Референце

Индиректни ефекти сточарске производње на GHG емисију: производња сточних хранива и промена намене земљишта

Производња сточних хранива има значајан утицај на емисије гасова стаклене баште, и даје велики допринос укупном угљеничном отиску сточарствa. У састав ових емисија улазе сви најважнији штетни GHG гасови: C0₂, N₂0 и CH₄. Производња ђубрива и пестицида за усеве, прерада и транспорт сточних хранива, потрошња горива у производњи и повезане промене у употреби земљишта одговорне су за емисију највећих количина C0₂. Емисије N₂0 потичу првенствено од употребе ђубрива и примене стајњака, са малим делом од узгоја крмних махунарки (нпр. луцерка, детелина, соја, грашак, пиринач,). Количина емисија CH₄ у производњи сточних хранива је значајно мања од емисија C0₂ и N₂0 [1]. Поред тога, производња сточне хране често је повезана са променама у намени земљишта крчењем шума или других природних станишта, што може додатно погоршати проблем климатских промена.

Процене су да око 50% емисија чини N₂0 настао ђубрењем крмних усева и CH₄ настао применом стајњака на пашњацима. Четвртина укупних емисија отпада на повезане промене у коришћењу земљишта [1].

Производња сточних хранива

Током производње сточних хранива, њихове прераде и транспорта долази до емисије GHG које према проценама доприносе око 45% укупним емисијама од сточарства [1]. Производња хранива у живинарству (месо и јаја) и свињарству доприноси емисији GHG са 60–80% а у говедарству (млеко и месо) 35-45% [2].

Процена емисије гасова стаклене баште пореклом из сточарства показала је да су гајење, прерада и транспорт сточних хранива, као и ефикасност њиховог искоришћавања у организму животиња, најзначајнији фактори од утицаја на количину емитованих гасова [3].

Производња сточних хранива је сложен процес, састављен од читавог низа међусобно (хоризонтално и вертикално) повезаних технолошких процеса. У свакој од фаза процеса производње сточних хранива долази до емитовања одређене количине штетних гасова. Специфичности агроеколошких услова и технологија исхране и гајења животиња значајно доприносе разликама у вредностима емисије пореклом од производње сточних хранива на регионалном и локалном нивоу. Због тога су модели за процену ове врсте емисија врло сложени, јер је потребно укључити велики број чинилаца од значаја за анализу као и велики број информација које описују сваки од тих чинилаца [4].

На слици 1. дат је схематски приказ целокупног процеса производње и обраде у поступку настајања хранива који се користе за исхрану стоке. Разноликост сточних хранива је прилично велика. Нека хранива се конзумирају директно на месту свог гајења што је случај са травњацима за испашу преживара на пример. У овом случају нема складиштења и транспорта хранива па ни одговарајућих емисија из ових процеса. Са друге стране, конзервисана хранива, попут силаже и сена захтевају складиштење а у неким случајевима и обраду, што утиче на вредност емисије при производњи датих хранива.

Крмне смеше су вишекомпонентне структуре, састављене углавном од житарица и различитих додатака за чију производњу је неопходна индустријска прерада. Додатно, иако се већина хранива која се користе за исхрану стоке базира на производима ратарства, савремено сточарство често користи и нуспроизводе анималног порекла као и синтетичке супстанце попут витамина, минерала, аминокиселина, ензима итд. У настајању сваке од наведених компоненти троше се одређени инпути и енергија који су од утицаја на емисију GHG. Складиштење и транспорт су додатни оптерећујући фактори за емисију, а јављају се између готово сваке компоненте у структури приказаној на слици 1.

У свим карикама производног ланца можемо разликовати инпуте, активности и споредне ефекте, од којих сви имају своје карактеристике емисије. Стога је укупна емисија одређене карике резултанта коришћених инпута и активности За прорачун емисија потребна су правила прорачуна и улазни подаци.

Генерално, у већини случајева може се рећи да је укупна емисија резултанта емисија насталих у следећим процесима производње хранива:

1. Гајење усева

2. Транспорт

3. Складиштење

4. Ђубрење (употреба стајског и вештачког ђубрива и жетвених остатака)

5. Употреба механизације

6. Употреба пестицида

7. Индустријска обрада

8. Употреба фосилних горива и електричне енергије

9. Остало

Ради лакшег разумевања технологије производње сточних хранива и одговарајућих GHG емисија, на слици 2. приказани су редослед и релације појединих поступака у производњи.

Производња усева укључује саму биљну производњу као и њену везу са осталим карикама у целом производном ланцу: производња семенског и младог биљног материјала, производњу и примену ђубрива, транспорт и уношење стајњака, производња и употреба пестицида, производња и одржавање опреме за узгој, коришћење фосилне енергије за активности узгоја, емисије из земљишта N₂O и CH₄ везане за примену N и дренажу тресетних земљишта и др., коришћење и губитак енергије при складиштењу пре даље употребе у индустријској преради, и производњи сточних смеша [4].

Бројни инпути се користе за производњу усева, као што су ђубрива, пестициди и горива. Неки од инпута изазивају емисије GHG током фазе потрошње, нпр. азот који изазива емисије азот-оксида и горива која доводе до емисије угљен-диоксида. За друга, као што су пестициди и фосфатна или калијумова ђубрива се не сматра да производе емисије GHG током фазе потрошње. Употреба различите механизације за орање, ђубрење и сл. захтева потрошњу енергије током коришћења у ратарској производњи и узрокује повезане емисије GHG. У табели 1. приказана је процена емисије GHG током производње различитих хранидбених форми трава, кукуруза и луцерке .

Табела 1. Процењена GHG емисија у производњи трава, кукуруза и луцерке (у грамима CO2-eq по килограму производа) [4].

Као што је напоменуто, угљенични отисак сточних хранива може варирати у зависности од низа фактора, укључујући врсту хране, коришћене методе производње и географску локацију производње хране за животиње. Међутим, постоје неке врсте хране за животиње које имају већи угљенични отисак од других. Један од главних фактора који доприноси карбонском отиску производње сточне хране је употреба ђубрива на бази азота (N) [1;4;7;]. Ова ђубрива се обично користе у производњи сточних усева као што су кукуруз, соја и пшеница како би се повећали приноси ових култура.

Азотна ђубрива захтевају значајне количине енергије за производњу и могу да ослободе азот-оксид, моћан гас стаклене баште, који је приближно 300 пута јачи од угљен-диоксида у смислу свог потенцијала загревања [4;7]. Поред тога, сама производња и транспорт азотних ђубрива такође доприносе емисији GHG. Као последица тога, усеви за храну који захтевају велике количине азотних ђубрива имају тенденцију да имају већи угљенични отисак [8]. Емисије гасова стаклене баште по тони азотне киселине варирају између 2,8 т CO₂ eq/tазотне киселине у Европи, Северној Америци и остатку света до 3,6 т CO₂ eq/t азотне киселине у Кини и Индији. Важно је напоменути да се при примени синтетичких ђубрива разликују три врсте хранљивих материја: N, P и K, али су емисије GHG из примене фосфора и калијума нулте [4].

Органска материја земљишта се може одржавати само сталним снабдевањем свежом органском материјом из остатака усева, зеленог ђубрива и животињског ђубрива. Стајњак је важан извор органске материје, посебно на обрадивим површинама. Ипак, примена стајњака као ђубрива за крмне усеве и његово депоновање на пашњацима изазива значајну количину емисије азот-оксида, што чини око половину ових емисија [9]. У случају када се животиње гаје на пашњацима долази до одлагања њихових екскрета (урина и фецеса) у земљиште. Због тога би GHG емисије које настају при испаши животиња требало рачунати као део укупних GHG емисија сточарских производа.

Када се стајско ђубриво примењује у великим количинама, може доћи до негативних нуспојава високог садржаја N. Ово ће се одразити на високу пропорцију испирања нитрата и емисија амонијака, а самим тим и на еутрофикацију и ацидификацију. Када се стајњак примењује на травњаке или оранице, он (делимично) замењује употребу синтетичких ђубрива (N, P и К) и, у теорији, емисије за производњу синтетичког ђубрива се могу избећи [4].

Иако производња сточне хране често доводи до повећане концентрације азота у пољопривредном земљишту, добро управљање стајњаком може смањити потребу за вештачким ђубривима.

Храна за стоку се често транспортује на велике удаљености да би стигла до животиња које ће је конзумирати. Овај транспорт доводи до емисија гасова стаклене баште, посебно CO₂ и азотних оксида, које емитују камиони и друга возила. Емисије пореклом од транспорта сточне хране и њених компоненти су врло варијабилне, али је препорука Vellinga et al. [4] коришћење јединствене, стндардизоване методологије обрачуна, независно од компоненти које улазе у састав сточне хране. Blonk et al. [5] такође наводе варијабилност доприноса емисије гасова стаклене баште из транспорта укупној емисији GHG при производњи јунећег меса. Ови аутори утврдили су да је у производњи говедине у систему крава-теле у Ирској, допринос транспорта укупној емисији гасова стаклене баште, био мањи од 4%. Четвороструко већи допринос укупној емисији имала је производња свињског меса (16%).

Емисије из фосилних горива и електричне енергије током производње сточних хранива настају у готово свим фазама производње али су ипак у највећој мери повезане са транспортом и радом машина [4; 8]. За транспорт сточне хране и инпута који се користе у њеној производњи обично се користе фосилна горива (за погон камиона, бродова и других транспортних возила). Емисије гасова стаклене баште настају првенствено сагоревањем ових горива, где се CO₂ директно емитује. Ово може бити посебно значајно за инпуте и сточну храну који се производе у једном делу света, а затим се транспортују на велике удаљености до фабрика сточне хране, магацина или фарми. Поред ових емисија сагоревањем, емисије GHG (укључујући емисије метана и N₂O) настају услед производње и транспорта ових горива, производње капиталних добара и производње и рада дистрибутивне мреже [4]. Доприноси усходних емисија могу варирати од 5% до скоро 40% процената емисија произведених само сагоревањем [5]. Електрична енергија се производи коришћењем фосилних извора енергије и других врста извора енергије, као што су нуклеарна енергија и хидроенергија. Комбинација извора енергије за производњу електричне енергије је различита за сваку електричну мрежу. Ефикасност претварања фосилне енергије у електричну енергију варира у зависности од врсте технологије која се користи [4].

Индустријска обрада сточне хране може имати значајан утицај на емисије гасова стаклене баште (GHG), директно и индиректно. Директни утицај односи се углавном на потрошњу електричне енергије и фосилних горива везаних за употребу индустријских машина и механизације у технолошким процесима обраде и производње, као и транспорт инпута и хранива. Поред тога и емисије GHG настале у другим фазама производње сточних хранива могу бити у блиској вези и придодати се емисијама насталим у процесу индустријске прераде (нпр. производња адитива, суплемената, ензима итд). Као пример, може се навести да производња килограма синтетичке аминокиселине треонина доводи до емисије 16978 грама CO₂-eq [4].

Овде је важно напоменути и утицај који употреба индустријски обрађених сточних хранива може имати на особине стајњака. Наиме, богатији састава нутријената оваквих хранива одражава се и на карактеристике стајњака што може резултовати повећаном емисијом CH₄ и азот-оксида (N₂O). Може се закључити да у оквиру сектора производње сточне хране, фаза њене индустријске прераде представља важну област у настојањима за смањење угљеничног отиска.

У закључку, производња сточне хране има значајан утицај на GHG емисије, а напори за ублажавање климатских промена ће морати да се позабаве овим питањем. Стратегије за смањење угљеничног отиска у производњи сточне хране могу укључивати повећање ефикасности употребе ђубрива, промовисање употребе одрживих пракси коришћења земљишта и смањење удаљености транспорта усева за животиње и других инпута. На крају, биће неопходан холистички приступ који се односи на цео ланац снабдевања сточарске производње како би се смањиле емисије GHG и ублажили утицаји климатских промена.

Промена намене земљишта

Пољопривредно земљиште заузима скоро 40% укупне површине копна, од чега је око 60% намењено исхрани стоке [10]. Услед пројектованог раста људске популације, за очекивати је да се повећа и потражња и потрошња анималних производа. То би неминовно довело и до повећане потребе за обрадивим површинама које су неопходне за гајење биљних култура које се користе у исхрани стоке. Ово је процес чији је сценарио, историјски гледано, већ познат са обзиром да се интензификација целокупне пољопривреде па и сточарства одвија убрзаним темпом још од почетка ХХ века. Негативна страна овог процеса свакако је промена намене земљишта под којом се највише мисли на претварање шума и травњака у обрадиве површине за производњу сточне хране. То за последицу може имати повећано ослобађање угљен-диоксида у атмосферу, док се са друге стране онемогућава процес његовог апсорбовања и складиштења. Може се укратко закључити да се на овај начин нарушава равнотежа кружења угљеника у природи (угљенични циклус) што у савременим условима убрзане индустријализације има погубан утицај на животну средину, посебно у смислу климатских промена.

Наиме, биљке процесом фотосинтезе усвајају угљен-диоксид из атмосфере и складиште га у надземној и подземној биомаси. Важно је нагласити да шумско земљиште има бољу способност усвајања угљеника у поређењу са обрадивим површинама и пашњацима, тако да поред океана представља његов главни резервоар (слика 4). Последица конверзије шумског у обрадиво земљиште и пашњаке, јесте емисија великог дела ускладиштеног угљеника у атмосферу. Према литературним подацима до сада је развијено више метода за процену емисије гасова стаклене башта услед промене намене земљишта, али још увек није постигнута сагласност научних мишљења у погледу њихове поузданости. У табели 2. приказано је поређење добијених вредности емисије путем неколико одабраних методологија процене [7].

Табела 2. Вредности GHG емисија услед промене намене земљишта (сива поља)-поређење различитих методологија процене [4]

Упркос томе што је у савременом добу промена намене земљишта већ значајно и негативно допринела климатским променама, истраживања ипак указују да су побољшања могућа [1;8]. Према Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) [12], важнa је благовремана и континуирана примена побољшаних пољопривредних пракси и активности за ублажавање утицаја на шуме чиме се може значајно допринети уклањању угљен-диоксида из атмосфере. То пре свега подразумева побољшано управљање усевима и пашњацима—на пример, ефикаснију употребу ђубрива за спречавање испирања неискоришћених нитрата, праксе обраде тла које минимизирају ерозију тла, обнављање органског земљишта и рестаурацију деградираних земљишта.

[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/