Nwy tŷ gwydr bychan ond marwol: sut i leihau allyriadau methan o dda byw

27 Chwefror 2019

Cate Williams: IBERS, Prifysgol Aberystwyth.

Mae methan (CH₄) yn nwy tŷ gwydr adnabyddus â photensial i achosi cynhesu byd-eang sydd 28 gwaith yn fwy na photensial charbon deuocsid (CO₂). Mae’r sector amaethyddol yn cyfrannu’n sylweddol at gynhyrchu CH₄ anthropogenig (wedi’i gynhyrchu gan bobl), er bod yr amcangyfrifon yn amrywio yn dibynnu ar y dull o gyfrifo. Yn ôl y consensws, mae’r diwydiant amaethyddol yn cyfrannu rhywbeth rhwng 7 a 18% o gyfanswm y nwyon tŷ gwydr anthropogenig a thua 6% o gyfanswm allyriadau CH₄. Mae dadelfennu deunydd planhigion yn y rwmen (eplesu enterig) yn cynhyrchu oddeutu 87% o gyfanswm y CH₄ a gynhyrchir gan amaethyddiaeth. Mae’r CH₄ hwn a gynhyrchir gan eplesu enterig hefyd yn golygu fod yr anifail yn colli egni (hyd at 12%) a allai gael ei ddefnyddio fel arall i dyfu neu gynhyrchu llaeth. Felly, yn ogystal â bod yn rhywbeth allweddol er lles yr amgylchedd ac i liniaru’r newid yn yr hinsawdd, mae lleihau allyriadau CH₄ hefyd yn allweddol i sicrhau fod da byw sy’n cnoi cil yn gallu cynhyrchu yn fwy effeithiol. Nid anifeiliaid cnoi cil yw’r unig gynhyrchwyr CH₄ ar y fferm, ac mae tail/gwastraff, cerbydau a pheiriannau amaethyddol a chynhyrchu porthiant i anifeiliaid hefyd yn cyfrannu (Ffigwr 1).

• Mae’r newid yn yr hinsawdd yn dal y broblem allweddol ar y lefel byd-eang, ac mae’n hysbys iawn fod y nwyon tŷ gwydr toreithiog a gynhyrchir gan y ddynoliaeth yn ffactor sy’n cyfrannu at hyn. Mae methan yn nwy tŷ gwydr â photensial i achosi cynhesu byd-eang sydd 28 gwaith yn fwy na photensial CO₂.
• Mae’r sector amaethyddol yn cyfrannu’n sylweddol at y CH₄ a gynhyrchir, yn enwedig yn sgil yr eplesu a wneir gan anifeiliaid cnoi cil (gwartheg, defaid, geifr ac ati).
• Mae strategaethau lliniaru sy’n targedu’r rwmen yn ffynhonnell o ymchwil wyddonol ddynamig a gwreiddiol, ond ychydig iawn o’r strategaethau presennol sy’n wastad yn effeithiol neu’n addas i’w defnyddio’n fasnachol.

Sut a pham gaiff methan ei gynhyrchu?

Daw’r enw ‘anifeiliaid cnoi cil’ yn sgil y system dreulio unigryw sydd gan yr anifeiliaid hyn, sy’n cynnwys pedair siambr: y reticwlwm, y rwmen, yr omaswm a’r abomaswm. Y rwmen yw testun ein sylw yn yr achos hwn, oherwydd mae’n cynnwys poblogaeth amrywiol a gweithgar o ficro-organebau sy’n caniatáu i’r anifail ddadelfennu deunydd planhigion gwydn a’i droi'n faetholion o safon uchel  Mae’r boblogaeth o ficrobau yn y rwmen yn cynnwys bacteria, ffyngau, protosoa, firysau ac archeae, sy’n gweithio’n symbiotaidd i ddarparu maetholion iddynt hwy eu hunain ac i’r anifail. Mae’r rwmen wedi bod yn destun arwyddocaol ym maes ymchwil gwyddonol dros y blynyddoedd, yn cynnig cyfansoddion gwrthfiotig ac ensymau amgen sydd wedi gwella effeithlonrwydd amrywiaeth o brosesau diwydiannol. Mae ymchwil wedi cael ei gynnal i archwilio effeithiau dylanwadu ar y boblogaeth o ficrobau o ran cynhyrchu, effeithlonrwydd porthiant, ansawdd cig a llaeth, ac wrth gwrs, allyriadau CH₄. Bydd nifer o brosesau treulio yn y rwmen yn cynhyrchu CH₄ (ymhlith nwyon eraill), a chânt eu gollwng trwy dorri gwynt neu trwy’r anws (Darlun 2). Mae methan yn un o sgil-gynhyrchion prosesau hanfodol sy’n darparu maetholion sy’n rhoi protein ac egni i’r anifail (e.e. asidau brasterog byr) (Darlun 2). Mae’r prosesau sy’n cynhyrchu CH₄ yn y rwmen yn hynod o gymhleth ac maent yn dibynnu ar ficrobau a elwir yn archaea sy’n troi CO₂ a Hydrogen (H₂) yn CH₄. Mae archaea yn ficro-organebau ungellog hynafol sy’n wahanol iawn i ficrobau eraill fel bacteria a ffyngau. Is-grŵp o archaea a elwir yn fethanogenau sy’n gyfrifol am fwyafrif helaeth y CH₄ a gynhyrchir yn y rwmen, ac maent ar gyfartaledd yn cyfrif am 78% o’r holl boblogaeth o archaea yn y rwmen. Wrth ddadansoddi helaethrwydd a strwythur cymunedau methanogenau yn y rwmen, mae ymchwil wedi canfod nad cyfanswm cyffredinol y methanogenau sy’n pennu faint o CH₄ a gaiff ei gynhyrchu. Yn lle hynny, mae strwythur y gymuned microbau a phresenoldeb neu ddiffyg gwahanol rywogaethau yn dylanwadau mwy o lawer. Ar y sail hon, mae tri math gwahanol ('rwminoteipiau') wedi cael eu canfod, sy’n pennu faint o CH₄ a gynhyrchir gan yr anifail: mae mathau Q ac S yn cynhyrchu llai o CH₄ na math H. Mae astudiaethau ychwanegol gan Difford ac eraill  (2018) hefyd yn awgrymu cydberthyniad cryf rhwng geneteg anifeiliaid ac allyriadau CH₄, sy’n golygu fod dethol ar sail geneteg yn strategaeth addawol i fridio poblogaeth newydd o fuchod sy’n allyrru llai o fethan.

Ffigwr 2: Diagram o ffynonellau methan o anifeiliaid cnoi cil.

Lliniaru allyriadau methan o anifeiliaid cnoi cil

Mae amrywiaeth eang o strategaethau arbrofol i liniaru CH₄ wedi cael eu cynnig, yn cynnwys bridio detholus i sicrhau anifeiliaid sy’n cynhyrchu llai o fethan, brechlynnau, newidiadau mewn arferion rheoli stoc, ychwanegion at borthiant a thechnegau eraill sy’n dylanwadu’n uniongyrchol ar ficrobïom y rwmen. Mae’r mwyafrif helaeth o ymyriadau yn dal yn arbrofol, ac nid yw’r mwyafrif o’r dulliau wedi cael eu defnyddio mewn arbrofion ag anfeiliaid eto. Serch hynny, mae strategaeth o’r fath yn cynnig cysyniadau pwysig a gwreiddiol, ac heb os, byddant yn cael eu gweithredu yn y dyfodol a rhoddir sylw iddynt mewn erthygl ddilynol.

Newidiadau mewn dwysfwydydd a phorthiant

Canfuwyd fod y gyfran o ddwysfwydydd yn neiet anifeiliaid cnoi cil yn dylanwadu’n uniongyrchol ar allyriadau CH₄. Bydd lleihau cyfradd y dwysfwydydd a chynyddu cyfradd y cnydau porthi a roddir i anifail cnoi cil yn golygu cynyddu cyfanswm y CH₄ a gynhyrchir. Bydd dwysfwydydd sy’n seiliedig ar starts yn benodol yn  lleihau cyfanswm y CH4 a gynhyrchir oherwydd caiff llai o asetad a mwy o bropionad eu cynhyrchu, sy’n cyfyngu ar y cyflenwad o hydrogen sydd ar gael i’w droi’n CH₄ (Ffigwr 2). Mae’r bwydydd hyn hefyd yn gwneud i pH y rwmen ostwng i lefelau sydd ychydig yn asidaidd (oherwydd lefelau uwch o bropionad sy’n asidaidd ei natur), a bydd hynny’n lleihau gweithgarwch y microbau sy’n cynhyrchu CH₄. Gwelwyd hefyd fod dwysfwydydd sy’n seiliedig ar ffibr yn lleihau cyfanswm y CH₄ a allyrir pan fwydir hwy i anifeiliaid ar borfa; canfu un astudiaeth fod 16-19g yn llai o CH₄ yn cael ei gynhyrchu fesul cilogram o laeth. Fodd bynnag, nid yw bwydo lefelau uwch o ddwysfwydydd yn ddewis sy’n ddichonol yn economaidd i lawer o ffermwyr, a gall arwain at broblemau iechyd megis asidosis. Mae ffibr yn elfen hanfodol o ddeiet anifeiliaid cnoi cil a dylai fod yn 20-30% o gyfanswm eu cymeriant, felly dylid bod yn ofalus iawn wrth newid cymarebau dwysfwydydd: cnydau porthi.

Mae mathau o gnydau porthi a’u hansawdd hefyd wedi cael eu hastudio i ganfod eu heffeithiau ar allyriadau CH₄. Fe wnaeth bwydo cnwd porthi oedd yn llai aeddfed neu wedi’i brosesu rhagor (oedd yn golygu ei fod yn fwy treuliadwy)  arwain at leihad o 15-20% yn y senarios a gafodd eu modelu. Gwyddys fod cnydau porthi sy’n seiliedig ar godlysiau yn lleihau allyriadau CH₄ oherwydd presenoldeb taninau sy’n digwydd yn naturiol. Me taninau yn wenwynig i rai microorganebau yn y rwmen, yn enwedig methanogenau, sy’n lleihau gallu’r boblogaeth o ficrobau yn y rwmen i gynhyrchu CH₄. Bydd cnydau porthi codlysol yn symud yn gyflymach o’r rwmen, oherwydd strwythur llai ffibrog y planhigion sy’n golygu eu bod yn haws i’w treulio ac yn cyfyngu ar y hyd y cyfnod y gall methanogenau fach ua threulio, gan greu CH₄. Profwyd hefyd fod cnydau porthi codlysog yn cynyddu cyfanswm y llaeth a gynhyrchir, ac maent yn darparu ffynhonnell wych o borthiant yn achos rhai mathau o gnydau porthi, megis Ffawlys a Phys Ceirw, ac mae hynny’n helpu i atal ymchwyddo. Fodd bynnag, dylid bod yn ofalus iawn wrth ddefnyddio unrhyw ddull sy’n dylanwadu ar ficrobïom y rwmen, oherwydd mae astudiaethau wedi canfod gostyngiad cyffredinol mewn treuliadwyedd oherwydd y lleihad yng nghyfanswm y microbau sy’n rhan o’r broses o gynhyrchu CH₄ a dadelfennu planhigion. Yn ychwanegol, gwyddys fod nifer o rywogaethau codlysiau yn achosi ymchwyddo (maglys ac amrywiaeth helaeth o feillion) pan roddir cyfraddau sylweddol ohonynt i anifeiliaid cnoi cil.

Ychwanegu lipidau

Mae tystiolaeth dda yn bodoli i gadarnhau lleihad mewn allyriadau CH₄ wrth borthi lipidau ychwanegol, a chaiff 25% yn llai o CH₄ enterig ei gynhyrchu. Mae ychwanegu lipidau i’r deiet yn gweithio trwy leihau eplesu deunydd organig a thrwy wenwyndra i fethanogenau yn y rwmen. Gall asidau brasterog annirlawn (h.y. y rhai sydd heb eu dirlenwi â hydrogen) yn benodol weithredu fel storfa hydrogen, oherwydd caiff yr asidau brasterog eu hydrogenu’n flaenoriaethol gan adael ychydig iawn o hydrogen i’w droi yn CH₄  (Darlun 2). Fodd bynnag, argymhellir na ddylai braster fod yn fwy na 7% o ddeiet anifeiliaid cnoi cil, neu gall cymeriant deunydd sych (DMI) leihau gan arwain at leihau cymeriant ffibr a threuliadwyedd gwael. Mae effeithiolrwydd ychwanegu lipidau yn dibynnu ar nifer o ffactorau: faint a ychwanegir, ffynhonnell y braster, proffil y braster a’r deiet yn gyffredinol. Cafwyd rhai o’r canlyniadau mwyaf addawol wrth ddefnyddio olew cnau coco (gostyngiad o 63% mewn CH₄ pan ychwanegwyd 7% o olew) ac olew palmwydd (gostyngiad o 58% mewn CH₄ pan ychwanegwyd 5%). 

Mae bwydo olewau puredig fel dull o liniaru methan yn anhebygol o fod yn ddichonol o safbwynt masnachol oherwydd cost uchel ychwanegu’r olewau hyn. O’r herwydd, mae hadau olew a brasterau anifeiliaid hefyd wedi cael eu hastudio; er nad yw’r brasterau hyn yn cynhyrchu canlyniadau i’r un graddau, nid ydynt yn lleihau DMI a threuliadwyedd i’r fath raddau. Yn achos buchod godro, gall lefelau uchel o fraster ychwanegol leihau canran y braster mewn llaeth a newid proffil yr asidau brasterog. Gallai’r canlyniad fod yn ffafriol neu’n anffafriol. Felly, dylid bod yn ofalus iawn wrth ddewis y ffynhonnell briodol o fraster a faint ohono a ychwanegir.

Bwydo Probiotigau

Mae ychwanegion microbaidd i’w hychwanegu at borthiant wedi cael eu datblygu i ddylanwadu’n uniongyrchol ar y boblogaeth o ficrobau yn y rwmen ac i wella eplesu. Y probiotigau a ddefnyddir yn fwyaf helaeth yw burum ac Aspergillus oryzae, er na wyddys beth yn union yw eu dull o weithredu. Damcaniaethir fod yr ychwanegion hyn yn gweithio yn unol ag un neu ragor o’r dulliau canlynol:

1. Cynyddu lefelau bwtyrad a phropionad a lleihau’r gyfradd o asetad, ac felly lleihau’r rhagsylweddion sy’n ofynnol i gynhyrchu CH₄ (Ffigwr 2).
2. Lleihau nifer y methanogenau a’r microbau cysylltiedig.
3. Cynyddu dadelfennu’r asetad fel bydd llai ohono ar gael i gynhyrchu CH₄ (Ffigwr 2).
4. Gwella cynhyrchiant anifeiliaid.

Fodd bynnag, mae canlyniadau anghyson wedi cael eu harsylwi; yn ôl rhai astudiaethau, ni chafwyd gwahaniaethau arwyddocaol yng nghyfanswm y CH₄ a gynhyrchwyd, ac yn ôl astudiaethau eraill, cafwyd gostyngiadau o hyd at 8%. Yn ychwanegol, mae’n rhaid porthi probiotigau yn feunyddiol, felly nid ydynt yn addas i bob system ffermio, ac yn yr achos hwn, gall y defnydd o’r rhain fod yn fwyaf priodol mewn systemau cynhyrchu llaeth a bîff dwys.

Crynodeb

Mae brwydro’r newid yn yr hinsawdd yn parhau i fod ar frig agenda Cyngor y Cenhedloedd Unedig, ac mae’r angen i leihau allyriadau o nwyon tŷ gwydr anthropogenig yn eglur. Mae methan yn nwy tŷ gwydr cryf iawn, ac mae ei botensial i achosi cynhesu byd eang 28 gwaith yn fwy na photensial CO₂. Yr unig nwy sy’n fwy niweidiol o ran ei botensial i achosi cynhesu byd eang yw NO₂, ond ceir llai ohono.  Os ydym ni’n dymuno lleihau effaith y trychineb tymor hir hwn, mae’n rhaid i’r gymdeithas fyd-eang gydweithredu i ostwng allyriadau nwyon tŷ gwydr. Nid yw’r sector amaethyddol yn eithriad; mae’n cyfrannu oddeutu 6% o’r holl allyriadau o CH₄ anthropogenig, felly mae lle i wella heb os nac oni bai. Mae nifer o ddulliau lliniaru yn bodoli, ac mae’r awydd i ddatblygu strategaethau newydd a chadarn wedi sbarduno ymchwil gwyddonol. Yn yr erthygl hon, trafodir rhai o’r dulliau lliniaru mwy adnabyddus a mwy sefydliedig. Fodd bynnag, mae’r technegau hyn ymhell o fod yn foddhaol. Canlyniadau anghyson, effeithiau niweidiol ar yr anifail a’r ffaith eu bod yn anaddas i systemau ffermio penodol yw’r pryderon pennaf. Felly, mae bellach yn bryd i ni gyflymu ymchwil a datblygu hynny yn strategaethau lliniaru gwreiddiol, gan ddefnyddio’r technolegau biolegol arloesol newydd sydd ar flaenau ein bysedd.

Cliciwch yma i weld fersiwn PDF o'r erthygl hon.