Vee is essentieel voor het menselijk leven, omdat het voedsel en materialen biedt, maar ze spelen ook een belangrijke rol bij klimaatverandering. Zoals alle herkauwers produceren koeien methaan, een krachtig broeikasgas, als een natuurlijk bijproduct van het verteren van hun voedsel. Dit gas is veel effectiever in het vasthouden van warmte in de atmosfeer dan koolstofdioxide, wat het verminderen van de emissies van vee een cruciaal doel maakt voor het beperken van de opwarming van de aarde. Decennialang hebben wetenschappers vertrouwd op grote, afgesloten kamers, genaamd respiratiekamers, om precies te meten hoeveel gas een enkele koe produceert. Deze kamers worden beschouwd als de gouden standaard omdat ze bijna al het gas opvangen dat een dier uitademt. Echter, ze zijn duur, moeilijk te bouwen en vereisen dat dieren dagenlang in een kleine ruimte worden opgesloten, wat hun natuurlijke gedrag en eetgewoonten kan veranderen. Vanwege deze beperkingen hebben onderzoekers lang gezocht naar een manier om methaan in de echte wereld te meten, op de boerderij, zonder het dier in een doos te dwingen.

Een nieuwe studie heeft een belangrijke stap gezet naar dit doel door een draagbaar apparaat te testen dat ontworpen is om methaan direct uit de adem van een koe te meten terwijl deze vrij beweegt. Het apparaat, bekend als ZELP Sense, is een aan de hals bevestigde eenheid die de lucht rond de neus van het dier bemonstert en computermodellen gebruikt om de dagelijkse emissies te berekenen. Om te zien of dit nieuwe hulpmiddel werkt, vergeleken onderzoekers van het Bioeconomy Science Institute in Nieuw-Zeeland de metingen ervan met de traditionele respiratiekamers. Ze werkten met zes melkkoeien, waarbij ze het apparaat om de dieren pasten en observeerden hoe de dieren reageerden. Het doel was tweeledig: om er zeker van te zijn dat het apparaat de koeien niet verontrustte of hun eetgewoonten veranderde, en om te zien of de cijfers die het produceerde overeenkwamen met de vertrouwde metingen uit de kamers. De resultaten suggereren dat hoewel het apparaat de precisie van de kamer nog niet voor elke dag even goed evenaart, het bijzonder goed is in het volgen van veranderingen in emissies wanneer het dieet van de koe verandert, wat een veelbelovend pad biedt naar schaalbare, monitoring in de echte wereld.

De reis begon met een zorgvuldige adaptieperiode om ervoor te zorgen dat de koeien comfortabel waren met de nieuwe technologie. Zes koeien werden uitgerust met niet-functionele versies van het apparaat, die eruit zagen en aanvoelden als het echte ding, maar geen sensoren bevatten, alleen gewichtjes. De onderzoekers hielden nauwlettend toezicht op tekenen van stress of onrust. De meeste koeien vertoonden een korte uitbarsting van opwinding of verwarring toen het apparaat voor het eerst werd bevestigd, wat minder dan negentig seconden duurde. Ze kunnen hun kop schudden of in cirkels rennen, maar dit gedrag stopte snel. Binnen een uur waren de dieren aan het eten en aan het herkauwen zoals ze dat altijd deden. Tegen het einde van de vijfdaagse adaptiefase waren de koeien kalm en werd er geen fysieke irritatie aan hun huid of haar gevonden. Deze snelle terugkeer naar normaal gedrag was cruciaal; het bewees dat het apparaat geen blijvende pijn of stress veroorzaakte, wat de gegevens zou kunnen verstoren door de koeien minder te laten eten of anders te laten bewegen.

Zodra de koeien comfortabel waren, selecteerden de onderzoekers vier van hen voor het hoofdexperiment. Deze dieren werden uitgerust met de werkende apparaten en geplaatst in de respiratiekamers voor twee afzonderlijke meetperioden. De eerste periode liet de koeien zoveel verse weidegrond eten als ze wilden. De tweede periode was een test van gevoeligheid, waarbij de onderzoekers de hoeveelheid voedsel die aan de koeien werd aangeboden opzettelijk verminderden om te zien of het apparaat de resulterende daling in methaan kon detecteren. Tijdens deze perioden registreerden zowel de kamers als de draagbare apparaten de gasemissies gelijktijdig. De onderzoekers volgden ook hoeveel de koeien aten en hoeveel hun lichaamsgewicht veranderde, aangezien deze factoren direct verbonden zijn met hoeveel methaan een dier produceert.

De resultaten toonden aan dat het draagbare apparaat zeer reactief was op veranderingen in het dieet van de koeien. Wanneer de koeien normaal werden gevoed, registreerden zowel de kamers als het apparaat vergelijkbare niveaus van methaan, hoewel de dagelijkse cijfers van het apparaat iets meer varieerden van dag tot dag. Wanneer de voedselinname werd beperkt, legden beide methoden een scherpe daling in de emissies vast. De kamers lieten een daling zien van ongeveer de helft, terwijl het apparaat een reductie van ongeveer een derde registreerde. Belangrijker nog, het apparaat volgde de neerwaartse trend dag na dag, wat het gedrag van de kamers weerspiegelde. Dit is een vitale bevinding omdat het aantoont dat het apparaat de impact van verschillende voedingsstrategieën kan detecteren, wat vaak belangrijker is voor boeren en beleidsmakers dan het weten van het exacte getal voor een enkele dag.

Wanneer de onderzoekers de dagelijkse totalen van het apparaat vergeleken met de kamer-metingen, vonden zij een matig niveau van overeenstemming. Het apparaat schatte de hoeveelheden methaan iets lager in dan de kamers, vooral wanneer de emissies hoog waren. Echter, naarmate de koeien minder aten en de emissies daalden, kwamen de twee methoden nog nauwer overeen. De studie merkte ook een specifiek technisch probleem op tijdens de eerste meetperiode: een klein deel van de monsterarm van het apparaat werd af en toe geblokkeerd, wat waarschijnlijk bijdroeg aan de hogere variabiliteit in de gegevens. Zodelijk dit handmatig werd schoongemaakt tijdens de tweede periode, werden de gegevens consistenter. Ondanks deze kleine discrepanties was het algemene patroon duidelijk: het apparaat identificeerde succesvol dat de methaanproductie daalde als reactie op minder voedsel.

De studie concludeert dat het ZELP Sense-apparaat een levensvatbaar hulpmiddel is voor het monitoren van methaan in de echte wereld, mits de beperkingen ervan begrepen worden. Het vervangt nog niet de respiratiekamer voor de meest precieze, absolute metingen van een enkel dier op een enkele dag. Echter, het vermogen om trends te volgen en te reageren op veranderingen in het dieet suggereert dat het gebruikt kan worden om grote groepen vee over verschillende boerderijen en omgevingen te evalueren. De onderzoekers benadrukken dat het apparaat geen blijvende schade aan de dieren heeft veroorzaakt en dat de koeien er bijna onmiddellijk aan gewend waren. Hoewel verdere tests met grotere aantallen koeien en verschillende soorten voer nodig zijn om de technologie te verfijnen, bewijst dit werk dat we dichter bij een toekomst komen waar methaanemissies continu, nauwkeurig en zonder de dieren in een laboratorium op te sluiten, gemeten kunnen worden.