Los científicos agrícolas y marinos de la Universidad de California se han unido para combatir una de las mayores fuentes de emisiones de metano en California:los eructos de las vacas.

Los científicos han descubierto que una determinada especie de algas rojas, algas, Asparagopsis taxiformis, produce un compuesto que podría detener la producción bovina de metano, un poderoso gas de efecto invernadero que es 30 veces más potente que el CO2. Esto es significativo porque más de la mitad de todas las emisiones de metano en California provienen del ganado, principalmente de los 1.8 millones de vacas lecheras del estado mientras eructan, exhalar, tirarse pedos y producir estiércol. De estas emisiones relacionadas con el ganado, los eructos son los más potentes, lo que representa aproximadamente el 95% del metano liberado al medio ambiente.

Cuando el Scripps Institution of Oceanography en UC San Diego, ecologista marina, Jennifer Smith, leyó sobre un estudio reciente de UC Davis sobre Asparagopsis, ella estaba intrigada. Con experiencia en botánica marina, específicamente la psicología, el estudio de las algas marinas y las algas, Smith está muy familiarizado con Asparagopsis. De hecho, recordó haber visto algunas de las algas rojas creciendo al azar en un tanque en el Acuario Experimental de Scripps, una instalación de investigación suministrada por agua de mar bombeada desde el final de Scripps Pier.

La investigación en curso dirigida por científicos agrícolas de UC Davis ha descubierto que agregar solo una pequeña cantidad de alga Asparagopsis a la alimentación del ganado puede reducir drásticamente las emisiones de metano de las vacas lecheras en más del 50 por ciento. Estos resultados preliminares son prometedores, pero aún se sabe muy poco acerca de si es posible cultivar suficientes algas marinas para satisfacer las demandas potenciales de la industria ganadera.

Buscando una oportunidad de colaboración, en otoño de 2018, Smith se acercó a Ermias Kebreab, profesor de ciencia animal en UC Davis y líder del estudio de algas. Smith estaba interesado en intentar cultivar Asparagopsis en el laboratorio, algo que nunca se había hecho antes, y en explorar el cultivo de estas algas rojas a mayor escala. Kebreab respondió casi de inmediato:y pronto Smith se encontró embarcándose en un proyecto de pasión por las algas cargado de potencial.

"Estoy muy entusiasmado con todas las oportunidades de investigación que tenemos por delante para comprender esencialmente las complejidades de esta hermosa alga roja y tratar de comprender cómo podríamos utilizarla para mitigar la producción de metano en el ganado". "dijo Smith, profesor asociado en el Centro de Biodiversidad y Conservación Marina de Scripps.

Smith es bien conocida por su investigación sobre los arrecifes de coral, particularmente su trabajo con el proyecto 100 Island Challenge que tiene como objetivo mapear y recopilar datos de arrecifes de coral de islas de todo el mundo. Pero también tiene experiencia con el cultivo de algas a través de su trabajo con California Seaweed Company, una startup que codirige con el ex alumno Brant Chlebowski que busca cultivar de forma sostenible algas culinarias de alta calidad.

Ella es muy consciente de los desafíos que enfrentará con su última aventura.

"La asparagopsis es un alga complicada y se sabe poco sobre su biología, por lo que representa una gran oportunidad desde una perspectiva científica, y no es algo que podamos empezar a escalar mañana, ", dijo Smith." Tenemos mucho trabajo por hacer para aprender más sobre su biología, fisiología y ecología antes de que podamos desarrollar un modelo para escalar el cultivo ".

Cumplir una meta para 2030

Se solicitó el estudio de UC Davis, en parte, por la aprobación de una ley reciente de California que requiere que los productores lecheros y otros productores reduzcan las emisiones de metano en un 40 por ciento para 2030. A medida que las empresas y los agricultores buscan métodos asequibles y efectivos para frenar las emisiones de metano, ha aumentado el interés en una posible solución de algas marinas.

"Le pedimos a Jen que se uniera a nosotros porque necesitábamos un biólogo marino para trabajar en la mejor manera de cultivar las algas y aumentar la producción, "dijo Kebreab, Sesnon Endowed Chair en el Departamento de Ciencia Animal de UC Davis. "Una vez que mostramos su potencial, Esperamos una alta demanda, por lo que debemos comenzar a trabajar para satisfacer esa demanda, y Jen sería crucial para el éxito de esta tecnología ".

Poco después de su conversación inicial con Kebreab, Smith regresó al Acuario Experimental en busca de las algas marinas "rosadas" que había visto allí dos años antes. Para su deleite, todavía estaba en el acuario, creciendo fuerte. Durante los últimos meses, ha estado usando estas muestras iniciales para cultivar las algas, similar a la forma en que se pueden propagar las suculentas a partir de un solo recorte.

Las muestras de Asparagopsis que ahora se encuentran en el laboratorio Smith se presentan en una deslumbrante variedad de matraces burbujeantes llenos de lo que parecen pequeños pompones rosados ​​que se mueven salvajemente. Estas pequeñas bolas rosadas son en realidad algas en la fase de crecimiento esporofito; solo una de las tres fases que existen en el ciclo de vida de esta alga. Smith está particularmente interesada en trabajar con las algas en esta fase más pequeña porque ha visto que algunas de las muestras duplican su tamaño en menos de una semana.

Ahora, está tratando de encontrar el "punto óptimo" donde las algas están creciendo a su ritmo más alto, al mismo tiempo que aumenta su concentración de bromoformo, el compuesto responsable de interferir con las enzimas que producen metano en el intestino de una vaca.

Smith también ha estado realizando una variedad de experimentos para comprender cómo cambian la composición química y las tasas de crecimiento de las algas en diferentes condiciones de laboratorio, incluidas la temperatura y la luz, concentración de nutrientes, y concentración de CO2.

Para garantizar cultivos limpios, ella no está usando el flujo a través del agua de mar, ya que esto tiene el potencial de atraer "autostopistas, "criaturas marinas potencialmente dañinas o contaminantes que podrían ensuciar las muestras.

Smith señala que nadie ha completado el ciclo de vida de Asparagopsis en cautiverio, y hay mucho trabajo por hacer para ver si el cultivo de estas algas rojas es posible a mayor escala.

Cómo cultivar algas en masa

Asparagopsis taxiformis es una especie subtropical nativa de lugares como Australia y las islas hawaianas. pero también se encuentra en áreas más al norte, incluida Baja California, México y varios lugares del sur de California, incluidos San Diego y la isla Catalina.

Las algas secas utilizadas para el estudio de UC Davis se recolectaron en estado silvestre en Australia, donde es más abundante. Es posible que en el futuro Los investigadores de UC Davis podrían usar muestras de algas cultivadas por Smith en sus estudios, pero nota que hay un límite a lo que puede producir un laboratorio.

"No creo que personalmente vaya a cultivar todas las algas que alimentarán a todas las vacas, pero ciertamente me gustaría contribuir al desarrollo de la tecnología, los enfoques y encontrar la forma más eficiente y sostenible de hacerlo, "dijo Smith.

En el futuro cercano, Smith planea recolectar diferentes poblaciones de Asparagopsis de otros lugares fuera de California para que pueda tener diferentes cepas genéticas creciendo en el laboratorio. También participa en otro estudio colaborativo de algas en el que los científicos secuenciarán el genoma de 12 tipos diferentes de algas. uno de ellos es Asparagopsis.

Su objetivo a largo plazo es comprender la forma más eficiente y con menos emisiones de carbono para pasar de cultivar algas en el laboratorio a cultivarlas al aire libre en tanques grandes. o potencialmente incluso en mar abierto, una empresa que cree que está mucho más lejos en el camino. Pero por ahora, Smith dice que trabajar en el cultivo en tierra es el camino a seguir.

El trabajo actual de Smith sobre el cultivo de Asparagopsis es un espectáculo de una sola mujer, pero planea expandir su equipo de investigación pronto. Le impulsa la posibilidad de contribuir a la investigación que podría tener impactos duraderos en el medio ambiente. A diferencia del CO2, que permanece en la atmósfera durante cientos o miles de años, el metano tiene una vida útil relativamente corta de unos 10 años, lo que significa que los cambios realizados hoy podrían tener un impacto en el futuro cercano.

"La oportunidad de gestionar potencialmente las emisiones de metano de los eructos de las vacas nunca había estado realmente sobre la mesa, ", dijo Smith." Pero con esta colaboración inusual, un biólogo marino que trabaja con la industria ganadera y los científicos del ganado, podríamos tener una influencia en las emisiones de gases de efecto invernadero. Es un matrimonio loco de tres campos de la ciencia totalmente dispares y estoy muy emocionado de ser parte de eso ".