen. Ze heeft een medewerker aan de Universiteit van Connecticut die zeewier bestudeert, en zij voorziet de uiteindelijke opname van een natuurlijk zeewierbestanddeel in het voer van koeien, dat het potentieel heeft om methanogenen in de pens uit te schakelen.

Ze is van plan geavanceerde screeningsmethoden te ontwikkelen om de microbiële en methanogeenbalans in de pens beter te begrijpen, en combineer vervolgens haar bevindingen met gegevens uit melkproductie- en voerconsumptieprofielen, en met bevindingen over microbiële fermentatie. Dit zou kunnen leiden tot inzicht in welke microben en genen kunnen worden geremd om het microbiële fermentatieproces te verbeteren.

Door de efficiëntie van de koe te maximaliseren, De bevindingen van Pitta kunnen niet alleen de methaanuitstoot terugdringen, maar boeren ook helpen de kosten te verlagen.

In combinatie met selectieve kweekmethoden, de synthetische voedingssupplement heeft de potentie om een ​​enorme deuk in de totale uitstoot van methaan te zetten. Aantal koeien nature stoten hogere methaan, terwijl anderen stoten minder dan gemiddeld. Pitabrood en haar collega's patronen voor zowel hoge-emitterende en lage uitstoot koeien geïdentificeerd door het verzamelen ademmonsters van de dieren met behulp van speciale apparatuur, en beoordelen ze met behulp van gaschromatografie, een methode die onderzoekers te scheiden en gassen die koeien uitstoten analyseren.

High-emitting koeien een ander evenwicht van methanogenen en microben die leidt tot meer waterstofproductie, en dus methaan, maar, door koeien met een lage uitstoot te fokken en vervolgens de methaanremmende verbinding in hun dieet op te nemen, boeren kunnen hun algehele efficiëntie maximaliseren en tegelijkertijd de methaanuitstoot laag houden.

“Hierdoor kunnen we meer melk produceren met minder koeien,zegt Pitta. “Door deze methoden te gebruiken, we zouden meer energie kunnen besteden aan de melk- of vleesproductie, in plaats van methaanproductie. Dat is goed voor de boeren en goed voor het milieu.”

Pitta zou op termijn graag natuurlijke producten in het voer van koeien willen opnemen om methaan nog verder terug te dringen. Ze heeft een medewerker aan de Universiteit van Connecticut die zeewier bestudeert, en zij voorziet de uiteindelijke opname van een natuurlijk zeewierbestanddeel in het voer van koeien, dat het potentieel heeft om methanogenen in de pens uit te schakelen.

Ze is van plan geavanceerde screeningsmethoden te ontwikkelen om de microbiële en methanogeenbalans in de pens beter te begrijpen, en combineer vervolgens haar bevindingen met gegevens uit melkproductie- en voerconsumptieprofielen, en met bevindingen over microbiële fermentatie. Dit zou kunnen leiden tot inzicht in welke microben en genen kunnen worden geremd om het microbiële fermentatieproces te verbeteren.

Door de efficiëntie van de koe te maximaliseren, De bevindingen van Pitta kunnen niet alleen de methaanuitstoot terugdringen, maar boeren ook helpen de kosten te verlagen.

Bron: penntoday.upenn.edu, door Jacob Williamson-Rea