Ilmasto

Mainettaan parempi metaani: näin lehmien röyhyjen haittaa voi pienentää

Juha Nousiainen

Ilmastotiimin johtaja

Valio Oy

19. huhtikuuta 2021

Paha, pahempi, metaani – vai sittenkin mainettaan parempi?

Samalla kun ilmastonmuutos etenee ja luonnon monimuotoisuus köyhtyy, vaatimus uudistaa ruokajärjestelmiä kasvaa jatkuvasti. Osansa paineesta saa maitoelinkeino. Yleinen ajatus on, että kotieläintuotteista tulisi siirtyä joko kasvissyöjäksi tai edes vegeä suosivaksi fleksaajaksi.

Maidontuotannon suurimmaksi ilmasto-ongelmaksi mainitaan usein lehmien ilmoille päästämä metaani. Se on kasvihuonekaasu, jonka ilmastovaikutus on lyhyellä aikavälillä huomattavasti hiilidioksidia merkittävämpi. Metaaniyhtälö ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen kuin moni ajattelee, eikä laidunten puhdistaminen lehmistä ole suinkaan ainut vastaus metaanipäästöjen pienentämiseen.

Mitä sitten voimme tehdä metaanihaasteelle? Vastausta kannattaa etsiä metaanin syntysijoilta: lehmän pötsistä. Märehtijän pötsi on sen neljästä mahasta suurin ja kerrassaan mahtava elin. Koska pötsin mikrobit pystyvät pilkkomaan kuitupitoisen rehun lehmälle käyttökelpoiseen muotoon, voimme Suomessakin tuottaa korkealaatuisia elintarvikkeita pelloillamme, joista suuri osa kasvaa vain nurmea ja muita ihmiselle kelpaamattomia, kuitupitoisia kasveja. Tästä hintana ovat lehmien aiheuttamat metaanipäästöt (1).

Maailmankaikkeuden vanhimmat eliöt tuottavat metaania pötsissä

Pötsin rehunsulatusprosessi tuottaa vetyä, joka taas on pötsimikrobeille suurina pitoisuuksina myrkyllistä (2). Vedystä lehmän on siis päästävä eroon. Evoluution myötä tähän on syntynyt kätevä mekanismi: röyhtäily. Tiivistetysti pötsin mikrobit muuntavat vedyn metaaniksi, joka poistuu lehmän uloshengityksen mukana. Näitä metaanin muodostukseen kykeneviä mikrobeja kutsutaan arkeiksi, ja ne ovat evoluutiobiologien mukaan maailmankaikkeuden vanhimpia eliöitä (3).

Metaani ei ole vain ilmastonmuutoksen aiheuttaja, vaan myös yksi ongelman potentiaalisista ratkaisuista erityisesti liikenteen päästöjen vähentämisessä. Siksi tutkijat ympäri maailmaa kehittävät parhaillaan teknologioita, joilla saadaan aikaan samanlainen muuntoreaktio vedystä metaaniksi kuin lehmän pötsissä. Eräs näistä teknologioista on paljon kohistu PowerToX. Se on päästöttömän energiateollisuuden graalinmalja, joka tekee vedyn energiasta ja hiilidioksidista vettä ja metaania – siis juuri sitä samaa, jota lehmät pelloilla röyhtäilevät.

Kertovatko laskukaavat koko totuuden metaanipäästöistä?

Totta on kuitenkin, että ilmastoon vapautuvan metaanin lämmittävä vaikutus 100 vuoden aikavälillä (GWP₁₀₀) on nykystandardien mukaan laskettuna lähes 30 kertaa voimakkaampi kuin hiilidioksidin (4). Tätä laskelmaa käytetään esimerkiksi useimmissa maitotuotteiden hiilijalanjälkilaskureissa.

Tutkijapiireissä on kuitenkin arvosteltu metaanin ilmastovaikutuksen laskentaa voimakkaasti (5). Laskelmat eivät näet ota huomioon sitä, että ilmakehässä metaani hajoaa 10–12 vuodessa hiilidioksidiksi ja vedeksi. Tämä tarkoittaa, että jos maitoa tuottavien lehmien määrä säilyy vakiona, ilmakehän metaanimäärä asettuu ajan myötä tasapainoon, jossa lehmät tuottavat sen verran metaania, kuin sitä ilmakehässä itsestään hajoaa.

Metaania pääsee ilmakehään myös maaperästä

Lehmien määrän vähentyminen ei itsessään valitettavasti ratkaisisi metaaniongelmaa. Metaania muodostuu kasvavassa määrin muun muassa öljynjalostuksessa (erityisesti liuskeöljyn tuotannossa särötystekniikalla), kosteikoilta ikiroudan sulaessa sekä esimerkiksi riisiviljelyssä. Siksi metaanikonsentraatio ilmakehässä on enemmänkin nousussa kuin laskussa. Osa metaaniongelmaa on myös matalatuottoisen maidontuotannon yleistyminen muun muassa Aasiassa ja Afrikassa. Globaali hiilijalanjälki raakamaidolle onkin keskimäärin 2–3 kg CO2-ekv/kg, kun se esimerkiksi Suomessa on noin yksi.

Toinen kritiikin kohde metaanin hiilijalanjäljen laskennassa on se, etteivät laskelmat huomioi kiertävän hiilen roolia yhtälössä: Rehukasvit sitovat itseensä ilman hiilidioksidia. Kun lehmä syö rehun, syntyy metaanipäästöä, joka kuitenkin hajoaa takaisin hiilidioksidiksi ja on jälleen rehukasvien käytettävissä yhteyttämiseen. Hiilimäärä ei siis lisäänny ilmakehässä, toisin kuin fossiilisia raaka-aineita poltettaessa. Kun vaikkapa lämpölaitoksessa korvataan fossiilinen öljy metsähakkeella, lasketaan laitoksen tuottama lämpö päästöttömäksi. Syy on se, että metsä on uusiutuvaa, ja hiili kiertää. Onkin helppo kysyä, miksi lehmän tuottamaa metaania käsitellään standardien mukaisessa laskennassa toisin?

Lehmien metaanipäästöt pienentyvät ravinnolla, jalostuksella ja hoidolla

Vaikka metaanille on monia hyviä käyttökohteita, lehmien kaasujen määrää on kuitenkin syytä vähentää niiden alkusijoilla, eli pötsissä. Tähän on sijoitettu tutkimuksessa valtavia summia, ja joitakin lupaavia tekniikoita on jo löydetty. Näistä kenties tunnetuin on levälaji nimeltä Asparogopsis (6), jota Valiokin on tutkinut. Sen tuottama bromoformi-niminen yhdiste estää vedyn muuntumista metaaniksi pötsissä. Haasteena ovat kuitenkin levän teollisen käsittelyn korkeat kustannukset sekä huoli levävalmisteen mahdollisesta syöpävaarallisuudesta.

On kuitenkin mahdollista, että sopivaa leväkasvustoa voisi syöttää tuoreena vaikkapa rannikkoalueilla lehmille. Myös Valio on tutkinut yhteistyössä Ruotsin maatalousyliopiston (SLU) kanssa eri levälajien käyttöä rehun lisäaineena metaanin vähentämiseksi, ja Asparogopsis osoittautui tehokkaimmaksi.

Biotekniikkayhtiö DSM on kehittänyt levälle vastineeksi varsin kustannustehokkaan lisäaineen nimeltä 3-NOP (7). Yhdiste toimii täsmälleen kuten levän bromoformi. EU myöntää 3-NOP:lle myyntiluvan todennäköisesti vuoden 2022 aikana, ja Valion ja DSM:n yhteisenä tavoitteena on edistää 3-NOP-teknologian hyödyntämistä Valion maitotiloilla.

Toimiva lisäaineteknologia laajasti käytettynä vaikuttaa ilmastoon samalla tavalla kuin lehmämäärän vähentäminen: metaanikonsentraatio ilmakehässä asettuu matalampaan pitoisuuteen, ja ilmastoon kohdistuu viilentävä vaikutus. Pötsin metaanin tuotantoa on pyritty vähentämään muillakin ruokintainterventioilla, joita ovat muun muassa väkirehun osuuden lisääminen tai kasviöljyjen käyttö. Esimerkiksi kauran ja rasvaa sisältävän rypsirehun syöttäminen lehmille voi vähentää metaanin muodostusta noin 5–15 prosenttia ruokinnan lähtötasosta riippuen.

Ravitsemuksen lisäksi vastaus lehmien metaanipäästöjen vähentämiseen voi löytyä myös eläimestä itsestään. Jos lehmät näet pystyisivät hyödyntämään syömänsä rehun nykyistä paremmin, maitolitraa kohden syntyvä metaanimäärä pienenisi. Tähän on kaksi mahdollisuutta:

Lehmän syömästä rehusta muuttuu hukkalämmöksi lähes 40 prosenttia, mutta tässä on yksilöiden välillä suurta vaihtelua. Ratkaisu voi löytyä eläinjalostuksesta. Tätä Valio on tutkinut yhdessä Luonnonvarakeskuksen ja maatalouspalvelu FABAn kanssa jo yli vuosikymmenen. Toinen vaihtoehto on parantaa lehmän hoitoa entisestään, jolloin eläin voisi tuottaa elinaikanaan nykyistä enemmän maitoa suhteessa aiheuttamiinsa metaanipäästöihin.

Metaanin aiheuttamaa haittaa ilmastolle ei pidä missään nimessä vähätellä, mutta onneksi meillä on myös merkittäviä mahdollisuuksia haasteen selättämiseen. Kun lasketaan yhteen paras tunnettu lisäaineteknologia, lehmien elinikäistuotoksen parantaminen ja uudet eläinjalostuksen tuomat mahdollisuudet, voidaan metaanimäärä tuotettua maitokiloa kohden suunnilleen puolittaa seuraavan 15 vuoden aikana.

Se on maali, jota meidän on tavoiteltava sekä tuotannon talouden että ilmaston vuoksi.

Juha Nousiainen Hiilineutraalin maitoketjun johtaja Valio Oy

(1) Metaania syntyy noin 13–15 grammaa maitokiloa kohden. Jos laskelmassa huomioidaan lehmän kasvatus, määrä on 18–22 grammaa per maitokilo.

(2) Vety on haitallista erityisesti rehujen kuitua sulattaville bakteerilajeille.

(3) Arkit eli arkeonit eli metanogeeniset, bakteereja muistuttavat tumattomat eliöt.

(4) GWP₁₀₀ arvo kuvaa ilmastoa lämmittävää vaikutusta sadan vuoden aikavälillä hiilidioksidiin verrattuna, ja metaanilla arvo on 28 nykystandardien mukaan.

(5) Mitloehner ym. 2020: Methane, Cows, and Climate Change: California Dairy’s Path to Climate Neutrality. Clarity and Leadership for Environmental Awareness and Research Center University of California, Davis.

(6) Asparagopsis taxiformis (limu kohu) on punalevälaji, joka kasvaa trooppisissa ja lämpimissä vesissä.

(7) 3-Nitrooxypropanol, lyhenne 3-NOP, on orgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on HOCH₂CH₂CH₂ONO₂. 3-NOP on inhibiittori metyyli koentsyymi M reduktaasille (MCR) ja siten estää metaanisynteesiä pötsissä.