해초 과학으로 소에서 발생하는 메탄가스 문제를 해결합니다!

원문 링크 : https://www.theearthandi.org/post/seaweed-science-tackles-methane-gas-from-cows

This red seaweed can reduce methane emissions from cows. ©Jean-Pascal Quod/Wikimedia

반추동물 메탄 배출 감소

이산화탄소나 메탄과 같은 온실 가스는 대기 내에 열을 가둘 수 있으며, 열이 너무 많으면 지구 온도가 변할 수 있습니다. 메탄 가스는 열을 가두는 데 있어서 이산화탄소보다 약 28배 더 효과적입니다. 그러나 메탄가스는 대기 중에 산화되기까지 약 12년 동안만 존재합니다.

메탄의 상대적으로 짧은 수명은 단기적인 기후 변화 솔루션에 매력적이며, 향후 10년 이내에 메탄 배출량이 적절히 감소되면 대기 냉각 효과로 이어질 수도 있습니다. 소나 염소처럼 4개의 위가 있는 반추동물을 생각해 보면 가축 사육은 전 세계적으로 인간이 유발한 총 메탄 배출량의 약 30%를 차지합니다. 그러므로 반추동물의 메탄 배출을 줄이기 위한 전략은 기후 변화에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

소가스를 줄이기 위한 홍해초 활용

캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 연구실에서는 소의 위에서 나오는 메탄을 줄이기 위해 사료 첨가제가 미치는 영향을 조사하는 데 중점을 두고 있습니다. 메탄 감소에 대한 상당한 가능성을 지닌 사료 첨가제 중 하나는 홍해초인 Asparagopsis입니다. 연구에 사용된 Asparagopsis 계열은 식물 세포에 브로모포름(염소를 브롬으로 대체한 클로로포름)과 같은 할로겐화 화합물을 축적합니다. 브로모포름과 기타 할로알칸은 메탄 형성 내 반응에 필요한 효소에 경쟁적으로 결합하는 것으로 생각됩니다. 실험실 연구에 따르면 붉은 해초를 전체 식단의 최대 2%까지 첨가하면 메탄 배출이 거의 제거되는 것으로 나타났습니다. 소를 대상으로 한 최초의 연구에서는 젖소에게 하루 약 10온스의 해초를 식단으로 보충하면 메탄 배출량이 최대 67%까지 감소한다는 사실이 밝혀졌습니다. 그러나 해조류의 함량이 상대적으로 높기 때문에 유제품 사료 섭취량이 감소했습니다.

우리 연구실의 새로운 연구는 (1) 소의 메탄 형성을 담당하는 미생물이 해초에 적응하여 해초의 효과를 감소시킬 수 있는지, (2) 식단 유형이 해조류의 효과를 변화시키는지 이해하기 위해 육우를 대상으로 수행되었습니다. 메탄 배출을 줄이기 위해 해초를 첨가했습니다.

Cows adapt well to seaweed in their diet. ©Dominik Schraudolf/Pixabay

연구에 사용된 육우는 21주 동안 식단에 하루 1.5~3 온스의 해초를 보충했습니다. 프로젝트의 초기 먹이주기 단계에서 소들은 식단에 해초를 먹는지에 대해 확신이 없었습니다. 그러나 약 2주 후에 그들은 이 새로운 성분에 적응했습니다. 우리는 미생물이 해조류에 적응하지 못하고 소가 먹는 동안 해조류가 효과가 있다는 것을 알았습니다. 사료를 많이 먹인 소에게 해초를 먹이는 정도에 따라 메탄 배출량을 33~52% 줄였습니다. 저사료 사료를 먹인 소의 메탄 배출량은 70~80% 감소했습니다.

축산 농가가 특히 관심을 갖고 발견한 사실 중 하나는 해초를 첨가한 소가 사료를 체중으로 전환하는 데 최대 20% 더 효율적이어서 농가의 생산 비용이 절감된다는 것입니다. 예를 들어, 육우 1,000두를 생산하는 생산자는 해초의 양에 따라 사료 비용을 $40,320에서 $87,320까지 줄일 수 있습니다. 사료 전환 효율이 더 좋은 이유는 결과적으로 장내 수소 압력이 증가하여 신진대사가 동물을 위한 더 나은 품질의 에너지원을 생산하도록 추진하기 때문일 수 있습니다.

아스파라곱시스를 보충해도 측정 가능한 브로모폼 잔류물이나 육류에 유해한 요오드 잔류 효과가 생성되지 않았습니다. 고기 품질에는 아무런 차이가 발견되지 않았으며, 소비자 패널은 해초를 먹은 소와 그렇지 않은 소에서 나온 고기의 부드러움, 육즙, 맛의 차이를 발견하지 못했습니다. 메탄 배출의 현저한 감소와 함께 사료 비용 절감은 해조류 보충이 가축 생산을 보다 경제적, 환경적으로 지속 가능한 산업으로 전환시킬 수 있는 가능성을 시사합니다.

Seaweed farming for methane reduction — a sustainable combination. ©Moongateclimber/Wikimedia

또한 해조류 양식업자들은 생산 규모를 확대하고 잠재 수요를 충족시키기 위해 전 세계적으로 해양 및 육지 기반 시스템에서 양식 기술을 개발하는 데 큰 관심을 갖고 있습니다. 현재 아스파라곱시스 해조류 생산 규모를 확대할 수 있는 능력에 대한 국제적인 연구가 진행 중입니다. 아스파라곱시스는 호주, 포르투갈, 남부 캘리포니아, 하와이 인근 해역을 포함하여 전 세계적으로 자연적으로 자생하는 것으로 밝혀졌다는 점에서 큰 잠재력을 보여줍니다. 해초를 사료 첨가제로 사용하기 위한 다음 단계는 미국의 상업용 가축 산업에 사용되기 전에 미국 식품의약청(FDA)의 승인을 얻는 것입니다. 또한, 해초 사용을 통한 배출 감소 프로토콜의 개발은 메탄 배출 감소를 정량화, 모니터링 및 검증하는 방법에 대한 지침을 제공하고 농부들이 전 세계 탄소 상쇄 프로그램에서 탄소 배출권을 청구할 수 있게 해줍니다.

*Ermias Kebreab is Associate Dean and Professor of Animal Science. He holds the Sesnon Endowed Chair and he is the Director of World Food Center, University of California, Davis.

Breanna Roque is a PhD student in the Animal Biology department at University of California, Davis. Her work involves developing strategies to improve environmental sustainability in livestock production through the use of alternative feed additives in ruminant diets.