Il bestiame è essenziale per la vita umana, fornendo cibo e materiali, ma gioca anche un ruolo significativo nel cambiamento climatico. Come tutti i ruminanti, le mucche producono metano, un potente gas serra, come sottoprodotto naturale della digestione del loro cibo. Questo gas è molto più efficace nel trattenere il calore nell'atmosfera rispetto all'anidride carbonica, rendendo la riduzione delle emissioni del bestiame un obiettivo critico per limitare il riscaldamento globale. Per decenni, gli scienziati si sono affidati a grandi stanze sigillate chiamate camere di respirazione per misurare esattamente quanto gas produce una singola mucca. Queste camere sono considerate il gold standard perché catturano quasi tutto il gas che l'animale espira. Tuttavia, sono costose, difficili da costruire e richiedono che gli animali siano confinati in uno spazio ristretto per giorni, il che può alterare il loro comportamento naturale e le loro abitudini alimentari. A causa di queste limitazioni, i ricercatori cercano da tempo un modo per misurare il metano nel mondo reale, in fattoria, senza costringere l'animale in una scatola.

Un nuovo studio ha compiuto un passo significativo verso questo obiettivo testando un dispositivo indossabile progettato per misurare direttamente il metano dal respiro di una mucca mentre si muove liberamente. Il dispositivo, noto come ZELP Sense, è un'unità montata sul collare che campiona l'aria intorno al naso dell'animale e utilizza modelli informatici per calcolare le emissioni giornaliere. Per vedere se questo nuovo strumento funziona, i ricercatori del Bioeconomy Science Institute in Nuova Zelanda hanno confrontato le sue letture con le tradizionali camere di respirazione. Hanno lavorato con sei mucche da latte, dotandole del dispositivo e osservando come reagivano gli animali. L'obiettivo era duplice: assicurarsi che il dispositivo non causasse stress alle mucche o cambiasse le loro abitudini alimentari, e vedere se i numeri prodotti corrispondevano alle misurazioni affidabili delle camere. I risultati suggeriscono che, sebbene il dispositivo non raggiunga ancora la precisione della camera per ogni singolo giorno, è notevolmente bravo a tracciare i cambiamenti nelle emissioni quando la dieta della mucca cambia, offrendo una strada promettente verso un monitoraggio scalabile e reale.

Il viaggio è iniziato con un periodo di adattamento attento per garantire che le mucche fossero a proprio agio con la nuova tecnologia. Sei mucche sono state dotate di versioni non funzionanti del dispositivo, che apparivano e sembravano l'originale ma non contenevano sensori, solo pesi. I ricercatori hanno osservato attentamente segni di stress o agitazione. La maggior parte delle mucche ha mostrato un breve sussulto di eccitazione o confusione quando il dispositivo è stato attaccato per la prima volta, durato meno di novanta secondi. Potrebbero aver scosso la testa o corso in cerchio, ma questo comportamento è cessato rapidamente. Entro un'ora, gli animali stavano mangiando e masticando il loro bocconi come sempre facevano. Alla fine del periodo di adattamento di cinque giorni, le mucche erano calme e non è stata trovata alcuna irritazione fisica sulla loro pelle o sul pelo. Questo rapido ritorno al comportamento normale era cruciale; ha dimostrato che il dispositivo non causava dolore o stress duraturo, che avrebbero potuto falsare i dati facendo mangiare meno o muovere diversamente le mucche.

Una volta che le mucche si sono sentite a proprio agio, i ricercatori ne hanno selezionate quattro per l'esperimento principale. Questi animali sono stati dotati dei dispositivi funzionanti e inseriti nelle camere di respirazione per due distinti periodi di misurazione. Il primo periodo ha permesso alle mucche di mangiare quanto pascolo fresco desiderassero. Il secondo periodo è stato un test di sensibilità, in cui i ricercatori hanno deliberatamente ridotto la quantità di cibo offerta alle mucche per vedere se il dispositivo potesse rilevare la conseguente diminuzione del metano. Durante questi periodi, le camere e i dispositivi indossabili hanno registrato simultaneamente le emissioni di gas. I ricercatori hanno anche monitorato quanto le mucche mangiassero e quanto variava il loro peso corporeo, poiché questi fattori sono direttamente collegati a quanto metano produce un animale.

I risultati hanno mostrato che il dispositivo indossabile era altamente reattivo ai cambiamenti nella dieta delle mucche. Quando le mucche venivano alimentate normalmente, sia le camere che il dispositivo registravano livelli simili di metano, sebbene i numeri giornalieri del dispositivo variassero un po' di più da un giorno all'altro. Quando il cibo era limitato, entrambi i metodi hanno catturato un netto calo delle emissioni. Le camere hanno mostrato un calo di circa la metà, mentre il dispositivo ha registrato una riduzione di circa un terzo. Più importante ancora, il dispositivo ha tracciato la tendenza al ribasso giorno dopo giorno, rispecchiando il comportamento delle camere. Questa è una scoperta vitale perché dimostra che il dispositivo può rilevare l'impatto di diverse strategie di alimentazione, il che è spesso più importante per agricoltori e decisori politici rispetto al conoscere l'numero esatto per un singolo giorno.

Quando i ricercatori hanno confrontato i totali giornalieri del dispositivo con le misurazioni della camera, hanno trovato un livello di accordo moderato. Il dispositivo tendeva a stimare quantità di metano leggermente inferiori rispetto alle camere, in particolare quando le emissioni erano elevate. Tuttavia, man mano che le mucche mangiavano meno e le emissioni diminuivano, i due metodi concordavano ancora di più. Lo studio ha anche notato un problema tecnico specifico durante il primo periodo di misurazione: una piccola parte del braccio di campionamento del dispositivo era occasionalmente ostruita, il che probabilmente ha contribuito alla maggiore variabilità dei dati. Una volta che questo è stato rimosso manualmente durante il secondo periodo, i dati sono diventati più coerenti. Nonostante queste piccole discrepanze, il modello generale era chiaro: il dispositivo ha identificato con successo che la produzione di metano stava diminuendo in risposta a meno cibo.

Lo studio conclude che il dispositivo ZELP Sense è uno strumento praticabile per il monitoraggio del metano in contesti reali, a patto che i suoi limiti siano compresi. Non sostituisce ancora la camera di respirazione per le misurazioni più precise e assolute di un singolo animale in un singolo giorno. Tuttavia, la sua capacità di tracciare i trend e rispondere ai cambiamenti della dieta suggerisce che può essere utilizzato per valutare grandi gruppi di bestiame in diverse fattorie e ambienti. I ricercatori sottolineano che il dispositivo non ha causato alcun danno duraturo agli animali e che le mucche si sono adattate quasi immediatamente. Sebbene siano necessari ulteriori test con un numero maggiore di mucche e diversi tipi di mangime per perfezionare la tecnologia, questo lavoro dimostra che ci stiamo avvicinando a un futuro in cui le emissioni di metano possono essere misurate continuamente, accuratamente e senza confinare gli animali in un laboratorio.