הפחתת גז מתאן מפרות

מתאן

אחד האתגרים עמם מנסים מדענים להתמודד כבר עשרות שנים הוא כיצד לצמצם את כמות גז המתאן שפולטים עדרי הבקר הרבים בעולם. מתאן, CH4, הוא אחד מגזי החממה המשפיעים ביותר על ההתחממות הגלובאלית. למרות שכמותו באטמוספירה קטנה בהרבה מזו של פחמן דו-חמצני, יש לו יכולת גבוהה בהרבה ללכידת חום, פי-28 מזו של פחמן דו-חמצני. מצד שני, אורך-החיים שלו קצר יותר, ולכן משערים שלירידה בכמותו צפויה להיות השפעה גדולה על האקלים.

מקורו של רוב המתאן מעשה ידי אדם הוא בחקלאות. עיקרו נפלט משדות האורז ומעדרים של בעלי חיים מעלי-גירה, כמו פרות, כבשים ועזים. מביניהם, הפליטה המשמעותית היא מפרות. פרה במשק חלב מייצרת כ- 200-500 ליטר מתאן ליום, ולפי נתוני משרד החקלאות האמריקאי, יש היום בעולם כמיליארד פרות, רובן בהודו, ברזיל וסין.

העשבים, וצמחים אחרים שהפרה אוכלת, עשירים בתאית, סיבים קשים לעיכול, וגם דלים בנוטריאנטים. במערכת העיכול שלה, שבנויה מארבע קיבות, המזון עובר בשלב ראשון תסיסה ומפורק לרכיבים שגוף הפרה יכול לספוג. בגוף האדם, לעומת זאת, המזון קודם מתעכל בקיבה ולאחר מכן עובר תסיסה במעיים. בתהליכי התסיסה בפרות משתתפים חייקטים שונים, ביניהם חיידקים אנאירוביים, פטריות, וארכיאונים מייצרי מתאן. יצורים אלה צורכים את הסיבים ושאר החלקים הלא מתעכלים מהמזון ומייצרים חומצות כמו אצטאט, פרופיונאט ובוטיראט, שנספגות ומתעכלות על-ידי הפרה, וכן את הגז מימן, אותו הם הופכים למתאן. את המתאן משחררות הפרות מגופן בגיהוק. פעולת הגיהוק דורשת מהפרה מאמץ רב – כ-12% מהאנרגיה שקיבלה מהמזון מתבזבז על פעולה זו במקום להיות מופנה לבניית הגוף, מה שמצריך את הפרה לאכול כמויות אדירות של מזון.

סיעור המוחות המדעי הוביל במהלך השנים למגוון של הצעות לפתרון הבעיה, חלקן ישימות יותר וחלקן פחות. אפשר לחלק את רובן לשתי גישות עיקריות, אחת מתמקדת בתזונת הפרות והשניה בגנטיקה שלהן.

מזון אחר

3Nitrooxypropanol

אחת האפשרויות שנראות מבטיחות היא השימוש במולקולה 3-ניטרו-אוקסי-פרופנול ( 3nitro-oxy-propanol) המכונה בקיצור 3NOP, כתוסף למזון הפרות. במחקר שפורסם ב- 2016 מצא צוות בינלאומי שכשהוסיפו למזון כמויות קטנות ממנה, 60 מ"ג לק"ג מזון יבש, היא גרמה להפחתה של כמות המתאן הנוצר בעד 30%, מבלי לגרום לאי-נוחות, לכאב או לתופעות-לוואי כלשהן אצל הפרות ומבלי להשפיע על ייצור החלב ואיכותו. כיוון שהפרות גיהקו פחות מתאן, הן קיבלו יותר אנרגיה ממזונן ועלו במשקל ב- 80%.

המולקולה 3NOP נבדקת מזה מספר שנים, ופה גילו החוקרים את אופן פעולתה. נמצא ש- 3NOP נקשרת לאנזים מסויים בארכיאונים מייצרי המתאן וחוסמת אותו, מה שעוצר את פעולתם בדיוק בשלב בו נוצר המתאן. זאת, מבלי לפגוע בחייקטים אחרים בקיבה, שעוזרים לפירוק המזון ולעיכולו ואינם מייצרים מתאן.

ברומופורם

מכיוון אחר, בדקו באוסטרליה מה קורה לפליטת המתאן של פרות כאשר הן אוכלות אצות. מתברר שבקר שגדל ליד החוף נוטה לאכול אצות, אך כיוון שרוב הפרות כיום מוחזקות בפנים היבשה והרחק מהחוף, השפעות הדיאטה הזו לא נחקרו מספיק. החוקרים השוו השפעת 20 מיני אצות שונים. שני מינים הראו תוצאות מוצלחות. אחד מהם, Asparagopsis taxiformis, הוא מין אצה פופולרי מאד למאכל בקרב בני-אדם, ונפוץ מאד במטבח של הוואי. בבדיקת מעבדה, נמצא שאכילת האצה יכולה להוביל לירידה של יותר מ- 99% בפליטת מתאן בפרות, כאשר האצה היוותה רק 2% מתזונת הפרה. כאשר ניתנו האצות כתוספת מזון לכבשים, נמדדה ירידה של 50-70% בפליטת המתאן. זאת, הודות לחומר ברומופורם, CHBr3, שמכילה האצה, אשר מגיב עם ויטמין בי-12 בשלב האחרון של יצירת המתאן ומפריע לארכיאונים יוצרי המתאן ליצור אותו. מין האצה השני, Dictoya, הפחית את פליטת המתאן בפרות ב- 92%.

האצה הראשונה אמנם מגודלת מסחרית לצריכת בני-אדם, אך כדי להגדיל את סקלת הייצור כך שתתאים לפרות, נראה שיהיה צורך ב- 600,000 דונם של חוות אצות על-מנת לייצר מספיק חומר למנה יומית עבור 2.5 מיליון הפרות באוסטרליה לבדה, כך שלא ברור אם כיוון זה הוא מעשי.

בצרפת מצאו שתזונה מבוססת על אלפלפה וזרעי פשתן מפחיתה את פליטת המתאן בפרות ב- 18% לעומת תזונה המבוססת על תירס וסויה, שאינה התזונה הטבעית של פרות, ובעצם מפריעה לתהליכי תסיסה תקינים. העשבים עשירים בחומצות-שומן אומגה-3, שמשפרות את תהליכי התסיסה במעי הפרה ומפחיתות את ייצור המתאן, ומצד שני, נמצא שגם החלב יותר טעים ושהפרות בריאות יותר.

קרווקרול

בדנמרק בודקים הוספת אורגנו למזון הפרות. אורגנו מכיל שמנים ארומטיים בעלי פעילות אנטי-חיידקית, בעיקר קרווקרול, carvacrol, שהורג חייקטים שונים במעי הפרה, כולל את אלה שמייצרים מתאן. רצוי, כמובן, לא להרוג את כל החייקטים, אחרת גם הפרה תמות, ולכן חשוב מינון האורגנו בו משתמשים.

במקסיקו מצאו שהוספת עלים או פרחים מקומיים למזון הפרות הפחיתה את פליטת המתאן ב-36% או ב-26%, בהתאמה, בהשוואה לתזונת העשב הרגילה, ושתנובת החלב השתפרה. פה נראה שהטאנינים שבצמחים הם המפריעים לתהליך התסיסה. כמות גדולה מהם תהיה רעילה לפרה, אך לכמות קטנה נראה שיש השפעה טובה.

עוד רעיון מאוסטרליה הוא להוסיף למזון את שאריות ענבי היין (עוקץ, זרעים, קליפה). נמצא שתוספת זו הפחיתה ביותר מ- 20% את פליטת המתאן והעלתה את רמת חומצות השומן המזינות בחלב.

חיידקים משפחתיים

גישה אחרת מנסה לתקוף את הבעיה מההיבט הגנטי. כיוון אחד הוא להרבות עדרי פרות בעלי פוטנציאל פליטה קטן יותר וכיוון אחר מנסה להשפיע על הרכב אוכלוסיית החיידקים בקיבת הפרות.

כבר לפני שנים החל מגדל אמריקאי לטפח פרות קטנות, "מיניאטוריות", שגובהן מגיע לכדי מטר אחד ואף פחות. אמנם השיקולים הראשונים היו שהפרות הקטנות תופסות פחות שטח וצורכות פחות מזון, אך התברר שגם פליטת המתאן שלהן נמוכה יותר. עשר מיני-פרות מייצרות כמות מתאן שמייצרת פרה אחת רגילה. כיום הוא משווק את הפרות האלה למדינות רבות, וגם בבריטניה מטפחים פרות קטנות. בנוסף, נראה שגם טעם הבשר השתפר, שכן בפרה קטנה תאי השריר קצרים יותר ולכן הבשר רך יותר.

לאחרונה, במאמר שזכה בפרס הגנטיקה של הספריה הלאומית למדעים בארה"ב ל- 2016, מצאו חוקרים שהגנטיקה של הפרה משפיעה על הרכב החייקטים בקיבה שלה. הם חילקו 72 פרות לתשע קבוצות. בכל קבוצה היו פרות אחיות, דומות גנטית. מחצית הפרות בכל קבוצה קיבלה דיאטה אחת והמחצית השני דיאטה אחרת. לאחר מדידת הגזים שפלטה כל פרה, בחדר סגור ששאב את הגזים, נמצא הבדל גדול בין הקבוצות בכמות המתאן שנפלטה, בטווח שבין 140-200 גרם ליום. המשפחה שפלטה הכי פחות מתאן, עשתה זאת ללא קשר לדיאטה שקיבלה. בהמשך לקחו החוקרים דגימות מקיבות הפרות ומצאו 20 גנים מיקרוביאליים שמאפשרים לחייקטים לייצר מתאן. ישנה קורלציה בין הימצאות הגנים בקיבת הפרה לבין כמות המתאן שפלטה. לכן, לדברי החוקרים, אפשר לנבא את רמות הפליטה בעזרת גנים אלה, למטרות רבייה וטיפוח של דורות ידידותיים יותר לסביבה. המגדלים יוכלו לקבל פרופיל מיקרוביאלי של הפרות בעדר שלהם, כדי לזהות את הפרות שייצרו פחות מתאן.

גישה אחרת המתבססת גם היא על הרכב החייקטים בקיבות הפרה יצאה מאוסטרליה ב- 2010, שם חוקר שם דגש על ההבדלים בין פרות לבין הקנגורו. גם הקנגורו הוא בעל-חיים שמזונו עובר תסיסה לפני העיכול, רק שעקב הרכב חיידקים אחר, הקנגורו פולט חומצה אצטית, ולא מתאן. מכאן עלה הרעיון לנסות להשתיל חיידקים מקיבת קנגורו לקיבת פרות, בתקווה שמנגנון העיכול שלהן ישתנה. לצד המתנגדים ל"הפיכת בעל-חיים אחד לבעל-חיים אחר", נשמעו גם קריאות לעבור לצריכת בשר קנגורו, כפי שעשו האבוריג'ינים באוסטרליה עשרות אלפי שנים. אך בינתיים, הפרות פולטות המתאן עדיין מהוות את רוב מקור הבשר ביבשת.

לאור התחזיות שעד שנת 2050 תעלה צריכת הבשר בעולם ב- 73%, הבה נקווה שלפחות חלק מרעיונות אלה, או אחרים, יאומצו בקנה-מידה גדול מספיק ויעזרו להפחית באופן משמעותי את פליטת המתאן מעדרי הבקר.

לקריאה נוספת:

E.C. Duin et al. (2016) Mode of action uncovered for the specific reduction of methane emissions from ruminants by the small molecule 3-nitrooxypropanol Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 113 (22) 6172-6177

R. D. Kinley et al. (2016) The red macroalgae Asparagopsis taxiformis is a potent natural antimethanogenic that reduces methane production during in vitro fermentation with rumen fluid. Animal Production Science 56, 282-289.

R. Roehe et al. (2016) Bovine Host Genetic Variation Influences Rumen Microbial Methane Production with Best Selection Criterion for Low Methane Emitting and Efficiently Feed Converting Hosts Based on Metagenomic Gene Abundance, PLOS Genet,  12(2): e1005846.

פוסט זה פורסם בקטגוריה בשר, תסיסה, עם התגים , , , , , , , , , . אפשר להגיע ישירות לפוסט זה עם קישור ישיר.

19 תגובות על הפחתת גז מתאן מפרות

  1. בולוס הגיב:

    מאוד מעניין, רציתי לתת הקשר אנושי לנושא הזה, שישנה מחלת מעי רגיז שמערכים כ20% מהאנושות סובלים ממנה לפני כמה שנים מצא רופא בשם מרק פימנטל קשר ישיר בין המצאות חיידקי מעיים ולבין מחלת מעי רגיז ולבין פליטת הגז מימן או גז המתן תלוי בהרכב של חיידקים במעיים אם זה היא חיידקים שפולטים גז מתן אז לרוב זה היא מוביל למחלת מעי רגיז שלרוב שסובלים ממנה הם סובלים מעצירות ואילו לאנשים שסבלו מחיידקי פולטים גז מימן לרוב סבלו משלשול, מאוד היא לי מעניין לקרוא על רק הנאמר לעיל

  2. נוגה הגיב:

    האם בני אדם יכולים גם לצרוך את 3nitro-oxy-propanol ? או שהוא רעיל ?

  3. נוגה הגיב:

    האם ברומופורם CHBr3 בעייתי לגוף, כמו ברומידים ?

  4. נוגה הגיב:

    בהמשך לשאלתי למעלה- האם הברומופורם CHBr3 לא קושר בצורה בלתי הפיכה את הB12, ובכך מונע מהפרה לקבל אותו ?

    ובבני אדם, למשל בהאווי, שאוכלים את האצות האילו, האם הברומופורם CHBr3 לא גורם להם להגיע לחוסר B12 ?

  5. יאיר הגיב:

    מרתק

  6. זאב יקותיאל הגיב:

    תמיד מרתק

  7. Zeev Yekutiel הגיב:

    נעמי שלום לך

    האם הפוסטים שלך

    מונגשים בספרייה הארצית לעוורים ?

    זאב יקותיאל

    http://www.zeevy.co.il/

    מזון למחשבה-יעוץ ייזום ואימון עסקי ואישי

    7257 e/mci

    http://zeevyek.blogspot.co.il/

    Ze'ev Yekutiel
    Coach & Consultant
    Mobile: 972-52-5310106
    Tel 972-77-2119219

    fax 153525310106

    Shany St. 11/4 Modiin 7175149 ISRAEL

    zeev-ye@zahav.net.il

    Skype: zeevy1956
    https://www.skype.com/he/

  8. Carmel הגיב:

    גברת זיו שלום לך,

    אני מקווה שזה אינו נדוש לציין בתחילת מכתב עד כמה אני נהנה לקרוא את המאמרים שלך ומתרשם במיוחד מעומק המחשבה והידע הנרחב שלך.

    מטרת השאלה שלי אליך היא לדעת להכין במדויק תערובת ג'לטין המיועדת לשתייה, בעקבות הפוסט שלך על ג'לטין.

    אני שותה אותו במטרה להקל על כאבי הברכיים ועד היום השתמשתי במוצר המיוצר מדגים ועכשיו אני עובר למוצר מבקר.

    אני שותה אותו כל בוקר למשך חודש ומפסיק לחצי שנה (מנסה שיטות הכנה שונות).

    במאמרך את ממליצה להשרות את הג'לטין במים קרים ל- 5 דקות ולאחר מכן לחמם התערובת עד להתכתה. אך-

    בחום של ההתכה איני יכול לשתות אותו ואם אני מקרר אותו הוא נהפך כמעט לג'לי.

    בהתאם שאלתי- איך את ממליצה להביאו למצב שתיה לאחר שלב ההתכה.

    בקיצור, מהי דרך ההכנה הנכונה ביותר להכינו לשתייה שאת יכולה להמליץ לי, כך שניתן יהיה להפיק את המרב ממנו.

    אודה לך מאוד באם תמצאי את הזמן להתייחס לשאלתי.

    בברכה

    רוברט

    • נעמי זיו הגיב:

      שלום רוברט, תודה רבה על המלים החמות. שמחתי מאד לשמוע.
      נשמע אתגר להכין ג'לטין לשתיה. יהיה קל יותר עם אבקת ג'לטין מאשר עם עלים.
      רעיון אחד מהבלוג Oh Lardy, הוא לערבב את הג'לטין היטב עם מים בטמפרטורת החדר (או עם חלב או שמנת לקפה). את התערובת, שמרקמה יהיה גושי-גרגרי ועשוי להזכיר מרקם של קוטג', אפשר להוסיף כעת לקפה או תה ולשתות. אם משתמשים בכמות מספיק גדולה של מים או חלב, אולי אפשר לוותר על הקפה או התה ולשתות את התערובת. תוכל לנסות יחסים שונים של ג'לטין ונוזל ולראות איזה מרקם מתקבל.
      רעיון אחר הוא לערבב אבקת ג'לטין עם מיץ פרי. אולי חומציות הפרי מקלה על המסת הג'לטין.
      אני מקווה שלפחות אחד הפתרונות יימצא מועיל. בהצלחה!

      • רוברט הגיב:

        גברת זיו,
        תודה רבה על תגובתך המהירה.
        בברכה
        רוברט

  9. רוברט הגיב:

    שלום לך גברת זיו,
    ערבוב במים עובד מצוין אך הייתי שמח לדעת אם יש לך תובנות ומידע גם לגבי-
    – הזמן המועדף במהלך היום לשתיית התערובת?
    – האם יש הבדל בספיגת הג'לטין בשתייה לפני/אחרי האוכל?
    – האם יש לך הערכה לגבי כמות הג'לטין המיטבית לשתייה ליום? כיום אני שותה כף ליום.
    (בשיטת ניסוי וטעייה ייקח לי לבטח הרבה זמן להגיע למסקנה לגבי הכמות הנכונה)

    אני מודה לך מאוד על הזמן היקר שלך שאת מקדישה ולעצם הנכונות לעזור לזולת.
    רוברט

    • נעמי זיו הגיב:

      שלום רוברט,
      שאלותיך אלה נוגעות בתחום התזונה\רפואה, ואינן בתחום התמחותי. אולי כדאי לפנות לאיש מקצוע בתחומים אלה.
      מאחלת בריאות טובה, נעמי

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

מתחבר ל-%s