La zootecnica al servizio dell’ambiente. Il progetto dell’Università dell’Illinois per ridurre le emissioni di metano

La lotta al cambiamento climatico è una delle sfide globali più importanti del nostro tempo.  L’aumento delle temperature legato alle emissioni di gas serra sta già causando gravi impatti sugli ecosistemi naturali e sulla popolazione di tutto il mondo. Sebbene la consapevolezza del problema climatico sia cresciuta negli ultimi anni, gli impegni presi dalla comunità internazionale con gli Accordi di Parigi (e la corrispondente adozione di misure vincolanti) sembrano ancora inadeguati per raggiungere gli obiettivi di contenimento del cambiamento climatico.

Servono quindi soluzioni rapide e innovative in tutti gli ambiti per evitare conseguenze catastrofiche. Vi è però chi già lavora per dare contributi concreti alla riduzione delle emissioni climalteranti. Un esempio virtuoso, come sappiamo, è quello del comparto agricolo italiano che, anche in relazione alla ridotta percentuale di emissioni di gas serra rispetto alla media mondiale, dovrebbe essere preso ad esempio. Nel frattempo, considerato che chiunque deve cercare di fare sempre meglio, la ricerca va avanti.

Ed è proprio dal settore zootecnico, spesso al centro del dibattito per il suo impatto sul clima, che arrivano importanti novità. Un team di scienziati dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign sta infatti lavorando ad un progetto che vede nei bovini un prezioso alleato contro il riscaldamento globale. Il lavoro di ricerca sta dimostrando come gli animali da allevamento possano ricoprire un ruolo chiave nella mitigazione dei cambiamenti climatici. Per comprendere pienamente lo studio, è però fondamentale partire dalla comprensione del reale contributo del settore zootecnico al “global warming”.

Il ciclo naturale del carbonio 

Per valutare l’impatto degli allevamenti sul clima, è importante inquadrare le emissioni di metano dei bovini all’interno del ciclo naturale del carbonio: il metano emesso dai ruminanti durante la digestione deriva infatti dalla decomposizione della sostanza organica del foraggio ingerito. In altri termini, viene liberata una parte del carbonio assorbito originariamente dalle piante tramite il processo di fotosintesi clorofilliana.  Questo significa che le emissioni zootecniche di metano si inseriscono all’interno del ciclo naturale che vede il carbonio passare dall’atmosfera, alle piante, agli animali e di nuovo all’atmosfera, in un processo destinato a ripetersi ciclicamente.

Cosa molto diversa è quella che accade con il carbonio che trae origine dalle fonti fossili che – come spiega il professor Frank Mitloehner, docente e specialista in qualità dell’aria presso il dipartimento di Scienze Animali della UC Davis in un video su youtube – percorre una via a senso unico, dal basso verso l’alto in atmosfera.  “Se manteniamo costante il numero di animali allevati, la quantità di metano prodotta dal bestiame e quella di metano distrutta si bilanciano a vicenda”, spiega l’esperto. Ciò significa che non si aggiunge carbonio nell’atmosfera, mentre l’anidride carbonica prodotta dai combustibili fossili si accumula aumentando la concentrazione di gas serra in modo permanente. 

C’è un altro aspetto che va considerato e che  riguarda l’impatto climatico del metano rispetto alla CO2: sebbene il primo sia un gas serra più potente, esso presenta un tempo di permanenza nell’atmosfera di molto inferiore: circa un decennio, contro gli oltre mille della CO2. Ed è proprio su questo aspetto che si concentra il progetto di ricerca dell’Università dell’Illinois, che punta a ridurre le emissioni di metano dai processi digestivi degli animali, ottimizzando la fermentazione intestinale con nuovi additivi. Come? Vediamo insieme cosa dice lo studio.

L’impatto climatico di Metano e CO2

Secondo gli scienziati, concentrare gli sforzi sulla riduzione del metano potrebbe rappresentare un’opportunità significativa per affrontare in modo più rapido la crisi climatica, rispetto al controllo delle emissioni CO2. Questo dipenderebbe dalle caratteristiche proprie di questi gas. Il metano è sì 28 volte più potente della CO2 come gas serra, ma si degrada nell’atmosfera entro un periodo di circa dodici anni, a differenza delle  centinaia di anni necessari per la dispersione dell’anidride carbonica.

Agire quindi sul metano farebbe registrare risultati più immediati seppur non sufficienti nel contrasto alla crisi climatica. Come affermato dai ricercatori: “Ciò significa che qualsiasi cosa facciamo ora con i ruminanti può avere un enorme impatto sul riscaldamento nel giro di decenni, anziché di secoli. La nostra sfida è ridurre le emissioni di metano enterico di circa il 30-40% con le tecnologie di cui disponiamo”. 

Il progetto per ridurre il metano dai processi digestivi nei bovini

Il progetto triennale da 3,2 milioni di dollari, guidato dall’Università dell’Illinois, punta a studiare come modificare i processi di fermentazione che avvengono nel rumine del bestiame. Anziché rilasciare metano, si cercherà di reindirizzare l’idrogeno in eccesso, sottoprodotto della digestione, verso composti meno dannosi per l’effetto serra come gli acidi grassi. Secondo il team di ricerca, che vede la partecipazione di sei Centri in tutto il mondo, si possono infatti trovare modi per dirottare questi idrogeni in più, derivanti dalla rigenerazione del NADH – una molecola trasportatrice ad alta energia – durante la glicolisi, attualmente impiegati per convertire CO2 in metano, verso prodotti finali che siano fonti di energia per gli animali. 

Come ha affermato il professor Rod Mackie, a capo dello studio: “Nella fermentazione anaerobica nel rumine, è necessario avere un modo per riciclare l’idrogeno attraverso la conversione del NADH in NAD. In questo processo, la maggior parte dell’idrogeno in eccesso va verso il metano. Se si interrompe la produzione di metano, l’idrogeno si accumula e inibisce la glicolisi. Non vogliamo che ciò accada. Vogliamo invece reindirizzare l’idrogeno verso altri prodotti, come propionato e butirrato, acidi grassi ridotti che fungono da fonte di energia primaria per tutti i ruminanti”.

In questo modo si eviterebbe l’accumulo di idrogeno che causerebbe problemi metabolici alle comunità microbiche del rumine, incentivando allo stesso tempo processi alternativi alla formazione di metano che potrebbero migliorare le prestazioni degli animali.

I passi della ricerca

Il progetto inizierà esaminando in laboratorio campioni di comunità microbiche ruminali prelevate da bovini, per poi passare ai test sugli animali.  Ad oggi sono molti i gruppi di ricerca che si stanno impegnando nello sviluppo di soluzioni per inibire direttamente le emissioni di metano utilizzando additivi alimentari. Quello che vuole fare il progetto capitanato dall’Università dell’Illinois è un ulteriore passo in avanti, cercando di capire come questi additivi possano funzionare effettivamente in un animale. L’obiettivo finale è poter raccomandare quantità specifiche di inibitori che non ostacolino o addirittura migliorino le prestazioni di produzione.

Se i risultati saranno incoraggianti, l’adozione di tali strategie a livello globale potrà avere implicazioni estremamente rilevanti nella lotta al cambiamento climatico. Come dichiarato dal Prof. Mackie: “Ciò che vorremmo è che i ruminanti salvassero il pianeta entro 10 anni. Sarebbe fantastico”.