Kolektiv autorů z Výzkumného ústavu živočišné výroby, v. v. i. a z České zemědělské univerzity (Ing. Miroslav Joch, Ph.D. a kol.) nedávno publikoval výsledky práce, která zkoumá aditiva 3-nitrooxypropanol (3-NOP), řasu Asparagopsis a dusičnany. Tyto doplňky by měly optimalizovat trávení přežvýkavců a s tím i snížit zátěž na životní prostředí.
Podle řady prací jsou zejména přežvýkavá hospodářská zvířata významným zdrojem skleníkových plynů. Celková produkce skleníkových plynů z živočišné produkce představuje asi 14,5 % celkových emisí vytvořených člověkem (Gerber et al. 2013). Samotná enterická fermentace (tj. mikrobiální rozklad krmiva v trávicí soustavě zvířete) přežvýkavců produkuje okolo 6 % člověkem vytvořených emisí (Beauchemin et al. 2020).
V ČR je podíl emisí skleníkových plynů ze zemědělství na celkových emisích pouhých 6 %, což je pod Evropským i Světovým průměrem. Je to dáno poměrně nízkým počtem chovaných hospodářských zvířat a také průmyslovým zaměřením ČR. Nicméně více než třetina skleníkových plynů ze zemědělství v ČR pochází z enterické fermentace přežvýkavců (ve formě metanu). Metan uvolněný v průběhu enterické fermentace je tak významným zdrojem emisí jak v ČR, tak v celosvětovém měřítku.
Produkce metanu v průběhu enterické fermentace neznamená pouze zátěž pro životní prostředí, ale také energetickou neefektivitu ve využití krmné dávky. Dojnice, která denně vytvoří i přes 600 litrů metanu, touto produkcí přichází až o 12 % energie krmiva (Johnson et Johnson, 1995). To je obzvláště nevýhodné na začátku laktace, kdy má dojnice energie nedostatek. Snižování energetické ztráty využití krmiv bylo také hlavní motivací raných výzkumů, které se zabývaly snižováním produkce metanu u přežvýkavců. Po roce 2000 byla patrná jednoznačná změna v motivaci publikací, kdy se pozornost soustředila na životní prostředí. V tomto období také raketově roste množství vědeckých publikací zaměřených na ovlivnění metanogeneze u přežvýkavců (Beauchemin et al. 2020).
Metan je přirozený vedlejší produkt mikrobiální fermentace sacharidů a v menší míře také aminokyselin. U přežvýkavců je většina metanu vytvořena v bachoru (~87 %), zbývající část (13 %) je produktem fermentace v tlustém střevě. Proto, na rozdíl od obecně rozšířené představy o prdících kravách, přežvýkavci většinu vytvořeného plynu uvolňují říháním (lat. eruktací). Bakterie, protozoa a houby v bachoru fermentují rostlinné sacharidy na těkavé mastné kyseliny (octovou, propionovou a máselnou) a plyny (oxid uhličitý a vodík) jako hlavní fermentační produkty. Specifické mikroorganismy, archea (tzv. metanogeny), využívají vytvořený oxid uhličitý a vodík jako substráty pro tvorbu metanu. Tím v bachoru udržují nízký parciální tlak vodíku, který je nezbytný pro správný průběh fermentace (Samal et Dash 2022).
V minulých letech bylo navrženo nespočet strategií pro snižování produkce metanu přežvýkavci, nicméně většina z těchto strategií má svá omezení: 1) je problematické je zavádět do praxe (např. využití antibiotik), 2) mají poměrně nízký potenciál či je značná nejistota v účinnosti (např. silice, saponiny, probiotika, biochar), anebo 3) jsou ve velmi rané fázi vývoje (bakteriociny, fágy) (Beauchemin et al. 2020). V souladu s tím budou zmíněny pouze takové strategie, které mají potenciál být v krátkém čase zavedeny do praxe. Zvláštní pozornost bude věnována využití doplňkových látek krmiv (aditiv).
Jedním z klíčových opatření redukce emisí je zvyšování intenzity produkce. Pokud budeme schopni produkovat stejné množství mléka s menším počtem zvířat, emise od zvířat, z produkce krmiv i z výkalů budou nižší. To znamená, že při zvyšující se intenzitě produkce mléka klesá intenzita produkce emisí (množství emisí na kg mléka). Intenzita produkce mléka stoupá ve všech světových regionech, s tímto nárůstem zároveň klesá intenzita emisí skleníkových plynů. Například v období mezi roky 2005 a 2015 klesla intenzita emisí skleníkových plynů z mléčné produkce o 11 % (FAO 2019). Nicméně mezi regiony je v intenzitě emisí značný rozdíl. V nejrozvinutějších regionech jako je Evropa (včetně České republiky) a Severní Amerika je intenzita emisí až pětkrát nižší ve srovnání s méně rozvinutými regiony jako Subsaharská Afrika či Jižní Asie. Vyjádřeno konkrétně, zatímco v Evropě se při produkci jednoho kg mléka vytvoří okolo 1,3 kg CO2eq (CO2eq = CO2 ekvivalent, umožňuje vyjádřit skleníkový efekt různých plynů v jednom čísle), v Subsaharské Africe to je až 6,7 kg CO2eq (FAO 2019). Strategie zvyšování intenzity produkce je tak vhodná pro méně rozvinuté regiony, protože v těch rozvinutých se intenzita produkce blíží biologickým limitům zvířat. Vedle pozitivního vlivu na uhlíkovou stopu má však intenzivní produkce živočišných potravin také své negativní stránky, ať již jde o zatížení krajiny, biodiverzitu či pohodu zvířat.
V regionech s vysokou intenzitou produkce mohou být využity jiné strategie redukce emisí jako je selekce zvířat s nízkou produkcí metanu či ovlivnění produkce metanu změnami v krmných dávkách. Selekcí zvířat s nízkou produkcí metanu lze dosáhnou snížení emisí, které by bylo trvalé. Jednotlivá zvířata i v rámci stáda, které má stejnou krmnou dávku, se liší ve velikosti produkce metanu. Tato produkce je částečně dána geneticky, proto je možné selekcí zvířat s nízkou produkcí metanu tyto emise snížit. V Nizozemí předpokládají, že zařazení produkce metanu mezi šlechtitelské cíle může snížit tuto produkci o 24 % do roku 2050 (De Haas et al. 2021).
Produkci metanu lze u přežvýkavců ovlivnit změnami ve složení krmné dávky. Za posledních 20 let bylo ověřováno množství krmných strategií, které by vedly ke snížení produkce metanu z enterické fermentace. Mezi tyto strategie patří i využití doplňkových látek (přehled viz tab. 1). Podle vědeckého konsenzu mají v současnosti největší potenciál tyto tři doplňkové látky: 3-nitrooxypropanol, řasa Asparagopsis a dusičnany.
Dusičnany (sodný, draselný, vápenatý, či amonný) jsou lehce rozpustné soli, které jsou v bachoru rychle redukovány za vzniku amoniaku. Využitím vodíku při této redukci dusičnany kompetitivně snižují produkci metanu. U dusičnanů je konsenzus na účinnosti snižování produkce metanu okolo 10 % na každé procento přidaných dusičnanů. Tento konsenzus je podpořen dostatečným množstvím studií (> 20). Dusičnany v krmné dávce navíc mohou sloužit jako levný zdroj dusíku pro syntézu mikrobiálního proteinu podobně jako močovina.
Produkce metanu z trávicích soustav přežvýkavců je do značné míry nevyhnutelná, protože tato produkce je výsledkem přirozených biologických procesů. Nicméně i tyto biologické procesy lze ovlivnit a tím emise metanu a dalších skleníkových plynů snížit. Z tohoto pohledu mezi nejperspektivnější metody snižování emisí patří intenzifikace produkce živočišných potravin, selekce zvířat s nízkou produkcí metanu a krmení doplňkových látek, které snižují produkci metanu z enterické fermentace.
Původní publikaci autorů Joch a kol. 2023 může najít v časopise Krmivářství 4/2023.
