Blog Mesurer les émissions de méthane du bétail avec un minimum de perturbation et une facilité maximale

Les émissions de méthane issues du bétail, notamment des bovins, représentent un défi significatif dans la lutte contre le changement climatique. En Amérique latine, en Afrique et en Asie du Sud-Est, où l'élevage joue un rôle crucial dans la production alimentaire et les économies rurales, les efforts pour atténuer ces émissions sont essentiels.

Dans le cadre du projet CGIAR sur les Fourrages à Faible Méthane (LMF), en partenariat avec le Bezos Earth Fund et la Fondation Bill & Melinda Gates, des chambres de respirométrie de pointe sont installées sur le campus de l'Alliance de Bioversité Internationale et du CIAT, en Colombie.

Le méthane (CH4) est un gaz super polluant environ 80 fois plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2) sur une période de 20 ans, ce qui en fait un contributeur majeur au réchauffement global. Cependant, contrairement au CO2, qui peut rester dans l'atmosphère pendant des siècles, le méthane ne persiste qu'environ une décennie. Cela signifie que réduire les émissions de méthane offre la manière la plus rapide et la plus impactante de diminuer le réchauffement.

L'un des principaux défis pour réduire les émissions de méthane est de les mesurer et de les surveiller avec précision à travers des sources et des environnements divers, sans avoir à suivre une vache toute la journée avec un compteur portable inconfortable qui, en plus de consommer du temps, stresse également l'animal. Au lieu d'amener le laboratoire sur le terrain, pourquoi ne pas amener le terrain au laboratoire ? Il ne s'agit pas d'un laboratoire ordinaire, mais d'une installation de recherche spécialement conçue qui donne la priorité au bien-être animal, permettant aux vaches ou aux moutons de continuer leurs activités quotidiennes (manger, se reposer et, bien sûr, roter) tandis qu'une machine connue sous le nom de chambre de respirométrie mesure la quantité de gaz émis par chaque animal, transmettant ces données directement sur l'ordinateur des scientifiques à côté de la chambre.

Les chambres de respirométrie sont largement considérées comme la méthode de référence pour mesurer les émissions de méthane du bétail. Leur capacité à surveiller en continu le métabolisme d'un animal et à fournir des données en temps réel précises sur les échanges gazeux en fait l'outil le plus fiable pour quantifier les émissions de dioxyde de carbone et de méthane du bétail, offrant un niveau de précision et de confort inégalé.

En suivant de près la quantité de méthane produite par le bétail, les chercheurs peuvent mieux comprendre comment différents fourrages, méthodes d'alimentation et pratiques de gestion du bétail affectent les quantités de gaz à effet de serre émis. Ces données sont également essentielles pour que les décideurs développent des stratégies alignées sur les objectifs climatiques mondiaux sans compromettre la productivité du bétail.

C'est là que la recherche et l'innovation entrent en jeu. L'établissement de chambres de respirométrie sur le campus de recherche de l'Alliance à Palmira, en Colombie, représente une étape cruciale pour soutenir les pays du Sud global dans leurs engagements nationaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre d'ici 2030 à travers leurs Contributions Déterminées au niveau National (CDN) sous la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC). Ces CDN reflètent les efforts de chaque pays pour réduire les émissions nationales et s'adapter aux impacts du changement climatique, les émissions du secteur de l'élevage étant cruciales.

 

 

« Ce niveau de précision permettra aux pays du Sud global de raffiner leurs inventaires nationaux de gaz à effet de serre conformément aux directives du GIEC. En développant des facteurs d'émission spécifiques à chaque pays pour le méthane issu du bétail, nous pouvons rendre les mesures d'émissions plus précises et plus représentatives des conditions locales. Cela est crucial pour comprendre comment différentes options d'alimentation et de fourrage impactent les émissions de méthane et pour créer des stratégies basées sur la science qui soutiennent les objectifs climatiques et répondent aux engagements internationaux. » - Jacobo Arango, scientifique principal à l'Alliance et chercheur principal du projet de Fourrages à Faible Méthane.

Dr. Jacobo Arango présente l'une des seize chambres de respirométrie de pointe installées sur le campus de l'Alliance en Colombie. Crédit : CIAT/Anny Yedra

Mesurer les émissions pour développer des systèmes plus durables

Le projet de Fourrages à Faible Méthane est actuellement dans sa première phase de « découverte », durant laquelle il cherche à identifier les composés antiméthanogènes (AMC) en examinant une large gamme d'accessions de légumineuses fourragères et d'herbes provenant des banques de gènes des centres de recherche du CGIAR, en évaluant environ 6 000 des 71 000 accessions de fourrages disponibles. Le processus implique des essais à la fois in vitro (en laboratoire) et in vivo (avec des animaux), ce dernier étant une méthodologie clé, car il permet l'intégration des animaux dès les premières étapes de la recherche, ce qui est crucial pour prendre des décisions éclairées dans la phase de mise à l'échelle.

Pour la phase de « découverte », l'Alliance a inauguré l'installation respirométrique la plus avancée d'Amérique latine sur son campus de Palmira. Ces chambres seront essentielles pour la validation in vivo des accessions de fourrages ayant la plus grande capacité à réduire les émissions de méthane. Composée de 16 chambres (8 pour les moutons et 8 pour les bovins), cette installation de recherche est la plus avancée en matière de mesures précises en temps réel. Ces chambres sont équipées d'instrumentation de pointe de Sable Systems, ce qui permet une surveillance précise des concentrations de gaz dérivées de différentes options alimentaires, tandis que leur environnement hermétique et contrôlé maintient une température, une humidité et un flux d'air constants, simulant des conditions réelles pour les futures études de mise à l'échelle dans l'élevage.

Les animaux sont actuellement dans une phase d'adaptation cruciale avant de commencer les essais dans les chambres de respirométrie. Crédit : CIAT/Juan Pablo Marín.

L'une des fondations scientifiques clés du projet de Fourrages à Faible Méthane est le potentiel significatif (bien que sous-utilisé) des divers fourrages stockés dans les banques de gènes du CGIAR pour réduire les émissions de méthane. L'incorporation de légumineuses et d'herbes à haute digestibilité - en particulier les espèces riches en tanins - a été démontrée pour réduire à la fois les émissions totales de méthane et l'intensité du méthane. Une étude récente menée par le Programme de Fourrages Tropicaux de l'Alliance a démontré que les taurillons nourris avec un régime contenant 23 % de Leucaena diversifolia (une légumineuse cultivée avec de l'herbe dans un système sylvopastoral) produisaient 15 % de méthane en moins comparé à ceux suivant un régime uniquement herbacé.

« Ces résultats sont très prometteurs et soutiennent notre approche de projet. Notre cadre fonctionne comme un entonnoir : nous commencerons avec une large sélection d'accessions et d'espèces diverses, les analysant d'abord dans le laboratoire de qualité des fourrages, où nous simulons les conditions du rumen sous conditions in vitro. Ensuite, les fourrages les plus prometteurs pour réduire les émissions de méthane seront identifiés, améliorés par l'édition génique, et évalués dans des essais agronomiques. Enfin, nous validerons les meilleurs candidats en utilisant des méthodes in vivo, telles que les chambres de respirométrie », a partagé Dr. Alejandra Marín, co-leader de la phase de 'découverte' du projet de Fourrages à Faible Méthane.

Le bien-être des animaux dans les essais

Le bien-être animal est une priorité absolue dans ces essais, et l'Alliance dispose d'un Comité d'Éthique Animale pour superviser les protocoles qui respectent les « cinq libertés » du bien-être animal, qui incluent la liberté de ne pas souffrir de la faim, de la soif, de l'inconfort physique, de la peur et la liberté d'exprimer un comportement normal.

« Le bien-être animal est une priorité absolue, en garantissant qu'ils se sentent en sécurité et bien soignés, avec de la nourriture toujours disponible. En réduisant l'anxiété, nous créons un environnement sans stress, permettant d'obtenir des résultats précis lorsque les tests in vivo commencent », a expliqué Alejandro Montoya - le vétérinaire et zootechnicien du projet - qui est également responsable de la supervision des soins du bétail.

Le comité adhère à des protocoles stricts alignés sur les normes nationales et internationales pour garantir le bien-être des animaux participant à la recherche. Crédit : CIAT/Anny Yedra

Le rôle de l'Alliance et du CGIAR

L'établissement de chambres de respirométrie sur le campus de l'Alliance en Colombie fait partie d'une collaboration plus large entre des institutions de recherche locales et internationales, incluant deux autres centres du CGIAR (l'Institut International de Recherche sur le Bétail (ILRI) et le Centre International de Recherche Agricole dans les Zones Arides (ICARDA), des agences gouvernementales et des ONG telles que le Global Methane Hub et son initiative Methane Accelerator, avec le soutien du Bezos Earth Fund et de la Fondation Bill et Melinda Gates.

Les banques de gènes du CGIAR, qui hébergent des milliers d'accessions de fourrages, possèdent un grand potentiel pour contribuer à une réduction mondiale des émissions de méthane. Cependant, jusqu'à présent, seule une petite partie de cette collection a été testée pour ses propriétés de réduction du méthane. Cela représente une opportunité largement inexplorée d'identifier et de promouvoir l'utilisation de ces fourrages à une plus grande échelle.

Carte des trois banques de gènes du CGIAR dont le matériel génétique sera utilisé dans les essais du projet de Fourrages à Faible Méthane. Crédit : CIAT

 

 

L'établissement des chambres de respirométrie marque une avancée, permettant aux chercheur.e.s de tester systématiquement une grande variété de fourrages de manière plus efficace. En identifiant quelles herbes et légumineuses des banques de gènes du CGIAR peuvent réduire les émissions de méthane, cette recherche garantit que le matériel génétique conservé dans les banques de gènes contribue activement à la construction de systèmes d'élevage plus durables.

« Les pâturages ou les stocks de nourriture qui incorporent plusieurs espèces soutiennent des services écosystémiques essentiels tels que l'attraction des pollinisateurs.euses, l'amélioration de la biote du sol, la fourniture de sites de nidification pour les oiseaux, et la création de lieux de fouissage pour les petits mammifères. Considérant la crise actuelle de la biodiversité, il est crucial que la production animale contribue à ces efforts », explique Dr. Juan Andrés Cardoso - Écophysiologiste végétal du Programme de Fourrages Tropicaux.

Un bourdon Xylocopa sp. pollinisant la légumineuse fourragère Canavalia ensiformis. Crédit : CIAT/Anny Yedra

Transformer la recherche en action

Ce partenariat s'aligne avec les efforts plus larges pour créer des systèmes d'élevage plus durables, en se concentrant sur l'avancement des connaissances sur la réduction des émissions de méthane et sur l'augmentation de l'adoption à l'échelle mondiale de régimes et pratiques d'élevage durables.

En développant des facteurs d'émission spécifiques par pays, nous pouvons grandement améliorer la précision avec laquelle nous mesurons les émissions de méthane issues du bétail. Ces facteurs aideront à affiner les inventaires nationaux de gaz à effet de serre et permettront un suivi plus précis des progrès réalisés dans la réduction des émissions.

De plus, des systèmes de surveillance, de rapport et de vérification rentables faciliteront le suivi des mesures d'atténuation, garantissant que les actions entreprises sont impactantes. Avec ces systèmes en place, les parties prenantes peuvent également explorer des options de financement climatique telles que les marchés du carbone, ouvrant de nouvelles opportunités pour les agriculteurs de réduire les risques financiers et d'adopter des pratiques plus écologiques.

Une plateforme mondiale de Fourrages à Faible Méthane est également en cours de développement pour prioriser l'adoption de fourrages améliorés, ce qui fournira un soutien essentiel aux gouvernements, entreprises, donateurs et institutions financières pour évaluer la pertinence des LMF et évaluer les gains potentiels de productivité pour encourager une transition à grande échelle vers des systèmes d'élevage à faibles émissions qui fournissent des services écosystémiques supplémentaires.

"Notre objectif est d'équiper les producteurs et les acteurs de la chaîne de valeur avec les outils, le soutien technique et le financement nécessaires pour favoriser une agriculture durable. En favorisant des conditions pour une surveillance rentable et des investissements sécurisés, nous visons à rendre la transition vers des systèmes d'élevage à faibles émissions à la fois impactante et gratifiante", a partagé Dr. Ciniro Costa Jr. - Leader de la phase de 'déploiement' du projet de Fourrages à Faible Méthane.

Cette infrastructure renforce le leadership de l'Alliance dans la recherche sur l'atténuation du méthane et la durabilité environnementale en Amérique Latine et au-delà, renforçant son engagement envers l'innovation dans les solutions d'élevage durables. De plus, cela reflète le dévouement de l'organisation à porter la science développée au centre de recherche vers les producteurs sur le terrain, étendant l'impact de ces solutions dans la production animale.

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