Emisje gazów cieplarnianych i amoniaku z systemów uprawy rzęsicy na rozcieńczonym oborniku płynnym

Przekształcanie odpadów z gospodarstw w cenne białko

Współczesne rolnictwo generuje ogromne ilości obornika zwierzęcego, który może emitować gazy przyczyniające się do ocieplenia klimatu oraz powodować zanieczyszczenie azotem powietrza i wód. Badanie analizuje intrygujący pomysł: wykorzystanie drobnych, pływających roślin zwanych rzęsicą do przekształcenia rozcieńczonego gnojowicy w wysokiej jakości białko, jednocześnie sprawdzając, czy ten nowy system obniża emisje, czy jedynie zmienia ich formę. Praca ma znaczenie dla wszystkich zainteresowanych klimatycznie przyjaznym żywieniem, czystszym powietrzem w rejonach rolniczych oraz nowymi sposobami recyklingu składników odżywczych zamiast ich marnowania.

Małe pływające rośliny o dużych możliwościach

Rzęsica to grupa bardzo małych, szybko rosnących roślin tworzących jasne zielone dywany na stojącej wodzie. Są bogate w białko i były już testowane jako pasza dla świń, drobiu, ryb, a nawet jako żywność dla ludzi. Ponieważ rzęsica dobrze rośnie w wodzie bogatej w składniki odżywcze, niektórzy naukowcy postrzegają ją jako sposób na „upcykling” azotu z obornika zwierzęcego w wartościowe białko, zamiast pozwalać, by ten azot uciekał jako zanieczyszczenie. Do tej pory jednak prawie nic nie było wiadomo o gazach cieplarnianych i amoniaku uwalnianych podczas uprawy rzęsicy bezpośrednio na rozcieńczonym oborniku w warunkach polowych.

Jak przetestowano zewnętrzne stawy z rzęsicą

Naukowcy przygotowali dziesięć dużych, zewnętrznych pojemników wypełnionych rozcieńczoną gnojowicą, na wzór płytkich stawów obornikowych na gospodarstwie. Połowa pojemników była pokryta warstwą rzęsicy gatunku Lemna minor, podczas gdy pozostałe zawierały jedynie gnojowicę. Przeprowadzili dwa tygodniowe eksperymenty: jeden, w którym pomiary gazów wykonano w ciemności, aby zasymulować noc, oraz drugi — w świetle, aby zasymulować dzień. Kilka razy dziennie zamykali pokrywy na pojemnikach, mieszali powietrze nad gnojowicą małymi wentylatorami i pobierali próbki do pomiaru metanu, dwutlenku węgla, podtlenku azotu i amoniaku. Jednocześnie śledzili tempo wzrostu rzęsicy i ilość wyprodukowanego białka.

Co stało się z gazami

Pomiary gazów ujawniły mieszany obraz. Metan, silny gaz cieplarniany pochodzący z obornika, był wysoki w pierwszych godzinach po uruchomieniu systemów, ale następnie gwałtownie spadł we wszystkich pojemnikach, niemal do zera po kilku dniach, niezależnie od obecności rzęsicy. Dwutlenek węgla zachowywał się zgodnie z oczekiwaniami dla rośliny fotosyntetyzującej: w świetle stawy z rzęsicą pobierały dwutlenek węgla z powietrza, natomiast w ciemności uwalniały go w wyniku oddychania, lecz łącznie działały jako pochłaniacz węgla. Amoniak, który przyczynia się do zanieczyszczenia powietrza i może szkodzić ekosystemom w dół wiatru od gospodarstw, został zredukowany o ponad 80 procent, gdy rzęsica pokryła gnojowicę, działając jak żywa pokrywa, która zarówno absorbuje azot, jak i fizycznie blokuje parowanie.

Ukryty koszt: kolejny silny gaz

Dobra wiadomość dotycząca amoniaku wiązała się z ważnym zastrzeżeniem. Stawy z rzęsicą emitowały znacznie więcej podtlenku azotu niż sama gnojowica, zarówno w świetle, jak i w ciemności. Podtlenek azotu jest gazem cieplarnianym, który cząsteczka do cząsteczki ociepla planetę wielokrotnie silniej niż dwutlenek węgla. Badacze zaobserwowali rosnące poziomy pewnych form azotu w wodzie, co wskazuje na bardziej intensywną aktywność mikrobiologiczną pod matą rzęsicy, prawdopodobnie przyspieszającą łańcuch reakcji przekształcających jon amonowy w podtlenek azotu. Innymi słowy, system wydawał się zamieniać jedną ścieżkę utraty azotu (amoniak do powietrza) na inną (podtlenek azotu), zamiast po prostu rozwiązać problem.

Jak zielone jest białko z rzęsicy?

Łącząc emisje gazów z plonem białka, zespół oszacował ślad klimatyczny białka rzęsicy uprawianej na gnojowicy. W zależności od pogody i tempa wzrostu znaleziono wartości między około 3,5 a 6,5 kilograma ekwiwalentu dwutlenku węgla na kilogram białka. Ten przedział pokrywa się z dobrze zarządzanymi uprawami polowymi takimi jak bób czy jęczmień, mimo że rzęsica w tych próbach nie osiągnęła jeszcze swojego potencjalnego tempa wzrostu. Szybszy wzrost obniżał wpływ klimatyczny przypadający na jednostkę białka, co pokazuje, że zwiększenie wydajności jest kluczowym dźwignią dla czystszej efektywności.

Co to oznacza dla przyszłych gospodarstw

Dla laików główne przesłanie jest takie, że stawy z rzęsicą na rozcieńczonym oborniku mogą stać się obiecującym sposobem przekształcania odpadów gospodarstw w lokalnie pozyskiwane białko przy jednoczesnym pochłanianiu węgla i znacznym ograniczeniu emisji amoniaku. Jednocześnie system ten obecnie zwiększa emisję podtlenku azotu, co stanowi poważny problem klimatyczny. Autorzy argumentują, że zrozumienie mikroorganizmów i poziomów tlenu w cienkiej warstwie wody pod matą rzęsicy będzie kluczowe dla opracowania sposobów ograniczania tego gazu — poprzez lepszy projekt stawów, zarządzanie lub zabiegi uzupełniające. Jeśli uda się pokonać te przeszkody, drobne rośliny rzęsicy mogą pomóc gospodarstwom hodowlanym zamykać obiegi składników odżywczych i dostarczać białko o koszcie klimatycznym porównywalnym lub lepszym niż wiele konwencjonalnych upraw.

Cytowanie: Stadtlander, T., Gomez, D.M., Müller, R. et al. Greenhouse gas and ammonia emissions from duckweed cultivation systems using diluted liquid manure. Sci Rep 16, 9887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39270-4

Słowa kluczowe: rzęsica, obornik, gazy cieplarniane, emisje amoniaku, zrównoważone białko