Hiểu và giảm phát thải khí metan ở gia súc

Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các công cụ di truyền và chiến lược quản lý hệ vi sinh vật nhằm giảm phát thải mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất vật nuôi.

Tác giả: Galen Erickson, Rick Rasby, Matt Spangler, Jessica L. Sperber, Rick Stowell, Tami Brown Brandl, Samodha Fernando, Paul Kononoff, Kortney Harpestad và Keara O’Reilly

Khí metan (CH₄) và vai trò trong biến đổi khí hậu

Metan (CH₄) là một trong ba loại khí nhà kính (GHG) góp phần gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu, bên cạnh carbon dioxide (CO₂) và nitrous oxide (N₂O). Mặc dù metan chỉ chiếm khoảng 11% tổng lượng khí nhà kính, nhưng khả năng giữ nhiệt của nó mạnh hơn CO₂ rất nhiều lần. 

Điều đáng chú ý là metan có thời gian tồn tại trong khí quyển ngắn hơn, chỉ khoảng 9 đến 12 năm. Do đó, giảm phát thải metan có thể mang lại lợi ích khí hậu nhanh chóng hơn so với việc giảm các loại khí khác.

Nguồn phát thải metan trong nông nghiệp

Trong lĩnh vực nông nghiệp, nguồn phát thải metan chủ yếu đến từ quá trình lên men ruột (enteric fermentation) ở động vật nhai lại như bò thịt và bò sữa.

Những loài này có dạ cỏ (rumen) một buồng lên men lớn chứa hàng tỷ vi sinh vật, gồm vi khuẩn, vi khuẩn cổ (archaea, đặc biệt là nhóm sinh metan methanogens), nấm và động vật nguyên sinh.

Các vi sinh vật này phân hủy chất xơ thực vật, giúp bò chuyển hóa thức ăn khó tiêu thành năng lượng và protein sử dụng được. Tuy nhiên, quá trình tiêu hóa này cũng tạo ra khí metan, được thải ra qua đường ợ hơi (eructation).

Một con bò có thể sản sinh 150–600 lít (tương đương 40–160 gallon) khí metan mỗi ngày. Quá trình này chiếm khoảng 4% trong tổng 10% lượng khí nhà kính có nguồn gốc từ nông nghiệp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng metan phát thải

Lượng metan được tạo ra chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm:

• Khẩu phần ăn (diet)
• Lượng thức ăn tiêu thụ (feed intake)
• Yếu tố di truyền của vật nuôi và hệ vi sinh vật (animal and microbial genetics)
• Giai đoạn sinh trưởng hoặc chu kỳ sản xuất (stage of production)

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng phát thải metan là một đặc điểm có tính di truyền trung bình, mở ra khả năng lựa chọn giống di truyền để giảm phát thải.

Gần đây, Đại học Nebraska–Lincoln (Mỹ) đã nhận được nhiều khoản tài trợ để nghiên cứu các công cụ di truyền và chiến lược quản lý hệ vi sinh vật nhằm giảm phát thải metan mà không ảnh hưởng đến năng suất vật nuôi.

Đo lường phát thải metan – một thách thức phức tạp

Việc đo lượng metan phát thải là công việc phức tạp. Có nhiều phương pháp đo khác nhau, mỗi phương pháp có ưu – nhược điểm riêng về độ chính xác, chi phí và khả năng ứng dụng quy mô lớn.

Những công cụ này giúp các nhà khoa học kiểm nghiệm nhiều chiến lược giảm phát thải, bao gồm can thiệp dinh dưỡng và bổ sung phụ gia thức ăn.

Trong vài năm qua, các nỗ lực hợp tác quốc tế đã đem lại nhiều kết quả hứa hẹn, có thể ứng dụng rộng rãi trong tương lai nhằm giảm lượng metan sinh ra từ quá trình tiêu hóa ở bò.

Các phụ gia và chiến lược dinh dưỡng tiềm năng

Một phụ gia thức ăn đầy hứa hẹn là 3-nitrooxypropanol (3-NOP). Chất này đã được phê duyệt sử dụng cho bò sữa tại Hoa Kỳ và được chứng minh là giảm phát thải metan đáng kể, tùy thuộc vào khẩu phần ăn.

Các chiến lược khác bao gồm:

• Khẩu phần giàu tinh bột (high-grain diets)
• Bổ sung chất béo (fat supplements)

Những cách này có thể giảm lượng metan sinh ra, nhưng phải được cân đối cẩn thận để không làm giảm hiệu suất hoặc sức khỏe vật nuôi.

Rong biển (seaweed), đặc biệt là các loại chứa bromoform, cũng cho thấy khả năng giảm phát thải lên tới 63%. Tuy nhiên, tính khả thi thương mại và sự chấp thuận của cơ quan quản lý vẫn đang được xem xét.

Quản lý chất thải chăn nuôi – một phần của giải pháp

Ngoài chiến lược dinh dưỡng, quản lý phân thải cũng đóng vai trò quan trọng. Khí metan được sinh ra trong quá trình phân hủy phân, đặc biệt là trong hồ chứa hoặc ao chứa phân (lagoons).

Việc sử dụng hệ thống tiêu hóa yếm khí (anaerobic digesters) có thể thu hồi khí metan, chuyển hóa thành năng lượng tái tạo, đồng thời tạo ra phân bón và chất độn chuồng hữu ích.

Kết luận

Giảm phát thải metan từ gia súc là một thách thức đa chiều, đòi hỏi cân bằng giữa mục tiêu môi trường, sức khỏe vật nuôi, năng suất và hiệu quả kinh tế.

Các nghiên cứu đang được Đại học Nebraska triển khai sẽ giúp người chăn nuôi đưa ra quyết định sáng suốt, dựa trên các giải pháp thực tế và có cơ sở khoa học, nhằm thúc đẩy phát triển bền vững và phúc lợi vật nuôi.

Nguồn: Dịch từ bài viết Understanding and mitigating cattle methane emissions trên trang beefmagazine