کمی‌سازی سهم ۴۰ درصدی بخش کشاورزی از انتشار جهانی گاز متان

بخش کشاورزی تقریباً ۴۰ درصد از کل انتشار متان ناشی از فعالیت‌های انسانی را تولید می‌کند که عمدتاً ناشی از فرآیندهای گوارشی دام‌های نشخوارکننده، تجزیه کود آنها و باکتری‌های بی‌هوازی فعال در شالیزارهای غرقابی است. بررسی این سهم ۴۰ درصدی نشان می‌دهد که تخمیر روده‌ای به تنهایی تقریباً سه‌چهارم خروجی این بخش را تشکیل می‌دهد و گاو و گوسفند را به بزرگترین منبع بیولوژیکی متان در سیاره تبدیل می‌کند.[1][2]

بر اساس گزارش برنامه محیط زیست سازمان ملل، متان در یک دوره ۲۰ ساله، ۸۴ برابر بیشتر از دی‌اکسید کربن گرما را به دام می‌اندازد. از آنجا که متان پس از حدود یک دهه در جو تجزیه می‌شود – برخلاف دی‌اکسید کربن که قرن‌ها باقی می‌ماند – کاهش متان کشاورزی سریع‌ترین اهرم موجود برای کاهش دمای جهانی در کوتاه‌مدت را فراهم می‌کند. آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا (EPA) تخمین می‌زند که فعالیت‌های کشاورزی سالانه تقریباً ۱۴۵ میلیون تن متریک متان منتشر می‌کنند.[3][4]

بخش عمده این انتشارها از شکمبه (رومن)، اولین معده تخصصی گاو، گوسفند و بز، سرچشمه می‌گیرد. هنگامی که این حیوانات علوفه فیبری را هضم می‌کنند، میکروب‌هایی به نام متانوژن‌ها کربوهیدرات‌های پیچیده را از طریق تخمیر روده‌ای تجزیه می‌کنند. سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (فائو) خاطرنشان می‌کند: «محصول جانبی این تخمیر میکروبی، متان است که حیوان متعاقباً آن را از طریق بازدم یا آروغ زدن به جو منتشر می‌کند.»[1]

در سطح جهان، ۱.۵ میلیارد رأس گاو که برای تولید گوشت و لبنیات پرورش داده می‌شوند، بخش اعظم این گاز را تولید می‌کنند. نشریه رویال سوسایتی پابلیشینگ گزارش می‌دهد که تخمیر روده‌ای مسئول تقریباً ۳۰ درصد از کل انتشار متان انسان‌زا در تمام بخش‌ها است. یک گاو شیری به تنهایی می‌تواند تا ۱۲۰ کیلوگرم متان در سال تولید کند، رقمی که بر اساس قابلیت هضم علوفه و کارایی کلی خوراک حیوان متغیر است.[2]

پس از عبور خوراک از بدن حیوان، فضولات همچنان به تولید انتشار ادامه می‌دهند. مدیریت کود دامی تقریباً ۱۰ درصد از کل ردپای متان کشاورزی را تشکیل می‌دهد. هنگامی که کود در تالاب‌های بزرگ مایع ذخیره می‌شود – که یک روش رایج در عملیات صنعتی لبنیات و خوک‌داری است – کمبود اکسیژن محیطی ایده‌آل برای رشد باکتری‌های متانوژن ایجاد می‌کند.[1][3]

داده‌های EPA آمریکا از سال ۲۰۱۵ نشان می‌دهد که دما و مدت زمان ذخیره‌سازی، حجم گاز آزاد شده از این سیستم‌ها را تعیین می‌کند. در آب و هوای گرم‌تر، سیستم‌های کود مایع متان را با نرخ‌های تصاعدی بالاتری نسبت به فضولات جامد که مستقیماً در مراتع رسوب می‌کنند، منتشر می‌کنند؛ جایی که تجزیه هوازی عمدتاً دی‌اکسید کربن تولید می‌کند. این تمایز، انتخاب‌های زیرساختی را به اندازه اندازه گله مهم می‌سازد.[3]

فراتر از دام، کشت برنج به عنوان دومین منبع بزرگ متان کشاورزی عمل می‌کند. شالیزارهای غرقابی اکسیژن را از خاک قطع می‌کنند و باعث تجزیه بی‌هوازی مواد آلی می‌شوند. مجله MDPI تشریح می‌کند که این فرآیند سالانه بین ۲۵ تا ۳۵ میلیون تن متریک متان آزاد می‌کند، در حالی که منبع اصلی کالری برای بیش از نیمی از جمعیت جهان را تأمین می‌کند و تقریباً ۱۰ درصد از متان ناشی از فعالیت‌های انسانی را تولید می‌نماید.[5]

مدت زمان غرقابی به طور مستقیم با سطوح انتشار مرتبط است. ائتلاف آب و هوا و هوای پاک در بررسی خود از ششمین گزارش ارزیابی IPCC بیان می‌کند: «روش‌های غرقابی مداوم، متان‌زایی را به حداکثر می‌رساند، در حالی که زهکشی متناوب می‌تواند فعالیت باکتریایی را مختل کند.» اجرای تکنیک‌های تر و خشک کردن متناوب (AWD) می‌تواند انتشار متان شالیزارها را تا ۴۸ درصد کاهش دهد، بدون اینکه عملکرد محصول به خطر بیفتد.[6]

مقابله با چالش تخمیر روده‌ای مستلزم تغییر خود فرآیند گوارشی نشخوارکنندگان است. محققان در حال آزمایش افزودنی‌های خوراک دام، از جمله جلبک دریایی قرمز Asparagopsis taxiformis و ترکیبات مصنوعی مانند 3-NOP هستند. رویال سوسایتی پابلیشینگ تأکید می‌کند که این بازدارنده‌ها می‌توانند تولید متان در شکمبه را در محیط‌های کنترل‌شده دامداری بین ۳۰ تا ۸۰ درصد کاهش دهند.[2]

رساندن این افزودنی‌ها به گله‌های در حال چرا همچنان یک مانع لجستیکی است. در حالی که گاوهای دامداری‌های متمرکز رژیم غذایی کنترل‌شده‌ای مصرف می‌کنند، اکثریت دام‌های نشخوارکننده جهان بیشتر عمر خود را در مراتع باز چرا می‌کنند. توسعه قرص‌های با رهایش آهسته یا اصلاح نژاد حیوانات برای انتشار پایه کمتر، فاز بعدی این استراتژی مداخله را نشان می‌دهد که نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجهی از سوی شرکت‌های فناوری کشاورزی است.[1][7]

برای مدیریت کود دامی، هاضم‌های بی‌هوازی یک مداخله فناورانه بالغ را ارائه می‌دهند. این سیستم‌های محصور، متان را قبل از رسیدن به جو جذب می‌کنند و آن را به بیوگاز تبدیل می‌کنند که می‌تواند برق یا گرما تولید کند. EPA آمریکا بیش از ۳۰۰ هاضم فعال را در مزارع لبنی آمریکا ردیابی می‌کند، اگرچه هزینه‌های اولیه بالا، پذیرش آنها را عمدتاً به عملیات‌های بزرگ مقیاس محدود می‌کند که توانایی جذب هزینه‌های اولیه زیرساخت را دارند.[3]

تعهد جهانی متان، که در سال ۲۰۲۱ راه‌اندازی شد، کاهش ۳۰ درصدی در کل انتشار متان تا سال ۲۰۳۰ را هدف قرار داده است. دستیابی به این معیار مستلزم تغییرات ساختاری در تولید کشاورزی است. همانطور که سازمان خواربار و کشاورزی تأکید می‌کند، ایجاد تعادل بین کاهش انتشار و نیاز به افزایش ۶۰ درصدی تولید جهانی غذا تا سال ۲۰۵۰، تنش اصلی سیاست‌های کشاورزی مدرن را تعریف می‌کند.[1][4]

مسیر گرمایش جوی در کوتاه‌مدت به شدت به سرعت مقیاس‌بندی این مداخلات بستگی دارد. اگر افزودنی‌های خوراک دام برای گله‌های در حال چرا به مرحله تجاری‌سازی برسند و روش‌های تر و خشک کردن متناوب در مناطق تولید برنج آسیا گسترش یابد، سهم ۴۰ درصدی بخش کشاورزی از متان جهانی می‌تواند به شدت قبل از پایان دهه کاهش یابد.[7]