Baby-Känguru-Kot könnte helfen, eine unwahrscheinliche Lösung für das Umweltproblem des von Kühen produzierten Methans zu bieten. Eine aus dem Känguru-Kot entwickelte mikrobielle Kultur hemmte in einer Studie der Washington State University die Methanproduktion in einem Kuhmagen-Simulator.
Nachdem die Forscher dem simulierten Magen die Baby-Känguru-Kultur und einen bekannten Methan-Hemmer hinzugefügt hatten, produzierte dieser Essigsäure anstelle von Methan. Im Gegensatz zu Methan, das Rinder als Blähungen ausscheiden, hat Essigsäure Vorteile für Kühe, da es das Muskelwachstum unterstützt. Die Forscher veröffentlichten ihre Arbeit in der Zeitschrift Biokatalyse und landwirtschaftliche Biotechnologie.
„Methanemissionen von Kühen tragen wesentlich zu Treibhausgasen bei, und gleichzeitig essen die Menschen gerne rotes Fleisch“, sagte Birgitte Ahring, korrespondierende Autorin des Papiers und Professorin am Bioproducts, Sciences and Engineering Laboratory an der WSU Tri-Cities-Campus. „Wir müssen einen Weg finden, dieses Problem zu entschärfen.“
Das Rülpsen und Furzen der Methanemissionen von Rindern zu reduzieren, ist nicht zum Lachen. Methan ist der zweitgrößte Verursacher von Treibhausgasen und heizt die Atmosphäre etwa 30-mal stärker auf als Kohlendioxid. Es wird angenommen, dass mehr als die Hälfte des in die Atmosphäre freigesetzten Methans aus der Landwirtschaft stammt, und Wiederkäuer wie Rinder und Ziegen tragen am stärksten dazu bei. Darüber hinaus erfordert der Prozess der Methanproduktion bis zu 10 % der Energie des Tieres.
Forscher haben versucht, die Ernährung der Kühe zu ändern und ihnen chemische Inhibitoren zu verabreichen, um die Methanproduktion zu stoppen, aber die methanproduzierenden Bakterien werden bald resistent gegen die Chemikalien. Sie haben auch versucht, Impfstoffe zu entwickeln, aber das Mikrobiom einer Kuh hängt davon ab, wo sie frisst, und es gibt weltweit viel zu viele Arten von methanproduzierenden Bakterien. Die Eingriffe können auch die biologischen Prozesse der Tiere negativ beeinflussen.
Die WSU-Forscher untersuchen Fermentations- und anaerobe Prozesse und hatten zuvor einen künstlichen Pansen, den größten Magenraum von Wiederkäuern, entworfen, um die Verdauung von Kühen zu simulieren. Mit vielen Enzymen, die natürliche Materialien abbauen können, haben Pansen „erstaunliche Fähigkeiten“, sagte Ahring, der auch Professor an der Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering und in Biological System Engineering ist.
Auf der Suche nach Möglichkeiten, die methanproduzierenden Bakterien in ihrem Reaktor zu übertreffen, erfuhr Ahring, dass Kängurus statt methanproduzierender Bakterien in ihrem Vorderdarm Essigsäure produzierende Bakterien haben. Ihre Schüler spürten einige Kängurus auf, nahmen Proben und erfuhren, dass der spezialisierte Essigsäure-Produktionsprozess nur bei Känguru-Babys vorkommt – nicht bei Erwachsenen. Da sie bestimmte Bakterien, die die Essigsäure produzieren könnten, nicht aussondern konnten, verwendeten die Forscher eine stabile Mischkultur, die aus dem Kot des Känguru-Babys entwickelt wurde.
Nachdem die Methan produzierenden Bakterien in ihrem Reaktor zunächst mit einer Spezialchemikalie reduziert worden waren, konnten die Essigsäurebakterien die Methan produzierenden Mikroben mehrere Monate lang mit einer ähnlichen Wachstumsrate wie die Methan produzierenden Mikroben ersetzen.
Während die Forscher ihr System im simulierten Pansen getestet haben, hoffen sie, es irgendwann in der Zukunft an echten Kühen auszuprobieren.
„Es ist eine sehr gute Kultur. Ich zweifle nicht daran, dass sie vielversprechend ist“, sagte Ahring. „Es könnte wirklich interessant sein zu sehen, ob diese Kultur über einen längeren Zeitraum laufen könnte, sodass wir die Methanproduktion nur von Zeit zu Zeit hemmen müssten. Dann könnte es tatsächlich eine Praxis sein.“
Mehr Informationen:
Supriya C. Karekar et al, Reduzierung der Methanproduktion aus Pansenkulturen durch Bioaugmentation mit homoacetogenen Bakterien, Biokatalyse und landwirtschaftliche Biotechnologie (2022). DOI: 10.1016/j.bcab.2022.102526