豚のおなら：メタン、ふん尿、そして豚ガスの科学
豚は食欲旺盛なことで有名ですが、その消化器系ゆえに腸内ガスを驚くほど多く生み出す動物でもあります。後腸での発酵から、文字どおり爆発したふん尿貯留槽まで、豚の放屁をめぐる科学は意外なほど劇的です。
豚はどのようにガスを作るのか
牛や羊とは異なり、豚は単胃動物で、複数の区画を持つ反芻胃ではなく一室だけの胃を持っています。巨大な前胃で草を絶え間なく発酵させることはありません。その代わり、微生物による発酵の大部分は後腸、すなわち盲腸と大腸で起こります。ここでは常在細菌が、小腸をすり抜けてきた食物繊維や未消化の炭水化物を分解します。この発酵によって水素、二酸化炭素、そして少量のメタンが放出され、さらに豚ガス特有の悪臭をもたらす硫化水素などの微量の硫黄化合物も生じます。豚は穀物を主体とした高エネルギーの飼料を食べるため、その腸内細菌叢はデンプンや可溶性繊維を素早く発酵させるよう適応しており、給餌後にはかなりの量のガスを発生させます。その組成は飼料によって変化し、繊維の多い飼料は水素とメタンを増やす一方、たんぱく質の多い飼料はより臭いの強い硫黄系ガスを増やします。
メタンとふん尿の問題
家畜と気候の話になると、人はたいてい、げっぷをする牛を思い浮かべます。豚は後腸での発酵で生じるガスの量が少ないため、一頭あたりの腸内メタン排出量は反芻動物よりはるかに少ないのです。しかし豚における本当の気候問題は、放屁ではなく、まさにそのふん尿にあります。大規模な集約農場では、スラリー（液状ふん尿）はタンクや貯留槽、屋外のラグーンにためられ、酸素のない状態で分解されます。この嫌気的な条件は、有機物をメタンに変える古細菌であるメタン生成菌にとって理想的です。ふん尿管理が養豚場のメタン排出量の大半を占めることもあり、動物が直接出すガスをはるかに上回ります。だからこそ、スラリーからバイオガスを回収し、貯蔵方法を改善することが、世界の豚肉生産による環境負荷を減らす鍵となっているのです。
爆発する豚舎と有毒な貯留槽
豚のガスは本当に危険になり得ます。2014年1月、ドイツのラスドルフにある養豚場が大きく報じられました。動物とそのふん尿から生じたメタンがたまり、静電気の火花によるとみられる引火で爆発したのです。爆発は豚舎を損傷させ、屋根を吹き上げ、一頭の豚にやけどを負わせました。こうしたまれな爆発を別にすれば、日常的な本当の危険は硫化水素です。ふん尿が密閉された貯留槽やタンク内で分解する際、この重く有毒なガスが放出され、スラリーをかき混ぜると数秒で致死濃度に達することがあります。換気の悪い飼育施設では、硫化水素中毒で作業員や家畜が死亡した例もあります。このため現代の養豚場は、入念な換気、ガス監視、そしてふん尿の取り扱いに関する厳格な安全対策に頼っています。
飼料、動物福祉、そして排出削減
研究者や生産者は、豚ガスの臭いと気候への影響の両方を減らそうと積極的に取り組んでいます。飼料の調整は最も効果的な手段の一つです。発酵性の繊維や酵素、プロバイオティクスを加えると、発酵のパターンが変わり、飼料効率が向上し、臭いも抑えられます。安息香酸や特定の植物抽出物などの飼料添加物は、アンモニアや硫黄の排出を下げることが示されています。ふん尿の側では、ラグーンを覆う、スラリーを酸性化する、そしてメタンを回収してエネルギーに変える嫌気性消化槽を設置するといった方法が、汚染問題を再生可能なバイオガスへと転換します。これらの対策は豚舎内の空気の質も改善し、動物福祉と作業員の健康にも寄与します。豚ガスの管理は、結局のところ、生物学と同じくらい工学と栄養学の問題でもあるのです。
知っていましたか？
- 豚は単胃の後腸発酵動物なので、牛や羊に比べて腸内メタンの排出がはるかに少ないのです。
- 養豚場のメタンの大半は、動物自身の放屁ではなく、ためられたふん尿から生じます。
- ふん尿貯留槽から放出される硫化水素は、ふん尿をかき混ぜると数秒で致死レベルに達することがあります。
- 2014年にドイツの養豚場で起きたメタン爆発は、豚舎の屋根を吹き上げ、一頭の豚を負傷させました。
豆知識
2014年、ドイツのラスドルフの豚舎には大量のメタンがたまり、静電気の火花で引火して爆発しました。その爆発で屋根が吹き飛び、運の悪い一頭の豚は皮膚を焦がすけがを負いました。
出典
- Jensen, B. B., Methanogenesis in monogastric animals, Environmental Monitoring and Assessment, 1996
- U.S. EPA, Inventory of Greenhouse Gas Emissions and Sinks: Manure Management, 2023
- Chenard, L. et al., Hydrogen Sulphide Hazards in Swine Operations, Journal of Agricultural Safety and Health, 2003