ウシのゲップのメタンを減らし地球温暖化を防ぐ

帯広畜産⼤学⻄⽥武弘動物飼養学
養賢堂

Rumenミノ

Reticulum
ハチノス

Omasum
センマイ

Abomasum
ギアラ

京都議定書1997年12月11日京都市
第3回気候変動枠組条約締約国会議（地球温暖化防止京都会議、COP3）で議決
地球温暖化の原因となる，温室効果ガス
二酸化炭素 (CO2)
メタン (CH4)
亜酸化窒素 (N2O)
フロン類
六フッ化硫黄 (SF6)
先進国における削減率 1990年を基準
各国別に定め 共同で約束期間内(2008～2012年)に目標値を達成

温室効果ガスの対流圏の濃度，寿命，地球温暖化ポテンシャル
化合物濃度

地球温暖化

1759年

2021年

寿命(年)

二酸化炭素 280
メタン700亜酸化窒素 270416ppm1908ppb
335ppb

5-200
8.4
120

ポテンシャル125300IPCC (2001), World Meteorological Organization (2022)

https://public.wmo.int/en/media/press-release/greenhouse-gas-bulletin-another-year-another-record

メタン産生のしくみ
メタンCH4メタンCH4

発酵産物
ウシの主要な栄養源
酢酸 酪酸

60〜90%
メタン産生菌プロピオン酸10〜40%(H2を消費)H ，ギ酸，CO22 (メタンの材料)

メタン発生量(L/日)

飼料
細菌

飼料摂取量(kg/日)

https://agresearchmag.ars.usda.gov/2006/feb/animal/
https://www.sciencephoto.com/media/799139/view
https://www.sciencephoto.com/media/13212/view/halococcus-archaea-sem
https://anaerobicfungi.org/neocallimastix/

原虫

飼料

カビ

メタン(CH4)
難溶性で血中には吸収されないあい気(ゲップ)として口から排出される
13.15kcal/gのエネルギー価を持つゲップ

ルーメン内プロトゾア

メタン細菌反芻動物における摂取飼料エネルギーの体内配分
総エネルギー
糞のエネルギー

可消化エネルギー

尿のエネルギー

代謝エネルギー

メタンエネルギー
畜大で測定可能

熱発生量

熱増加

正味エネルギー

維持のエネル
ギー

生産のためのエネルギーエネルギーの体内配分
メタン 5-15%

熱 40-50%

糞40-50%
尿 3-5%
飼料 100%蓄積 --- 肉, 乳

(15%)(全体の0.66%)
https://www.maff.go.jp/chushi/heya/quiz/q2_bad.html

反芻家畜からのメタンがその国の温室効果ガス発生量に占める割合
ニュージーランド33%

オーストラリア

10%

アメリカ

5%

日本

0.5%

ルーメンから発生するメタンガス
1日 250～500リットル
浴槽の2倍超
1日 400リットルメタンとすると泌乳牛400÷22.4×16で1日 286gメタン 365日で1年 104kgメタン 21倍して1年 2.19トン二酸化炭素
自家用車 2人が6,000km走る
2.1トン二酸化炭素(1年の平均)

ウシ14億頭車 10億台メタン発生量(L/頭/日)

500
325

CH4 = -17.766 + 42.793DM - 0.849DM2

乾物摂取量(kg/日)

乾物摂取量とメタン発生量との関係 (Shibataら1993)メタン発生量(L/kgFCM)

y = 6.33+317
FCM

r = 0.809**

38
2217FCM(kg/日)

4%脂肪補正乳量(FCM)メタン発生量との関係(栗原ら1996)

のうりょく たか

しょうすう かぎゅうにゅう能力の高いウシを少数飼う

牛乳600kgにゅうりょう

乳量20kgのとう30頭

ウシ

メタン13キロリットル

ぎゅうにゅう牛乳600kgにゅうりょう

乳量30kgのウシ

とう20頭

メタン10キロリットル

呼吸試験装置

メインの流路

マスク法

Flow meter

400L/min

Valve

FilterBrower

Silica gel

Gas flowElectronic signal

MaskDryer

Filter
5-10L/minPump

ガス
サンプリング

1.0L/minO2 Analyzer

ガス分析

Pump
0.5L/min

データ記録
ガス量計算

CO2 Analyzer Pump
0.5L/min

CH4 Analyzer(川嶋ら, 2002)

InterfacePump

Gas data
PersonalComputer家畜からのメタン直接測定

胃液との培養液からのメタン肉牛呼吸試験の一例

O2, %ヘッドケージ内ガス濃度の日内変動
20.8
20.6
0.70
0.50

CH4, %

0.30
0.05
0.03
0.01
9:30
▲飼料給与

15:30

21:30
▲飼料給与

3:30

9:00

CO2, %20.4

呼吸試験用チャンバー(つくば，畜産草地研究所)

メタンを低減するには生産性向上につながる

メタン低減とプロピオン酸産生
メタン

メタン発生量(L/日)

発酵産物

拮抗関係

高メタン産生牛

ウシの主要な栄養源
酢酸を両立させる

酪酸
メタン産生菌プロピオン酸

H2，ギ酸，CO2(H2を消費)(メタンの材料)飼料摂取量(kg/日)

プロピオン酸産生
メタン産生

細菌

原虫

飼料

カビ

低メタン産生牛

https://agresearchmag.ars.usda.gov/2006/feb/animal/
https://www.sciencephoto.com/media/799139/view
https://www.sciencephoto.com/media/13212/view/halococcus-archaea-sem
https://anaerobicfungi.org/neocallimastix/モネンシン(抗生物質)
原⾍や細菌を阻害
⽔素⽣成を抑制コハク酸やプロピオン酸をつくる
細菌の⽣育を間接的に促進
メタン4~31%減少
プロピオン酸増える---肥育促進
摂取した飼料あたりの体重増加は10%改善
酢酸は減る---乳脂肪率は減る
EUは2006年成⻑促進⽬的の抗⽣物質使⽤禁⽌
⽇本は禁⽌していないhttp://kashikyo.lin.gr.jp/images/05_other/geturei/451.pdf

3-ニトロオキシプロパノール(3-Nitrooxypropanol、3NOP)C3H7NO4メタン⽣成経路において最終段階の反応を触媒するメチル補酵素Mレダクターゼ(MCR)の阻害剤
48頭のホルスタインに低濃度から⾼濃度までの3つの異なる濃度の3-NOPを12週間投与
投与開始後2週間⽬で25〜32％のメタン減少
削減効果は実験が終了する12週⽬までずっと維持
乳⽜の乾物摂取量や産乳量などへのマイナスの影響はない
乳⽜の体重が増加傾向 メタン⽣成のために使われていたエネル
ギーが体重増加へ利⽤されたと推定

Hristov, A. N., et al., "An inhibitor persistently decreased enteric methane emission from dairy cows with no negative effect on milk production",
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015, volume 112, 10663-10668. doi:10.1073/pnas.1504124112

地球温暖化を抑制する海藻による試み

http://natural-history.main.jp/Tree_of_life/Eukaryote/Plantae/Rhodophyta/Asparagopsis_taxiformis/Asparagopsis_taxiformis.html

Asparagopsis taxiformis

高知県

Effects of Marine and Freshwater Macroalgae on In Vitro Total Gas and Methane
Production
海洋および淡水大型藻類がIn vitroにおける総ガスおよびメタン生成に及ぼす影響

Machado L, Magnusson M, Paul NA, de Nys R, Tomkins N (2014) PLoS ONE 9(1):e85289. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085289

【海藻サンプル】→20種類の淡⽔・海洋⼤型藻類
Macroalgae species

NumberFresh water algae

3Marine green algae
Brown algae

76Red alage

4

測定項⽬

✓化学組成 ✓⽔分含量

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085289

★アミジグサ(Dictyota)、カギケノリ(Asparagopsis)で顕著にCH₄⽣成減少
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085289

海藻で反芻家畜からのメタンガスを抑制する

2016年オーストラリア
カギケノリ（Asparagopsis taxiformis）紅藻⽺を使った野外試験では排出量を最⼤80％削減
⽜を使ったカリフォルニア⼤学デービス校の実験
紅藻と同類の海藻を飼料の1%分だけ混ぜる
メタンガス排出量を平均24〜58％削減
すべての飼育場で海藻を利⽤できるようにするため現在世界で養殖されている量を超える海藻必要
http://www.abc.net.au/news/2016-10-19/environmental-concerns-cows-eating-seaweed/7946630

ユーグレナとカギケノリがメタン発⽣量に及ぼす影響

https://www.euglena.jp/times/archives/14330
http://natural-history.main.jp/Tree_of_life/Eukaryote/Plantae/Rhodophyta/Asparagopsis_taxiformis/Asparagopsis_taxiformis.html

CH4 / D.DM (ml/g)

1613%減1425%減25%減1234%減1050%減86
42

ユーグレナ(EG)とカギケノリ(AT)がメタン発⽣量に及ぼす影響

%
EG
25%+A
T2.5

EG25%+A
T1%%
EG
10%+A
T2.5

EG
10%+A
T1%

EG
25%

EG
10%

2.
5%
AT1%AT

Control0結論
1. EGは栄養価の⾼い化合物、飼料代替物として使⽤可能。
2. 飼料中のEG含有量が25%を超えると、発酵に悪影響。
3. EG25％以下の配合率推奨。
4. AT1%25%メタン減少。

5. EG10% 13%メタン減少。
6. EG25% 25%メタン減少。
7. EG10%+AT1%混合で34%メタン削減。

8. EG25%+AT1%混合で50%メタン削減。

Animals2023,13,796.
https:// doi.org/10.3390/ani13050796

https://bmcecolevol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2148-9-199
https://www.fsc.go.jp/iken-bosyu/pc9_kagaku_osen_bromo_210625.pdf

Mootral® as feed additive

MOOTRALMootral®

いろいろな飼料におけるMootralのメタン抑制効果
CH4 / D.DM (ml/g)

1412108*

*

6*

*

4*

20020

100:0020

80:20

02060:40

02040:60

02020:80

5

いろいろな飼料におけるMootral投与が揮発性脂肪酸(VFA)に及ぼす影響A/P ratio

4**

3*

**

2

10020

100:002080:20

02060:40

02040:60

02020:80

ヒツジにMootralを投与したときのメタン発生量18CH4 / DM (g/kg)

17*

16*
15140
015

Mootral投与量(g/kg乾物)
Animal Feed Science and Technology
Volume 278, August 2021, 115007
https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2021.115007

10

ユーグレナAsparagopsis

3NOP

天然物質

天然物質

化学物質

消費者に受け入れ

非常にCH4抑制効

CH4抑制効果有り

られやすい

果が高い

研究が進んでいな

CH4抑制効果の要いので，最適投与因であるブロモホル ことに消費者はどの量などのデータがムは，発がん性が疑不足

われている

Mootral
長所

短所

乳や肉に残留するおそれ
微量だと使えるか？

化学物質を投与するような反応をするかにほんのうぎょう

おんしつこうかつかはいしゅつりょう

エネルギーの使われ方

日本の農業からの温室効果ガス排出量
ゲップ
15%

ねつ熱 40-50%ップ

メタン 5-15%
うんち
12%

ゲ

5,084万t

ウンチ
40-50%にさんかたんそ

その他
49%

かた-⼆酸化炭素(2020年度)

こめつく

⽶作り
24%

エサ 100%

ぎゅうにゅう にく

牛乳，肉へ

ゲップのメタンを減らすと
おんしつこうかへ

1. 温室効果ガスを減らすことができる
ぎゅうにゅうで2. 牛乳がたくさん出るようになる

おしっこ
3-5%

COP28, to be Held in Expo city on 30
November -12 December 2023, Dubai, UAE

https://www.cop28.com/en/