Metan, iklimimizi etkileyen güçlü bir sera gazıdır ve bu, sığır eti ve süt ürünleri üretimini sevmeyen grupların olmasının bir nedenidir. Ancak metan aynı zamanda kısa ömürlü bir gazdır, yani karbondioksit ve su buharına parçalanmadan önce yaklaşık on yıl boyunca varlığını sürdürür ve atmosferi ısıtır. Bu karbon daha sonra bitkiler tarafından fotosentez için kullanılabilir hale gelir ve atmosferdeki _{CO2 stokunun bir parçası olarak oksijen üretir ve büyür.}

Metanın ineklerden atmosfere, bitkilere ve tekrar ineklere doğru olan yolu  biyojenik karbon döngüsü olarak bilinir . Bu döngü, metan moleküllerinin üretildiği, karbondioksite oksitlendiği ve daha sonra bitkiler tarafından alındığı sürekli bir dönüşüm halindedir. Başka bir deyişle, yeni metan eklendikçe, eski metan aynı oranda uzaklaştırılır. Ancak, bugün on yıl öncesine kıyasla daha az metan üretiliyorsa, atmosfere daha az gidecek ve bu tarihsel emisyonların daha fazlası uzaklaştırılacaktır.

Bu, küresel ısınmayı azaltma mücadelesinde önemli bir fırsattır. Sonuç olarak, CLEAR Merkezi ve dünyanın dört bir yanındaki diğer birçok araştırma merkezi, hayvan sağlığı ve performansından ödün vermeden sığırlarda metan üretimini azaltmak için çözümler üzerinde çalışmaktadır.

Metan Emisyonları Sığır Midesinde Başlıyor

Monogastrik organizmaların tek odacıklı mideleri vardır. Köpekler, domuzlar, kediler ve insanlar monogastriktir. Buna karşılık, sığırlar geviş getirenler olarak bilinen belirli bir hayvan grubuna aittir. Bu kategorideki diğer hayvanlar arasında geyik, koyun, geyik, manda ve antilop bulunur. Hepsi, ot ve saman gibi yüksek lifli yiyecekleri yemelerine olanak tanıyan dört odacıklı bir organ olan geviş getiren midesine sahip olacak şekilde evrimleşmiştir . Tarihsel olarak, bu hayvanların kısa bir süre içinde büyük bir ot öğününü hızla yiyebilmeleri ve ardından örtünün koruması altında tekrar çiğneyerek sindirebilmeleri bir avantajdı.

Geviş getiren hayvanın midesinin ilk bölmesi olan rumen, dört bölmenin en büyüğüdür ve  toplam hacmin %80'inden fazlasını oluşturur . Bu bölmede anaerobik fermantasyon ortamı vardır, yani yiyecekleri oksijensiz sindirir. Bu durum trilyonlarca mikrobun büyümesine olanak tanır ve bunlar da ineğin veya diğer geviş getiren hayvanın otları ve insanlar tarafından yenmeyen diğer yiyecekleri hayvanın kullanabileceği besinlere parçalamasına yardımcı olur.

Bu sindirim örüntüsü, süreçte birkaç serbest hidrojen (H ⁺ ) ve karbondioksit (CO ₂ ) molekülü üretir. Rumen mikroplarının bir üyesi metanojenlerdir. Mikropların yalnızca %1'ini oluşturmalarına rağmen, en çok ilgiyi çekenler genellikle bunlardır. Bu metan oluşturan mikroplar, rumendeki hidrojen ve karbondioksit moleküllerini birleştirerek enterik metan (CH ₄ ) oluştururlar. İnekler ve diğer geviş getiren hayvanlar, metanı geğirme yoluyla dışarı atarlar ve bu noktada metanın atmosfere girmesi ve ısı eklemeye başlaması söz konusudur. 

Ancak ineklerin özel midelerine geri dönelim. Neden metan oluşturduklarını ve hidrojen ve karbon atomlarını başka bir şey için kullanmadıklarını sormaya değer. Bunun nedeni,  bu reaksiyonun mümkün olan en az enerjiyi kullanması  ve vücudun fazla serbest hidrojen moleküllerinden kurtulması gerektiğidir. Bu moleküllerin çok fazla olması rumen pH'ında düşüşe ve  rumen asidozuna yol açabilir ve bu da hayvan sağlığı ve üretimi için olumsuz sonuçlar doğurur . Metan oluşumu geçici bir tahliye görevi görür ve bu hidrojen moleküllerinden bazılarını giderebilir ve olumsuz sağlık sonuçlarının ortaya çıkmasını önleyebilir.

Doğanın karmaşık geviş getiren hayvan sindirimi sistemindeki zorluk, dünyadaki tüm geviş getiren hayvanlarda metan oluşumunun çoğalmasının çok fazla metan anlamına gelmesidir — 2021 itibarıyla 109 milyon metrik ton (FAOSTAT, 2024). Daha da önemlisi, iklimimiz için etkileri olan küresel ısınmayı etkiler. Ancak, umut verici araştırmalar, hayvan sağlığı ve üretimi üzerinde minimum etkiyle metan üretimini azaltmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Aşağıdaki tartışmalar, en kolay ulaşılabilir olanlardan sığır eti ve süt ürünleri işletmelerine dahil edilmekten en uzak olanlara kadar metan emisyonlarını azaltma fırsatlarını kapsamaktadır.

Metan emisyonlarını azaltmak için sığır diyetlerini değiştirmek

Amerika Birleşik Devletleri'nde ineklere ne yedirdiğimizi değiştirmek,  ilk etapta bir miktar metan oluşumunu önleyebilir ve böylece emisyonları azaltabilir. Metan üretiminin öncüllerinden biri lif sindirimidir ve lif, sığırların yediği şeylerin temel bir bileşenidir. Örneğin, ineklere tahıl ve yağ yedirmek,  metan oluşumunun azalmasına neden olur . Bu gıda kaynakları, rumen fermantasyonu sırasında farklı sindirim ürünleri üretir. Aslında, ürettikleri ürünler bir ineğin rumeninde bulunan bazı ekstra hidrojen molekülleri için bir havuz görevi görür. Sonuç olarak, hidrojen emilir ve metan oluşturan mikroplar tarafından kullanılamaz.

Bunun en iyi örneği, meralarda otlayan sığırlarla besi yerlerinde %70 tahıl diyetiyle beslenen sığırları karşılaştırırken görülebilir. Besi yeri sığırları, meradaki sığırlardan günde daha fazla yem tüketiyor olsa da,  tükettikleri her pound yem için daha az metan üretiyorlar . 

Gerçekten de, sığırlara tahıl yedirmek metan emisyonlarını azaltmak için kanıtlanmış bir stratejidir. Ancak, mısır ve arpa gibi insan tarafından tüketilebilen yiyecekleri yiyen hayvanların da etkileri vardır. Hayvancılık tedarik zincirinin her bir bölümünde, kendi avantajlarını ve dezavantajlarını taşıyan takaslar vardır. Yine de,  hayvancılığın yediği şeylerin çoğu (%86) insanlar tarafından tüketilemez ; buna, insan tarafından tüketilebilen yiyeceklere dönüştürülebilen gıda yan ürünleri, otlar ve samanlar gibi yemler de dahildir. Bu yemler hayvancılık tarafından tüketilmezse, anaerobik koşullarda ayrışırken kesinlikle metan üretecekleri çöplüklere gideceklerinden bahsetmiyorum bile  .

Üreticilerin sürülerinin mevcut diyetlerini değiştirerek sığır metanını azaltmaları için bilinen fırsatlar vardır, ancak bu stratejiler mevcut iklim hedeflerine ulaşmak için gereken metan emisyonlarındaki azalmaları elde etmek için yeterli değildir. Dünyadaki sığırların çoğunluğunun her gün kontrollü bir diyetle beslenmediğini ve bunun bir yönetim stratejisi olarak kullanılmasını zorlaştırdığını söylemeye gerek yok.

Daha Düşük Metan Emisyonları İçin genetik Seçilim Kullanımı

Seçici üreme, hayvan yetiştiricilerinin daha sağlıklı, daha üretken hayvanlar üreten olumlu özellikleri seçmelerine olanak tanır. Belirli özelliklerin kalıtımına odaklanan bütün bir hayvan bilimi alanı vardır. Başka bir deyişle, özelliklerin ebeveynlerden yavrulara geçme olasılığı. Bazı özellikler diğerlerinden daha kalıtımsaldır ve kolayca tahmin edilebilir. Ancak, bazılarının tahmin edilebilirliği daha düşüktür; bir sonraki nesle geçip geçmeyeceklerini söylemek daha zordur.

Nispeten yeni bir araştırma alanı,  aynı çiftlikte yaşayan sığırların farklı miktarlarda metan üretebileceğini gösteriyor . Bu, aynı miktarda yem yiyen ancak eşit olmayan miktarlarda süt üreten ineklerle aynıdır. Bu değişken sonuçların açıklaması, ineklerin özelliklerini etkileyen genetik faktörlerde yatıyor gibi görünüyor. 

Araştırmalar, metan emisyonlarıyla ilişkili genlerin düşük ila ortalama kalıtım derecesine sahip olduğunu göstermektedir. Bu alanda daha fazla çalışma yapmamız gerekse de (örneğin, düşük metan emisyonu özelliklerinin kalıtım derecesini ne kadar doğru tahmin edebileceğimizi görmek için boğalardan on binlerce yavruyu genetik olarak test etmek) daha az metan üreten yavrular üreten boğalarla inekleri çiftleştirerek metan emisyonlarını azaltmak mümkün olabilir. On yılın sonundan önce,  boğaların süt üretimi ve hayvan sağlığı özelliklerinin aktarılabilirliği açısından test edilmelerinin yanı sıra bilinen bir metan emisyonu aktarım seviyesine de sahip olmaları muhtemeldir.

Az Miktarda Yem Katkı Maddesi Metan Salınımını Önemli Ölçüde Azaltabilir

Yem katkı maddeleri,  hayvan sağlığı, üretimi ve refahı üzerinde derin etkileri olan, diyetin küçük, besin dışı bir kısmını (<1%) oluşturan her şeyi içerir . Katkı maddelerini diyete eklenen miktar açısından baharatlar olarak düşünün. Bunları tek başlarına yemek çok güçlü olurdu ancak yemin üzerine bir tutam olarak eklemek yemeğin tamamlanmasına yardımcı olur. Tarihsel olarak, yem katkı maddeleri bağırsak sağlığını desteklemek ve sığırların enzim kullanımı yoluyla sindirimi iyileştirmesine yardımcı olmak için kullanılmıştır.

Daha yakın zamanda, metan oluşumu sürecini kesintiye uğratmak ve böylece metan emisyonlarını azaltmak için yem katkı maddeleri geliştirdik. Birkaç  metan azaltıcı yem katkı maddesi vardır ; en umut verici olanlardan ikisi  3-NOP (Bovaer) ve  bromoform'dur [kırmızı deniz yosunu ( Asparagopsis taxiformis ) ]. Bu yem katkı maddelerinin her biri metan oluşturan enzimleri durdurur. 

Metan emisyonlarını azaltmak birincil öneme sahiptir, ancak tek husus olmaktan uzaktır. Hayvan sağlığı ve üretimi de tartılmalıdır. Bazı yem katkı maddeleri tüm kutuları işaretlerken, diğerleri tüm ABD süt veya sığır sürüsü için önerilmeden önce daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyar. Araştırma, araştırma ortamlarında metan emisyonlarını azaltmak için işe yarayan yem katkı maddelerini bulma konusunda uzun bir yol kat etti. Ancak, yem katkı maddesi araştırmasının bir sonraki sınırı, bu yem katkı maddelerini üretim ortamlarında uygulayarak metanda beklenen tutarlı azalmaları değerlendirmek olacaktır.

Bu noktada, piyasada metan azaltıcı katkı maddeleri bulunmamaktadır; henüz Gıda ve İlaç Dairesi tarafından bir inceleme ve güvenlik değerlendirmesinden geçmemiştir  . Ancak, bu yılın sonlarına doğru onaylı seçeneklere sahip olmamız muhtemeldir.

Metan Havaya Girmeden Önce Yakalanıyor

En güçlü metan azaltıcı yem katkı maddeleriyle bile bir ineğin enterik metan emisyonlarını günlük mutlak sıfıra düşürmek mümkün değildir. Peki ya ineklerin geğirdiği metanı yakalayıp depolayabilir veya gezegeni bu kadar yoğun ısıtmayan bir şeye dönüştürebilirsek?

Bu fikir şu anda ineklerin burunlarına maske takan ve geğirtileri dışarı atarken toplayan birkaç girişim tarafından tartışılıyor  . Maske, metanı karbondioksite ve suya oksitleyen bir katalizörle donatılmış. Bu süreç atmosferde doğal olarak yaklaşık on yıl içinde gerçekleşir, ancak metanı en baştan karbondioksite oksitleyerek atmosferik metan nedeniyle 10 yıllık ısınmayı önleyebiliriz.

Maskeler düşünülen tek cihaz değil. Başka bir sistem, ineklerin  ağızlarının yakınına tüpler yerleştirmeyi içeriyor, bu da sırt çantalarında metan depolama kaplarına yol açıyor . Tüpler bir vakum gibi davranarak geğiren tüm metanı emer ve sırtlarında depolar. Metan atmosferden uzak tutulmasının yanı sıra yakıt kaynağı olarak da kullanılabilir.

Bu teknik, sığırların boyunlarına negatif basınç boyunduruğu takıldığı Kükürt Heksaflorür (SF6) tekniği ile yıllardır araştırma ortamlarında kullanılmaktadır  . Metan geğirdiklerinde, burun deliklerinin hizasındaki bir cihaz metanı toplar ve 24 saat boyunca PVC'den yapılmış bir boyundurukta depolar. Ancak, metanı toplama, boş bir kapla değiştirme veya rutin bakım yapma zamanı geldiğinde işgücü endişeleri hızla ortaya çıkar. Bu özellikle büyük bir inek sürüsü için geçerlidir. 

Metan azaltıcı aşılar için olasılıklar var

Metan üretimini engellemenin en heyecan verici potansiyel yöntemlerinden biri aşılamadır. Sığırlar ve insanlar aşılandığında, bağışıklık sistemleri ilgilenilen patojene saldıran ve onunla savaşan spesifik antikorlar üretir. Her hedef için farklı bir aşılama gerekir çünkü bu antijenler uzmanlaşmıştır ve yalnızca ilgilenilen hedef hücreye/patojene karşı çalışır.

Aynı kavram, rumende bulunan metanojenlere de uygulanıyor ve bir aşı geliştirme hedefi, sığırların  tükürüklerinde belirli bir antikor üretmesini sağlayacak . İnekler gün boyunca birkaç öğün yemek yedikleri ve yiyeceklerini sürekli olarak tekrar çiğneyip yuttukları için her gün galonlarca tükürük üretiyorlar. Tükürüklerinde üretilen antikorlar, metanojenlerin metan oluşumunu engelleyeceği rumene ulaşacak. Umut verici olmasına rağmen, bu teknoloji hala geliştirme aşamasından geçiyor  ve on yılın sonundan önce kullanılabilir olması pek olası değil . Çiftliklerin bu teknolojiyi kullanabilmesi için klinik deneylere, çiftlikte testlere ve düzenleyici onaya ihtiyaç var. Ayrıca, aşıların tüm üretim ortamlarında işe yarayacağının garantisi yok.

Metan İçin Tek Bir Çözüm Yok 

Sığırlar, yüksek lifli yemleri tüketmelerine olanak tanıyan özel mideleri sayesinde doğal olarak her gün metan üretirler. Küresel ısınma söz konusu olduğunda, bu önemli bir husustur. Aslında, sığır üretiminden kaynaklanan enterik metan emisyonları kadar büyük bir sorunu çözmek için tek bir teknoloji veya çözüm kullanamayacağız. İdeal bir dünyada, uygulanması kolay ve en fazla metan miktarını azaltan çözümler bulmak istiyoruz. Yem katkı maddesinin güçlü metan emisyonu azaltımları ve bir çiftliğe eklenmesinin kolaylığı göz önüne alındığında, en fazla ilgiyi görmüştür. Ancak, yem katkı maddeleri her şeyin sonu olmayacak çünkü iklim için bir Etki yaratmak için ihtiyaç duyduğumuz emisyon azaltımlarını elde etmek için tedarik zinciri boyunca ihtiyaç duyulan çözümler var. 

Birden fazla teknolojinin (örneğin, yem katkı maddeleri, genetik seçilim ve diyet formülasyonu) eş zamanlı kullanımının etkisini araştırmaya değer. Bu teknolojilerden yalnızca birinin kullanılmasıyla karşılaştırıldığında metan emisyonlarını azaltmada daha büyük bir azalma veya aynı etki olur mu? Hayvan bilimciler diyetin üretilen metan miktarıyla nasıl etkileşime girebileceği konusunda kendinden eminler, ancak bir araştırma ortamının dışında bulunmayan ürünler (yem katkı maddeleri/aşılar) için, üretim ortamlarında metan emisyonları üzerindeki etki şu anda bilinmemektedir. 

Küresel metan emisyonlarını önemli ölçüde azaltmak için büyük iklim hedefleriyle ,  bu taahhütleri yerine getirmek için sığır geğirmelerini azaltmak gereklidir. Bunu gerçekleştirmek için, üreticilerin emisyonları düşürmesine ve sektörün çevresel etkisini küçültmeye devam etmesine yardımcı olmak için yukarıdaki teknolojilerin, yönetim kararlarının ve işbirliklerinin doğru kombinasyonu gerekecektir.