Świńskie pierdy: metan, gnojowica i nauka o gazach u świń
Świnie słyną z apetytu, ale ich układ trawienny czyni z nich także wyjątkowych producentów gazów jelitowych. Od fermentacji w jelicie grubym po zbiorniki na gnojowicę, które dosłownie wybuchały — nauka o świńskich wzdęciach jest zaskakująco dramatyczna.
Jak świnie wytwarzają gazy
W odróżnieniu od krów i owiec świnie są zwierzętami monogastrycznymi, co oznacza, że mają jednokomorowy żołądek, a nie wielokomorowy żwacz. Nie fermentują trawy nieustannie w ogromnym przedżołądku. Zamiast tego większość fermentacji mikrobiologicznej zachodzi w jelicie grubym — w jelicie ślepym i okrężnicy — gdzie bytujące tam bakterie rozkładają błonnik i niestrawione węglowodany, które umknęły jelitu cienkiemu. Podczas tej fermentacji uwalniają się wodór, dwutlenek węgla i trochę metanu, a także śladowe ilości związków siarki, takich jak siarkowodór, które nadają świńskiemu gazowi jego osławiony zapach. Ponieważ świnie jedzą gęste energetycznie, zbożowe pasze, ich mikrobiom jelitowy jest przystosowany do szybkiej fermentacji skrobi i rozpuszczalnego błonnika, wytwarzając po karmieniu znaczne ilości gazu. Skład zmienia się wraz z dietą: pasze bogate w błonnik zwiększają wodór i metan, a racje bogate w białko sprzyjają bardziej cuchnącym gazom siarkowym.
Metan i problem gnojowicy
Gdy ludzie myślą o zwierzętach gospodarskich i klimacie, zwykle wyobrażają sobie bekające bydło. Świnie emitują znacznie mniej metanu jelitowego na zwierzę niż przeżuwacze, ponieważ ich fermentacja w jelicie grubym wytwarza mniejsze ilości gazu. Prawdziwym problemem klimatycznym świń nie są jednak wcale ich wzdęcia, lecz gnojowica. W dużych fermach intensywnych gnojowica jest przechowywana w zbiornikach, dołach i otwartych lagunach, gdzie rozkłada się bez dostępu tlenu. Te warunki beztlenowe są idealne dla metanogenów — archeonów przekształcających materię organiczną w metan. Gospodarka gnojowicą może stanowić większość śladu metanowego fermy trzody chlewnej, znacznie przewyższając gazy wydalane bezpośrednio przez zwierzęta. Dlatego odzyskiwanie biogazu z gnojowicy i ulepszanie metod jej przechowywania są kluczowe dla zmniejszenia wpływu produkcji wieprzowiny na środowisko na całym świecie.
Wybuchający chlew i trujące zbiorniki
Świński gaz potrafi być naprawdę niebezpieczny. W styczniu 2014 roku ferma w Rasdorf w Niemczech trafiła na nagłówki, gdy nagromadzony metan pochodzący od zwierząt i ich gnojowicy zapalił się, podobno od iskry elektryczności statycznej. Wybuch uszkodził chlew, uniósł dach i poparzył jedną świnię. Poza tak rzadkimi eksplozjami prawdziwym codziennym zagrożeniem jest siarkowodór. W miarę jak gnojowica rozkłada się w zamkniętych dołach i zbiornikach, uwalnia ten ciężki, trujący gaz, który przy mieszaniu gnojowicy może w ciągu kilku sekund osiągnąć śmiertelne stężenia. Robotnicy i zwierzęta ginęli od zatrucia siarkowodorem w źle wentylowanych budynkach inwentarskich. Z tego powodu nowoczesne chlewnie polegają na starannej wentylacji, monitorowaniu gazów i rygorystycznych procedurach bezpieczeństwa przy obchodzeniu się z gnojowicą.
Dieta, dobrostan i ograniczanie emisji
Naukowcy i hodowcy aktywnie pracują nad ograniczeniem zarówno zapachu, jak i wpływu świńskich gazów na klimat. Dostosowanie diety to jedna z najskuteczniejszych dźwigni: dodanie fermentowalnego błonnika, enzymów lub probiotyków może zmienić wzorce fermentacji, poprawić efektywność paszy i zmniejszyć zapach. Dodatki paszowe, takie jak kwas benzoesowy i niektóre wyciągi roślinne, jak wykazano, obniżają emisje amoniaku i siarki. Po stronie gnojowicy przykrywanie lagun, zakwaszanie gnojowicy oraz instalowanie beztlenowych komór fermentacyjnych, które wychwytują metan na energię, zmieniają problem zanieczyszczenia w odnawialny biogaz. Działania te poprawiają też jakość powietrza w chlewniach, co służy dobrostanowi zwierząt i zdrowiu pracowników. Zarządzanie świńskim gazem, jak się okazuje, dotyczy w równym stopniu inżynierii i żywienia, co biologii.
Czy wiesz, że...?
- Świnie są monogastrycznymi fermentatorami jelita grubego, więc emitują znacznie mniej metanu jelitowego niż krowy czy owce.
- Większość metanu fermy trzody chlewnej pochodzi z przechowywanej gnojowicy, a nie z wzdęć samych zwierząt.
- Siarkowodór uwalniany ze zbiorników na gnojowicę może przy mieszaniu gnojowicy w ciągu kilku sekund osiągnąć śmiertelny poziom.
- Wybuch metanu na niemieckiej fermie świń w 2014 roku uniósł dach chlewu i ranił jedną świnię.
Ciekawostka
W 2014 roku w chlewie w Rasdorf w Niemczech nagromadziło się tyle metanu, że iskra elektryczności statycznej spowodowała jego wybuch — eksplozja zerwała dach i pozostawiła jednej pechowej świni osmaloną skórę.
Źródła
- 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