Algen könnten Kühe dazu bringen, weniger Methan zu rülpsen und ihren CO2-Hufabdruck zu verringern

James Tempel

In einer hölzernen Scheune am Rande des Campus der University of California, Davis, stehen Rinder an ihren zugewiesenen Fressplätzen Schlange, um Happen von Alfalfa-Heu zu erbeuten.

Im vergangenen Frühjahr nahmen mehrere dieser Holstein-Milchkühe an einer Studie teil, um einen vielversprechenden Weg zur Reduzierung der Methanemissionen von Nutztieren zu testen, einer großen Quelle der Treibhausgase, die den Klimawandel antreiben. Forscher fanden heraus, dass die Methanproduktion der Kühe durch Zugabe einer kleinen Menge Algen zum Futter der Tiere um fast 60 % gesenkt werden konnte.

Jedes Jahr pumpt die Tierproduktion Treibhausgase mit einer äquivalenten Erwärmungswirkung von aus mehr als 7 Gigatonnen von Kohlendioxid, ungefähr das gleiche globale Auswirkungen wie die Transportindustrie. Fast 40 % davon entstehen bei der Verdauung: Rinder, Ziegen und Schafe rülpsen und geben Methan ab, ein hochwirksames, wenn auch relativ kurzlebiges Treibhausgas.

Wenn die in der UC-Davis-Studie erzielten Reduktionen auf die weltweite Viehwirtschaft angewendet werden könnten, würden jährlich fast 2 Gigatonnen dieser Emissionen eingespart – etwa ein Viertel der gesamten Klimaverschmutzung der Vereinigten Staaten pro Jahr.

Ermias Kebreab, Professor für Tierwissenschaften an der UC Davis, der die Arbeit leitet, bereitet sich darauf vor, in den kommenden Monaten eine ehrgeizigere Studie durchzuführen, in der bewertet wird, ob kleinere Mengen einer stärkeren Form von Algen die Methanemissionen noch weiter reduzieren können. In der Zwischenzeit haben einige Unternehmen damit begonnen, die möglicherweise schwierigere Herausforderung zu untersuchen: sie in großem Umfang auszubauen.

Sehr, sehr hohe Ermäßigungen

Das Problem ist der Verdauungsprozess von Rindern und anderen Wiederkäuern, bekannt als enterische Fermentation. Mikroben in ihrem Verdauungstrakt zersetzen und gewinnen Energie aus den Kohlenhydraten in faserigen Gräsern. Aber derselbe Prozess erzeugt auch Wasserstoff, von dem sich eine separate Gruppe von Mikroorganismen ernährt und Methan produziert.

Etwa 95 % des Gases entweichen durch Mund und Nase, während der Rest in die andere Richtung austritt.

Forscher haben eine Reihe potenzieller Wege zur Senkung der Emissionen von Nutztieren untersucht, darunter selektive Zucht (einige Tiere sind weniger gasförmig als andere), Impfstoffe, Mikrobiomtransfers, verschiedene Nahrungsergänzungsmittel und effizientere Futtermittel – alle mit unterschiedlichen Ergebnissen, sagt Dan Blaustein-Rejto , leitender Landwirtschaftsanalyst am Breakthrough Institute, einem Forschungszentrum, das sich auf technologische Lösungen für Umweltprobleme konzentriert.

Aber dank fast erschreckend effektiver Ergebnisse in ersten wissenschaftlichen Studien gewinnt der Algenansatz zunehmend an Dynamik. Im Jahr 2014 australische Forscher gefunden dass niedrige Dosen einer Rotalge bekannt als Asparagopsis taxiformis praktisch die Methanproduktion in Laborexperimenten eliminiert. Feldversuche mit lebenden Schafen Emissionen reduzieren bis zu 80 %, während das UC-Davis-Experiment, das erste an lebenden Rindern, eine durchschnittliche Reduzierung um 58 % zeigte, wenn eine verwandte Alge 1 % ihrer Ernährung ausmachte.

Mehr Milch und Fleisch

Kebreab wuchs in Eritrea auf, einem ostafrikanischen Land an der Küste des Roten Meeres, das mit wiederkehrenden Dürren und Hungersnöten zu kämpfen hat. Der ständige Mangel an Milch oder Fleisch inspirierte ihn dazu, Vieh zu studieren, in der Hoffnung, nachhaltige Wege zu finden, um mehr von beidem zu produzieren.

UC Davis-Professor Ermias Kebreab füttert auf dem Campus eine Kuh von Hand. James Tempel

Kebreab begann vor mehr als einem Jahrzehnt mit der Erforschung des Methanproblems. Aber die jüngsten Arbeiten zu Algen wurden teilweise durch die Verabschiedung eines Gesetzes in Kalifornien im Jahr 2016 veranlasst, das eine Reduzierung der Methanemissionen des Staates um 40 % forderte. Dies hat die Unternehmen unter echten Druck gesetzt, effektive und erschwingliche Wege dafür zu finden, insbesondere unter den Rinder- und Milchbauern des Central Valley. Das Gesetz konzentriert sich in erster Linie auf das verwandte, aber kleinere Problem der Reduzierung von Methan aus Viehdung – für das es solche gibt einige verfügbare Mittel, um Fortschritte zu erzielen und zu messen . Aber auch die Reduzierung der Emissionen von Kuhrülpsern würde zur Erfüllung dieses Mandats beitragen.

Sobald SB-1383 online ging, stieg das Interesse enorm – und es konzentriert sich auf Kalifornien, sagt Kebreab.

Ein negativer Nebeneffekt in der ersten UC-Davis-Studie war, dass die Rinder die Menge, die sie jeden Tag zu sich nahmen, verringerten. Das ist eine große Sache, denn je mehr die Kühe fressen, desto mehr Milch oder Fleisch produzieren sie. Kebreab vermutet, dass es einfach um den Geschmack ging: Algen sind sehr salzig. Die Forscher mischten es schließlich mit Melasse, um dem Medikament zu helfen, herunterzukommen.

Aber entscheidend ist, dass sie in der ersten Studie eine Form von Algen verwendeten, die nicht so stark ist wie die Rotalgen, die in den ersten australischen Laborexperimenten verwendet wurden. Kebreab beabsichtigt, diese Sorte in der Folgestudie zu verwenden, und er glaubt, dass sie selbst bei einer niedrigeren Dosis mehr Emissionen reduzieren könnte.

In den kommenden Monaten wird Kebreab ein sechsmonatiges Experiment mit 24 Rindern beaufsichtigen. Er plant, genau zu evaluieren, ob die Wirkung auf Methan über einen längeren Zeitraum auf dem gleichen Niveau anhält und ob sich die Ergänzung auf Gesundheit, Gewicht und Fleischqualität auswirkt.

Theoretisch, solange Rinder den Geschmack nicht bemerken (oder sich daran gewöhnen), sollten die Algen ihnen helfen, an Gewicht zuzunehmen. Das Blockieren der Methanproduktion sollte bedeuten, dass mehr der aufgenommenen Kohlenhydrate für die Aufgabe des Gewebeaufbaus verwendet werden. Wenn dies der Fall ist, könnten die Landwirte eine wirtschaftliche Rendite aus den Vorabkosten dieser Ergänzung sehen – obwohl dies möglicherweise die kostengünstigste Option zum Packen von Gewicht ist oder nicht.

Aber es gibt noch ein weiteres Problem: Wie kommen sie an die 200 Kilogramm Rotalgen, die sie für die Studie benötigen? Es muss noch im kommerziellen Maßstab produziert werden, und dies könnte sich als schwierig erweisen.

Maßstäblich werden

Australis Aquaculture, ein Produzent von im Meer gezüchtetem asiatischem Wolfsbarsch mit Sitz in Greenfield, Massachusetts, versucht, einen Weg durch ein Forschungsprojekt in Vietnam namens Greener Grazing zu finden.

Die Rotalge wächst auf natürliche Weise in freier Wildbahn, aber es wird eine schwere menschliche Hand erfordern, um sie in der Geschwindigkeit und im Umfang zu produzieren, die erforderlich sind, um auch nur einen Bruchteil der weltweiten Viehwirtschaft zu versorgen. Und bisher hat sich der Seetang allen Versuchen widersetzt, ihn zur Vermehrung zu bewegen, sagt Josh Goldman, der Gründer des Unternehmens.

Huynh Thi Khanh bei der Arbeit in der Samenbank von Greener Grazing. Grüneres Weiden

Greener Grazing und seine Mitarbeiter verfolgen mehrere Wege, um das Problem zu lösen. Wenn sie es knacken, wird das Unternehmen zum nächsten Schritt übergehen und versuchen, Algen vor der Küste Vietnams anzubauen. Die Pflanzen würden in die Art von Plastikschlauchnetzen gestellt, die zum Züchten von Austern verwendet werden, und ein paar Meter unter Wasser aufgehängt – gerade tief genug, um vor Wellen geschützt zu sein, aber nahe genug an der Sonne, damit die Photosynthese das Wachstum antreiben kann.

Unterdessen arbeitet der niederländische Großkonzern DSM an einem synthetischen Zusatzstoff für die Kühe. Ein von den Forschern mitverfasstes Papier fand heraus, dass ein als 3-Nitrooxypropanol oder 3NOP bekannter Methanhemmer die Emissionen bei laktierenden Holsteins um 30 % senkte. Die Studie stellte fest, dass die Milchproduktion während des 12-wöchigen Experiments nicht beeinträchtigt wurde, und als Bonus half die eingesparte Methanenergie, Gewebe zu erzeugen, was zu höheren Körpergewichten führte.

Berichten zufolge hofft DSM Nutritional Products, das Tierfutter zu kommerzialisieren und hat sich bereits beworben für die Genehmigung der US Food and Drug Administration, es in den Vereinigten Staaten zu verkaufen.

Während die Reduzierungen nicht annähernd so dramatisch sind wie bei den ersten Tests mit Algen, könnte ein großes Unternehmen mit bestehenden Produktionsanlagen und Vertriebskanälen die Produktion möglicherweise schneller steigern und die Kosten weiter senken als der Aquakulturansatz, sagt Kebreab.

DSM hat auf eine Anfrage von MIT Technology Review nicht geantwortet.

Jenseits von Kalifornien

Kebreab arbeitet mit zusammen Joan Salwen , ein Stanford-Stipendiat, der gegründet hat Ulme Innovationen , ein soziales Unternehmen, das daran arbeitet, Geld für Algenforschungsbemühungen zu sammeln und mit der Viehwirtschaft zusammenzuarbeiten.

Salwen räumt bereitwillig ein, dass mehr Forschung zu den gesundheitlichen Auswirkungen der Algen durchgeführt werden muss – sowohl auf Nutztiere als auch auf Menschen – und dass noch unklar ist, ob diese Stämme auf wirtschaftlich vertretbare Weise vergrößert werden können. Darüber hinaus wird die Erzielung von Erträgen aus dem Produkt in einem Bundesstaat wie Kalifornien, in dem Landwirte behördlichen Auflagen unterliegen, ganz anders sein als der Verkauf in armen Teilen der Welt, die ebenfalls zu Methanemissionen beitragen.

Aber wenn alles gut geht, hofft Salwen, könnten frühe Märkte, die durch eine starke Klimapolitik gefördert werden, dazu beitragen, die Produktion zu erweitern und die Kosten an anderer Stelle zu senken.

Auf dem Rückweg von der Scheune erwähnt Kebreab, dass Risikokapitalgeber den Campus besucht haben, um mehr über die Forschung und Möglichkeiten zu erfahren. Angesichts der Menge an Investitionen, die erforderlich wären, um eine Rotalgenindustrie in Gang zu bringen, war er begierig darauf, dies zu teilen.

Je mehr Geld Sie haben, desto schneller können wir es auf den Markt bringen, sagt er.

Aber Kebreab selbst hat keine unternehmerischen Ambitionen.

Ich arbeite einfach gerne mit den Tieren“, sagt er.

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