Kühe haben ein Methanproblem. Milchbauern hoffen, dass neue Innovationen helfen können

Methan ist 25-mal stärker als Kohlendioxid, wenn es darum geht, Wärme in der Atmosphäre zu speichern, und eine einzelne Kuh kann jedes Jahr 220 Pfund davon ausstoßen.

Samantha Craun bewirtschaftet auf ihrer Farm im Osten Tennessees 1200 Hektar Land und etwa 900 Kühe. Sie hat Davis Brothers Dairy von ihrem Vater und Onkel übernommen, und das ist eine Menge Arbeit. Sie baut das gesamte Futter an, das die Kühe fressen, und ist daher zwischen dem Getreideanbau und der Pflege ihrer Tiere fast immer beschäftigt. Aber sie beginnt jeden Tag auf die gleiche Weise: Sie geht die Daten durch.

„Ich schaue mir an, was über Nacht eingegangen ist, und mache einen Spielplan für den Tag“, sagt Craun. „Vielleicht geht es darum, ein paar Kühe umherzubewegen, zum Beispiel: ‚Diese fünf Kühe sehen aus, als wären sie krank.‘“

Craun dokumentiert nicht nur durch visuelle Inspektionen, welche Kühe ein wenig pummelig aussehen. Sie verwendet Wiederkäuerhalsbänder, die für die Kühe wie ein Aktivitätstracker funktionieren. Ähnlich wie eine Fitbit- oder Fitnessuhr Ihre Schritte oder Ihren Herzschlag verfolgt, kann Craun die Vitalwerte jeder Kuh individuell überwachen. „Wir wissen, wie viele Schritte sie an einem Tag macht. Wir wissen, was ihr Grübeln für den Tag ist, das wird in Minuten pro Tag überwacht. Wenn sie unter einen Schwellenwert fällt, wissen wir, dass wahrscheinlich etwas mit ihr nicht stimmt und es ihr nicht gut geht.“ sagt Craun. Auch Kühe hecheln wie Hunde, um sich abzukühlen, und die Halsbänder zeichnen auf, wie stark sie hecheln. „Wenn sie oft keucht, wissen Sie, dass sie aus irgendeinem Grund keine Abkühlung findet.“

Samantha Craun auf ihrer Farm. Fotografie mit freundlicher Genehmigung von The Dairy Alliance.

Craun verfolgt all diese Datenpunkte nicht nur für die Gesundheit ihrer Herde. Sie ist eine von vielen Milchbauern, die nach einer Möglichkeit suchen, den Methanausstoß auf ihrem Bauernhof zu reduzieren. Methan, ein Treibhausgas, ist für etwa 20 Prozent der weltweiten Emissionen verantwortlich. Außerdem ist es 25-mal stärker als Kohlendioxid, wenn es darum geht, Wärme in der Atmosphäre zu speichern. Methan trägt zur Ozonverschmutzung der Luft bei und wird jedes Jahr mit einer Million vorzeitiger Todesfälle in Verbindung gebracht. Nach Schätzungen der Vereinten Nationen würde das Erreichen der Methanreduktionsziele zu weniger Krankenhausaufenthalten und Todesfällen sowie weniger Arbeitsausfällen führen und 25 Millionen Tonnen Ernteverluste verhindern. Die Reduzierung unserer Methanemissionen ist für die globale Gesundheit von entscheidender Bedeutung.

In den USA ist die Landwirtschaft für 25 Prozent aller Methanemissionen verantwortlich, wobei Rinder mehr als 85 Prozent dieser Emissionen ausmachen. Im Durchschnitt stößt eine gesunde Milchkuh jedes Jahr etwa 220 Pfund Methan aus – hauptsächlich durch Rülpsen.

Fotografie mit freundlicher Genehmigung von The Dairy Alliance.

Aber es gibt Möglichkeiten, diese Zahl zu senken, wie zum Beispiel Craun und ihre Kragen. Stellen Sie sich das so vor: Eine Milchkuh kann jeden Tag etwa sieben Gallonen Milch produzieren. Aber während sie frisst, wiederkäut und melkt, rülpst diese Kuh auch dieses Methan. Jede Gallone Milch produziert also auch Methan.

Wenn eine Kuh krank wird, muss sie möglicherweise Antibiotika oder andere Medikamente einnehmen, wodurch ihre Milch für eine gewisse Zeit aus dem nutzbaren Vorrat entfernt wird. Das bedeutet, dass sie immer noch rülpst, aber ihre Emissionen pro Gallone schießen in die Höhe. Aber wenn ein Landwirt eine Krankheit bekommen kann, bevor es so weit kommt, und er daran arbeiten kann, zu verhindern, dass die Kuh krank wird, hat er lediglich seinen Emissionswert pro Gallone konstant gehalten – und Landwirte wie Craun hoffen, dass diese Zahlen im Laufe der Zeit auch so bleiben sinkt weiter.

Fotografie mit freundlicher Genehmigung von smaXtec.

Einige Landwirte verfolgen die gleichen Daten wie Craun, aber sie gehen noch tiefer – direkt in den Magen der Kuh. Der smaXtec-Bolus ist ein kleiner Sensor, den die Kuh schluckt und der ihre Innentemperatur, ihr Wiederkäuen und ihre Wasseraufnahme misst. Es sendet die Daten an eine Basisstation, und dann analysiert ein Algorithmus den Gesundheitszustand der einzelnen Kuh und vergleicht ihn mit dem der Herde als Ganzes.

Laut Stefan Scherer, CEO von smaXtec, hilft die Technologie den Landwirten, proaktiver zu werden, und gibt ihnen die Möglichkeit, Krankheiten etwa fünf Tage vor dem Auftreten klinischer Symptome bei den Kühen zu erkennen. Dies ermöglicht es dem Landwirt, das Immunsystem auf andere Weise zu unterstützen, beispielsweise durch den Einsatz von Entzündungshemmern oder Nahrungsergänzungsmitteln, ohne auf härtere Medikamente angewiesen zu sein. „Wir können den Einsatz von Antibiotika um bis zu 70 Prozent reduzieren … und machen so die gesamte Herde effizienter. Und die Forschung hat eine Methanreduzierung um 14 oder 15 Prozent nachgewiesen.“

Natürlich gibt es da noch das Rülpsen der Kuh, und dann ist da noch … das Zeug, das am anderen Ende herauskommt. Kuhmist besteht zu etwa 65 Prozent aus Methan. In der Luft um uns herum befindet sich ständig Methan mit etwas weniger als zwei Teilen pro Million. „In einem typischen Milchviehstall sind es etwa 100 bis 200 Teile pro Million“, sagt Josh Silverman, CEO von Windfall Bio, einem Startup, das daran arbeitet, dieses Methan in Dünger umzuwandeln. Wenn Methan im Stall stärker ausgeprägt ist, ist es in der Nähe von Mistteichen oder Güllegruben am aktivsten, wo viele Milchviehbetriebe den Abfall sammeln. „Wenn Sie rausgehen und nachschauen, sprudelt nur Methan auf … aus diesen Mistlagunen kommen vielleicht ein paar tausend Teile pro Million (Methan) heraus.“

Die methanfressenden Mikroben unter dem Mikroskop. Fotografie mit freundlicher Genehmigung von Windfall Bio.

Ziel von Silverman ist es, das gesamte Methan wieder in stickstoffreichen Dünger umzuwandeln, um den Landwirten dabei zu helfen, ihre Kosten zu senken und eine Verwendung für ein echtes Abfallprodukt zu finden. Dazu verwendet er Bakterien, die Methanotrophe genannt werden, oder methanfressende Mikroben (Windfall Bio nennt sie kurz MEMs). Diese MEMs kommen auf natürliche Weise im Boden vor und reichern ihn an, indem sie Methan und Stickstoff aus der Luft ziehen und in den Boden versenken. „Wir versuchen, diesen Landwirten dabei zu helfen, diesen Kreislauf zu schließen und effizienter zu werden. Wenn sie derzeit keinen Weg haben, das Methan aufzufangen, leiten sie es einfach in die Atmosphäre ab, weil sie nichts haben.“ "Es hat nichts anderes damit zu tun", sagt Silverman. Aber mit MEMs können Landwirte getrocknete und pulverisierte Formen dieser Bakterien erhalten (wie eine Packung Hefe, die beim Brotbacken aktiviert wird), um sie in ihren Komposthaufen zu mischen, wodurch dieser das austretende Methan viel effizienter nutzen kann vorhandener Mist. Silverman sagt, dass sie immer noch Daten sammeln, aber aktuelle Modelle deuten darauf hin, dass die MEMs innerhalb von ein bis zwei Monaten die Stickstoffmenge im Kompost verdoppeln können.

„Das ist wirklich gerechte Technologie. Sie müssen also nicht Hunderttausende Dollar für schicke Edelstahlausrüstung, Ventilatoren und Strom ausgeben; das funktioniert tatsächlich unglaublich gut bis hin zu 10 Kuhfarmen (oder) 100.000 Tierhaltungen.“ sagt Silverman.

Methanmonitor. Fotografie mit freundlicher Genehmigung von Windfall Bio.

Landwirte experimentieren bereits mit anderen Low-Tech-Lösungen. Eine Umstellung des Rinderfutters auf Algen oder Nahrungsergänzungsmittel kann dazu führen, dass eine Kuh weniger rülpst und weniger Methan ausstößt. Craun legt besonderen Wert darauf, ihre Kühe kühl zu halten, und rüstet sogar ihren Stall mit Kühlboxen um; Sprühdüsen, die den Rücken der Kühe mit Wasser tränken, um ihn reguliert zu halten. „Wenn einer Kuh heiß ist, ist sie gestresst“, sagt Craun. Aber in den Ställen mit Tränken „macht das einen großen Unterschied.“ Craun sagt, sie habe bei den abgekühlten Kühen Sprünge von mehr als einer Gallone zusätzlicher Milch pro Tag bemerkt.

Die USA sind eines von 100 Ländern, die sich dem Global Methane Pledge angeschlossen haben; Ziel ist es, den Methangehalt bis 2030 um 30 % zu senken. Es ist notwendig, die globale Erwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, den von Wissenschaftlern als entscheidend erachteten Wert, um die schlimmsten Folgen des Klimawandels abzuwenden. Letztes Jahr stellte Präsident Biden den Aktionsplan zur Reduzierung der Methanemissionen vor, der neben anderen Programmen in diesem Frühjahr 47 Millionen US-Dollar für Projekte zur Reduzierung der Methanemissionen zusagte. Auf dem Papier klingt das alles gut, aber die Projekte befinden sich alle noch in der Forschungsphase. Noch wird nichts Greifbares in großem Umfang in die Praxis umgesetzt.

Fotografie mit freundlicher Genehmigung von The Dairy Alliance.

Aber wird das alles letztendlich einen Unterschied machen? Wenn Milchviehbetriebe immer noch die gleiche Menge Methan für eine größere Milchmenge produzieren, bleibt die Nettoauswirkung auf die Umwelt unverändert. Es werden Forderungen nach strengeren Steuern und Gebühren für Methanemittenten laut. Es gibt auch das Argument, dass Menschen ganz aufhören sollten, Rindfleisch zu essen oder Milch zu trinken; dass es besser wäre, das Vieh vollständig aus dem Agrarsystem zu entfernen. Einige Untersuchungen zeigen, dass die Entfernung von Rindern aus der US-Landwirtschaft die Nahrungsmittelproduktion steigern und die landwirtschaftlichen Emissionen verringern würde, jedoch nicht in dem Maße, wie man denken würde. In diesem Modell sanken die gesamten Treibhausgasemissionen in den USA nur um 2,6 Prozent, wenn Kühe aus der Gleichung ausgeschlossen wurden.

Die Veränderungen, die die Milchindustrie anstrebt, können aus zwei Perspektiven betrachtet werden: Jedes bisschen hilft, oder es ist zu wenig und zu spät. Aber im Gegensatz zu Kohlendioxid, das Hunderte von Jahren in der Atmosphäre verbleibt, kann Methan in nur einem Jahrzehnt abgebaut werden, was bedeutet, dass sich die heute eingeführten Methoden bis zum Jahr 2033 auszahlen könnten.

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