Les vaches : des usines à gaz ?

Méthane et vachesSi la désertion des pâturages par nos ruminants semblent être un problème de quelques décennies, l’opinion publique s’en est emparée plus récemment. Il semblerait que ces inquiétudes soient concomitantes aux incriminations de contribution à la production de gaz à effet de serre par ces mêmes ruminants.

Les conséquences du méthane sur l’effet de serre n’ont été prises en considération que depuis 1976.

En agriculture, le méthane était étudié surtout pour son implication dans les pertes énergétiques des ruminants. Une partie de la ration journalière étant utilisée par ces ruminants pour leurs besoins d’entretien corporel au détriment de la production – lait, viande. La maîtrise de ses pertes constituait un moyen d’économie, donc de compétitivité.

Depuis le sommet de la Terre de Rio en juin 1992, les préoccupations environnementales ont permis un regain d’intérêt pour les recherches sur les émissions de méthane par l’agriculture.

Pets ou rots ?

Pour commencer, mettons les pendules à l’heure : ce ne sont pas les pets mais les rots des ruminants qui nous intéressent dans le cas présent. Les vaches émettent très peu de flatulences, contrairement aux idées reçues. Par contre, elles éructent comme des démons, mais discrètement.

Un exemple valant mieux que dix discours, je vais prendre comme modèle notre vache laitière des statistiques françaises, celle issue d’un troupeau moyen de 45 vaches et produisant 6 500 kg de lait par an. Elle nous évacuera, par jour, entre 20 et 30 litres de méthane via ses flatulences contre 481 litres par ses éructations. Soit 175,7 m3 par an, rien qu’en rots1, c’est-à-dire 119,4 kg de CH4/an ou 2 985 kg eq CO2.

La fermentation des aliments crée du méthane dans l’estomac des mammifères, en général, et dans ceux des ruminants, en particulier.

Pour finir, encore une petite mise au point : avant qu’Homo Sapiens n’existe, les ruminants émettaient déjà du méthane.

L’évolution des techniques, des technologies et des sciences, a permis de prendre en compte des paramètres encore mal connus, voire insoupçonnés.

Le méthane fut identifié, en 1776, par Alessandro Volta, lorsqu’il étudiait le gaz inflammable des marais. Des études récentes sont venues combler quelques lacunes, ce qui ne veut pas dire que tout est enfin connu.

Nouvel enjeu

Jusqu’aux années 1980, l’enjeu premier de l’agriculture était d’obéir, en quelque sorte, au souhait de Sicco Mansholt, ou même avant lui de W. Churchill et F. Roosevelt : faire en sorte que nous ne mourions plus de faim.

Dans les années 1980, l’agriculture s’est retrouvée, en quelque sorte, dans l’œil du cyclone, puis le Sommet de Rio est arrivé mais aussi la crise de l’ESB ou crise de la vache folle.

Aujourd’hui, nous tenons pour acquis ce fait qu’il faut produire pour être autosuffisant, peut-être à tort, mais ce n’est pas le propos ici. C’est la dimension environnementale qui devient l’enjeu majeur de toutes nos activités. Après les enjeux financiers, bien sûr, qui priment sur tout.

L’agriculture a du pain sur la planche de ce côté : émissions de gaz à effet de serre, pollutions de l’air et de l’eau. Déforestation dans les pays d’Amérique du Sud.

Comme je le disais un peu plus haut, le méthane n’est pas nouveau. Ce qui l’est, en revanche, c’est son augmentation fulgurante due aux activités anthropiques.

Les gaz à effet de serre

Le dioxyde de carbone (CO2) est le plus connu des gaz à effet de serre ou GES. Mais il n’est pas le seul. Ils sont quatre à être sous surveillance : le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O) et la famille des gaz fluorés2.

Le protoxyde d’azote est généré à 89 % par le secteur agricole, dont 9 % pour l’élevage. Mais nous n’étudierons, ici, que le méthane, puisque c’est lui qui fait débat.

Le méthane :

  • concentration 200 fois plus faible dans l’air comparé au CO2 ;
  • captation du rayonnement 30 fois plus élevé ;
  • durée de vie de 10 à 12 ans contre 100 ans pour le CO2 ;
  • une tonne de méthane équivaut à 25 tonnes de CO2, concernant l’effet de serre.3

Contrairement au CO2 qui perdure une centaine d’années dans l’atmosphère, le méthane n’a que 10 à 12 ans de vie. C’est important, car les efforts réalisés peuvent être vite perceptibles et bénéfiques, contrairement aux autres GES.

La production quotidienne de méthane des ruminants est influencée par plusieurs facteurs :

  • son espèce – race laitière, allaitante ou mixte ;
  • son âge ;
  • son alimentation : la nature et la quantité de fourrage ainsi que la quantité de concentrés.

Les émissions dites biogéniques, comme les rejets de gaz carbonique (CO2) et d’eau liés à la respiration des végétaux et des animaux, ne sont pas considérées comme contribuant à l’effet de serre. En revanche, les gaz contribuant à l’effet de serre issus de l’activité humain, dits anthropiques, sont considérés comme agissant sur l’effet de serre.

Chacun des gaz surveillés à une durée de vie et une contribution à l’effet de serre qui lui est propre. Pour pouvoir les comparer, il faut les remettre sur une échelle commune : le Potentiel de Réchauffement Global ou PRG. Il se définit par le forçage radiatif4 sur une période de 100 ans. La valeur se mesure sur l’étalon CO2 qui a un forçage radiatif de 1 kg de CO2 sur 100 ans. Le méthane (CH4), bien qu’ayant une durée de vie de 12 ans environ, a un forçage radiatif de 25 kg de CO2/kg de CH4 sur 100 ans. Le protoxyde d’azote, lui, vaut 298 kg de CO2/kg de N2O sur 100 ans. Pour être explicite : 1 kg de méthane produit le même effet que 25 kg de CO2.

 

Gaz à effet de serre agricole 2012

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Certes, nous aimons bien nous en prendre aux troupeaux de vaches, surtout lorsqu’on adhère aux lobbys anti-viande.

La répartition des émissions mondiales de méthane par l’agriculture m’a paru intéressante afin de remettre nos ruminants dans le contexte global. Cependant les chiffres datent de 1991. Des chiffres plus récents, se focalisent sur le méthane entérique, et donnent des chiffres dérisoires concernant les rizières. Quant aux marais, ils ont purement et simplement disparus ! Donc pour le moment, je n’ai pas d’éléments pour une comparaison correcte.

Méthane agricole mondial 1991

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 Que se passe-t-il dans la panse des ruminants ?

Le méthane est une résultante naturelle des fermentations ruminales. Il est rejeté dans l’atmosphère essentiellement par voie orale (95 %) au cours d’éructations régulières ou par les poumons, après passage dans le sang.

Le méthane se forme dans le rumen quand l’hydrogène (H), libéré par les microorganismes fermentaires – bactéries, champignons et protozoaires -, est utilisé par d’autres microorganismes dans la réduction du dioxyde de carbone (CO2).

Pour être précis, la transformation se formule ainsi :
CO2 – une molécule de dioxyde de carbone
+
8 H – huit molécules d’hydrogène
↓       se transforme
CH4 – une molécule de méthane
+
2 H2O – deux molécules d’eau
+
1 ATP – une molécule d’adénosine triphosphate5

Tous ces microorganismes sont là pour assurer la dégradation des aliments composés d’amidon et de fibres (cellulose, hémicelluloses). Le méthane d’origine biologique6 est produit par un groupe de microorganismes particuliers : les Archaea méthanogènes.

Les moyens d’actions pour la réduction de la production du méthane

L’alimentation des animaux

Plus de la moitié du rejet de méthane étant dû à la fermentation entérique, l’alimentation apparaît comme un moyen logique de réduire ces émissions de CH4. Cependant, aucune piste ne semble se détacher du lot.

  • Augmenter la part des concentrés dans une ration se traduit par une réduction des émissions de méthane entérique. Mais les émissions liées aux déjections animales sont supérieures pour les vaches alimentées en fourrage + concentrés comparativement à celles alimentées en fourrage seul.
  • L’ajout de lipides insaturées, de l’ordre de 3,5 à 7 % de la matière sèche de la ration totale.
  • Des additifs alimentaires : qu’ils soient chimiques, à base d’acides organiques, d’extraits de plantes ou d’huiles essentielles.
  • Des biotechnologies directement sur les animaux :
    • les probiotiques, qui sont des microorganismes vivants – bactéries ou levures. Ils ont un effet bénéfique sur l’hôte lorsqu’ils sont administrés en quantités appropriées et régulières ;
    • la défaunation, qui permet de réduire les protozoaires producteurs d’hydrogène, dont sont friands les Archaea méthanogènes pour la fabrication de méthane ;
    • les vaccins et anticorps agissant directement sur les populations d’Archaea méthanogènes et ainsi diminuer la production de méthane, sans altérer la digestion, la performance animale et la qualité des produits ;
    • apport de bactéries d’intestin de kangourou. En effet, le kangourou est un herbivore qui ne produit pas de méthane. Ses bactéries inhibent la production de méthane.
  • L’utilisation d’aliments à faible impact carbone en lien avec les pratiques culturales ou le changement d’affectation des sols7 (colza vs soja).

Il faut ajouter qu’une réduction de 20 % du méthane entérique ne perturbe pas les fonctions digestives ou fermentaires du rumen. Au-delà, les voies alternatives d’utilisation de l’hydrogène doivent être stimulées.

Productivité et gestion du troupeau

Le rejet de méthane n’est pas proportionnel à la production laitière. Ramené au litre de lait, la quantité de méthane rejetée est plus faible pour les fortes productrices. La tentation d’augmenter la productivité laitière par vache est, de ce fait, très forte – et surtout très humaine, le toujours plus.

Tableau d’exemple :

Tableau production laitière et émission de méthane

Source : d’après la règle de calcul de l’INRA Unité de Recherches sur les Herbivores, 2008

Cependant, cette piste comporte des inconvénients qui peuvent réduire à zéro les bénéfices obtenus. Une vache à haut potentiel a une carrière plus courte et une sensibilité aux risques sanitaires plus élevée.

L’amélioration génétique est une piste intéressante pour réduire les émissions de GES.

Dans les années 1970-1980 et suivantes, la génétique était une voie royale pour améliorer la production laitière. Nous utilisions la semence de taureaux reconnus comme améliorant la production laitière sur des vaches ayant aussi une bonne production. La descendance issue de ce croisement avaient toutes les chances d’hériter d’un potentiel accru comparé à leurs parents. Il nous restait à assurer à cette descendance des bonnes conditions d’élevage pour voir s’exprimer ce potentiel.

Donc, dans le cas du méthane, il s’agit d’axer l’amélioration sur l’efficacité alimentaire des bovins, une meilleure valorisation de la ration et une amélioration de la santé des animaux.

Pour en revenir à la sélection génétique des années 1980, les éleveurs, chez qui j’ai travaillé, connaissaient leur troupeau et les ascendants de chacune de leurs bêtes. Certaines bonnes laitières étaient également connues pour leurs problèmes d’aplomb des pattes. Ce genre de problème peut provoquer des boiteries, donc indirectement une baisse de la production laitière. Une bête qui souffre, produit moins. Tout comme un être humain qui n’est pas au mieux de sa forme sera moins efficace au travail. CQFD. Il fallait donc privilégier un taureau qui améliorait l’aplomb sans dégrader le potentiel laitier pour améliorer la descendance. Oui, parce que le potentiel génétique d’un bon aplomb était souvent antagoniste d’un potentiel génétique d’une bonne production. Il était très rare, voire impossible d’améliorer tout d’un coup. Cela aurait été trop facile, et gérer un troupeau est tout sauf ça.

Bref, voilà en quoi la génétique classique8 peut aider. Une souche de vaches plus rustiques avec une bonne santé pour une meilleure valorisation de l’alimentation et une diminution des rejets de méthane. Une diminution possible de 2 à 10 % de CH4 d’origine entérique est estimée par cette piste.

La gestion des effluents d’élevage

Les déjections animales en pâture sont moins émettrices de gaz à effet de serre que celles produites en bâtiment puis stockées. Vous dire pourquoi, je ne saurais ! Mais le fait est là et remet au goût du jour le pâturage comme bonne pratique en élevage de ruminants.

Une manière de limiter la déperdition du CH4 de ces effluents est de le valoriser en énergie, par le biais de méthaniseur. Dans la théorie, c’est simple, mais en en réalité, c’est un peu plus compliqué. Le bon fonctionnement d’un méthaniseur est soumis à quelques obligations comme la production constante de déjections, la disponibilité d’autres substrats – maïs, déchets verts, etc -, la possibilité de valoriser l’énergie produite.

Le stockage de carbone

Un autre point positif pour le pâturage, comparé au zéro pâturage ou affouragement en vert, est qu’il permet un meilleur stockage du carbone comparé à un fauchage de l’herbe puis apport de déjections – du type lisier ou fumier. Mais attention, tout les pâturages ne se valent pas : un pâturage trop raz, ou surpâturage, génère un déstockage important de carbone.

Certes, l’élevage bovin contribue aux émissions de GES pour une part non négligeable. Maiiiis… il a la particularité de compenser une partie de ses (ces9) émissions par le biais des puits de carbone que constituent les prairies permanentes, autrement dit les pâtures.

Il existe également une autre marge de progrès dans la conduite rationnelle des troupeaux. Lors d’essais et suivi réalisés par les Instituts concernés, un écart de 30 % d’émissions potentielles a pu être observé entre les élevages techniquement pointu et ceux moins optimisés.

Pour satisfaire votre curiosité

Voici une liste, non exhaustive, d’animaux et de leurs émissions de méthane.

Tableau émissions de méthane par les animaux de ferme

Source : INRA Unité de Recherches sur les Herbivores

Les veaux de boucherie n’émettent pas de méthane car la consommation exclusive de lait passe directement dans la caillette pour être digéré. Il n’y a pas de fonction de rumination généré par le lait, et pas de fermentation non plus.

Les équidés – chevaux, poneys, ânes – sont des herbivores non ruminants. Ils ne rotent pas mais ce sont eux qui émettent des flatulences.

Je vous vois venir avec vos gros sabots !!! Je suis sûr qu’en parallèle de cet article vous avez cherché sur votre moteur de recherche préféré combien de méthane émettait un être humain. 😆

Bien que nous ayons un système digestif très proche de celui des porcs, nous sommes des omnivores monogastriques comme eux, nous ne devons pas pour autant produire les mêmes quantités. Du simple fait de notre nourriture, de l’hygiène de vie, etc. Si vous y tenez, allez jeter un œil sur la page wikipédia dédiée aux gaz intestinaux !

Conclusion

Comme nous pouvons le constater, la prise de conscience des problèmes environnementaux se fait dans beaucoup de secteurs.

Concernant les recherches sur la production de méthane par le secteur agricole et les moyens de le réduire ont mené à beaucoup d’essais et de résultats. Cependant, aucune solution ne semble ressortir du lot à elle seule. Il faudra certainement combiner plusieurs solutions pour obtenir des résultats significatifs sans bouleverser fondamentalement les processus naturels.

Il faut en convenir, que vacciner des ruminants contre leur propre flore intestinale afin de réduire la production de méthane, qui est elle-même naturelle, peut paraître quelque peu délicat à défendre éthiquement. Surtout après une crise sans précédent au début des années 2000, où les éleveurs étaient accusés de jouer les apprentis sorciers en rendant carnivores des herbivores… n’est-ce pas !

Il ne faudrait pas revenir à un tel scénario, avec des méthodes différentes, même sous couvert de défense environnementale.

Cela dit, il est plus facile de s’attaquer à nos ruminants et leurs rejets de méthane, qu’à la bestiole en haut de la pyramide réellement responsable de l’augmentation des GES. En effet, la forte hausse constatée des GES est due aux activités dites anthropiques – du grec Anthrôpos : « être humain ».

Nous continuons à ajouter de la technique pour tenter de masquer nos effets sans nous attaquer à la source. Ou dit autrement :

Il y a une brèche au milieu de la barque et nous nous équipons de seaux pour écoper l’eau sans s’occuper de boucher le trou !

Cela peut durer encore très longtemps. Toutefois cela a le mérite, au moins, de donner du travail !

Pour aller plus loin :

  • Études réalisées par l’INRA Production Animale,
  • Études réalisées par l’INRA Unité de Recherches sur les Herbivores.

1 Source : INRA Unité de Recherches sur les Herbivores

2 Cette famille comprend :

  • Les Hydrofluorocarbures (HFC) qui sont les gaz de substitution des fameux CFC – Chlorofluorocarbures – qui faisaient des gros trous dans la couche d’ozone,

  • Les Perfluorocarbures (PFC),

  • l’Hexafluorure de soufre (SF6).

3 Sources : INRA Prod. Anim. / GIEC – Résumé technique de 2007.

4 Le forçage radiatif mesure l’impact de certains facteurs affectant le climat sur l’équilibre énergétique du système couplé Terre/atmosphère.

Un forçage radiatif causé par un ou plusieurs facteurs est dit positif lorsqu’il entraîne un accroissement de l’énergie du système Terre/atmosphère et donc le réchauffement du système. Dans le cas inverse, un forçage radiatif est dit négatif lorsque l’énergie va en diminuant, ce qui entraîne le refroidissement du système.

Il est exprimé en « watts par mètre carré » (W/m²).

5 ATP ou adénosine triphosphate : joue un rôle majeur dans le métabolisme. Elle fournit l’énergie nécessaire aux réactions chimiques. C’est une nucléotide servant à stocker et transporter l’énergie.

6 Par opposition au méthane d’origine géologique produit par exemple lors de l’oxydation du fer.

7 Une prairie naturelle ou permanente, autrement dit une prairie qui n’a pas été ensemencée par l’être humain, a un pouvoir de stockage du carbone qui sera perdu si elle est transformée en terre pour cultures annuelles. Le phénomène sera encore plus prégnant pour une déforestation servant à devenir une terre cultivable.

8 Classique, parce qu’on ne traficote pas de gènes comme dans les OGM.

9 Le démonstratif s’applique tout autant que le possessif, dans ce contexte.

(Crédits photo: © Stephen Finn – Fotolia.com)

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