可减少80%甲烷排放的海藻饲料产业化在望

独立媒体人（Jointing.Media）山谷编辑，武汉，2022-10-13

案例一：Volta Greentech

总部位于斯德哥尔摩的初创公司Volta Greentech最近宣布完成了 170 万欧元（207 万美元）种子轮融资。该公司团队由一个由国际科学家和气候创新者组成的团队运营，创造了一种由红海藻 Asparagopsis taxformis 制成的补充剂“Volta Seafeed”。

Volta Greentech 的研究人员表示，当以每天 100 克的剂量喂给奶牛时，Volta Seafeed 可将其肠道甲烷（在奶牛、绵羊和山羊的肠道中发酵的气体）排放量减少 80% 。补充剂基于红海藻 Asparagopsis taxiformis，含有大量生物活性化合物，包括阻断瘤胃中产生甲烷所需的酶。这一现象最初于 2015 年被澳大利亚科学家发现。Volta Greentech 从澳大利亚国家研发机构 CSIRO 获得技术许可。

该饲料在过去六年中经过了多轮国际测试，Volta Greentech 现在正与瑞典最大的饲料公司 Lantmännen 合作。

目前，Volta Greentech 正在开发一种可扩展、可持续和自动化的红海藻种植系统。系统可以优化温度、光照和营养，以最大限度地提高红海藻的生长速度，同时确保饲料补充剂的高质量和标准化质量。Volta Greentech 还在瑞典西海岸吕瑟希尔开发一个自动化的陆地海藻工厂——Volta Factory 01。Volta Factory 01 将为 Volta Greentech 首个商业合作伙伴关系提供产品，并为即将到来的大型工厂奠定技术基础。与此同时，Volta Greentech 也正在规划 Volta Factory 02，希望成为世界最大红海藻工厂。

案例二：CH4 Global

2018年底成立于旧金山的初创公司CH4 Global对红海藻——Asparagopsis armata——进行改造后制成补充剂喂给奶牛，不仅可减少90%牛屁和打嗝的甲烷排放，同时还可以提高饲料转化率。2020年该公司获得了 300 万美元种子轮融资，2021年又获得 1300 万美元的 A 轮投资。

地处澳大利亚，CH4 Global正在林肯港、袋鼠岛和约克半岛等当地沿海水域将这一想法付诸实践。他们计划实施海草工业规模化种植和改造，进一步建成现代海洋产业开发基地。过去两年中，其海藻补充剂在概念验证和全面商业化上已经取得不小的进展。据悉，过去两年中，其海藻补充剂在概念验证和全面商业化上已经取得不小的进展，如果后续顺利，他们可在2022年正式推出这款海藻制品。

而且，CH4 Global未来的商业想象力不仅局限于此。从海藻制品出发，该公司希望，最终能够借助水产养殖来创造低碳农业，削减反刍牲畜的排放，为人类争取一些时间来影响气候变化。根据该公司的介绍，围绕废物、水、能源和材料的全球可持续发展解决方案，每年能产生超过10亿美元的节约，减少碳影响。

CH4 Global与南澳大利亚州的 Nharangga Nation 公司合作，建立了商业规模的加工设施；还与新西兰的 Iwi 和 Mauri 也有一些合作。

藻类饲料从实验室到工厂

联合国粮农组织报告《牲畜的巨大阴影：环境问题与选择》指出，全球超过10亿头牛排放的废气，是导致全球变暖的最主要元凶之一。全球各地的奶牛每年会产生超过 1.5 亿吨的甲烷。

牛瘤胃中的微生物有助于消化食物的同时，也会释放氢气和二氧化碳，而当瘤胃中的酶结合这两种气体时，就会形成甲烷，继而通过打嗝或消化道排泄到体外。无论是由于其可持续性认证还是调节甲烷排放的能力，藻类通常被用作饲料以减轻养牛业对环境的影响。

2016，澳大利亚科学家最早发现在饲料中加入一种红海藻A. taxiformis，可有效减少打嗝气体中的甲烷含量。实验模型显示，饲料中加入2%海藻，甲烷减少99%。

2019年，加州大学戴维斯分校的研究员Breanna Roque的研究组公布了接近的实验效果：饲料中加入5%海藻，甲烷减少95%。次年，研究组在农场实际环境中进行了实验，使用了另一种红海藻A. armata。结果显示：对于哺乳期的奶牛，饲料中含0.5%的海藻，甲烷减少26%;1%的海藻，甲烷减少67%。

我国的科学家也做了相关研究：在体外发酵条件下，添加海带、紫菜、裙带菜 3种海藻均可以有效调节瘤胃发酵环境，改变发酵产气量; 同添加量下，紫菜对瘤胃发酵的促进作用优于海带与裙带菜。并且得出 3 种海藻的最适添加量为: 海带 4%、紫菜 8%、裙带菜 4%。早在1999年，我国科学家就已经对海藻粉添加到奶牛饲料中进行了研究，结果显示海藻粉作为饲料添加剂可明显增加奶牛采食量和产奶量。

由于海藻对光和热较敏感，因此得找到让这些配料稳定的办法，延长特殊配比饲料的保质期，才能在市场上推广。澳大利亚阳光海岸大学(University of the Sunshine Coast)2019年时也曾宣布，在考察大量养殖A. taxiformis红海藻的方法，开拓饲料市场。

不过，饲料加入海藻对这些畜牧牛的产品是否有影响（比如奶牛产的牛奶、和菜牛的肉质口味等）还需要进一步研究。

低碳畜牧业的“微创新”

植物肉餐饮企业以彻底改变人类的饮食方式为代价，来解决牛养殖所造成的高碳排放问题，那么，低碳畜牧业则是通过“微创新”，撬动低碳农业的大生意。

畜牧业是全球粮食系统的支柱，也是减贫、粮食安全和农业发展的贡献者。据粮农组织称，畜牧业贡献了全球农业产值的 40%，支持近 13 亿人的生计以及粮食和营养安全。根据粮农组织 2020 年的一份报告，每年有近7200 万吨牛肉和 8.6 亿吨牛奶进入市场。

食物一直是甲烷问题的重要切入点。为了解决甲烷问题，各国企业、科学家可谓各显神通。

一家名为Mootral的瑞士公司。他们在其生产的饲料添加剂中添加了大蒜和柑橘类黄酮生物活性提取物，从而能够直接作用于产生甲烷的菌株，并且不会对发酵过程产生负面影响。目前，Mootral 公司的饲料添加剂正在等待批准以进行商业使用。

爱尔兰创企DúlaBio同样选择改造饲料添加剂，他们在其中加入当地海藻的混合物，作用于当地畜牧经济从而进一步减少气体排放。

英国诺丁汉大学乳品科学教授 Phil Garnsworthy 研究奶牛的育种，致力于选育出生来就能嗝出更少甲烷的奶牛品种。他提到，奶牛瘤胃中的微生物群落因个体而异，并且是由奶牛的遗传背景所决定的。

鉴于“奶牛打嗝排放甲烷”的问题，美国农业巨头嘉吉公司和英国的初创企业ZELP合作，开发出一种可覆盖奶牛鼻孔的口罩。这种装置可过滤甲烷，并将其转化为二氧化碳。

嘉吉动物营养子公司Provimi的反刍动物小组组长Ghislain Boucher表示，第一次实验室测试结果十分有趣，“甲烷排放量减少了一半。”然而，该设备仍需在现实条件中进一步测试，才能在明年晚些时候甚至2023年上市。短期内，嘉吉公司开始在北欧市场销售一种硝酸钙食品添加剂，称每天200克将减少10%的牛甲烷排放。

阿根廷国立农业科技学院曾尝试把温室气体收集器放在牛的背部，然后将喉管插入牛的第一个胃，这种装置工作一天，能给抽取到300升甲烷。用作发电的话可以推动一辆汽车，或为一部冰箱提供24小时电力。目前这个方案还停留在实验室阶段。

一家名为Deep Branch的英国初创公司的技术是将工业排放的二氧化碳转化为高价值的化学品。这家公司会使用专有的气体发酵工艺，将捕获的二氧化碳转化为单细胞蛋白质，优化用作动物饲料，并具有高蛋白质和维生素含量最佳的氨基酸配置。由此产生的蛋白质具有与鱼粉相当的营养特性，可用于牲畜饲料中，作为鱼粉和大豆蛋白质的替代品。目前，Deep Branch已经签署了一项协议，使用英国能源公司Drax拥有的发电厂捕获的二氧化碳进行生产。

Deep Branch的发展思路显示，低碳畜牧业不同于植物肉、人造肉，它最大的机会不仅在于减少碳排放，而且很有可能试图将整个农业转变为气候变化的解决方案，而不是问题的一部分。

甲烷成为应对气候变化的短期治理对象

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的最新评估，甲烷目前已经为气候变暖“贡献”了0.5°C。作为排名仅次于二氧化碳的温室气体，甲烷的吸热能力强于二氧化碳，在20年里，甲烷捕获的热量是同等数量二氧化碳的84倍。

相较于二氧化碳，甲烷在大气中的停留时间更短，它的半衰期约为10年。也就是说，如果我们今天排放10吨甲烷，10年后留存在大气中的只剩下5吨；如果我们今天完全停止排放甲烷，由它引起的温室效应将在约20年内减半。

这与二氧化碳形成了鲜明对比：二氧化碳在气候系统中的寿命极长，即使根本没有排放，造成的全球变暖也将持续几个世纪。假若我们从现在开始努力减少大气甲烷，或许减缓气温增速能立竿见影，并使增幅更接近巴黎协议提出的1.5°C“小目标”。

针对甲烷减排呼声越来越响亮。据报道，近100个国家的领导人同意到2030年将甲烷排放量减少1/3。

甲烷成为了一个应对气候变化的短期治理对象，美国加州大学戴维斯分校世界粮食中心的主任、动物科学家Ermias Kebreab说。尽管长期的工作重点仍应放在减少二氧化碳排放上，但其成效尚需一些时日才能够显现出来，因为二氧化碳太稳定了，以至于它能够在大气中停留数百年的时间。“不过减缓或减少甲烷排放的成效在一二十年内就能够看到，” Kebreab解释说。再加上人为甲烷排放的40%都是来自牲畜，畜牧业是一个好的治理起点。

虽然甲烷的天然来源有很多，其中包括湿地、湖泊，但有研究显示，当前60%的甲烷排放来自人类活动。上到能源开采，下到农业耕种、垃圾填埋，都是甲烷的人为来源。其中，来自反刍动物（动物粪便、牲畜肠道发酵，甚至是奶牛打嗝）的排放量约占人为甲烷排放量的32%，人口增长、经济发展以及城市化进程似乎刺激了人类对动物蛋白的需求；22%的人为甲烷排放量来自石油和天然气的开采和燃烧；此外，还有11%来自全球煤矿的甲烷泄漏。

自20世纪80年代开始记录以来，人为甲烷排放的增长速度更是超过了过去任何时候。根据美国国家海洋和大气管理局的数据，即使在2020年疫情封锁期，二氧化碳排放量有所下降，但大气中甲烷依旧猛增。

联合国环境规划署称，用现有的技术就能完成减排目标，比如：我们可以从石油和天然气工业入手，在生产和运输过程中发现并修复气体泄漏；又比如，我们可以改变饮食结构，减少牛肉摄入。综合来看，到2030年，这些措施或许能使大气甲烷含量下降45%。

也有一些研究人员表示，他们不仅想减少甲烷排放，而且还想积极地把它们从大气中“拉出来”。

“甲烷行动”组织的科学家Maarten van Herpen提出用羟自由基清除大气中的大部分甲烷，另外约2%的甲烷会在阳光照射到海洋盐雾时与氯反应所破坏。实验表明，在海水喷雾中加入铁可以提高氯和羟基的产量，并显著加速甲烷的破坏。研究人员称，在自然到达大气的矿物粉尘中，只排放10%的铁就足以使甲烷恢复到工业化前的水平。

另一个选择是，在大范围内部署催化剂。二氧化钛涂料是一种潜在选择，它在紫外线照射下可以氧化甲烷。建筑物甚至风力涡轮机都可以涂上这种“光催化剂”涂料。

不过，去除甲烷这个“令人着迷的想法”当前还面临着诸多挑战。首先，甲烷清除技术的大规模应用尚有难度。其次，资金的短缺情况也不容小觑。“甲烷行动”的首席执行官Daphne Wysham说，尽管从大气中去除碳的技术已经获得了数十亿美元的补贴和激励，但去除甲烷几乎一无所获。

参考资料：

https://mp.weixin.qq.com/s/bwVyt5Y-ZSVHL_owAp01Zw
https://agfundernews.com/volta-greentech-raises-2m-to-grow-livestock-seaweed-supplement
https://blog.sciencenet.cn/blog-212210-1277484.html
https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/11/366281.shtm
https://algaeplanet.com/seaweed-to-cow-feed-at-worlds-largest-algae-factory/
https://www.sohu.com/a/456312210_120873446
http://2ctime.com/shuangtanguandian/265.html
https://mp.weixin.qq.com/s/qLED97WhiO-_k9lNe8MOyA
https://physicsworld.com/a/battling-bovine-belching-measuring-methane-emissions-from-cows/