Hayvansal üretiminin sera gazı emisyonu üzerindeki dolaylı etkileri

Hayvan yemi üretimi sera gazı emisyonları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve hayvancılık üretiminin genel karbon ayak izine büyük katkıda bulunur. Bu emisyonlar üç ana sera gazını da içermektedir: CO₂, N₂0 ve CH₄. Yem yetiştirmek, işlemek ve taşımak için gübre ve pestisit üretimi, üretimde yakıt kullanımı ve buna bağlı arazi kullanımı değişiklikleri, en büyük miktarda CO₂ emisyonundan sorumludur. N₂0 emisyonları temel olarak gübre kullanımından ve gübre uygulamasından ve daha az ölçüde de baklagil yem bitkilerinin (örn. yonca, yonca, soya fasulyesi, bezelye, pirinç) yetiştirilmesinden kaynaklanmaktadır. Hayvan yemi üretiminden kaynaklanan CH₄ emisyonlarının miktarı, C0₂ ve N₂0 emisyonlarından çok daha düşüktür [1]. Ek olarak, hayvan yemi üretimi genellikle ormanların veya diğer doğal yaşam alanlarının yok edilmesi nedeniyle arazi kullanım değişikliğiyle ilişkilendirilir ve bu da iklim değişikliği sorununu daha da kötüleştirebilir.

Emisyonların yaklaşık %50'sinin yem bitkilerinin gübrelenmesinden kaynaklanan N₂0 ve meralara hayvan gübresi serpilmesinden kaynaklanan CH₄'ten kaynaklandığı tahmin edilmektedir. Toplam emisyonların dörtte biri arazi kullanımındaki değişikliklerle ilgilidir [1].

Yem Üretimi

Yemin üretimi, işlenmesi ve taşınması, hayvancılık üretiminden kaynaklanan toplam emisyonların yaklaşık %45'ini oluşturduğu tahmin edilen sera gazı emisyonlarına neden olmaktadır [1]. Kümes hayvanlarında (et ve yumurta) ve domuz yetiştiriciliğinde yem üretimi, sera gazı emisyonlarının %60-80'ini, sığırlarda ise (süt ve et) %35-45'ini oluşturmaktadır [2].

Hayvancılıktan kaynaklanan sera gazı emisyonlarının değerlendirilmesi, yemlerin yetiştirilmesinin, işlenmesinin ve taşınmasının yanı sıra hayvan organizmasında kullanımının etkinliğinin, yayılan gaz miktarını etkileyen en önemli faktörler olduğunu göstermiştir [3].

Yem üretimi, bir dizi birbirine bağlı (yatay ve dikey) teknolojik süreçten oluşan karmaşık bir süreçtir. Yem üretiminin her aşamasında belli miktarda zararlı gazlar açığa çıkar. Tarımsal-ekolojik koşulların özellikleri ile besleme ve yetiştirme teknolojilerinin bölgesel ve yerel düzeylerde yem üretiminden kaynaklanan emisyon düzeylerindeki farklılıklara önemli ölçüde katkıda bulunduğu görülmektedir. Bu nedenle, bu tür emisyonları değerlendirmek için kullanılan modeller, analiz için önemli olan çok sayıda faktörün yanı sıra bunların her birini açıklayan büyük miktarda bilginin dahil edilmesi gerektiğinden çok karmaşıktır [4].

Şekil 1, hayvan yemi üretimindeki tüm üretim ve işleme sürecinin şematik bir temsilini göstermektedir. Hayvan yemi çeşitliliği oldukça fazladır. Bazı besinler doğrudan yetiştirildikleri yerde tüketilir; örneğin geviş getiren hayvanların otlatıldığı otlaklarda durum böyledir. Bu durumda besinlerin depolanması veya taşınması söz konusu değildir ve bu işlemlerden kaynaklanan emisyonlar da söz konusu değildir. Bunun tersine, silaj ve kuru ot gibi konserve yemlerin depolanması ve bazı durumlarda işlenmesi gerekir; bu da, bu yemlerin üretiminden kaynaklanan emisyonların değerini etkiler.

Yem karışımları ağırlıklı olarak tahıllar ve çeşitli katkı maddelerinden oluşan çok bileşenli yapılardır ve bunların üretimi endüstriyel işleme gerektirir. Çiftlik hayvanlarının beslenmesinde kullanılan besinlerin çoğu tarımsal ürünlere dayalı olsa da, modern hayvancılık sıklıkla hayvansal kökenli yan ürünlerin yanı sıra vitaminler, mineraller, amino asitler, enzimler vb. gibi sentetik maddeleri de kullanır. Yukarıdaki bileşenler, sera gazı emisyonlarını etkileyen belirli girdileri ve enerjiyi tüketir. Depolama ve taşıma, Şekil 1'de gösterilen yapıdaki hemen hemen her aşama arasında meydana gelen ek emisyon kaynaklarıdır.

Üretim zincirinin tüm halkalarında, her biri kendi emisyon özelliklerine sahip olan girdileri, faaliyetleri ve yan etkileri birbirinden ayırabiliyoruz. Dolayısıyla belirli bir bağlantının toplam emisyonu, kullanılan girdilerin ve faaliyetlerin sonucudur. Emisyonların hesaplanması için doğru hesaplama ve girdi verileri gereklidir.

Genel olarak çoğu durumda toplam emisyonun aşağıdaki yem üretim süreçlerinin ürettiği emisyonlardan kaynaklandığı söylenebilir:

1. ürün ekimi

2. toplu taşıma

3. depolama

4. gübreleme (gübre, suni gübre ve ürün artıklarının kullanımı)

5. makine kullanımı

6. pestisit kullanımı

7. endüstriyel işleme

8. fosil yakıt ve elektrik kullanımı

9. diğer

Yem üretimi teknolojisinin ve buna karşılık gelen sera gazı emisyonlarının daha iyi anlaşılması için, bireysel üretim süreçlerinin sırası ve karşılıklı ilişkileri Şekil 2'de gösterilmektedir.

Bitkisel üretim, hem ürünün kendisinin yetiştirilmesini hem de genel üretim zincirindeki diğer bağlantılarla bağlantısını içerir: tohum ve genç bitki materyali üretimi, gübre üretimi ve uygulaması, gübre taşıma ve yerleştirme, böcek ilacı üretimi ve kullanımı, yetiştirme ekipmanı üretimi ve bakımı, yetiştirme faaliyetleri için fosil enerji kullanımı, toprak N₂O ve CH₄ emisyonları N uygulaması ve turba toprağı drenajı vb. İle ilişkilidir. Endüstriyel işleme ve hayvancılık karışımlarının üretiminde daha fazla kullanılmadan önce depolama sırasında kullanım ve enerji kayıpları [4].

Bitki yetiştirmek için gübreler, böcek ilaçları ve yakıtlar gibi bir dizi girdi kullanılır. Bu girdilerden bazıları, tüketim aşamasında azot oksit emisyonlarına neden olan azotlu gübreler ve karbondioksit emisyonlarına neden olan yakıtlar gibi sera gazı emisyonlarına neden olur. Pestisitler ve fosfat veya potaslı gübreler gibi diğerlerinin tüketim aşamasında sera gazı emisyonlarına neden olduğu düşünülmemektedir. Çiftçilik, gübreleme vb. amaçlarla çeşitli makinelerin kullanılması, tarımsal üretimde kullanım sırasında enerji tüketimini gerektirir ve buna bağlı olarak sera gazı emisyonlarına neden olur. Çizelge 1, ot, mısır ve yonca gibi çeşitli yemlerin üretimi sırasında sera gazı emisyonlarının tahminini göstermektedir.

Çizelge 1. Ot, mısır ve yonca üretiminde tahmini sera gazı emisyonları (bir kilogram ürün başına gram _CO2-eq cinsinden) [4].

Daha önce de belirtildiği gibi, hayvan yeminin karbon ayak izi, yemin türü, kullanılan üretim yöntemleri ve yem üretiminin coğrafi konumu gibi bir dizi faktöre bağlı olarak değişebilmektedir. Ancak diğerlerine göre daha büyük karbon ayak izine sahip bazı yem türleri vardır. Yem üretiminde karbon ayak izine katkıda bulunan ana faktörlerden biri azot bazlı gübrelerin kullanılmasıdır [1; 4; 7]. Bu gübreler genellikle mısır, soya fasulyesi ve buğday gibi ürünlerin üretiminde bu mahsullerin verimini artırmak için kullanılır.

Azotlu gübre üretimi çok enerji yoğundur ve ısınma potansiyeli karbondioksitinkinden yaklaşık 300 kat daha fazla olan güçlü bir sera gazı olan nitröz oksiti açığa çıkarabilir [4; 7]. Ayrıca azotlu gübrelerin üretimi ve taşınması da sera gazı emisyonlarına katkıda bulunur. Sonuç olarak, büyük miktarlarda azotlu gübre gerektiren yem bitkileri daha büyük karbon ayak izine sahip olma eğilimindedir [8].

Nitrik asit tonu başına sera gazı emisyonları Avrupa, Kuzey Amerika ve dünyanın geri kalanında 2,8 t CO₂ eşdeğer/t nitrik asitten Çin ve Hindistan'da 3,6 t CO₂ eşdeğer /t nitrik asit'e kadar değişmektedir. Sentetik gübre uygulamasında N, P ve K olmak üzere üç tip besin maddesinin olduğuna, fosfor ve potasyum uygulamasında ise sıfır sera gazı emisyonuna dikkat etmek önemlidir [4].

Toprak organik maddesi yalnızca ürün artıklarından, yeşil gübrelerden ve hayvan gübrelerinden sürekli olarak taze organik madde temini ile sağlanabilir.

Hayvan gübresi, özellikle ekim alanlarında önemli bir organik madde kaynağıdır. Ancak gübrenin yem bitkileri için gübre olarak uygulanması ve meralarda birikmesi önemli miktarda nitrojen oksit emisyonuna neden olur ve bu emisyonların yaklaşık yarısına karşılık gelir [9]. Hayvanlar meralarda tutulduğunda dışkıları (idrar ve dışkı) toprağa karışır. Bu nedenle, otlatmadan kaynaklanan sera gazı emisyonları, hayvansal ürünlerden kaynaklanan toplam sera gazı emisyonlarının bir parçası olarak sayılmalıdır.

Hayvan gübresi büyük miktarlarda uygulandığında yüksek azot içeriği olumsuz etkilere neden olabilir. Bu durum, yüksek seviyelerde nitrat sızıntısı ve amonyak emisyonları ve dolayısıyla ötrofikasyon ve asitleşme ile kendini gösterir. Gübre otlaklara veya ekim alanlarına uygulandığında, (kısmen) sentetik gübrelerin (N, P ve K) kullanımının yerini alır ve teorik olarak sentetik gübre üretiminden kaynaklanan emisyonlar önlenebilir [4].

Yem üretimi genellikle tarım topraklarındaki nitrojen konsantrasyonlarının artmasına neden olsa da, iyi gübre yönetimi yapay gübre ihtiyacını azaltabilir.

Yem genellikle onu tüketecek hayvanlara uzun mesafelere taşınır. Bu taşıma, kamyonlar ve diğer araçlar tarafından yayılan CO₂ ve nitrojen oksitler başta olmak üzere sera gazı emisyonlarına neden olur. Yemin ve bileşenlerinin taşınmasından kaynaklanan emisyonlar büyük farklılıklar göstermektedir ancak Welling ve arkadaşlarının [4] tavsiyesi, yemi oluşturan bileşenlerden bağımsız, benzersiz, standartlaştırılmış bir hesaplama yönteminin uygulanmasıdır. Blonk ve diğerleri [5] ayrıca sığır eti üretiminde ulaşımdan kaynaklanan sera gazı emisyonlarının toplam sera gazı emisyonlarına katkısındaki değişiklikleri de bildirmektedir. Bu yazarlar, İrlanda'daki inek-buzağı sisteminde sığır eti üretimi için taşımacılığın toplam sera gazı emisyonlarına katkısının %4'ten az olduğunu bulmuşlardır. Domuz eti üretimi toplam emisyonlara dört kat daha fazla katkıda bulundu (%16).

Yem üretiminde fosil yakıtlar ve elektrikten kaynaklanan emisyonlar üretimin hemen hemen her aşamasında meydana gelir ancak hala esas olarak nakliye ve makine işletimi ile ilişkilidir [4; 8]. Fosil yakıtlar genellikle yemi ve üretiminde kullanılan girdileri (kamyonları, gemileri ve diğer taşıma araçlarını çalıştırmak için) taşımak için kullanılır. Sera gazı emisyonları öncelikle bu yakıtların yanması sonucu doğrudan CO₂ salınımı sonucu oluşur. Bu, dünyanın bir yerinde üretilen ve daha sonra yem fabrikalarına, depolara veya çiftliklere uzun mesafeler taşınan girdiler ve yemler için özellikle önemli olabilir. Bu yanma emisyonlarına ek olarak, sera gazı emisyonları (metan ve N₂O emisyonları dahil) bu yakıtların üretimi ve nakliyesi, sermaye ekipmanı üretimi ve dağıtım şebekesinin üretimi ve işletimi sırasında üretilir [4]. İlgili emisyonların katkısı, yalnızca yanmadan kaynaklanan emisyonların %5'inden yaklaşık %40'ına kadar değişebilir [5]. Elektrik, fosil yakıtlardan ve nükleer enerji ve hidroelektrik gibi diğer enerji kaynaklarından üretilir. Elektrik üretimi için enerji kaynaklarının kombinasyonu her güç sistemi için farklıdır. Fosil enerjinin elektriğe dönüştürülmesindeki verimlilik, kullanılan teknoloji türüne bağlı olarak değişmektedir [4].

Endüstriyel yem işlemenin sera gazı (GHG) emisyonları üzerinde hem doğrudan hem de dolaylı olarak önemli bir etkisi olabilir. Doğrudan etkiler temel olarak işleme ve üretimin teknolojik süreçlerinde endüstriyel makine ve mekanizasyon kullanımıyla bağlantılı elektrik ve fosil yakıt tüketimi ile hammadde ve besin maddelerinin taşınmasıyla ilgilidir. Ayrıca, yem üretiminin diğer aşamalarında üretilen sera gazı emisyonları, endüstriyel işleme (örneğin katkı maddelerinin, takviyelerin, enzimlerin vb. üretimi) sırasında üretilen emisyonlarla yakından ilişkili olabilir. Örnek olarak, bir kilogram sentetik amino asit treonin üretimi 16978 gram CO₂ - eşdeğeri emisyona yol açmaktadır [4]. Bu bağlamda endüstriyel olarak işlenmiş yem kullanımının gübrenin özellikleri üzerindeki etkisinden bahsetmek önemlidir. Yani, bu tür yemlerin besin açısından daha zengin bileşimi aynı zamanda gübrenin özelliklerine de yansır ve bu da CH₄ ve nitrojen oksit (N₂O) emisyonlarının artmasına yol açabilir. Hayvan yemi üretim sektöründe endüstriyel işleme aşamasının karbon ayak izini azaltma çabalarında önemli bir alan olduğu sonucuna varılabilir.

Özetle, yem üretiminin sera gazı emisyonları üzerinde önemli bir etkisi vardır ve iklim değişikliğini hafifletmeye yönelik çabaların bu konuyu ele alması gerekmektedir. Yem üretiminin karbon ayak izini azaltmaya yönelik stratejiler arasında gübre kullanımının verimliliğinin artırılması, sürdürülebilir arazi kullanımı uygulamalarının teşvik edilmesi ve yem bitkileri ile diğer girdilerin nakliye mesafelerinin kısaltılması yer alabilir. Sonuçta sera gazı emisyonlarını azaltmak ve iklim değişikliğinin etkilerini hafifletmek için hayvancılık tedarik zincirinin tamamını kapsayan bütünsel bir yaklaşıma ihtiyaç var.

Arazi kullanımı değişikliği

Tarım arazileri toplam arazi alanının neredeyse %40'ını kaplar ve bunun yaklaşık %60'ı hayvanların beslenmesine yöneliktir [10]. Öngörülen nüfus artışı nedeniyle hayvancılık ürünlerine olan talebin ve tüketimin artması bekleniyor. Bu, kaçınılmaz olarak, hayvan beslemek için kullanılan bitkisel ürünlerin yetiştirilmesi için gereken ekilebilir araziye olan talebin artmasına yol açacaktır. Bu, tarihsel açıdan senaryosu zaten bilinen bir süreç. Zira 20. yüzyılın başlarından itibaren hayvancılık da dahil olmak üzere tüm tarımın yoğunlaşması yaşanıyor. Bu sürecin olumsuz tarafı kesinlikle arazi kullanımındaki değişikliktir; bu, esas olarak ormanların ve otlakların yem üretimi için ekilebilir arazilere dönüştürülmesini ifade eder. Bu durum, bir yandan atmosfere karbondioksit salınımının artmasına neden olurken diğer yandan karbondioksitin emilme ve depolanma süreci devre dışı kalıyor. Özetle, doğadaki karbon döngüsünün dengesi bu şekilde bozulmakta ve bu durum, hızlanan sanayileşmenin modern koşullarında, özellikle iklim değişikliği açısından çevre üzerinde yıkıcı etkilere neden olmaktadır.

Yani bitkiler, fotosentez işlemi yoluyla atmosferden karbondioksiti emer ve onu yer üstü ve yer altı biyokütlesinde depolar. Orman arazisinin, ekili arazi ve meraya kıyasla karbonu daha iyi absorbe etme kabiliyetine sahip olduğunu ve bu araziyi okyanusla birlikte ana rezervuar haline getirdiğini vurgulamak önemlidir (Şekil 4).

Çizelge 2. Arazi kullanımı değişikliğinden kaynaklanan sera gazı emisyonları (gri alanlar) - farklı değerlendirme metodolojilerinin karşılaştırılması [4]

Orman arazilerinin tarım arazisi ve meraya dönüştürülmesi, büyük miktarda depolanan karbonun atmosfere salınmasına neden olur. Literatüre göre, arazi kullanımı değişikliğinden kaynaklanan sera gazı emisyonlarını tahmin etmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir, ancak bilim adamları arasında bunların güvenilirliği konusunda hala bir fikir birliği yoktur. Çizelge 2, seçilen farklı değerlendirme yöntemleriyle elde edilen emisyon değerlerinin karşılaştırmasını göstermektedir [7].

Modern zamanlarda arazi kullanımı değişikliği iklim değişikliğine zaten önemli ve olumsuz katkıda bulunmuş olsa da, araştırmalar iyileştirmelerin hala mümkün olduğunu göstermektedir [1; 8]. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'ne (IPCC) göre [12], iyileştirilmiş tarım uygulamaları ve ormancılık önlemlerinin zamanında ve sürekli olarak uygulanması, karbondioksitin atmosferden uzaklaştırılmasına önemli ölçüde katkıda bulunabileceğinden, iklim değişikliğinin hafifletilmesi açısından önemlidir. Her şeyden önce bu, ekili arazi ve meraların daha iyi yönetimini içerir; örneğin, kullanılmayan nitratların sızmasını önlemek için gübrelerin daha verimli kullanılması, toprak erozyonunu en aza indiren toprak işleme uygulamaları, organik toprakların restorasyonu ve bozulmuş toprakların restorasyonu.

Kaynaklar

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/