Valutazione della variazione stagionale delle emissioni di metano delle bufale mediterranee mediante un rilevatore laser di metano.

Il metano (CH4) è un potente gas serra emesso anche dai ruminanti nel processo fisiologico di digestione degli alimenti a livello enterico. Nel novembre 2021, in occasione della Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (COP-26), è stato firmato “The Global Methane Pledge”, che impegna i Paesi coinvolti a ridurre del 30% le emissioni di metano derivanti da attività antropiche. Tra gli obiettivi dell’impegno per il settore agricolo, insieme alla Climate and Clean Air Coalition, c’è la riduzione del metano derivante dalla fermentazione enterica degli animali per unità di prodotto. 

Tra i ruminanti di cui considerare le emissioni di gas serra vi sono anche i bufalini sebbene incidano meno dei bovini. Nell’Italia meridionale, le bufale mediterranee sono allevate principalmente per la produzione di latte da utilizzare per la trasformazione in mozzarella. Il crescente interesse per la mozzarella ha indotto una crescita del numero di bufale da latte allevate, che in Italia è passato da circa 100.000 negli anni ’80 a oltre 400.000 nel 2021.

Pertanto, data la crescente importanza dell’allevamento bufalino, è essenziale disporre di dati per aumentare la conoscenza del livello di emissioni di CH4 di questa specie e per perfezionare i fattori di emissione specifici per razza e per Paese considerati dagli standard internazionali.

Generalmente, su scala nazionale, regionale o aziendale le emissioni di gas serra sono stimate con metodi indiretti, cioè utilizzando modelli matematici che basano la stima del metano sui fabbisogni animali, sulla ingestione di sostanza secca o sulle caratteristiche della dieta somministrata. Tra i modelli più utilizzati convenzionalmente a livello internazionale vi sono quelli dello standard dell’International Panel on Climate Change (IPCC, 2019).

I metodi indiretti sono basati su risultati ottenuti a partire da metodi di misurazione diretta. Questi consistono in misurazioni eseguite in vivo in condizioni sperimentali con l’ausilio di camere respiratorie e di cappe ventilate, che costituiscono i metodi maggiormente accurati nelle misure. Infatti le misurazioni sono eseguite in un ambiente controllato in cui vengono misurati e analizzati i flussi d’aria nello spazio occupato individualmente dagli animali. Tuttavia, questi metodi sono costosi, richiedono tempo, non sono flessibili per il monitoraggio a distanza e richiedono il confinamento degli animali nella camera, aspetto che potrebbe influenzare il loro comportamento e il loro benessere. Esistono altri metodi che includono l’uso di traccianti delle emissioni di gas, come l’esafluoruro di zolfo (SF6) usati per misurare le emissioni di metano mantenendo gli animali al pascolo, tuttavia sono da considerare laboriosi e invasivi per gli animali, poiché richiedono il posizionamento nel reticolo di un bolo con il gas tracciante rilasciato e un’apparecchiatura di campionamento vicino al muso e di raccolta del gas con bombole trasportate dall’animale stesso [Lind et al., 2022]. Sono stati sviluppati altri metodi non invasivi, che richiedono un breve periodo di misurazione e che possono essere utilizzati in azienda, come i GreenFeed [Lind et al., 2022], che campionano le emissioni di gas durante la permanenza degli animali negli autoalimentatori posizionati in stalla. 

Recentemente sono stati sviluppati ulteriori metodi basati sulla tecnica laser, come i rilevatori laser di metano (LMD). L’LMD è uno strumento portatile e intelligente sviluppato per rilevare le perdite di gas a distanza di sicurezza nelle reti di trasmissione del gas, nelle discariche e in altre aree. Il suo uso nel bestiame è stato proposto per la prima volta da Chagunda et al., 2009, e da allora è stato ampiamente applicato a diverse specie tra cui bovini da latte [Chagunda et al., 2009; 2011; 2013; Sorg e tal., 2017; 2018], i bovini da carne [Ricci et al., 2014], gli ovini [Ricci et al., 2014; Doran et al., 2014] e i caprini [Roesseler et al., 2018; 2021]. L’LMD utilizza un metodo di spettroscopia di assorbimento infrarosso ad alta selettività per rilevare la concentrazione di CH4 nell’aria espirata dagli animali. Un laser guida nello spettro visibile aiuta a dirigere il laser di misurazione invisibile verso il bersaglio desiderato che è rappresentato dal cono di espirazione dei gas dell’animale in direzione frontale (Chagunda et al., 2009). La concentrazione di CH4 tra il rilevatore e il target viene misurata valutando una frazione del raggio laser diffusamente riflesso e la misura viene fornita in metano emesso per metro lineare (Iseki et al., 2004). Un sistema matematico di conversione viene utilizzato per riferire la misura all’emissione giornaliera. Le tecniche di spettroscopia infrarossa, sebbene siano state adottate solo di recente per l’analisi del respiro, sembrano promettenti in quanto richiedono meno tempo e sono molto rispetto alle tradizionali tecniche di laboratorio (Chagunda et al., 2013). La possibilità di ottenere misurazioni in tempo reale presenta importanti vantaggi, soprattutto quando si ha a che fare con animali, in quanto le misurazioni devono essere effettuate in modo rapido e sicuro [Chagunda et al., 2013]. Nonostante la minore accuratezza, se confrontata con altri metodi, la LMDrappresenta una tecnica flessibile e non invasiva per confrontare le emissioni tra situazioni diverse [28].

Molti fattori possono influenzare le emissioni di CH4, tra cui il comfort termico dell’animale, che è influenzato dall’indice di temperatura-umidità (THI) e può influire sul comportamento dell’animale e l’assunzione di sostanza secca (D’Urso et al., 2021).

I metodi diretti sono spesso usati al fine di supportare un inventario più accurato e migliorare l’accuratezza delle equazioni dell’IPCC per ogni categoria di animali (ad es, in crescita, in lattazione o in asciutta) o per altre specie (Ibidihi, 2021). Ad oggi alcuni autori hanno misurato le emissioni di CH4 da bufali di razza Murrah e Bhadawari con la tecnica del tracciante SF6 (Gupta et al., 2019) mentre la LMD non è mai stata utilizzata come strumento per misurare le emissioni di CH4 in nessuna delle razze bufaline citate o mediterranee. 

Un recente studio è stato condotto con lo scopo di:

  • testare per la prima volta un rilevatore laser di metano (LMD) nelle bufale mediterranee italiane (IMB), uno strumento non invasivo, per quantificare le emissioni di CH4;
  • verificare l’effetto della stagione sulle emissioni;
  • e confrontare i risultati misurati direttamente con quelli stimati con le equazioni esistenti.

Lo studio è stato condotto presso la stalla sperimentale dell’Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell’Abruzzo e del Molise (Teramo). Le emissioni di CH4 di venti bufale adulte non in lattazione, sottoposte allo stesso regime alimentare, sono state monitorate per 12 giorni sia in estate che in inverno. Nel periodo estivo sono stati riscontrati THI significativamente più alti (74,46 ± 1,88 vs. 49,62 ± 4,87; p<0,001, rispettivamente), e ingestione di sostanza secca (SSI) più bassa (2,24 ± 0,04 vs. 2,51 ± 0,03% kg di SSI/kg di peso vivo; p<0,001, rispettivamente) e intensità di emissione più basse (0,61±0,15 vs. 0,75 ± 0,13; g di CH4/ kg di PV al giorno; p <0,001, rispettivamente) rispetto all’inverno. I risultati ottenuti hanno mostrato che la stagione influenza in modo significativo le emissioni, con valori più bassi in estate rispetto al periodo invernale; pertanto, questo aspetto dovrebbe essere preso in considerazione quando si imposta un protocollo di misurazione con LMD.

La LMD si è rivelata uno strumento versatile da utilizzare nei bufali ed è emerso chiaramente che un aumento estivo del THI potrebbe agire come fattore di stress per gli animali, influenzandone le emissioni. Inoltre, le emissioni misurate sono risultate significativamente più elevate rispetto a quelle stimate con le equazioni esistenti (p < 0,001), suggerendo la necessità di ulteriori ricerche in questo settore. Nel grafico sottostante possiamo osservare un confronto fra le stime ottenute per il periodo estivo (a sinistra) e per il periodo invernale (a destra) con il metodo LMD in stalla (verde) o con lo standard IPCC (in giallo).

La presente nota, la cui bibliografia è disponibile presso gli autori, è una sintesi del lavoro scientifico pubblicato da Lanzoni, Lydia, Mizeck G. G. Chagunda, Isa Fusaro, Matteo Chincarini, Melania Giammarco, Alberto Stanislao Atzori, Michele Podaliri, and Giorgio Vignola. 2022. “Assessment of Seasonal Variation in Methane Emissions of Mediterranean Buffaloes Using a Laser Methane Detector” Animals 12, no. 24: 3487. https://doi.org/10.3390/ani12243487

Autori

Giuseppe Conte, Alberto Stanislao Atzori, Fabio Correddu, Antonio Gallo, Antonio Natalello, Sara Pegolo, Manuel Scerra – Gruppo Editoriale ASPA