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Une vache

Une vache (Firmafotografen, iStockphoto)

Les STIM en contexte

Vaches, méthane et changement climatique

Mira Okshevsky et Parlons sciences
Format
Lisibilité
7.39

Résumé

Comment les bovins et les vaches laitières contribuent-ils au changement climatique? L’élevage est une source de méthane, un puissant gaz à effet de serre.

Au cours des deux derniers siècles, la Terre est devenue plus chaude. C’est à cause des gaz à effet de serre libérés dans l’atmosphère.

L’un des gaz à effet de serre les plus connus est le dioxyde de carbone (CO2). Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore. Il est libéré lors de la combustion des combustibles fossiles. La combustion des combustibles fossiles libère du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Le carbone contenu dans le dioxyde de carbone a été stocké pendant des millions d’années sous terre sous forme d’hydrocarbures.

Après le dioxyde de carbone, le gaz à effet de serre le plus abondant est le méthane (CH4). Bien que le dioxyde de carbone soit beaucoup plus abondant dans l’atmosphère que le méthane, le méthane emprisonne environ 30 fois plus de chaleur que le dioxyde de carbone. Le méthane est donc un gaz à surveiller de près.

Émissions mondiales de gaz à effet de serre anthropiques selon le gaz, en 2015
Émissions mondiales de gaz à effet de serre anthropiques selon le gaz, en 2015, exprimées en équivalents CO2. Source : Inventaire des émissions et des puits de gaz à effet de serre aux États-Unis 1990-2015 (Environmental Protection Agency, 2017).

 

Graphique - Version textuelle

Le CO2 représente environ 76 % du total des émissions de gaz à effet de serre. Le méthane, qui provient principalement de l’agriculture, contribue à 16 % des émissions de gaz à effet de serre, alors que l’oxyde nitreux, émis principalement par l’industrie et l’agriculture, contribue à 6 % des émissions mondiales. Tous les chiffres mentionnés ici sont en équivalents CO2.


Examinons de plus près d’où vient le méthane. Plus particulièrement, nous allons nous intéresser à une source de méthane qui pourrait te surprendre : le bétail.

Quelles sont les sources d’émissions de méthane?

Le méthane provient à la fois de sources naturelles et de sources anthropiques (liées à l’humain). Les sources naturelles comprennent :

  • Les milieux humides
  • Les plans d’eau
  • Les animaux herbivores (qui mangent des plantes, comme les éléphants, les kangourous et les termites!)

Les sources liées à l’humain se répartissent en quatre grandes catégories :

  • Celles qui proviennent du gaz naturel
  • Celles qui proviennent du pétrole
  • Celles qui proviennent de l’agriculture
  • Les autres sources

Les sources qui proviennent de l’agriculture comprennent la production de riz, l’élevage du bétail et la gestion du fumier. Les autres sources regroupent la combustion de la biomasse, l’extraction du charbon et le traitement des déchets dans les sites d’enfouissement et des eaux usées.

30 % du méthane provient de sources naturelles, 40 % de sources agricoles et 30 % d’autres sources d’origine humaine.
Sources du méthane. Source des données : National Geographic (©2019 Parlons sciences).

 

Graphique - Version textuelle

30 % du méthane provient de sources naturelles, 40 % de sources agricoles et 30 % d’autres sources d’origine humaine.

 

Comment le bétail produit-il du méthane?

L’industrie des bovins de boucherie et des vaches laitières est l’un des principaux contributeurs aux gaz à effet de serre dans le monde. Le méthane représente environ la moitié de la quantité totale de gaz à effet de serre émise par ce secteur. Les deux principales manières dont les vaches produisent du méthane sont : leur digestion et leurs excréments.

Les vaches font partie d’un groupe d’animaux appelés ruminants. Les ruminants ont des estomacs comportant quatre chambres distinctes. Les moutons, les chèvres et les girafes sont également des ruminants.

L’estomac d’un ruminant.
L’estomac d’un ruminant. Source : Parlons sciences utilise une image réalisée par Pearson Scott Foresman [domaine public], via Wikimedia Commons.

 

Graphique - Version textuelle

Du début à la fin du processus, les aliments se déplacent selon l’ordre suivant : A : la panse (aussi appelée rumen); B : le réticulum; C : le feuillet (aussi appelé omasum) et D : la caillette (aussi appelée abomasum).

 

La première chambre est appelée la panse (ou rumen). Le rumen abrite un écosystème complexe de microorganismes. On y retrouve notamment des bactéries, des champignons et des protozoaires. Certaines bactéries et certains protozoaires décomposent le sucre et l’amidon contenus dans les plantes. D’autres décomposent la cellulose qui constitue les parois cellulaires des plantes.

La deuxième chambre est le réticulum. C’est là que les plantes difficiles à digérer, comme l’herbe, sont stockées. De cette façon, elles peuvent être régurgitées et mâchées encore et encore. Cette mastication répétée aide à décomposer physiquement la nourriture.

La troisième chambre est l’omasum. C’est là que sont décomposés mécaniquement les aliments.

La quatrième chambre est l’abomasum (aussi appelé caillette ou véritable estomac). Ici, les nutriments sont extraits des aliments. Les aliments passent ensuite par le processus digestif.

Le savais-tu?

Le rumen contient environ 200 espèces de microorganismes. Mais seulement 10 % d’entre eux environ jouent un rôle important dans la digestion.

Un processus important appelé fermentation entérique a lieu dans le rumen. C’est à ce moment que les bactéries décomposent les glucides complexes en sucres simples. Les produits finaux qui résultent de la fermentation entérique par les bactéries comprennent des acides gras volatils (AGV) ainsi que des gaz, tels que le dioxyde de carbone et le méthane. Les AGV sont absorbés à travers les parois du rumen et transportés vers le foie, où l’animal les utilise comme source d’énergie.

Processus de fermentation entérique chez les vaches
Processus de fermentation entérique chez les vaches (©2019 Parlons sciences).

Le savais-tu? 

Les vaches libèrent du méthane principalement par leurs rots. Le reste des émissions de gaz est sous forme de flatulences (pets).

Peut-on faire en sorte que les vaches produisent moins de méthane?

Ce que les vaches mangent a un grand effet sur la quantité de méthane qu’elles produisent. La digestion de certains types d’aliments produit plus de méthane que la digestion d’autres aliments. Par exemple, la digestion du foin et de l’herbe produit plus de méthane que celle du maïs. Les scientifiques étudient actuellement des solutions de remplacement pour l’alimentation des vaches afin qu’elles produisent moins de méthane.

Par exemple, les scientifiques essaient d’ajouter des algues à la nourriture des vaches. Ils espèrent que les algues pourront inhiber une enzyme particulière. Cette enzyme joue un rôle dans la production de méthane pendant que la vache digère sa nourriture. Une expérience réalisée en 2018 a montré que l’ajout d’algues au régime alimentaire d’une vache peut réduire de moitié sa production de méthane! Mais les chercheurs ont constaté que cette solution soulevait un problème : les vaches ne semblent pas beaucoup aimer le goût salé des algues!

D’autres scientifiques adoptent une approche génétique. Une étude publiée en 2019 a révélé que le type et la quantité de bactéries productrices de méthane présentes dans l’estomac d’une vache sont liés à la constitution génétique de l’animal. Sachant cela, les scientifiques peuvent élever des vaches qui ont moins de ces bactéries dans leur estomac. Cela permettra éventuellement de créer un type de vache génétiquement modifiée qui produira moins de méthane!

Le savais-tu? 

Nous partageons notre planète avec 1,4 milliard de vaches. Chacun de ces animaux produit de 250 à 500 litres de méthane par jour!

Que peux-tu faire pour contribuer à la lutte contre le changement climatique?

Beaucoup de gens comme toi et moi cherchent toujours des moyens de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Par exemple, nous sommes nombreux à choisir de marcher ou de faire du vélo plutôt que de se déplacer en auto.

Mais comme tu viens de l’apprendre, les émissions de gaz méthane produites par le bétail sont un énorme problème. Alors le fait de moins utiliser la voiture n’est donc peut-être pas la chose la plus importante que nous puissions faire pour contribuer à atténuer le changement climatique. Aujourd’hui, de nombreux experts pensent que manger moins de viande aurait dans les faits un effet plus important.

Points de départ

Connecter et Relier
  • Quelle serait ta première réaction si un ami te disait qu’il veut devenir végétarien ou végétalien?
  • Si tu étais obligé de diminuer de moitié ta consommation d’un des produits non durables suivants, lequel choisirais-tu : les combustibles fossiles ou la viande? Explique.
  • Envisages-tu d’organiser dans ton école une campagne « Lundi sans viande » ou d’y participer? https://www.lundisansviande.net/ Pourquoi, ou pourquoi pas?
Connecter et Relier
  • Quelle serait ta première réaction si un ami te disait qu’il veut devenir végétarien ou végétalien?
  • Si tu étais obligé de diminuer de moitié ta consommation d’un des produits non durables suivants, lequel choisirais-tu : les combustibles fossiles ou la viande? Explique.
  • Envisages-tu d’organiser dans ton école une campagne « Lundi sans viande » ou d’y participer? https://www.lundisansviande.net/ Pourquoi, ou pourquoi pas?
Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement
  • Penses-tu que les gouvernements devraient fixer des limites d’émissions de méthane (CH4) dans le secteur de l’agriculture? Explique.
  • Faudrait-il imposer une taxe carbone sur la viande bovine et les produits laitiers achetés par les consommateurs? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • De quelle façon les fonds et les ressources devraient-ils être attribués afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre provenant de l’agriculture?
  • Décris les enjeux économiques et sociaux qui entourent l’élevage bovin.
Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement
  • Penses-tu que les gouvernements devraient fixer des limites d’émissions de méthane (CH4) dans le secteur de l’agriculture? Explique.
  • Faudrait-il imposer une taxe carbone sur la viande bovine et les produits laitiers achetés par les consommateurs? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • De quelle façon les fonds et les ressources devraient-ils être attribués afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre provenant de l’agriculture?
  • Décris les enjeux économiques et sociaux qui entourent l’élevage bovin.
Explorer les Concepts
  • Quelles sont les principales sources de méthane dans le monde?
  • Quelle est la différence entre le méthane d’origine naturelle et le méthane d’origine anthropique? Donne des exemples de chacun.
  • Qu’est-ce qu’un ruminant? Quelle est la fonction du rumen?
  • Décris le processus de la fermentation entérique. Quel est le rôle du méthane dans ce processus?
  • En ce qui concerne le changement climatique, pourquoi les niveaux de méthane sont-ils une préoccupation?
  • Quelle quantité de CH4 par kilogramme comestible l’élevage de vaches produit-il par rapport à l’élevage de porcs ou de poulets? (Remarque : cette question nécessitera des recherches additionnelles).
Explorer les Concepts
  • Quelles sont les principales sources de méthane dans le monde?
  • Quelle est la différence entre le méthane d’origine naturelle et le méthane d’origine anthropique? Donne des exemples de chacun.
  • Qu’est-ce qu’un ruminant? Quelle est la fonction du rumen?
  • Décris le processus de la fermentation entérique. Quel est le rôle du méthane dans ce processus?
  • En ce qui concerne le changement climatique, pourquoi les niveaux de méthane sont-ils une préoccupation?
  • Quelle quantité de CH4 par kilogramme comestible l’élevage de vaches produit-il par rapport à l’élevage de porcs ou de poulets? (Remarque : cette question nécessitera des recherches additionnelles).
Nature de la Science / Nature de la Technologie
  • Les études scientifiques ayant porté sur la viande en tant que protéine composée d’éléments constituants formés d’acides aminés ont permis d’obtenir un certain succès dans le domaine de la culture de la viande en laboratoire. Que dirais-tu de changer tes habitudes alimentaires et de passer à la viande cultivée en laboratoire? Explique.
  • Les scientifiques devraient-ils continuer à travailler sur la mise au point de protéines de viande en laboratoire afin de réduire notre dépendance à la viande d’élevage? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Les scientifiques se penchent actuellement sur différentes approches pour recueillir le méthane produit par les vaches afin de l’utiliser comme combustible plus propre. Une des méthodes consiste à insérer un tube en permanence dans le rumen de la vache afin de transférer le gaz directement de l’estomac de l’animal vers des réservoirs externes. Penses-tu qu’il s’agisse d’une solution acceptable pour réduire les émissions de CH4 dans l’atmosphère? Explique.
Nature de la Science / Nature de la Technologie
  • Les études scientifiques ayant porté sur la viande en tant que protéine composée d’éléments constituants formés d’acides aminés ont permis d’obtenir un certain succès dans le domaine de la culture de la viande en laboratoire. Que dirais-tu de changer tes habitudes alimentaires et de passer à la viande cultivée en laboratoire? Explique.
  • Les scientifiques devraient-ils continuer à travailler sur la mise au point de protéines de viande en laboratoire afin de réduire notre dépendance à la viande d’élevage? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Les scientifiques se penchent actuellement sur différentes approches pour recueillir le méthane produit par les vaches afin de l’utiliser comme combustible plus propre. Une des méthodes consiste à insérer un tube en permanence dans le rumen de la vache afin de transférer le gaz directement de l’estomac de l’animal vers des réservoirs externes. Penses-tu qu’il s’agisse d’une solution acceptable pour réduire les émissions de CH4 dans l’atmosphère? Explique.
Littératie Médiatique
  • Les médias populaires devraient-ils jouer un rôle plus important dans la promotion de programmes comme les campagnes « Lundi sans viande »? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • En règle générale, les campagnes sur le changement climatique suggèrent aux gens de prendre des mesures telles que changer leurs ampoules, prendre des douches plus courtes et faire du covoiturage pour réduire leurs émissions personnelles de CO2. Selon toi, pourquoi les médias ont-ils si peu parlé des effets de l’agriculture sur le changement climatique, en particulier de l’élevage de vaches, alors qu’il s’agit d’un important émetteur de gaz à effet de serre?
Littératie Médiatique
  • Les médias populaires devraient-ils jouer un rôle plus important dans la promotion de programmes comme les campagnes « Lundi sans viande »? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • En règle générale, les campagnes sur le changement climatique suggèrent aux gens de prendre des mesures telles que changer leurs ampoules, prendre des douches plus courtes et faire du covoiturage pour réduire leurs émissions personnelles de CO2. Selon toi, pourquoi les médias ont-ils si peu parlé des effets de l’agriculture sur le changement climatique, en particulier de l’élevage de vaches, alors qu’il s’agit d’un important émetteur de gaz à effet de serre?
Suggestions d'enseignement
  • Cet article peut être utilisé pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences de l’environnement, du changement climatique et de la chimie en ce qui a trait aux bovins de boucherie et aux vaches laitières, aux gaz à effet de serre, à l’agriculture, au changement climatique et au mode de vie durable. On y trouve des concepts liés aux gaz à effet de serre, aux combustibles fossiles, au méthane (CH4), aux substances anthropiques, au bétail, aux ruminants, au rumen, aux microorganismes et à la fermentation entérique.
  • Afin de consolider l’apprentissage après la lecture de cet article, les enseignants pourraient demander à leurs élèves de remplir une Toile de définition du concept de fermentation entérique. Des fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie d’apprentissage peuvent être téléchargées en formats [Document Google] ou [PDF].
  • Pour approfondir l’enjeu de la réduction des gaz à effet de serre, les enseignants pourraient demander à leurs élèves d’utiliser un Organisateur du pour et du contre à titre de stratégie d’apprentissage pour comparer les avantages et les inconvénients de la réduction de la consommation de viande afin de diminuer les émissions de méthane. Des fiches reproductibles prêtes à l’emploi et associées à cet article peuvent être téléchargées en formats [Document Google] et [PDF].
Suggestions d'enseignement
  • Cet article peut être utilisé pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences de l’environnement, du changement climatique et de la chimie en ce qui a trait aux bovins de boucherie et aux vaches laitières, aux gaz à effet de serre, à l’agriculture, au changement climatique et au mode de vie durable. On y trouve des concepts liés aux gaz à effet de serre, aux combustibles fossiles, au méthane (CH4), aux substances anthropiques, au bétail, aux ruminants, au rumen, aux microorganismes et à la fermentation entérique.
  • Afin de consolider l’apprentissage après la lecture de cet article, les enseignants pourraient demander à leurs élèves de remplir une Toile de définition du concept de fermentation entérique. Des fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie d’apprentissage peuvent être téléchargées en formats [Document Google] ou [PDF].
  • Pour approfondir l’enjeu de la réduction des gaz à effet de serre, les enseignants pourraient demander à leurs élèves d’utiliser un Organisateur du pour et du contre à titre de stratégie d’apprentissage pour comparer les avantages et les inconvénients de la réduction de la consommation de viande afin de diminuer les émissions de méthane. Des fiches reproductibles prêtes à l’emploi et associées à cet article peuvent être téléchargées en formats [Document Google] et [PDF].

En savoir plus

Émissions de méthane : des hausses jamais vues depuis les années 1980 (2019) Radio-Canada -- Un résumé d’une étude, qui fournit également des détails sur les différentes sources humaines de méthane.

L'agriculture canadienne applique déjà des mesures pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre (2019) Radio-Canada -- Discute quelques techniques dans le dernier rapport de l'ONU.

Défi mondial sur le méthane Global Methane Initiative -– Participe à un défi mondial pour réduire ton empreinte globale de méthane! (PDF).

Références

Agriculture and Agri-Food Canada. (2016, novembre 8). Greenhouse gases. Government of Canada.

Borunda, A. (2019, janvier 23). Methane, explained. National Geographic.

Carr, S. M. (2005). Ruminant digestion in bos taurus. Memorial University.

Sudmeyer, R. (2018, novembre 8). Carbon farming: Reducing methane emissions from cattle using feed additives. Government of Western Australia.

United States Environmental Protection Agency. (2019, avril 11). Methane emissions.