Posredni vplivi živinoreje na emisije tgp: proizvodnja krme in sprememba rabe zemljišč

Proizvodnja živalske krme pomembno vpliva na emisije toplogrednih plinov in pomembno prispeva h skupnemu ogljičnemu odtisu živinoreje. Te emisije vključujejo vse tri glavne toplogredne pline: CO₂, N₂0 in CH₄. Proizvodnja gnojil in pesticidov za pridelavo, predelavo in transport krme, uporaba goriva v proizvodnji in s tem povezane spremembe rabe zemljišč so odgovorni za največje količine CO₂. Emisije N₂0 izvirajo predvsem iz uporabe gnojil in vnosa gnoja ter v manjši meri zaradi gojenja krmnih stročnic (npr. lucerna, detelja, soja, grah, riž). Količina emisij CH₄ iz proizvodnje živalske krme je veliko manjša od emisij C0₂ in N₂0 [1]. Poleg tega je proizvodnja živalske krme pogosto povezana s spremembo rabe zemljišč zaradi krčenja gozdov ali drugih naravnih habitatov, kar lahko še poslabša problem podnebnih sprememb.

Ocenjuje se, da približno 50 % emisij N₂0 nastane pri gnojenju krmnih rastlin, medtem ko 50 % CH₄ nastane pri trošenju gnoja po pašnikih. Četrtina skupnih izpustov je povezana s spremembami rabe zemljišč [1].

Proizvodnja krme

Proizvodnja krme, njena predelava in transport povzročajo emisije toplogrednih plinov, za katere se ocenjuje, da predstavljajo približno 45 % skupnih emisij iz živinoreje [1]. Proizvodnja krme v perutnini (meso in jajca) in prašičereja prispeva 60-80 % k emisijam TGP, pri govedu (mleko in meso) pa 35-45 % [2].

Ocena izpustov toplogrednih plinov pri živinoreji je pokazala, da so pridelava, predelava in transport krme ter učinkovitost njenega izkoriščanja v živalskem organizmu najpomembnejši dejavniki, ki vplivajo na količino izpuščenih plinov [3].

Proizvodnja krme je kompleksen proces, ki je sestavljen iz cele vrste med seboj povezanih (horizontalnih in vertikalnih) tehnoloških procesov. Na vsaki stopnji proizvodnje krme se sprošča določena količina škodljivih plinov. Posebnosti agroekoloških razmer ter tehnologij krmljenja in reje pomembno prispevajo k razlikam v emisijskih ravneh, ki jih povzroča pridelava krme na regionalni in lokalni ravni. Modeli, ki se uporabljajo za vrednotenje te vrste emisij, so zelo kompleksni, saj je potrebno vključiti veliko število dejavnikov, ki so pomembni za analizo, ter veliko količino informacij, ki opisujejo vsakega izmed njih [4].

Slika 1 prikazuje shematski prikaz celotnega procesa pridelave in predelave v proizvodnji krme za živino. Raznolikost krme za živali je precej velika. Nekatera hranila porabimo neposredno tam, kjer jih pridelamo, kar velja na primer za travinje za pašo prežvekovalcev. V tem primeru ni skladiščenja ali transporta hranil in ustreznih emisij iz teh procesov. Nasprotno pa je treba konzervirano krmo, kot sta silaža in seno, skladiščiti in v nekaterih primerih predelati, kar vpliva na vrednost izpustov pri proizvodnji te krme.

Krmne mešanice so več komponentne strukture. Sestavljene so pretežno iz žitaric in različnih dodatkov, njihova proizvodnja pa zahteva industrijsko predelavo. Čeprav večina hranil za krmo rejnih živali temelji na kmetijskih proizvodih, sodobna živinoreja pogosto uporablja stranske proizvode živalskega izvora ter sintetične snovi, kot so vitamini, minerali, aminokisline, encimi itd. Zgornje komponente porabijo določene vložke in energijo, ki vplivajo na emisije toplogrednih plinov. Skladiščenje in transport sta dodatna vira emisij, ki se pojavljata med skoraj vsako fazo v strukturi, prikazani na sliki 1.

V vseh členih proizvodne verige ločimo vložke, aktivnosti in stranske učinke, ki imajo vse svoje emisijske značilnosti. Zato je skupna emisija dane povezave rezultat uporabljenih vložkov in dejavnosti. Za izračun emisij so potrebni pravilni izračuni in vneseni podatki.

Na splošno lahko rečemo, da je skupna emisija v večini primerov posledica emisij, ki nastanejo pri naslednjih postopkih proizvodnje krme:

1. gojenje poljščin,

2. prevoz,

3. skladiščenje,

4. gnojenje (uporaba gnoja, umetnih gnojil in žetvenih ostankov),

5. uporaba strojev,

6. uporaba pesticidov,

7. industrijska predelava,

8. raba fosilnih goriv in električne energije,

9. drugo.

Za boljše razumevanje tehnologije pridelave krme in pripadajočih emisij toplogrednih plinov so zaporedja in medsebojna razmerja posameznih proizvodnih procesov prikazana na sliki 2.

Rastlinska pridelava vključuje pridelavo poljščin kot tudi njeno povezavo z drugimi členi v celotni proizvodni verigi: pridelavo semena in mladega rastlinskega materiala, pridelavo in uporabo gnojil, transport in odlaganje gnoja, proizvodnjo in uporabo pesticidov, proizvodnjo in vzdrževanje opreme za gojenje, fosilno energijo, emisije N₂O in CH₄ v tleh, povezane z nanašanjem dušika in drenažo šotne zemlje itd., uporabo in izgube energije med skladiščenjem pred nadaljnjo uporabo v industrijski predelavi in ​​proizvodnji mešanic za živino [4].

Za pridelavo se uporabljajo številni vložki, kot so gnojila, pesticidi in goriva. Nekateri od teh vnosov povzročajo emisije toplogrednih plinov v fazi porabe, na primer dušik, ki povzroča emisije dušikovega oksida, in goriva, ki povzročajo emisije ogljikovega dioksida. Za druge, kot so pesticidi in fosfatna ali kalijeva gnojila, se ne šteje, da povzročajo emisije toplogrednih plinov v fazi porabe. Uporaba različnih strojev za oranje, gnojenje ipd. zahteva porabo energije pri uporabi v kmetijski proizvodnji in povzroča s tem povezane emisije TGP. V tabeli 1 je prikazana ocena izpustov TGP pri pridelavi različnih krm, kot so trava, koruza in lucerna.

Tabela : Ocenjeni izpusti TGP pri pridelavi trav, koruze in lucerne (v gramih CO2-eq na kilogram proizvoda) [4].

Kot smo že omenili, se lahko ogljični odtis krme za živali razlikuje glede na številne dejavnike, vključno z vrsto krme, uporabljenimi proizvodnimi metodami in geografsko lokacijo proizvodnje krme. Vendar pa obstajajo nekatere vrste krme, ki imajo večji ogljični odtis kot druge. Eden od glavnih dejavnikov, ki prispevajo k ogljičnemu odtisu proizvodnje krme, je uporaba gnojil na osnovi dušika [1; 4; 7]. Ta gnojila se običajno uporabljajo pri pridelavi poljščin, kot so koruza, soja in pšenica, da bi povečali donos teh poljščin.

Proizvodnja dušikovih gnojil je energetsko zelo intenzivna in lahko sprosti dušikov oksid, močan toplogredni plin, katerega potencial segrevanja je približno 300-krat večji od potenciala ogljikovega dioksida [4; 7]. Poleg tega sama proizvodnja in prevoz dušikovih gnojil prispevata k emisijam toplogrednih plinov. Posledično imajo živilske rastline, ki potrebujejo velike količine dušikovih gnojil, večji ogljični odtis [8].

Emisije toplogrednih plinov na tono dušikove kisline se gibljejo od 2,8 t CO₂ eq/t dušikove kisline v Evropi, Severni Ameriki in preostalem svetu, medtem ko je na Kitajskem in v Indiji številka s 3,6 t CO₂ eq/t dušikove kisline precej višja. Pomembno je omeniti, da pri uporabi sintetičnih gnojil ločimo tri vrste hranil: N, P in K, z ničelnimi emisijami toplogrednih plinov zaradi uporabe fosforja in kalija [4].

Organsko snov v tleh lahko vzdržujemo le s stalnim dovajanjem sveže organske snovi iz žetvenih ostankov, zelenega in živalskega gnoja.

Gnoj je pomemben vir organske snovi, zlasti na obdelovalnih površinah. Vendar pa uporaba gnoja kot gnojila za krmne rastline in njegovo odlaganje na pašnikih povzroči znatno količino emisij dušikovega oksida, kar predstavlja približno polovico teh emisij [9]. Ko so živali na pašnikih, se njihovi iztrebki (urin in blato) odlagajo v zemljo. Zato je treba emisije TGP zaradi paše šteti kot del skupnih emisij TGP iz živalskih proizvodov.

Če se gnoj uporablja v velikih količinah, lahko ima visoka vsebnost dušika negativne učinke. To se kaže v visokih stopnjah izpiranja nitratov in emisij amoniaka ter s tem v evtrofikaciji in zakisevanju. Ko se gnoj vnese na travinje ali njivo, (delno) nadomesti uporabo sintetičnih gnojil (N, P in K), teoretično pa se je mogoče izogniti emisijam iz proizvodnje sintetičnih gnojil [4].

Čeprav proizvodnja krme pogosto povzroči povečane koncentracije dušika v kmetijskih tleh, lahko dobro ravnanje z gnojem zmanjša potrebo po umetnih gnojilih.

Krma se pogosto prevaža na dolge razdalje do živali, ki jo bodo zaužile. Posledica tega prevoza so emisije toplogrednih plinov, zlasti CO₂ in dušikovih oksidov, ki jih izpuščajo tovornjaki in druga vozila. Emisije, ki izhajajo iz transporta krme in njenih sestavin, se zelo razlikujejo, vendar je priporočilo Wellinga in sod.[4] izvedba edinstvene standardizirane metode izračuna, neodvisne od komponent, ki sestavljajo krmo. Blonk in sod. [5] poročajo tudi o spremembah v prispevku emisij toplogrednih plinov iz prometa k skupnim emisijam toplogrednih plinov pri proizvodnji govejega mesa. Ugotovili so, da je pri proizvodnji govejega mesa v sistemu krava-tele na Irskem prispevek prometa k skupnim emisijam toplogrednih plinov manj kot 4 %. Proizvodnja svinjine je k skupnim emisijam prispevala štirikrat več (16 %).

Emisije iz fosilnih goriv in električne energije pri proizvodnji krme se pojavljajo v skoraj vseh fazah proizvodnje, vendar so še vedno večinoma povezane s transportom in delovanjem strojev [4; 8]. Fosilna goriva se običajno uporabljajo za prevoz krme in surovin, ki se uporabljajo pri njeni proizvodnji (za pogon tovornjakov, ladij in drugih transportnih vozil). Emisije toplogrednih plinov so predvsem posledica zgorevanja teh goriv, ​​pri čemer se neposredno sprošča CO₂. To je lahko še posebej pomembno za vložke in krmo, ki se proizvajajo v enem delu sveta in se nato prevažajo na dolge razdalje do tovarn krme, skladišč ali farm. Poleg teh emisij pri izgorevanju nastajajo tudi emisije toplogrednih plinov (vključno z emisijami metana in N₂O), in sicer med proizvodnjo in transportom teh goriv, ​​proizvodnjo investicijske opreme in proizvodnjo ter delovanjem distribucijskega omrežja [4]. Prispevek povezanih emisij lahko znaša od 5 % do skoraj 40 % emisij samo zaradi izgorevanja [5]. Električna energija se proizvaja iz fosilnih goriv in drugih virov energije, kot sta jedrska energija in hidroelektrarne. Kombinacija energentov za proizvodnjo električne energije je za vsak elektroenergetski sistem drugačna. Učinkovitost pretvorbe fosilne energije v električno se razlikuje glede na vrsto uporabljene tehnologije [4].

Industrijska predelava krme lahko pomembno vpliva na emisije toplogrednih plinov (TGP), tako neposredno kot posredno. Neposredni vplivi se nanašajo predvsem na porabo električne energije in fosilnih goriv, ​​povezanih z uporabo industrijskih strojev in mehanizacije v tehnoloških procesih predelave in proizvodnje ter na transport surovin in hranil. Poleg tega so lahko emisije toplogrednih plinov, ki nastanejo v drugih fazah proizvodnje krme, tesno povezane z emisijami, ki nastanejo med industrijsko predelavo (npr. proizvodnja aditivov, dodatkov, encimov itd.). Na primer, proizvodnja enega kilograma sintetične aminokisline treonina povzroči emisijo 16.978 gramov CO2-eq [4]. V tem kontekstu je pomembno omeniti vpliv, ki ga lahko ima uporaba industrijsko predelane krme na lastnosti gnoja. Hranilno bogatejša sestava takšnih krm se namreč odraža tudi v lastnostih gnoja, kar lahko povzroči povečane emisije CH₄ in dušikovih oksidov (N₂O). Zaključimo lahko, da je v sektorju proizvodnje živalske krme faza industrijske predelave pomembno področje pri prizadevanjih za zmanjšanje ogljičnega odtisa.

Če povzamemo, proizvodnja krme pomembno vpliva na emisije toplogrednih plinov in prizadevanja za ublažitev podnebnih sprememb morajo obravnavati to vprašanje. Strategije za zmanjšanje ogljičnega odtisa proizvodnje krme lahko vključujejo povečanje učinkovitosti uporabe gnojil, spodbujanje praks trajnostne rabe zemljišč in skrajšanje transportnih razdalj krmnih rastlin in drugih vložkov. Nenazadnje je za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov in ublažitev učinkov podnebnih sprememb potreben celovit pristop, ki zajema celotno verigo preskrbe z živinorejo.

Sprememba rabe zemljišča

Kmetijska zemljišča zavzemajo skoraj 40 % vseh površin, od tega je okoli 60 % namenjenih za krmo živine [10]. Zaradi predvidene rasti prebivalstva bi se naj povečalo povpraševanje in poraba živinorejskih proizvodov. To bi neizogibno povzročilo povečano povpraševanje po obdelovalnih površinah, ki so potrebne za pridelavo poljščin za krmo živine. Gre za proces, katerega scenarij je z zgodovinskega vidika že znan, saj se od začetka 20. stoletja dogaja intenzifikacija vsega poljedelstva, tudi živinoreje. Negativna stran tega procesa je vsekakor sprememba rabe tal, ki se nanaša predvsem na spreminjanje gozdov in travišč v obdelovalne površine za pridelavo krme. To lahko povzroči povečan izpust ogljikovega dioksida v ozračje, po drugi strani pa se onemogoči proces absorpcije in shranjevanja ogljikovega dioksida. Če povzamemo, na ta način se poruši ravnovesje kroženja ogljika v naravi, kar ima v sodobnih razmerah pospešene industrializacije katastrofalne posledice za okolje, predvsem z vidika podnebnih sprememb.

Rastline namreč s procesom fotosinteze absorbirajo ogljikov dioksid iz ozračja in ga shranijo v nadzemno in podzemno biomaso. Pomembno je poudariti, da ima gozdno zemljišče boljšo sposobnost absorbiranja ogljika v primerjavi z obdelovalnimi površinami in pašniki, zaradi česar je skupaj z oceanom glavni rezervoar (slika 4).

Tabela : Emisije TGP zaradi spremembe rabe zemljišč (siva polja) - primerjava različnih metodologij ocenjevanja [4]

Zaradi preoblikovanja gozdnih zemljišč v obdelovalne površine in pašnike se v ozračje sprosti velika količina shranjenega ogljika. Glede na literaturo je bilo razvitih več metod za ocenjevanje emisij toplogrednih plinov, ki jih povzroča sprememba rabe zemljišč, vendar med znanstveniki še vedno ni soglasja o njihovi zanesljivosti. Tabela 2 prikazuje primerjavo vrednosti emisij, dobljenih z različnimi izbranimi metodami ocenjevanja [7].

Čeprav je sprememba rabe tal v sodobnem času že znatno in negativno prispevala k podnebnim spremembam, raziskave kažejo, da so izboljšave še možne [1; 8]. Po mnenju Medvladnega panela za podnebne spremembe (IPCC) [12] je pravočasno in stalno izvajanje izboljšanih kmetijskih praks in gozdarskih ukrepov pomembno za blažitev podnebnih sprememb, saj lahko pomembno prispevajo k odstranitvi ogljikovega dioksida iz ozračja. V prvi vrsti to vključuje izboljšano upravljanje obdelovalnih površin in pašnikov – na primer učinkovitejšo uporabo gnojil za preprečevanje izpiranja neuporabljenih nitratov, prakse obdelave tal, ki zmanjšujejo erozijo tal, obnovo organskih tal in obnovo degradiranih tal.

Literatura

[1] Gerber, P. J., Steinfeld, H., Henderson, B., Mottet, A., Opio, C., Dijkman, J., Falcucci, A., & Tempio, G. (2013). Tackling climate change through livestock: A global assessment of emissions and mitigation opportunities. Tackling Climate Change through Livestock: A Global Assessment of Emissions and Mitigation Opportunities. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20133417883

[2] Sonesson, U., C.  Cederberg, & M.  Berglund. (2009). Greenhouse gas emissions in milk production. Decision support for climate certification. Report 2009:3. Available from http://www.klimatmarkningen.se/wp-content/ uploads/2009/12/2009-2-feed.pdf

[3] de Vries, M., & de Boer, I. J. M. (2010). Comparing environmental impacts for livestock products: A review of life cycle assessments. Livestock Science, 128(1), 1–11. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2009.11.007

[4] Vellinga, T. V., Blonk, H., Marinussen, M., Zeist, W. J. van, & Starmans, D. a. J. (2013). Methodology used in FeedPrint: A tool quantifying greenhouse gas emissions of feed production and utilization (No. 674; p. 121). Wageningen UR Livestock Research. https://library.wur.nl/WebQuery/wurpubs/438366

[5] Blonk, H., Cabbage, A., Luske, B., Waart, S. De, Pierick, E. Ten (2012). Environmental effects of Dutch consumption of protein-rich products: consequences of replacing animal proteins in 2008. WUR. https://www.wur.nl/nl/publicatie-details.htm?publicationId=publication-way-333639373832

[6] Blonk, T.J. and Ponsioen, 2010. Towards a tool for assessing carbon footprints of animal feed.Report Blonk Milieu Advies, November 2009, Gouda, the Netherlands, 62 pp.

[7] Cheng, M., McCarl, B., & Fei, C. (2022). Climate Change and Livestock Production: A Literature Review. Atmosphere, 13(1), Article 1. https://doi.org/10.3390/atmos13010140

[8] Grossi, G., Goglio, P., Vitali, A., & Williams, A. G. (2019). Livestock and climate change: Impact of livestock on climate and mitigation strategies. Animal Frontiers, 9(1), 69–76. https://doi.org/10.1093/af/vfy034

[9] Gerber, P. J., Hristov, A. N., Henderson, B., Makkar, H., Oh, J., Lee, C., Meinen, R., Montes, F., Ott, T., Firkins, J., Rotz, A., Dell, C., Adesogan, A. T., Yang, W. Z., Tricarico, J. M., Kebreab, E., Waghorn, G., Dijkstra, J., & Oosting, S. (2013). Technical options for the mitigation of direct methane and nitrous oxide emissions from livestock: A review. Animal, 7(s2), 220–234. https://doi.org/10.1017/S1751731113000876

[10] Land use in agriculture by the numbers | Sustainable Food and Agriculture | Food and Agriculture Organization of the United Nations. (n.d.). Retrieved 31 March 2023, from https://www.fao.org/sustainability/news/detail/en/c/1274219/

[11] Carbon Sequestration | Definition, Methods, & Climate Change | Britannica, 2023. Retrieved 31 March 2023, from https://www.britannica.com/technology/carbon-sequestration

[12] AR6 Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change—IPCC. (n.d.). Retrieved 31 March 2023, from https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-working-group-3/