奶农如何减少甲烷和温室气体排放

很有可能在加州5号州际公路上从你身边疾驰而过的宝马就是靠牛的力量跑。这个也一样重型卡车在慢车道那边。

洛杉矶港?多亏了moo启发的氢气，才能让货物继续前进。

乳制品行业长期以来一直以丰富的营养为人类提供营养bob 体育网址 和其他乳制品。在美国近29,000个奶牛场家庭中，许多家庭也在数十年来对地球健康的承诺中进化了他们的乳制品，他们与科学家和技术专家一起，继续释放奶牛对抗全球变暖的潜力。

在美国和世界其他地方，人们重新重视减少甲烷，这种温室气体是造成当前气候危机的原因之一。尼克·加德纳，可持续发展和多边事务高级副总裁美国乳制品出口委员会他说，尽管多年来全球关注的焦点主要集中在二氧化碳上，但去年11月，在《京都议定书》宣布后，减少甲烷排放获得了重大关注全球甲烷承诺在联合国全球气候峰会上，通常被称为COP26。

有100多个国家加入了美国和欧盟的承诺，这些国家对全球近50%的人为甲烷排放负有责任。这些国家承诺到2030年将甲烷排放量在2020年的基础上至少减少30%，寻求到2050年将全球变暖降低0.2摄氏度。

尽管化石燃料和废物处理是甲烷排放的主要来源，但农业，特别是畜牧业，如奶牛场，是全球减少甲烷努力的目标。但是技术和资源创造了各种可能性，使人们不再把奶牛场视为对环境的威胁，而是环境解决方案．

一辆卡车停在加利福尼亚州卡森的壳牌加油站，重型卡车客户可以在这里加满压缩的可再生天然气。

其中之一就是可再生天然气(RNG)的生产，这引起了美国消费者越来越多的兴趣，包括许多希望每次加满油都带有可持续性的故事的人。生产牛奶带来了生产的潜力富含甲烷的沼气这是在牛粪分解时发生的。回收甲烷会产生一种可再生能源，用于发电、供暖或清洁的无碳交通燃料。

甲烷是什么?奶牛是如何排放甲烷的?

奶牛场排放甲烷有两种方式。肠内甲烷直接来自奶牛的嘴。它是通过消化过程在牛的瘤胃中产生的。把它想象成一顿美餐后的一个饱嗝。

第二个来源是牛尾部的粪便。(不，不是牛放屁)。在某些条件下，粪便中的甲烷可以产生，例如在储存过程中，然后它可以进一步用于给作物施肥。在许多农场粪便被储存起来在水密和气密的容器或泻湖中，促进甲烷的生产、捕获和有益的再利用。

世界顶尖科学家告诉我们，与其他温室气体(GHG)相比，甲烷的寿命并不长。它是一种短命的温室气体，在大气中大约10年后降解，与二氧化碳相比只是一眨眼的功夫，而二氧化碳可以存留数千年。

但甲烷仍然是全球变暖的一个重要原因，奶农希望继续减轻它的影响，同时利用沼气，无限的，能源丰富的潜力。

这就是厌氧消化器用来捕获甲烷。这些系统利用细菌在密封容器中最大限度地分解粪便，密封容器旨在隔绝氧气，并捕获产生的富含甲烷的沼气。这种系统越来越多地应用于乳制品和其他畜牧业。

乳制品来源的可再生天然气

加州乳业是甲烷消化器的发源地，约占美国现有系统的一半，有206个项目计划在217个农场收集甲烷。

加州的奶农成功地加入了“集群”，这是一组拥有消化器的农场，共享一个集中的气体清理设施。在那里，捕获的沼气被升级，然后注入天然气管道，在那里它可以用作运输燃料。

加州有16个处于不同发展阶段的消化池集群。奶牛场农民乔伊·艾罗索(Joey airroso)是2018年推出的原始集群的合作伙伴Calgren Dairy Fuels, Maas Energy Works和其他14个奶牛场家庭．

加州奶农乔伊·艾罗索梦想有一天人们能更好地了解他和其他奶农对地球的好处。

22多英里的地下管道连接了12个输送沼气的奶牛场和另外两个通过管道拖车将生物甲烷运送到调节设施的农场。这种乳制品来源的可再生压缩天然气(R-CNG)被重型卡车使用，取代了300万加仑的化石燃料柴油，排放几乎为零。

“这是一段非常好的关系，”airroso说。“在奶牛场总是有很多事情要做，我们不需要添加我们不熟悉的东西。我真的很担心它的管理，但卡尔格伦管理现场的一切，这是非常少的。

他说:“农场没有增加交通流量，这很好，因为我们是食品生产企业，我们需要维持农场安全，不能让很多人进出这里。”

壳牌公司是参与RNG的主要参与者之一，并已转向乳制品作为解决方案。壳牌在全球70多个国家和50个州都有能源业务，该公司宣布了到2050年实现能源净零排放的目标。

该公司已承诺提供低碳运输选择，并于去年9月宣布在俄勒冈州启动一个RNG设施，该设施将多余的农业残留物与乳制品粪便结合生产气体。该公司还宣布，计划将RNG设施与爱达荷州和堪萨斯州的奶牛场设在一起，这两个地方都在建设中。

壳牌RNG总经理卡雷尔•卡波恩(Karel Kapoun)表示:“乳制品行业是一个有吸引力的合作伙伴，原因有很多。”“特别是乳制品行业的创新、前瞻性思维以及为促进可持续发展‘做得更多’的愿望给我们留下了深刻印象。”

壳牌还在2020年开始将奶牛纳入其《动物福利报告》，并向国家奶牛场动物护理计划利用其专业知识和协作工作。

Kapoun说:“与奶牛场和农民的合作是壳牌作为变革方继续跨部门合作的另一个例子，推动创新和进步，实现一个净零排放的世界。”“虽然我们的行业可能看起来不同，但我们可以一起创造能源挑战的解决方案，实现更大的可持续性。壳牌很自豪能与乳制品行业合作，推动能源进步。”

结垢式甲烷消化器

帕特里克·瑟法斯，执行董事美国沼气委员会他说，他的组织中有260多家公司和3000多名专业人士，奶牛场是他们理想的合作伙伴。该委员会的目标是最大限度地利用有机废物生产沼气。

Serfass说，虽然废水处理设施仍然是最大的沼气部门，但“农业一直是这个谜题的一个重要部分，因为可持续发展的故事是多么强大，对农业是多么重要。”他描述了一个带有消化器的乳制品“闭环系统”。

他说:“你让奶牛吃田地里生长的饲料，然后它们产生牛奶和粪便。”他说:“牛奶需要每天运送，这些卡车需要加油，所以你可以用粪便产生的沼气为这些卡车加油。牛奶加工设施产生的废水可以被送回农场生产更多的沼气，然后利用沼气系统的消化(副产品)材料来增加作物产量。在许多情况下，我们发现来自沼气系统的消化物质使作物产量提高了10%到30%。这些数字足以吸引任何农民。”

佛蒙特州一家奶牛场的厌氧消化器收集本应被填埋的食物垃圾，并将其转化为供社区使用的可再生天然气。

消化器的另一个好处是农民可以与他们的社区合作接受食物浪费．佛蒙特州的奶农蔡斯·古德里奇就是这样一个例子，他从未想过自己的农场会成为食物残渣的目的地。然而，当该州在2020年通过一项法律，禁止将果皮、种子、核、骨头、茶包、咖啡渣、蛋壳和油脂等垃圾填埋，以减少温室气体排放时，这一切都改变了。

“当它生效时，就提出了一个问题，‘我们现在该怎么处理它?’”古德里奇说。

其中相当一部分流向了他和妹妹丹妮尔(Danielle)共同经营的农场。早在该法律生效之前，他们就计划安装一个厌氧消化器来管理900头奶牛的粪便，并开发额外的收入来源。

食物残渣是额外的奖励，它们被放入132万加仑的厌氧消化器中，该厌氧消化器是与Vanguard可再生能源公司、佛蒙特天然气系统公司和米德尔伯里学院合作创建的。明德学院购买了大部分rng，帮助学校实现了100%使用可再生能源的目标，而其余的则由佛蒙特天然气系统公司的客户使用。Vanguard开发、拥有并运营了这个消化池，并在奶牛场设立了一个办公室，由两名员工监督其运作，这样蔡斯和他的妹妹就可以专注于奶牛。

蔡斯说:“这是一项巨大的事业，管理这个消化池是一项全职工作。”“他们允许我们不用每天动手做这个项目，我们可以去照顾农场的其他部分。”

为农场安装一个消化器并不是一件容易的事情，需要花费数百万美元的系统，但除了消化器之外，还有其他减少乳制品中甲烷排放的解决方案。明尼苏达州的农民苏珊娜·沃尔德(Suzanne Vold)在她的奶牛场上有一个堆肥桶，她把它比作“一个大的品客薯片罐倒在一边。”

她的“床上用品大师”依赖于堆肥“101”来有效地管理沃尔德420头奶牛的粪便。奶牛的粪便被一个机器人“刮粪器”系统收集起来，然后放入堆肥器中，还有来自农场的废纸。螺旋钻缓慢旋转粪便和废物，以保持氧气流动。它最终达到150度的温度，在大约24小时内消除细菌。

结果是一种蓬松、无味、类似土壤的产品，为沃尔德的奶牛提供干净、舒适的床上用品。它也受到当地种植者和园丁的追捧。

像明尼苏达州奶牛场的这种大型堆肥机也能有效地减少甲烷的排放。

“我们世世代代都在农场里做有益于地球的事情;我们只是从来不称它为‘可持续性’，”沃尔德说，她的乳业在她的家族中已经传承了125年。“我们住在工作的地方，保护自然资源符合我们的最大利益。我们还想把我们的农场传给下一代，要做到这一点，我们不能把它经营得一贫如洗。”

C的研究未来的未来

Juan Tricarico博士是奶牛消化和瘤胃系统方面的专家，他非常了解营养在减少甲烷排放方面所起的作用。他还记得多年前乳制品行业“奶牛的未来”计划中关于“登月计划”的讨论。

“我们与未来奶牛研究联盟进行了一次演习，在这项工作中，我们做了我们所谓的‘登月’，其中一个重点是想象不产生肠道甲烷的奶牛，”Tricarico说，他是该农民成立的可持续发展研究的副总裁奶业管理公司该组织代表美国奶农和进口商增加销售和信任。

对乳制品做出的大量基于可持续性的研究承诺，Tricarico感到鼓舞。其中最新的是绿色养牛计划这是一项为期五年的全球倡议，旨在支持研究，并最终为乳制品和牛肉生产商提供有效、可扩展和商业上可行的解决方案，以减少肠道排放。

通过这个倡议，食品和农业研究基金会(FFAR)、美国奶业创新中心(Innovation Center for U.S. Dairy)和几个行业合作伙伴建立了一个公私合作伙伴关系，以开发和评估饲料成分、监测排放的技术、生产低甲烷排放牛的育种项目以及实践的社会经济分析。

“这是未来的愿景，”特里卡里科说。“它的目标是发现新知识，让我们充满雄心壮志地展望未来。

“几年前，我可能会说一头牛不可能不产生任何甲烷。今天，我想说的是，让我们看看微生物生态学，并为研究投入一些资金，这可能会给我们带来我们从未梦想过的机会。”

改变饲料也有助于减少奶牛产生的甲烷。

在帮助减少肠道(“奶牛打嗝”)排放的影响方面，饲料添加剂已经取得了很大进展。肠道(“奶牛打嗝”)排放约占乳制品温室气体足迹的三分之一。加入添加剂可以提高食物的消化率，加州大学戴维斯分校的著名教授、空气质量专家弗兰克·米特洛纳博士说，在未来几年，一些添加剂可能会减少30%的甲烷。

关于一种叫做3-硝基氧丙醇(3-NOP)的添加剂及其减少排放的能力，人们一直议论纷纷。欧洲食品安全局(European Food Safety Agency)宣布，品牌为Bovaer的3-NOP对奶牛、消费者和环境都是安全的。

宾夕法尼亚州立大学动物科学系乳制品营养学杰出教授Alexander Hristov博士对3-NOP进行了深入研bob体育是哪里的公司BOB PT 电子究。他的团队发现，它可以减少多达30%的甲烷排放，这帮助该产品获得了欧盟和一些南美国家的批准。

在美国，食品和药物管理局将3-NOP归类为一种药物，这需要一个不同的——在某些方面更严格的——审查过程，在这种添加剂被批准为美国奶农使用之前。

赫里斯托夫说:“就饲料添加剂而言，包括长期研究在内，这是唯一得到证实的，而且是实用的。”“现在，还有很多其他的公司，我们已经与其中一些公司合作，他们声称有缓解效果，但我可以告诉你，这些公司没有一个在独立研究中得到了一致的证明效果。

除了3-NOP之外，全球还在探索其他潜在的选择。科学家们正在评估饲料添加剂的有效性，包括含有溴代甲酸的红海藻、植物提取物和牛至、大蒜、肉桂等常见植物的精油。红海藻(或asparagopsis taxiformis)，例如，目前正在世界各地的各个研究所和大学积极研究。混合植物提取物，包括野生胡萝卜和香菜籽油，也显示出减少肠道甲烷的希望，同时也有可能提高饲料效率。

乳业致力于可持续发展

美国乳制品行业证明了这一点致力于可持续发展随着宣布2050年环境管理目标，其中涉及乳制品集体可以产生最大影响的领域，具体来说是:

• 实现温室气体中性
• 优化水的使用，同时最大化循环利用
• 优化肥料和养分利用，改善水质。

在这一宣布之后，美国于2020年发起了由六个国家乳制品组织领导的“美国乳制品净零倡议”(NZI)，以打破障碍，帮助所有不同规模、设计和地理位置的农场减少对环境的影响。实现管理目标所需的实践和技术基本上已经存在，但需要进一步发展、重大的业务变化和先进的技术援助。NZI支持美国奶牛场实施新技术，采用经济上可行的做法，创造新的市场和产品，为他们产生的环境资产提供新的收入机会。

这些研究和行动的大部分是在大公司的支持下才得以实现的。NZI的第一批合作伙伴之一是雀巢公司美国该公司去年承诺投资1,000万美元，在一个试点农场测试侧重于饲料生产、肠道甲烷减少、能源效率和粪便管理的技术。

第一个被确定参与的农场是加利福尼亚州的特林克勒奶牛场，自2014年以来一直向Nestlé的CARNATION®品牌供应牛奶。该农场正寻求到2023年将温室气体排放量减少30%，这要归功于Nestlé提供的甲烷消化器的安装。

Dan Peerless是Nestlé网站上奶制品、肉类、家禽和蛋类的全球可持续采购负责人，他说，与农民合作对于公司实现2050年实现净零排放的目标至关重要。他说，Nestlé的大部分碳排放来自供应链，乳制品占其在美国碳排放总量的16%左右。虽然Nestlé是一家全球性企业，但美国的奶牛场是该公司最重要的牛奶采购地区。

为了使与农场的合作取得成功，Peerless表示，与农民进行对话以确定什么对他们最有利是很重要的。

“我们真的不知道这些项目会是什么样子，”Peerless说。“我们要求供应商和他们的农民向我们提出建议。我们不想假装知道每个农场或每个地区什么是最好的，也不想假装我们知道的和农民知道的一样多。我们相信这个行业会发现机会，而不会给农民带来过多的负担。

“能够参与并支持并有望加速美国乳制品向净零排放的运动，完全符合我们自己的战略。”

凯伦·斯坎隆，负责环境管理的执行副总裁美国乳制品创新中心Nestlé说，这只是一个例子，说明大公司如何通过科学证据找到解决方案。星巴克还宣布了1000万美元的多年承诺，以支持NZI先正达，自然保护协会和FFAR宣布与奶农合作，以减少温室气体排放、改善水质和增强农场抵御能力。

斯坎隆说:“我认为这表明了其他人在乳品行业看到的潜力。”斯坎隆说:“吸引被公认为领导者和专家的合作伙伴，标志着其他人看到乳制品行业的潜力。”“基于科学的行动和测量进一步增加了我们工作的严谨性、完整性和可信度，并支持我们向消费者证明乳制品是一种环保解决方案的能力。”

这种以科学为基础的方法对于在国际上代表美国乳制品也是至关重要的。

“现实情况是，全球市场将需要一种有纪律的方法，并有能力证明在减少所有环境影响方面取得了进展，”USDEC的Gardner说。“我认为甲烷是他们现在应该关注的问题，因为它在短期内减少地球变暖方面最有潜力，在我们着眼于2030年目标时，它将是最值得关注的问题。”

airroso非常清楚发生在加州和其他地区的关于甲烷的讨论。他梦想着有一天，人们能更好地了解他和其他农民对地球的好处，从农场的明星开始。

“我最大的不满是，牛并不是世界上最大的问题，”airroso说。“如果牛是这个星球上的主要问题，那你是在自欺欺人。你有一头牛，它会消耗大量的副产品，这些副产品通常会被烧掉或扔进垃圾填埋场。她用这些饲料生产有营养的牛奶和粪便，我们现在用粪便来生产能源。这还不包括我们的合作伙伴和全国各地的其他伙伴在我们农场创造的就业机会。

“你把所有这些放在一起，这是一件非常大的事情。”