Wenn Sie an einem Tag alle Fürze von Kühen sammeln, können Sie dann tatsächlich 20 Liter Wasser abkochen?

Die globale Erwärmung hat das Abschmelzen der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels verschärft, der zwischen 2006 und 2018 um 3,7 mm pro Jahr gestiegen ist. Sie hat auch zu häufigeren und intensiveren Extremwetterereignissen wie Hurrikanen und Hitzewellen geführt, die eine ernsthafte Bedrohung für Ökosysteme und den menschlichen Lebensraum darstellen. Aber was hat das Fressen der Kühe mit der globalen Erwärmung zu tun? Sie werden es nicht glauben, es existiert wirklich. Lassen Sie uns heute mehr darüber erfahren.

Treibhausgase, was haben sie mit Kühen zu tun?

Wir wissen, dass Treibhausgasemissionen wie Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) und Distickstoffmonoxid (N₂O) einen wichtigen Faktor bei der globalen Erwärmung darstellen und durch Absorption und Speicherung von Wärme zur globalen Erwärmung führen können. Nach Angaben des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) sind die globalen Temperaturen seit der Industrialisierung durch menschliche Aktivitäten um etwa 1,1 °C gestiegen. Der Hauptgrund hierfür sind die Treibhausgasemissionen.

Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) ist der Energiesektor mit 73,2 Prozent der weltweiten Emissionen die größte Quelle von Treibhausgasemissionen, wobei auf die Sektoren Elektrizität und Wärme 42 Prozent entfallen. Landwirtschaftliche Aktivitäten wie Viehzucht und Reisanbau sind wichtige Quellen von Methan und Lachgas und verursachen 17 % der weltweiten Emissionen . Industrielle Prozesse wie die Zementproduktion und die chemische Produktion verursachen rund 20 % der weltweiten CO2-Emissionen. Darüber hinaus verursachen Abfallentsorgung und Deponien etwa 3 % der Methanemissionen. Diese Emissionsquellen interagieren miteinander und tragen zum Klimawandel bei.

Wie bereits erwähnt, sind landwirtschaftliche Aktivitäten für 17 % der Methanemissionen verantwortlich, wobei die Tierhaltung selbst 14,5 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verursacht. Ein großer Teil davon stammt aus Methan, das durch Furzen und Rülpsen von Kühen ausgestoßen wird. Kühe und Treibhausgasemissionen sind also untrennbar miteinander verbunden.

Warum produzieren Wiederkäuer wie Kühe bei der Verdauung Methan? Dies liegt vor allem daran, dass die Mikroorganismen in seinem Magen, insbesondere im Pansen, beim Abbau von Zellulose und anderen Kohlenhydraten eine anaerobe Gärung durchführen. Eines der Nebenprodukte dieser biochemischen Reaktion ist Methan, das durch Rülpsen und Fürze in die Atmosphäre abgegeben wird.

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Die Methanemissionen variieren je nach Tierart, Futterart und Haltungsform. Am Beispiel von Milchkühen kann jede Kuh etwa 250 bis 500 Liter Methan pro Tag ausstoßen, was etwa 20 % der gesamten Methanemissionen von Wiederkäuern entspricht. Um diese Emissionen zu reduzieren, schlagen Wissenschaftler vor, die Futterzusammensetzung anzupassen und die landwirtschaftlichen Praktiken zu verbessern, um die Methanproduktion zu verlangsamen und so den Einfluss der Viehzucht auf die Klimaerwärmung zu verringern.

Wie kann man verhindern, dass Kühe rülpsen und furzen?

Angesichts der Nachfrage der Menschen nach Rindfleisch und Milch ist es nicht realistisch, die Emissionen durch den Verzicht auf die Viehzucht zu reduzieren, aber man kann sich dennoch andere Möglichkeiten überlegen.

Einer Studie der University of California, Davis, zufolge fügten Wissenschaftler im Jahr 2021 dem Futter von 21 Kühen über einen Zeitraum von fünf Monaten eine Rotalgenart (Asparagopsis taxiformis) hinzu, die jedoch nur 0,2 % des Gesamtfutters ausmachte. Die Ergebnisse zeigten, dass die Methanemissionen um bis zu 82 % reduziert wurden. Im Dezember 2024 veröffentlichten Wissenschaftler der University of California, Davis neue Forschungsergebnisse in den Proceedings of the National Academy of Sciences.

Die Studie wurde auf halbtrockenen Weiden in Montana (USA) durchgeführt und untersuchte die Auswirkungen der Zugabe von körnigen Ergänzungsmitteln mit Rotalgen auf die Methan-Emissionen von Rindern. 24 Rinder wurden nach dem Zufallsprinzip in eine Kontrollgruppe und eine Behandlungsgruppe aufgeteilt. Das Futter der Behandlungsgruppe wurde mit einem 20-prozentigen Seetangzusatz ergänzt, der Bromoform enthielt, welches die Methanproduktion hemmt. Die Methan-, Kohlendioxid- und Wasserstoffemissionen der Rinder wurden mithilfe eines Emissionsüberwachungssystems gemessen und das Körpergewicht sowie die Futteraufnahme aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Methan-Emissionen in der Behandlungsgruppe um 37,7 % von 182 g/Tag auf 138 g/Tag zurückgingen.

Forschungsergebnisse veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences (Quelle: Referenz 1)

Solange die Dosierung von Bromoform streng kontrolliert wird und sein Stoffwechsel sowie seine Rückstände kontinuierlich überwacht werden, ist es derzeit als Futterzusatzstoff sicher. Um diese Schlussfolgerungen zu untermauern, bedarf es jedoch weiterer Forschung, insbesondere im Hinblick auf die Langzeitwirkungen und die Nebenprodukte der Verarbeitung.

Durch die Zugabe von Algen zum Futter können Methanemissionen reduziert werden (Quelle: Foto des Autors)

Die Studie ergab außerdem, dass die Wasserstoffemissionen in der Behandlungsgruppe deutlich anstiegen, während die Kohlendioxidemissionen leicht zurückgingen. Dies lässt darauf schließen, dass die Hemmung des Methanproduktionswegs die Stoffwechselprozesse im Pansen verändert. Insgesamt bestätigt diese Studie die Wirksamkeit von Bromoform-haltigen Meeresalgenzusätzen bei der Reduzierung von Methanemissionen unter realen Weidebedingungen und bietet eine praktische Lösung für eine nachhaltige Viehzucht.

Diese Methode hat keine nennenswerten Auswirkungen auf die Gesundheit, die Gewichtszunahme oder die Milchproduktion der Kühe. Gleichzeitig liegt die Erhöhung der Futterkosten in einem akzeptablen Rahmen und ist durchaus umsetzbar. Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass eine Ausweitung dieser Technologie auf die Viehwirtschaft weltweit nicht nur zu einer deutlichen Reduzierung der Methan-Emissionen führen wird, sondern auch zu einer nachhaltigeren Viehproduktion und gleichzeitig zur Deckung der weltweiten Nachfrage nach Milch und Rindfleisch führen wird. Darüber hinaus sind die technischen Hürden für die Produktion und Anwendung von Algenzusätzen im Vergleich zu herkömmlichen Maßnahmen zur Emissionsreduzierung niedriger, was einer Förderung in einkommensschwachen Gebieten förderlich ist.

Natürlich sind Algen nicht die einzige Möglichkeit, die Emissionen von Rindern zu reduzieren . Ausgehend von der Methanproduktion bei Wiederkäuern können beispielsweise durch eine Anpassung der Futterstruktur, ein optimiertes Fütterungsmanagement, die Auswahl von Tieren geeigneter Rassen und in geeignetem physiologischen Zustand sowie die Nutzung sekundärer Pflanzenstoffe (wie Tannine, Saponine und ätherische Öle), mikroökologischer Präparate (wie Hefen, Milchsäurebakterien und Bacillus subtilis und andere Mikroorganismen), organischer Säuren (wie Äpfelsäure, Fumarsäure und Gerbsäure), anorganischer Verbindungen (3-NOP) und Algen (Seetang und Mikroalgen) Methanemissionen reduziert werden.

Studien haben ergeben, dass sekundäre Pflanzenstoffe wie Tannine, Saponine, Flavonoide und ätherische Öle eine reduzierende Wirkung auf die Methanemission haben. Tannine können an die Polysaccharide und Proteinkomponenten auf der äußeren Membran von Mikroorganismen im Pansen binden und dadurch die Aktivität der Pansenmikroorganismen verringern und die Produktion von Methangas reduzieren. Es gibt auch Versuche, die zeigen, dass der Einsatz konzentrierter Tannine bei Ziegen den Methangehalt um 50 % senken kann. In In-vitro-Batch-Kulturen reduzierte eine Erhöhung der Saponin-Dosen die Methan-Emissionen um 29 % und die Anzahl der Protozoen um 50 %.

Kann Kuhfurz tatsächlich recycelt werden?

Neben der Reduzierung der Methanemissionen von Rindern durch eine Änderung der Futterzusammensetzung mittels Zugabe von Seetang ist auch die direkte Erfassung und Nutzung des von Rindern ausgestoßenen Methans eine interessante und potenzielle Lösung. Bereits 2014 schlug das argentinische Nationale Institut für Agrartechnologie (INTA) eine innovative Studie zur Methangewinnung aus Kühen vor, indem man die Kühe mit Plastikrucksäcken ausstattete, die über Schläuche mit ihrem größten Verdauungsorgan, dem Pansen, verbunden waren.

Forschungsdaten zufolge kann jede Kuh täglich etwa 300 Liter Methan sammeln und das Gas nach der Verarbeitung als saubere Energie nutzen. Sie fragen sich vielleicht, was man mit nur 300 Litern Methan machen kann? Lassen Sie uns eine einfache Berechnung durchführen.

Was bedeuten 300 Liter Methan? Wir alle wissen, dass der Hauptbestandteil des Erdgases in unseren Häusern Methan ist. Nehmen wir Methan als Beispiel für kochendes Wasser und führen wir eine Berechnung mit den folgenden bekannten Bedingungen durch:

Methanvolumen: 300 Liter = 0,3 Kubikmeter.

Dichte von Methan: 0,656 kg/m³.

Verbrennungswärme von Methan: 55,5 MJ/kg.

Spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4,186 kJ/(kg·℃).

Heizwirkungsgrad: Angenommener Wert 60 %.

Ausgangswassertemperatur: 20°C.

Siedepunkt von Wasser: 100 °C.

Mithilfe der folgenden Schritte können wir berechnen, dass eine Kuh, die täglich 300 Liter furzt, mit dieser Menge Methan fast 20 Liter Wasser zum Kochen bringen kann!

300 Liter Methan können fast 20 Liter Wasser zum Kochen bringen (Quelle: Berechnung des Autors)

Obwohl sich die Technologie noch in der Proof-of-Concept-Phase befindet, sind ihre Anwendungsaussichten insbesondere auf landwirtschaftlichen Betrieben in abgelegenen Gebieten attraktiv. Argentinien ist mit über 50 Millionen Rindern ein wichtiger Rindfleischproduzent der Welt. Wenn diese Technologie in großem Maßstab eingesetzt werden kann, wird sie die Auswirkungen der Methanemissionen aus der Tierhaltung auf die Umwelt erheblich reduzieren.

Zusammenfassen

Das durch das Fürzen und Rülpsen von Kühen freigesetzte Methan mag wie ein harmloser Bestandteil der alltäglichen Tierhaltung erscheinen, doch sein Einfluss auf den Klimawandel kann nicht ignoriert werden. Wissenschaftler haben mithilfe innovativer technischer Mittel wirksame Lösungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen entwickelt, beispielsweise durch die Verbesserung der Futterzusammensetzung, die Zugabe von Meeresalgenzusätzen und die Entwicklung von Geräten zur Methansammlung. Diese Studien belegen nicht nur die Machbarkeit einer Reduzierung der Methanemission auf theoretischer Ebene, sondern liefern auch wertvolle Referenzen für praktische Anwendungen.

Wenn diese Technologien in Zukunft ausgereifter sind und stärker gefördert werden, können wir die Treibhausgasemissionen möglicherweise deutlich senken, ohne dabei die Effizienz der Viehproduktion zu beeinträchtigen.

Verweise

[1]Meo-Filho, Paulo, John F. Ramirez-Agudelo und Ermias Kebreab. „Minderung der Methanemissionen bei grasenden Rindern durch einen Futterzusatz auf Algenbasis: Auswirkungen auf eine klimafreundliche Landwirtschaft.“ Verfahren der National Academy of Sciences 121.50 (2024): e2410863121.

[2]Roque, Breanna M., et al. „Die Ergänzung mit Rotalgen (Asparagopsis taxiformis) reduziert das enterische Methan bei Rindern um über 80 Prozent.“ Plos One 16.3 (2021): e0247820.

[3] Li Gaolong, Wu Zhaohai, Zhao Liansheng et al. Forschungsfortschritte zur Reduzierung der Methanemission bei Wiederkäuern[J]. Chinesische Zeitschrift für Tierhaltung und Veterinärmedizin, 2024, 51(11): 4812-4823. DOI: 10.16431/j.cnki.1671-7236.2024.11.016.

[4]Qiu, Jian-qiang, et al. „Forschungsfortschritte bei der Regulierung von Tanninen auf die Darmmikrobiota von Tieren.“ (2023): 772-781.

[5]Waghorn, Garry C. und Warren C. McNabb. „Auswirkungen pflanzlicher Phenolverbindungen auf die Produktivität und Gesundheit von Wiederkäuern.“ Proceedings of the Nutrition Society 62.2 (2003): 383-392.

[6]Animut, G., et al. „Methan-Emissionen von Ziegen, die Futter mit unterschiedlichen Konzentrationen kondensierter Tannine aus Lespedeza zu sich nehmen.“ Tierfutterwissenschaft und -technologie 144.3-4 (2008): 212-227.

[7]https://science.nasa.gov/climate-change/causes/

[8] https://www.fao.org/

[9]https://openknowledge.fao.org/handle/20.500.14283/cc9029en

Planung und Produktion

Autor: Denovo-Team

Rezension von Shi Wenqing, leitender Spezialist für Tierhaltung an der Pekinger Tierhaltungsstation

Planung – Ding Zong

Herausgeber: Ding Zong

Korrekturgelesen von Xu Lai und Lin Lin

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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