Cientistas agrícolas e marinhos da Universidade da Califórnia uniram forças para combater uma das maiores fontes de emissão de metano na Califórnia:arrotos de vacas.

Os cientistas descobriram que uma certa espécie de alga marinha vermelha, Asparagopsis taxiformis, produz um composto que poderia interromper a produção bovina de metano, um poderoso gás de efeito estufa 30 vezes mais potente do que o CO2. Isso é significativo porque mais da metade de todas as emissões de metano na Califórnia vêm da pecuária, principalmente de 1,8 milhão de vacas leiteiras do estado enquanto arrotam, expire, peidar e produzir estrume. Dessas emissões relacionadas ao gado, arrotos têm mais força, responsável por cerca de 95% do metano lançado no meio ambiente.

Quando a Scripps Institution of Oceanography na UC San Diego, a ecologista marinha Jennifer Smith leu sobre um estudo recente da UC Davis envolvendo Asparagopsis, ela ficou intrigada. Com experiência em botânica marinha, especificamente ficologia - o estudo de algas marinhas e algas - Smith está muito familiarizado com Asparagopsis. Na verdade, ela se lembra de ter visto algumas das algas vermelhas crescendo ao acaso em um tanque no Aquário Experimental de Scripps, uma instalação de pesquisa fornecida por água do mar bombeada do final do Píer Scripps.

Pesquisas em andamento lideradas por cientistas agrícolas da UC Davis descobriram que adicionar apenas uma pequena quantidade de alga Asparagopsis à ração do gado pode reduzir drasticamente as emissões de metano das vacas leiteiras em mais de 50 por cento. Esses resultados preliminares são promissores, mas ainda muito pouco se sabe sobre se é possível cultivar algas marinhas em quantidade suficiente para atender às demandas potenciais da indústria pecuária.

Buscando uma oportunidade de colaboração, no outono de 2018, Smith estendeu a mão para Ermias Kebreab, professor de ciência animal na UC Davis e líder do estudo de algas marinhas. Smith estava interessado em tentar cultivar Asparagopsis em laboratório - algo que nunca foi feito antes - e explorar o cultivo dessa alga vermelha em uma escala maior. Kebreab respondeu quase imediatamente, e logo Smith se viu embarcando em um projeto de paixão por algas marinhas carregado de potencial.

"Estou muito animado com todas as oportunidades de pesquisa que estão à frente para compreender essencialmente as complexidades desta bela alga vermelha e tentar entender como podemos ser capazes de usá-la para mitigar a produção de metano no gado, "disse Smith, professor associado do Center for Marine Biodiversity and Conservation at Scripps.

Smith é bem conhecida por sua pesquisa sobre recifes de coral, particularmente seu trabalho com o projeto 100 Island Challenge, que visa mapear e coletar dados de recifes de coral de ilhas ao redor do globo. Mas ela também tem experiência com o cultivo de algas por meio de seu trabalho na California Seaweed Company, uma startup que ela co-lidera com o ex-aluno Brant Chlebowski que busca cultivar de forma sustentável algas marinhas culinárias de alta qualidade.

Ela está bem ciente dos desafios que enfrentará em seu último empreendimento.

“Asparagopsis é uma alga marinha complicada e pouco se sabe sobre sua biologia, então isso representa muitas oportunidades de uma perspectiva científica, e não é algo que podemos simplesmente começar a dimensionar amanhã, "disse Smith." Temos muito trabalho a fazer para aprender mais sobre sua biologia, fisiologia e ecologia antes de podermos desenvolver um modelo para cultivo em escala. "

Cumprindo uma meta de 2030

O estudo da UC Davis foi solicitado, em parte, com a aprovação de uma lei recente da Califórnia que exige que os produtores de leite e outros produtores reduzam as emissões de metano em 40% até 2030. Como as empresas e os produtores buscam métodos acessíveis e eficazes para reduzir as emissões de metano, tem havido um interesse crescente em uma solução potencial de algas marinhas.

"Pedimos a Jen para se juntar a nós porque precisávamos de um biólogo marinho para trabalhar na melhor forma de cultivar as algas e aumentar a produção, "disse Kebreab, Sesnon Endowed Chair no Departamento de Zootecnia da UC Davis. "Assim que mostrarmos seu potencial, esperamos alta demanda, então precisamos começar a trabalhar para atender a essa demanda - e Jen seria crucial para o sucesso dessa tecnologia. "

Pouco depois de sua conversa inicial com Kebreab, Smith voltou ao Aquário Experimental em busca da alga marinha "rosada" que vira ali dois anos antes. Para seu deleite, ainda estava no aquário, crescendo forte. Nos últimos meses, ela está usando essas amostras iniciais para cultivar algas, semelhante à forma como as suculentas podem ser propagadas a partir de um único corte.

As amostras de Asparagopsis agora alojadas no Laboratório Smith são apresentadas em uma matriz deslumbrante de frascos borbulhantes preenchidos com o que parecem minúsculos pompons rosa movendo-se descontroladamente. Essas pequenas bolas cor-de-rosa são, na verdade, algas na fase esporófita de crescimento; apenas uma das três fases que existem no ciclo de vida desta alga. Smith está particularmente interessada em trabalhar com algas marinhas nesta fase menor porque ela viu algumas das amostras dobrarem de tamanho em menos de uma semana.

Agora mesmo, ela está tentando encontrar o "ponto ideal" onde as algas estão crescendo em sua taxa mais alta, ao mesmo tempo que aumenta sua concentração de bromofórmio - o composto responsável por interferir nas enzimas que produzem metano no intestino de uma vaca.

Smith também tem conduzido uma variedade de experimentos para entender como a composição química e as taxas de crescimento das algas marinhas mudam em diferentes condições de laboratório, incluindo temperatura e luz, concentração de nutrientes, e concentração de CO2.

A fim de garantir culturas limpas, ela não está usando o fluxo através da água do mar, pois isso tem o potencial de atrair "caronas, "criaturas marinhas potencialmente prejudiciais ou contaminantes que podem contaminar as amostras.

Smith observa que ninguém jamais completou o ciclo de vida de Asparagopsis em cativeiro, e há muito trabalho a ser feito para ver se o cultivo dessa alga vermelha é possível em maior escala.

Como cultivar algas marinhas em massa

Asparagopsis taxiformis é uma espécie subtropical nativa de lugares como a Austrália e as ilhas havaianas, mas também é encontrado em áreas mais ao norte, incluindo Baja California, México e vários locais fora do sul da Califórnia, incluindo San Diego e Ilha Catalina.

A alga seca usada para o estudo da UC Davis foi colhida na natureza na Austrália, onde é mais abundante. É possível que no futuro, pesquisadores da UC Davis podem usar amostras de algas marinhas cultivadas por Smith em seus estudos, mas ela nota que há um limite para o que um laboratório pode produzir.

"Eu não acho que vou cultivar pessoalmente todas as algas que vão alimentar todas as vacas, mas certamente gostaria de contribuir para o desenvolvimento da tecnologia, as abordagens e encontrar a maneira mais eficiente e sustentável de fazer isso, "disse Smith.

No futuro próximo, Smith planeja coletar diferentes populações de Asparagopsis de outros lugares da Califórnia para que ela possa ter diferentes cepas genéticas crescendo no laboratório. Ela também está envolvida em outro estudo colaborativo de algas marinhas, no qual os cientistas irão sequenciar o genoma de 12 tipos diferentes de algas marinhas, um deles sendo Asparagopsis.

Seu objetivo de longo prazo é entender a maneira mais eficiente e com carbono negativo de passar do cultivo de algas marinhas em laboratório para o cultivo externo em grandes tanques, ou potencialmente até mesmo em oceano aberto, um empreendimento que ela acha que está muito mais longe. Mas para agora, Smith diz que trabalhar no cultivo baseado em terra é o caminho a percorrer.

O trabalho atual de Smith no cultivo de Asparagopsis é um show de uma mulher, mas ela planeja expandir sua equipe de pesquisa em breve. Ela é movida pela possibilidade de contribuir com pesquisas que possam ter impactos duradouros no meio ambiente. Ao contrário do CO2, que permanece na atmosfera por centenas a milhares de anos, o metano tem uma vida útil relativamente curta de cerca de 10 anos, o que significa que as mudanças feitas hoje podem ter um impacto no futuro próximo.

"A oportunidade de gerenciar potencialmente as emissões de metano de arrotos de vacas nunca esteve realmente na mesa, "disse Smith." Mas com esta colaboração incomum - um biólogo marinho trabalhando com a indústria pecuária e cientistas pecuários - podemos ter uma influência nas emissões de gases de efeito estufa. É um casamento louco de três campos da ciência totalmente díspares e estou muito animado por fazer parte disso. "