コロラド州の科学者が温室効果ガスの排出を削減するために牛の腸を詳しく調査

コロラド州立大学 (CSU) の研究用囲いは、多くの点で、標準的な牛の飼育場にあるものと同じです。もちろん、牛もいますし、大量の泥があり、避けられない鼻孔をつんざくような家畜の悪臭があります。

しかし、フォートコリンズにあるCSUの農業研究教育センターにあるこの肥育場は、科学実験室としても機能している。ここは、畜産における持続可能性を専門とする研究グループである AgNext プログラムの研究者たちが、牛が食物を消化する際に発生する温室効果ガスについて学んでいる場所です。この肥育場には、科学者たちが各牛の体内に入るすべてのものと、出てくるものの一部を追跡できるようにするための数百万ドルの機器が設置されています。

専用の飼料箱では、無線周波数識別 (RFID) 技術を使用して、牛ごとに消費されたトウモロコシの量をすべて追跡します。 GreenFeed マシンと呼ばれる別の装置は、牛が吐き出すガスを分析します。これはハイテクガムボールマシンに似ており、研究者が操作するスマートフォンアプリの指示に従って、おいしい牛のおやつであるアルファルファのペレットをスケジュールに従って分配します。

3月の肌寒い午後、コロラド州立大学動物科学教授のサラ・プレイス氏は、携帯電話のボタンをタップしてこの技術をデモンストレーションした。甲高い電子チャイムが鳴り、アルファルファのペレットが牛の高さの開口部に落ち、一口食べようと目を上げた大きな目のアンガスの注意を引いた。

「彼は頭を機械に突っ込んで、スナックを少し食べているんです」とプレイスさんは説明した。

牛の鼓腸の危険性についてよくある誤解にもかかわらず、ほとんどのメタンは牛の前端から腸内排出物の形で出てきます。つまり、牛がGreenFeedマシンからおやつを得るたびに、Placeは情報を得る機会があるということです。

「動物の顔の周りから空気が引き込まれ、動物が呼吸するものはすべて直接機械に入ります」とプレイス氏は語った。「そこからリアルタイムのメタン排出データを得ることができます。」

メタンは強力な温室効果ガスで、最初の 20 年間の排出で二酸化炭素の 80 倍も温暖化する力があります。畜産産業には、肉や乳製品のために動物を飼育するすべての作業が含まれており、米国の他の人間の活動よりも多くのメタンを生成します。

気候専門家らは、気候の大惨事を防ぐための時間はなくなりつつあると言う。最悪の事態を避けるためには、2030年までに温室効果ガス排出量を大幅に削減することが不可欠だと専門家らは述べている。環境保護団体は、2030年までに全世界で農業用メタン排出量を30パーセント削減するという野心的な目標を掲げている。

しかし、畜産部門からの排出量に関しては、科学はまだ発展途上であり、削減が間に合うかどうか、あるいはどのように削減されるかはまだ明らかではない。

プレイスさんは、研究小屋での仕事を通じてこの状況を変えたいと考えている。

「私たちは、牛肉が気候に与える影響を軽減するために、これらの排出量を軽減するのに役立つ解決策を見つけたいと考えています」とプレイス氏は語った。

難しい提案

牛肉による気候への影響を減らすことは複雑な問題です。 CSU の AgNext プログラムのディレクター、キムスタックハウスローソン氏によると、メタンの生成は牛の一部に過ぎません。

「生物学的にはメタンを生成するはずです」と彼女は言う。

このガスは、第一胃と呼ばれる牛の最大の胃内で起こる複雑な発酵プロセスの副産物です。その方程式を変えるには、生きた動物の胃の中の複雑な微生物生態系をいじる必要があり、それは、まだわかっていないことがたくさんあることを意味します。

たとえば、畜産業からのベースライン排出量に関する実験データはまだありません。

スタックハウス・ローソン氏は「データの粒度が十分ではない」と述べた。

牛の排出量の全体像を最も良く理解するには、環境保護庁の温室効果ガス排出量インベントリから得られます。このインベントリでは、排出係数を使用するモデル（基本的にグラフからの乗数）からデータを導出しているため、データは排出係数からの直接測定ではなく方程式に基づいています。動物そのもの。

スタックハウス・ローソンは、この目録は米国全体の規模で家畜排出量を推定するのに適切な仕事をしていると述べた。しかし、自分の群れの二酸化炭素排出量を考慮しようとしている個々の事業にとって、それらの数字は全体像を語るには一般化しすぎている。

「動物間のばらつきが大きすぎ、地域内でもばらつきが大きすぎます」と彼女は言う。

スタックハウス・ローソンのチームは現在、より正確な数値を開発する作業を行っているところだ。同氏は、牛が生産するメタンの量が動物ごとに大きく異なる可能性があることを示す、CSUの研究囲いから得られた驚くべき初期データを引用し、研究の全く新しいフロンティアを示唆している。

「遺伝的な要素はあるのでしょうか？」彼女は疑問に思いました。「メタン濃度が低い動物を選択するでしょうか?」

CSU チームは、排出量を完全に削減できる飼料添加物のような他の変数にも注目しています。

環境防衛基金の世界農業メタン担当シニアディレクター、ジョン・タウゼル氏は、添加剤の成功により「牛の胃のバイオームが変化し、メタン生成菌（メタンを生成する微生物）の量が減るだろう」と説明した。畜産業の複雑な構造と牛のマイクロバイオームの生物学的複雑さのため、これは「本当に、本当に複雑」だと彼が続けて説明した解決策だ。

研究資金の不足もあり、この複雑な問題は部分的にしか解決されていない。タウゼル氏は、農業における気候適応と緩和のための研究開発を支援する連邦資金のうち、腸内排出量の削減に充てられるのはわずか2％に過ぎないと指摘した。

「必要な期間の短縮に対応するには、その分野へのさらなる投資が必要だ」とタウゼル氏は語った。

その投資は始まっています。つい先週、AgNext のチームは米国農務省から保全イノベーション助成金 100 万ドルを受け取ったと発表しました。この資金は、飼育場での排出量に関する継続的な研究を支援します。また、研究者らは牛の排出量に関する調査を拡大し、牧草地で放牧されている牛を観察することも可能になる。

スタックハウス・ローソンは、現在議会で交渉中の次期農業法案にさらなる資金提供が盛り込まれることを期待している。

より多くの連邦資金が流入し始めるまで、牛の排出量に関して行われている研究は資金不足を埋めるために産業界に依存している。

排出量削減に対する業界の関与

ファイブリバーズキャトルフィーディングは、世界最大の牛の餌やり事業を自称しています。コロラド州北部に本拠を置く同社は、西部 6 州にわたって 13 の飼養場を運営しており、常時最大 90 万頭の牛を肥育する能力があります。通常、牛はファイブ・リバーズのいずれかの肥育場で約 6 か月を過ごし、その間に体重が 500 ～ 700 ポンド増加することがあります。

「私たちが重視しているのは効率性です」と環境・持続可能性担当副社長のトム・マクドナルド氏は語った。「[私たちは]牛が肥育場にいる間、最高のパフォーマンスを発揮できるようにしています。」

牛の成績に対する取り組みの一環として、CSU の研究舎で進行中の作業への支援が含まれます。

「ここでの全体的な目標は、私たちの温室効果ガスの排出量がどのようなものかを知り、それをどのように改善できるのかを知ることです。」マクドナルドは言いました。

CSU の排出量研究動物はすべてファイブリバーズから貸与されています。同社は動物の飼料も供給しており、牛の呼気を収集して分析するGreenFeed機械など、60万ドル相当の機器をこの運動に寄付している。

マクドナルド氏は、同社はその巨額の投資を回収し、研究によって可能になった最終的な効率向上で一部を回収できると期待していると述べた。

結局のところ、メタンは単なる温室効果ガスではありません。「メタンはエネルギーだ」とマクドナルド氏は語った。「エネルギーが失われると、それは資源の無駄になってしまいます。」

CSUの研究者サラ・プレイス氏は、牛からのメタン排出量を減らすことは、実際にはより多くの牛肉が流通することを意味する可能性があると述べた。

「[メタン]は基本的に、動物が食べる飼料のカロリーであり、実際には大気中に失われます」とプレイス氏は説明した。つまり、牛が消化する際に排出するメタンガスが少ないほど、最終的に牛肉になる重量が重くなるということです。言い換えれば、排出量の少ない牛は、排出量の多い牛よりもトウモロコシ飼料を体重に変換する効率が高いということです。

マクドナルド氏は、牛のメタン排出量を減らすという同社の関心を、他の健全な経営上の意思決定に例えた。

「飼料工場の設備をアップグレードするとき、私たちはエネルギー効率の高い設備を探します。私たちはそれらの分野でのエネルギー使用量を削減するよう努めています。」と彼は言いました。「牛のパフォーマンスの観点から、私たちは牛の成長と体重増加を促進するために利用可能なツールを活用しています。」

気候の時間軸との競争

しかし、農業業界の熱意とは対照的に、AgNext および全国のいくつかの関連研究施設での取り組みはまだ始まったばかりです。科学者たちは、有望な治療法を、手付かずの実験室環境から実際の飼育場での拡張可能な応用に応用することに取り組んでいます。

「私たちは多くの興味深い研究を進行中です」とスタックハウス・ローソン氏は語った。「しかし、まだ準備ができていません。」

気候と農業のシンクタンクである農業貿易政策研究所の気候と農村戦略のディレクターであるベン・リリストン氏は、それは問題だと指摘する。

「（技術は）まだ証明されていない」とリリストン氏は語った。「私たちは、今後7年間など、本当に早急に排出削減を達成する必要がある。投機的テクノロジーは…研究する価値がないとは言いませんが、[私は]それらを実際の気候として信頼するつもりはありません」緩和戦略。」

リリストン氏は、フィードロット対応のソリューションが不足していることとは別に、工場農業そのもの、つまり継続的な成長に必死に取り組む産業システムが主な原因であると指摘する。

「たとえこれらの科学の進歩によって排出量を少し削減できたとしても、そのシステムに含まれる動物の数を増やし続けようとするなら、それらの効果を無効にすることになるでしょう」利益が得られる」と彼は言った。

彼は、新興テクノロジーは、私たちが問うていない大きな問題、つまりこの国には何頭の肉用牛と乳用牛が必要なのかということから気を紛らわせるものだと考えています。結局のところ、家畜のメタン問題に対するより即効性のある解決策は、牛の数を減らすことです。

「牛の群れを減らすことが、実際の排出量を減らす最も明確な方法だ」とリリストン氏は語った。

もちろん、牛の群れが小さくなれば市場に出回る肉や乳製品も減り、消費者の食事の選択に影響を与えるだろう。ジョン・タウゼル氏にとって、それは実現不可能な状況だ。

タウゼル氏は、「社会的であれ、経済的であれ、さまざまな理由から、畜産物は当面、世界の食生活の重要な部分を占め続けるだろう」と述べた。

だからこそ、家畜のメタン排出に関する研究を進めることが重要だと同氏は考えている。

「人々がハンバーガーを食べることを選択した場合、私たちはそのハンバーガーを食べる際のメタン排出量が可能な限り低いことを確認したいと考えています」とタウゼル氏は述べた。

プレイスに関しては、消費者、牛飼い、気候に同時に役立つ解決策を見つけたいと考えています。

「最終的には、現実世界で採用できる実用的なソリューションを確実に作成したいと考えています」とプレイス氏は語った。

結局のところ、人々はハンバーガーが好きなのです。飢えた地球の欲求を変えるよりも、動物の腸内マイクロバイオームを変えるほうが簡単かもしれない。著作権 2023 KUNC. 詳細については、KUNC をご覧ください。