為了保護(hù)環(huán)境，他們給牛背上收集屁的背包

審核專家：朱廣思北京科普作協(xié)會員

想象一下，如果有一頭牛在你身邊放個屁，那聲音估計(jì)綿延悠長，還有可能飛出來點(diǎn)“不明物體”。

來源丨grist.org

我們普通人遭遇牛屁，想必都是避之不及，但是有誰曾想過，有這么一群人專門收集牛放的屁。根據(jù)媒體報道，來自阿根廷的科研團(tuán)人員通過實(shí)驗(yàn)，每天能從1頭奶牛中收集大約300升甲烷氣體。那么，他們收集牛屁到底有什么用途？

來源丨Daily Record

農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體約占世界溫室氣體總量的14%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上有15億頭牛和數(shù)十億頭其他草食動物，而牛放的屁中甲烷含量高達(dá)25%，是農(nóng)業(yè)溫室氣體中重要組成。就其對全球變暖的影響而言，甲烷的威力是二氧化碳的23倍。美國糧食及農(nóng)業(yè)組織表示，到2030年，農(nóng)業(yè)甲烷產(chǎn)量可能增加60%。

來源丨《Mooooove Over, Cows! Kangaroo Farts Warm the Earth, Too | Live Science》

除了放屁，牛還可以通過打嗝排放大量甲烷，關(guān)于牛平均排出的甲烷量，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)各不相同。一些專家說每天100升到200升（約26加侖到53加侖），而另一些專家則說每天高達(dá)500升（約132加侖）。無論怎么統(tǒng)計(jì)，這些大量的甲烷，相當(dāng)于一輛汽車一天產(chǎn)生的污染。

因此，談?wù)撓拗婆７牌ǖ呐欧趴刹皇囚[著玩的。但另一方面，甲烷也可以用作汽車發(fā)動機(jī)驅(qū)動燃料。所以說，用牛屁作為汽車燃料，可謂是一舉兩得。

牛打的嗝和放的屁可以做燃料？來源 | sciencejournalforkids.org

那么說到這里，甲烷到底如何在牛體內(nèi)產(chǎn)生，以及它是如何被收集利用的呢？下面我們就簡明扼要地介紹一下。

1 甲烷在牛身上的釋放途徑

包括牛在內(nèi)的反芻動物通過消化系統(tǒng)和糞便產(chǎn)生甲烷，這是它們消耗、消化食物的自然結(jié)果。

來源丨Recent Posts

該過程主要發(fā)生在瘤胃，瘤胃是反芻動物的第一胃。瘤胃中的瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)與甲烷產(chǎn)生有密切關(guān)系，它就像一臺厭氧發(fā)酵罐，反芻動物攝入的含纖維素、半纖維的植物以及飼料中的碳水化合物在瘤胃內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，降解產(chǎn)生丙酮酸，再產(chǎn)生大量的二氧化碳。

同時，瘤胃微生物在降解碳水化合物生成揮發(fā)性脂肪酸的過程中，會釋放大量的電子載體，這些電子載體又被還原成氫氣。

然后，大多數(shù)瘤胃產(chǎn)甲烷菌（如占主導(dǎo)地位的甲烷再生桿菌）就可以利用氫氣和甲酸鹽，將二氧化碳還原為甲烷。氫營養(yǎng)路徑是瘤胃中主要的甲烷產(chǎn)生路徑，瘤胃中大約82%的甲烷合成源自氫氣還原二氧化碳的結(jié)果。

一些瘤胃產(chǎn)甲烷菌還可以將甲基結(jié)構(gòu)（如甲胺、甲醇、甲硫醇等）氧化成二氧化碳，產(chǎn)生電子，再進(jìn)一步將甲基還原為甲烷。

少數(shù)瘤胃產(chǎn)甲烷菌，如產(chǎn)甲烷石狀菌屬，可以與乙酸鹽反應(yīng)，將乙酸鹽異化為二氧化碳和甲烷。最后，牛把體內(nèi)積蓄的甲烷排出。

反芻動物產(chǎn)生甲烷的過程 來源 | sciencenews.org

2 阿根廷農(nóng)業(yè)科學(xué)家氣體實(shí)驗(yàn)

為了收集牛屁，阿根廷的農(nóng)業(yè)科學(xué)家專門為牛設(shè)計(jì)了一種氣球狀塑料背包，也可以說是“牛屁包”。這種裝置可以直接將管子插入牛的胃部，用來在源頭收集牛產(chǎn)生的甲烷，這管子再將收集的氣體通向背包內(nèi)。
在他們的實(shí)驗(yàn)中，至少有10頭牛接受了試驗(yàn)，其中一部分飼養(yǎng)在畜欄里，其排放的氣體可以收集到掛在屋檐上的氣袋中，并進(jìn)行分析。這種“牛屁包”最多可收集300升甲烷，科學(xué)家們再將收集的氣體純化為為供汽車燃料使用的“天然氣”，并且最多可供一輛汽車行駛24小時。

來源丨《Collecting Cow Farts: The Stupid-Brilliant Solution To Global Warming》）

一頭重達(dá)550公斤的牛平均每天就能釋放出800-1000升的氣體。按照理論計(jì)算，該重量的牛每天產(chǎn)生的甲烷足以讓一輛汽車連續(xù)行駛72小時。

用于收集牛屁的背包 來源 | 《The Racing Extinction Challenge: Diet | Discovery Blog | Discovery》

因此，收集牛屁工作表面看似是一項(xiàng)不太體面、干著難受的工作，實(shí)則是一種既環(huán)保又節(jié)能的科研嘗試，這些工作為我們?nèi)祟悳p少溫室氣體排放以及發(fā)展新能源開創(chuàng)了積極的示范效應(yīng)。