*Les plantes fourragères pérennes sont souvent prisées pour leur capacité à capter le carbone atmosphérique et à le séquestrer dans le sol. Et si l’impact positif des fourrages sur les émissions de gaz à effet de serre s’étendait au-delà du champ et jusqu’à la mangeoire ?

Les ruminants ont la capacité unique de leur espèce à transformer des fibres indigestes en lait et en viande de haute qualité. Toutefois, les microbes responsables de ce processus de fermentation contribuent également aux émissions de méthane entérique du bétail.

Le méthane entérique est produit dans le rumen lorsque les bactéries méthanogènes transforment le dioxyde de carbone et l’hydrogène provenant de la dégradation des aliments en méthane et en vapeur d’eau.

La production de méthane entérique par les ruminants représente près de 30 % des émissions totales de méthane du secteur agricole. Cette statistique ne doit pas être utilisée pour décourager le rôle incontestable des bovins de boucherie et des vaches laitières dans l’approvisionnement alimentaire de notre pays, mais plutôt pour inspirer des solutions qui réduisent les émissions de méthane dans tous les aspects d’une exploitation, y compris la sélection des fourrages.

Tout comme la qualité et le potentiel de rendement varient d’une espèce végétale à l’autre, la production de méthane entérique varie également d’un fourrage à l’autre. Le fait de donner un type de fourrage plutôt qu’un autre pourrait modifier la fermentation microbienne, réduisant ainsi la production de méthane entérique par le bétail.

Les plantes ont évolué avec les micro-organismes et ont développé des métabolites secondaires pour se défendre contre les attaques microbiennes et d’autres stress environnementaux. Par conséquent, les fourrages et les diverses cultures de couverture pourraient avoir des profils de méthane entérique différents.

En 2022, des chercheurs du Minnesota ont mesuré la qualité des fourrages et la production de méthane entérique de 28 espèces cultivées dans des parcelles de démonstration. Ils ont évalué les fibres de détergent neutre (NDF), la digestibilité des fibres de détergent neutre (NDFD48), les fibres de détergent acide (ADF) et la production de méthane entérique sur 48 heures de matériel végétal séché à l’étuve et récolté au stade du bourgeon ou de la botte.

La plus grande différence entre les espèces observées est que la production de méthane entérique des céréales à grains comme le maïs, le blé et l’avoine a continué à augmenter avec le temps, alors que celle des cultures comme la luzerne, le teff (graminée annuelle) et le millet a chuté après 24 heures. Les pois fourragers et le trèfle incarnat ont produit les taux les plus faibles de méthane entérique.

Il existe peu de recherches sur les métabolites secondaires – tels que les tanins, les phénols et la lignine – qui ont un impact sur la fermentation microbienne, mais on étudie les composés présents dans ces fourrages afin de déterminer comment ils limitent la production de méthane entérique. Cela dit, l’incorporation de fourrages ayant le plus faible potentiel de méthane entérique peut ne pas être pratique ou réalisable dans toutes les fermes.

Dans l’ensemble, l’étude n’a révélé aucune corrélation entre la qualité des fourrages et la production de méthane entérique. Les premières mesures ne peuvent pas être utilisées pour estimer la seconde, et que les seuls moyens de quantifier la production de méthane entérique sont les essais de digestion in vitro ou les mesures directes effectuées par des systèmes d’émission d’aliments pour animaux comme Green Feed (qui est un système mobile permettant de mesurer sur de courtes durées les gaz respiratoires émis par les ruminants).

Source: Hay&forage grower

*Texte réalisé par Christian Duchesneau, en collaboration avec le Conseil québécois des plantes fourragères (CQPF). Les propos exprimés dans le texte ne relèvent toutefois que de l’auteure et n’engagent pas le CQPF.

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À ce jour, l’utilisation de Bovaer a été approuvée dans une soixantaine de pays. Le composé actif de ce produit est le 3NOP. Voici comment la compagnie explique le fonctionnement du produit : « Dans le rumen d’une vache, les microbes aident à décomposer les aliments. Cela libère de l’hydrogène et du dioxyde de carbone. Une enzyme combine ces gaz pour former du méthane. Bovaer est un complément alimentaire qui supprime l’enzyme, ce qui réduit la production de méthane. Seulement ¼ de cuillère à café dans l’alimentation quotidienne d’une vache fait effet en 30 minutes seulement. Au cours de son action, Bovaer est décomposé en toute sécurité en composés déjà naturellement présents dans le rumen. »

Selon le chercheur scientifique Chaouki Benchaar du Centre de recherche d’Agriculture et Agroalimentaire Canada à Sherbrooke, il s’agit du produit alimentaire le plus prometteur pour réduire les émissions de gaz à effets de serre. Ce chercheur étudiera le Bovaer dans des chambres de respiration du centre de recherche dès septembre prochain. Il mesurera non seulement les émissions de méthane, mais aussi la production laitière, les émissions d’azote et le cycle de vie. Selon le chercheur, il est important de faire toutes ces mesures pour s’assurer que le produit n’ait pas d’effets négatifs au-delà des réductions de méthane par l’éructation des vaches. À ce jour, les recherches sur le produit démontrent qu’il ne change pas la production laitière.

Chaouki Benchaar est très excité à l’idée de démarrer les deux projets de recherche. « J’aurais voulu commencer en 2023, mais le produit n’était pas encore homologué au Canada », dit-il en entrevue. Il souligne aussi que la compagnie DSM ne finance aucunement le projet et qu’en tant que chercheur dans un centre fédéral, il se sent totalement libre dans le déroulement du projet et dans la divulgation des résultats à venir.

Les projets de recherche sont effectués pour le compte des Producteurs laitiers du Canada dans le cadre de la Grappe de recherche laitière et pour le Conseil canadien du canola dans le cadre de la grappe du canola.

Chaouki Benchaar ajoute que de nombreux projets de recherche ont été menés sur ce produits à travers le monde. Il y a environ 80 publications scientifiques sur le Bovaer. Au Canada, des recherches ont été menées sur les bovins de boucherie dans l’Ouest canadien. Le Centre de recherche d’Agriculture et Agroalimentaire Canada de Sherbrooke est le seul centre de recherche au Canada à être doté de chambres de respiration permettant de mesurer avec précision les émissions de gaz à effet de serre par les vaches laitières.

Selon le chercheur, ce produit, pas encore commercialisé, s’ajoutera aux outils disponibles et à venir pour permettre aux Producteurs laitiers du Canada d’atteindre leur objectif de carboneutralité en 2050. Il ajoute toutefois qu’il s’agit d’une solution à court terme. La réduction de méthane n’est effective que lorsqu’on utilise le produit. Si le producteur cesse de l’utiliser, la vache recommence à émettre le même méthane qu’avant. En comparaison, l’amélioration de la génétique des taureaux et des vaches laitières aura un impact permanent sur la réduction de méthane.

Selon Chaouki Benchaar, en raison du coût, les producteurs laitiers devront avoir un incitatif financier, tels des crédits carbones pour l’utiliser. Il s’attend d’ailleurs que le prix du produit soit basé sur ces crédits carbones. Pour l’instant, certains ont avancé le prix de 50¢ par vache par jour.

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Producteur pétrolier en mer du Nord, le Danemark a voté en 2020 une loi qui prévoit l’abandon progressif de l’exploitation pétrolière et gazière. L’une des façons choisies pour se sevrer des énergies fossiles et de parvenir à ces objectifs de réduction des GES est de miser sur les énergies renouvelables.

Au Québec, l’hydro-électricité est la source principale d’électricité. Au Danemark, il y a un plus grand éventail de sources d’énergie et ceci est perceptible dans le paysage. La campagne danoise est parsemée de champs remplis de panneaux solaires au-dessous desquels paissent souvent des animaux.

Dans sa transition énergétique, le Danemark compte beaucoup aussi sur l’énergie éolienne. Dans le pays, on voit beaucoup d’éoliennes. Celles-ci sont toutefois clairsemées. Ce sont les éoliennes en mer qui fournissent la plus grande part d’énergie éolienne. La mer du Nord est d’ailleurs surnommée la Silicon Valley de l’énergie éolienne en mer.

Les Danois sont réputés aussi pour leur grande utilisation du vélo comme transport pour se rendre au travail ou à leurs activités. Les parcs de stationnement de vélo près des stations de métro à Copenhague, la capitale du pays, sont impressionnants par leur vastitude.

Une autre énergie renouvelable sur laquelle le Danemark compte dans sa transition énergétique est la production de gaz naturel renouvelable (GNR). Pour ce faire, on valorise des résidus de l’industrie agroalimentaire, des fumiers et des lisiers pour en faire du GNR. Les Villes de Saint-Hyacinthe et Varennes ont ce type d’usines au Québec qui traitent les matières organiques. La Coop Agri-Énergie Warwick produit du biométhane à l’aide des déjections animales provenant d’une dizaine de fermes.

Nature Energy est le chef de file dans la fabrication de biométhane en Europe. L’entreprise est bien implantée au Danemark avec 13 usines. Elle a aussi une usine en France et une aux Pays-Bas. Toutes les usines sont construites de la même façon. Nature Energy a présentement des projets de construction au Québec, dont un à Farnham.

Les résidus sont placés dans ces bâtiments cylindriques nommés digesteurs. Une fois le processus de biométhanisation effectué, il en ressort du GNR (distribué dans le réseau), du gaz carbonique (utilisé dans les boissons gazeuses) et du digestat (redistribué aux producteurs pour épandre aux champs). À noter que ce digestat est beaucoup moins odorant que le lisier.

En 2022, Nature Energy a traité 4,7 millions de tonnes de déchets, dont des fumiers et lisiers collectés chez des producteurs agricoles partenaires. Les résidus de l’industrie agroalimentaire valorisés auraient sinon été enfouis. Quant aux fumiers et lisiers, ils auraient été épandus aux champs pour fertiliser les cultures ou auraient été entreposés parfois sur de longues périodes dégageant ainsi des gaz à effet de serre dans l’environnement.

Nature Energy est responsable d’aller collecter les fumiers et lisiers chez les producteurs partenaires et de leur livrer le digestat également. Ceci à l’aide de sa flotte de camions lavés avec soin après chaque visite à l’usine ou chez un producteur. Les camions ne sont jamais vides puisqu’ils transportent soit les déjections animales, soit le digestat. De plus, les fermes partenaires sont toutes situées dans un rayon de 25 km de l’usine.

Les agriculteurs danois sont aussi mis à contribution pour l’atteinte des objectifs environnementaux. On leur demande de réduire de moitié leurs émissions de GES. Un des moyens d’y parvenir est de devenir partenaire d’un producteur de biométhane comme Nature Energy.

En plus de leur rapporter un revenu supplémentaire à la ferme, cette collaboration permet aux producteurs agricoles d’économiser temps, énergie et carburant utilisés autrement en manutention du fumier ou de l’engrais. Ce dernier avantage est même ce qui a fait pencher la balance lorsque les frères Egegaard ont été approchés par Nature Energy.

Pour en savoir davantage sur la biométhanisation au Danemark, lisez la série d’articles sur le sujet publiée dans le magazine du Bulletin des agriculteurs. Vous n’êtes pas encore abonné? Remédiez à la situation en cliquant ici.

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En entrevue, Brian Van Doormaal, directeur des services chez Lactanet, est très excité. « Je serai là », dit-il. Ce spécialiste de la génétique laitière explique que le Canada est le premier pays à offrir une évaluation génétique pour le méthane. Dorénavant, les producteurs laitiers peuvent en effet sélectionner les taureaux en fonction de leur capacité à transmettre la capacité de diminution des émissions de méthane.

Brian Van Doormaal explique qu’à court terme, la réduction du méthane par l’alimentation est l’avenue la plus efficace, mais dès qu’une vache revient à son alimentation originelle, elle retourne à ses émissions d’avant le changement alimentaire. De leur côté, les changements apportés par la génétique sont cumulatifs d’une génération à l’autre. C’est donc une démarche à long terme, mais durable.

L’indicateur développé par Lactanet et Semex a été présenté dans deux catégories par Les Producteurs laitiers du Canada qui sont membres de la Fédération internationale du lait, soit dans la catégorie « innovation dans les pratiques d’agriculture durable : environnement » et dans la catégorie « innovation en action climatique ». Ils font partie des trois finalistes sur 19 et sur 17 projets déposés dans ces deux catégories.

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Québec annonce une subvention de 3,6 M$ visant à soutenir le projet piloté par les PLQ avec Valacta. Ce dernier vise à réduire les émissions de méthane provenant de la fermentation entérique des troupeaux laitiers de 14 à 16 % pour chaque kilogramme de lait produit. Les PLQ souhaitent également atteindre la carboneutralité d’ici 2050.

L’annonce a été faite par le ministre de l’Agriculture, André Lamontagne, et Benoit Charrette, ministre de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs. L’appui de Québec s’inscrit pour sa part dans le Plan pour une économie verte 2030.

Le projet consiste à élaborer un outil pour effectuer le suivi des émissions de méthane des vaches à partir d’échantillons de lait de réservoir collectés dans les fermes laitières du Québec. Les meilleures pratiques seront ainsi identifiées, après analyse des échantillons, et reproduites. Une campagne de sensibilisation auprès des conseillers sera aussi menée en parallèle afin de favoriser l’adoption des meilleures pratiques.

Une chaire de recherche-innovation voit également le jour. Dirigée conjointement par l’Université McGill et l’Université du Québec à Montréal (UQAM), la chaire se penchera sur le bien-être animal et l’intelligence artificielle grâce à un fonds de 5 M$ sur cinq ans.

La chaire mènera un grand projet de recherche intitulé « WELL-E », qui vise à favoriser la longévité et le bien-être animal dans les fermes laitières par la télédétection et l’intelligence artificielle. Elle s’inscrit aussi dans un contexte caractérisé par des pressions financières pour les producteurs laitiers, soit une hausse des coûts de production et un marché mature. L’industrie veut aussi miser sur la corrélation entre le bien-être et la longévité des vaches pour améliorer le traitement des problèmes économiques, sociaux et écologiques auxquels les fermes laitières sont confrontées.

«Nous pourrions, par exemple, détecter des problèmes de boiterie ou d’autres maladies, à l’aide de caméras, ou encore établir des corrélations entre le mouvement des oreilles, l’inspection faciale et le bien-être de l’animal», affirme Abdoulaye Baniré Diallo, professeur en informatique. Il dirigera conjointement la chaire avec Elsa Vasseur, professeure en science animale. M. Diallo souhaite être en mesure de réaliser cet objectif sans utiliser de capteurs physiques et mise plutôt sur les caméras et les bases de données des producteurs et des données acquises en temps réel.

Le projet sera d’abord implanté dans deux fermes de recherche pilotes, soit la ferme du Campus Macdonald de l’Université McGill à Montréal et une ferme en Ontario, puis sera étendu à un réseau de plus de 100 fermes au Canada.

La chaire est financée par de nombreux partenaires : ministère de l’Économie, de l’Innovation et de l’Énergie (programme Alliance), Novalait, les Producteurs laitiers du Canada, Dairy Farmers of Ontario, les PLQ et Lactanet.

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Le nouvel outil est issu de travaux de recherches menés à l’Université de Guelph qui ont démontré un lien entre la composition du lait et les émissions de CH₄ d’une vache. La base de données de Lactanet contient des millions de données spectrales de spretroscopie à infrarouge moyen (MIR) qui servent à déterminer la composition du lait. En utilisant seulement des données de première lactation entre 120 et 185 jours en lait, la recherche a démontré que le CH₄ prédit avait une corrélation génétique avec les données de CH₄ recueillies de 85% et une héritabilité relative élevée de 23%. Cela démontre donc la possibilité de prédire avec précision les émissions de méthane à faible coût.

Dès avril, les entreprises laitières inscrites au contrôle laitier recevront des évaluations de l’Efficience du méthane des femelles dans l’inventaire de leur troupeau. Un modèle de paiement à l’acte sera disponible pour les autres producteurs qui souhaiteraient avoir accès à cette donnée.

Même production laitière

« Nous ne voulons pas simplement sélectionner des émissions de méthane plus faibles, car si nous le faisions, nous sélectionnerions simplement des vaches qui donnent moins de lait », a dit Brian Van Doormaal, directeur des services chez Lactanet, en entrevue au Western Producer. « Ce que nous voulons sélectionner, ce sont des animaux qui émettent moins de méthane pour la même quantité de production de lait et de production de protéines. »

Les gènes qui contrôlent les émissions de méthane n’ont pas besoin d’être identifiés dans ce système. Un peu plus du quart de la production de méthane d’une vache laitière peut être attribuée à des traits génétiques transmis, tandis que le reste est contrôlé par l’alimentation, les techniques de gestion et l’environnement. 

« Ces 27% contrôlés par la génétique nous donnent un outil puissant », explique Brian Van Doormaal. Cette amélioration couplée à d’autres méthodes comme la modification des rations peut aider à atteindre l’objectif de carboneutralité de l’industrie d’ici 2050. Et cette amélioration génétique est cumulative d’une génération de vaches à l’autre.

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L’équipe de Frank Mitloehner du Département des sciences animales de l’Université de Californie à Davis (UC Davis), reconnu pour son expertise sur l’analyse des changements climatiques sur l’environnement, a scruté plusieurs données et études pour évaluer la faisabilité pour la production laitière américaine de devenir carboneutre d’ici 2050 comme l’objectif que cette industrie s’est fixée. 

Pour comprendre l’ampleur des réductions d’émissions nécessaires pour ne plus contribuer davantage au réchauffement, son équipe a utilisé le système comptable Global Warming Potential Star qui calcule des équivalents de réchauffement du CO2. L’équipe a effectué une modélisation dans les domaines d’émission de l’industrie laitière de la fermentation entérique, de la gestion du fumier, de la production d’aliments pour animaux et d’autres émissions en amont nécessaires à la production laitière.

En 30 ans (1990-2019), le nombre de vaches a diminué de 6% aux États-Unis, mais la production laitière a augmenté de 56%. Pendant cette période, les émissions de méthane de l’industrie laitière ont augmenté en raison du transfert de la gestion des fumiers du solide vers le liquide. Le méthane a en effet besoin d’un environnement anaérobie. 

Une façon de réduire rapidement les émissions de méthane serait de suivre l’exemple de la Californie qui s’est fixée comme objectif de réduire les émissions de méthane de 40% d’ici 2030 basé sur les niveaux de 2013. L’article rapporte que l’état a déjà réduit ses émissions de 22% grâce à l’utilisation de techniques de gestion des déjections, notamment par des digesteurs anaérobiques pour la production de gaz renouvelable. 

En fait, pour que l’industrie laitière ne contribue plus au réchauffement supplémentaire en 2050, il faudrait réduire les émissions absolues de CH4 de 18 à 31%, selon la source, au cours des prochaines décennies. Cependant, ces réductions n’atteignent un réchauffement net nul que lorsqu’elles sont également associées à des réductions substantielles des émissions de CO2 et de N2O provenant de sources indirectes telles que la production d’aliments pour animaux, l’utilisation des terres, la consommation d’énergie et d’autres intrants. 

« La production habituelle ne permettra pas à l’industrie laitière américaine d’atteindre un réchauffement net nul ; cependant, il est à portée de main à mesure que les innovations nouvelles et existantes qui réduisent les émissions de GES deviennent plus largement disponibles et que l’adoption de ces innovations est incitée », lit-on en conclusion.

Émission de méthane d’ici 2050 (MMT: millions de tonnes métriques):

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La digestion en cause

Pour bien comprendre, il faut regarder du côté de la digestion des bovins. Dans les parties de l’estomac des bovins, une importante colonie bactérienne y vit. Toute l’activité y est dirigée pour permettre la survie et la multiplication de la population bactérienne. 

Plusieurs sous-produits de cette fermentation sont positifs, d’autre négatifs. Parmi les positifs, on retrouve les acides gras volatiles absorbés par la paroi ruminale et qui nourrissent l’animal. De plus, les bactéries sont évacuées dans l’intestin avec les aliments non digérés et servent de source d’aliment riche pour le bovin. Cette combinaison permet aux bovins de convertir un aliment difficilement digestible pour l’humain en aliment « sain et précieux » pour l’humain.

« D’autre part, la fermentation produit plusieurs gaz dans le rumen susceptibles d’affecter l’environnement. Ceux-ci comprennent l’hydrogène, le dioxyde de carbone et l’azote », écrit John McKinnon dans un article paru sur le site web de CanadianCattleman.ca. Le méthane est produit dans une étape ultérieure visant à réduire la concentration d’hydrogène gazeux. Cette activité des bactéries méthanogènes est essentielle car l’accumulation excessive d’hydrogène gazeux peut arrêter la fermentation du rumen. Le méthane sert donc à éliminer l’hydrogène lorsque l’animal éructe.

« La production de méthane dans le rumen a deux conséquences graves. Premièrement, le méthane représente une perte d’énergie pour l’animal, car il est perdu pour l’environnement. Peut-être plus sérieusement, comme indiqué ci-dessus, le méthane est un puissant gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique », explique John McKinnon.

La recherche à la rescousse

John McKinnon explique dont qu’il y a deux côtés à ce débat. « Personnellement, je pense qu’il est irréaliste de s’attendre à ce que nous éliminions les émissions de méthane provenant du bétail », dit-il.

Il faut donc plutôt chercher à réduire les émissions afin de minimiser l’impact environnemental de l’industrie. Et c’est un domaine de recherche actif. 

Les approches de ce domaine de recherche comprennent :

• La recherche d’additifs/ingrédients alimentaires qui modifient la fermentation et réduisent les émissions de méthane;
• la sélection génétique des bovins pour réduire la production de méthane;
• la manipulation du microbiome du rumen pour réduire le rôle des méthanogènes dans la fermentation;
• la documentation de la véritable empreinte environnementale de l’industrie, pas seulement les émissions de méthane.

Entretemps, le chercheur dit que la meilleure façon pour les producteurs de réduire leurs émissions de gaz à effets de serre est d’avoir l’exploitation la plus efficace et la plus durable possible.

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Le méthane est un puissant gaz à effet de serre et est le deuxième plus grand contributeur au réchauffement climatique d’origine humaine, après le dioxyde de carbone. Une partie du méthane produit provient du secteur agricole.

L’analyse préliminaire de la NOAA montre que l’augmentation annuelle du méthane atmosphérique en 2021 était de 17 parties par milliard (ppb), la plus forte augmentation annuelle enregistrée depuis le début des mesures systématiques en 1983. L’augmentation en 2020 était de 15,3 ppb. Les niveaux atmosphériques de méthane étaient en moyenne de 1 895,7 ppb en 2021, soit environ 162 % de plus que les niveaux préindustriels. D’après les observations de la NOAA, les scientifiques estiment que les émissions mondiales de méthane en 2021 sont supérieures de 15 % à celles de la période 1984-2006.

Entretemps, les niveaux de dioxyde de carbone continuent également d’augmenter à des taux historiquement élevés. La moyenne mondiale pour le dioxyde de carbone en 2021 était de 414,7 parties par million (ppm), soit une augmentation de 2,66 ppm par rapport à la moyenne de 2020. Il s’agit de la 10e année consécutive d’augmentation du dioxyde de carbone de plus de 2 parties par million, ce qui représente le taux d’augmentation soutenu le plus rapide au cours des 63 années depuis le début de la surveillance des données.

Dans son plan de réduction des gaz à effet de serre, présenté en mars dernier, le gouvernent fédéral a rapporté qu’« en 2019, les émissions du secteur agricole canadien étaient de 73 Mt, ce qui représente 10 % des émissions totales du Canada. Le secteur est également l’une des principales sources d’émissions de méthane, contribuant à 29 % des émissions totales de méthane du Canada en 2019 ». Le Canada dit viser la carboneutralité pour 2050 avec une réduction des émissions de 40 à 45 % sous les niveaux de 2005, d’ici 2030.

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