„A Stroke of Serendipity” – technologia opracowana dla przemysłu bioetanolu przynosi korzyści ekonomiczne i środowiskowe dla produkcji wołowiny i nabiału

Większość kukurydzy uprawianej w USA została ulepszona przy użyciu biotechnologii, aby zapewnić ochronę przed uszkodzeniami przez owady i/lub tolerancję na herbicydy. Cecha odporności na owady ma dodatkową zaletę polegającą na zmniejszeniu zanieczyszczenia ziarna mikotoksynami, a cecha tolerancji na herbicydy odegrała kluczową rolę w rozszerzeniu stosowania metod uprawy bezorkowej, które są kluczowe dla systemów uprawy, które skutkują sekwestracją węgla netto w glebach rolniczych. Kukurydza sprzedawana pod marką Enogen przez firmę Syngenta ma jeszcze jedną cechę biotechnologicznąSYT
Seeds i został pierwotnie opracowany w celu zwiększenia wydajności produkcji bioetanolu. Ludwik Pasteur powiedział kiedyś: „przypadek sprzyja przygotowanym umysłom” i zjawisko to odegrało się w odkryciu, że stosowanie tego samego rodzaju kukurydzy jako składnika paszy dla bydła mlecznego i mięsnego może obniżyć koszty i poprawić profil środowiskowy tych systemów produkcji.

Najpierw trochę informacji o tych branżach. Wołowina i produkty mleczne są popularną i wysoce odżywczą częścią naszego zaopatrzenia w żywność, a proces ich produkcji w ostatnich dziesięcioleciach staje się coraz bardziej wydajny. Ilość mięsa produkowanego na zwierzę rosła o około 1% rocznie od 1960 roku i jest obecnie prawie 1.7 razy większa niż w latach pięćdziesiątych. Od lat 1950. ilość mleka produkowanego na krowę wzrosła trzykrotnie. Ta zwiększona wydajność oznacza, że ​​produkcja tej żywności wymaga obecnie mniejszych zasobów na jednostkę żywności i ma mniejszy wpływ na środowisko.

Znaczną część tego postępu można przypisać bardziej wyrafinowanym programom hodowlanym. Znaczna część pozostałego postępu nastąpiła dzięki optymalizacji diet, na których te bardzo elastyczne zwierzęta mogą się rozwijać. Nazywa się to wydajnością wykorzystania paszy – ile funtów mięsa lub mleka można wytworzyć z funta paszy. Jedną z głównych opcji paszowych dla bydła jest kukurydza dostarczana w postaci ziarna lub w postaci kiszonki z całej rośliny. Oba są ważnymi opcjami w diecie większości krów mlecznych. Po tym, jak bydło mięsne było hodowane przez większą część swojego życia na pastwiskach, jest przenoszone do obór paszowych na etapie „wykończenia”, gdzie często jest również karmione ziarnem kukurydzy lub kiszonką. Chociaż te trendy w sektorze wołowiny i nabiału są bardzo pozytywne, zawsze istnieje miejsce na dalsze ulepszenia i właśnie tam kukurydza Enogen pasuje do systemu.

Kukurydza Enogen została opracowana przy użyciu inżynierii genetycznej w celu dodania genu enzymu alfa-amylazy, który rozkłada skrobię na jej składniki cukrowe. Gen ulega ekspresji tylko w bielmie jąder i nie jest wykrywalny w liściach ani pyłku. Jest to powszechny rodzaj enzymu – na przykład my, ludzie, wydzielamy enzym amylazę w naszej ślinie, który następnie przechodzi do naszego układu trawiennego, aby uwolnić energię z pokarmów zawierających skrobię, takich jak ziemniaki, makaron lub mączka kukurydziana. Amylaza w kukurydzy Enogen jest szczególnie mocną wersją, która pozostaje stabilna i aktywna w szerokim zakresie warunków. Trawi skrobię kukurydzianą na cukry, które mogą być następnie wykorzystane przez drożdże w fermentacji biopaliw do produkcji etanolu. Skuteczniej i wydajniej spełnia funkcję dodanych enzymów z innego źródła. Technologia ta została po raz pierwszy dopuszczona do sprzedaży komercyjnej w 2011 roku.

Kukurydza enogenowa ma „zachowaną tożsamość” w branży zbożowej, ponieważ istnieją pewne zastosowania kukurydzy, dla których rozkład skrobi byłby problemem. Oznacza to, że wszystkie zasiane pola są śledzone, dzięki czemu można je skierować tylko do odpowiednich dalszych zastosowań. Ta kukurydza nie była pierwotnie przeznaczona do stosowania jako bezpośrednia pasza dla zwierząt, ale jej bezpieczeństwo zostało potwierdzone, gdy ta cecha przechodziła szeroko zakrojony proces regulacyjny wymagany dla transgenicznych cech biotechnologicznych.

Począwszy od około 2013 r., przeprowadzono dodatkowe badania, aby sprawdzić, czy ta cecha ma jakikolwiek wpływ na wykorzystanie jej do karmienia zwierząt. W oparciu o obiecujące wstępne dane wykonano coraz więcej prac z pomocą naukowców zajmujących się zwierzętami i wielu instytucji publicznych. To, co odkryto, było trochę zaskoczeniem, ale z perspektywy czasu ma sens, że krowom przydałaby się pomoc w trawieniu skrobi, ponieważ nie jest to główna część diety ich przodków. Zarówno w przypadku bydła mlecznego, jak i mięsnego następuje około 5% wzrost w kilogramach mleka lub mięsa produkowanego na funt paszy, jeśli częścią tej paszy jest ziarno lub kiszonka z kukurydzy Enogen. Naukowcy akademiccy z University of Nebraska i Kansas State University udokumentowali również zwiększoną „całkowitą strawność przewodu pokarmowego” i „zmniejszoną produkcję kału” (np. mniej kupy). Badanie przeprowadzone na Pennsylvania State University z 40% kiszonką na bazie enogenu w paszy mlecznej wykazało 7.2% redukcję intensywności emisji metanu i 5.4% większą efektywność wykorzystania paszy, ale jakość mleka pozostała niezmieniona.

Ekonomiczne i środowiskowe znaczenie zalet paszy Enogen zostało ocenione przez wydziały nauk o zwierzętach i mleczarstwie oraz agronomii Uniwersytetu Wisconsin-Madison wraz z Rock River Laboratory. Przyjrzeli się zawartości mleka i oczekiwanym przychodom, a także kosztom kiszonki z kukurydzy. Odkryli, że stosując kukurydzę Enogen, mleczarnia może zaoszczędzić od 132 do 208 dolarów na krowę mleczną rocznie. Ponieważ przejście na to źródło paszy nie zakłóciłoby niczego innego w ich działalności, jest to atrakcyjna opcja dla hodowców bydła mlecznego. Ta niezależna analiza obejmowała również ocenę cyklu życia (LCA) przeprowadzoną przez Sustainable Solutions Corporation, która określiła ilościowo kilka korzyści środowiskowych. Zostały one opisane poniżej na podstawie tego, co oznaczałyby rocznie dla stada z 1000 krów mlecznych:

· Redukcja emisji gazów cieplarnianych o ponad 1.4 miliona kilogramów ekwiwalentu CO2 – co odpowiada usunięciu z dróg 314 samochodów osobowych

· Zmniejszenie użytkowania gruntów o 249 akrów – równowartość 189 boisk piłkarskich w USA

· Zmniejszenie zużycia wody o 13 milionów galonów – ilość wystarczająca do napełnienia 21 basenów olimpijskich

· Oszczędność energii 220,000 19 kWh – wystarczająca do zasilenia XNUMX przeciętnych amerykańskich domów

Podobny LCA do produkcji wołowiny zostało przeprowadzone przez University of Arkansas Resiliency Center w celu zbadania wpływu paszy Enogen jako kukurydzy walcowanej na sucho w diecie bydła przeznaczonego do tuczu. W tej analizie odnotowano 5.8% redukcję emisji gazów cieplarnianych, 6% mniejsze zużycie paliw kopalnych, 6.1% mniejsze użytkowanie gruntów i 5.6% mniejsze zużycie wody.

Na dzień dzisiejszy Syngenta szacuje, że 1.1 miliona sztuk bydła jest karmionych paszą na bazie Enogenu, z czego 45% w sektorze wołowiny, a 55% w sektorze mleczarskim. Oczekuje się, że liczby te wzrosną wraz z większą adopcją w zachodnich Stanach Zjednoczonych, gdzie kukurydza ze Środkowego Zachodu stanowi znaczną część dostaw paszy. Ponieważ w USA jest 9.5 miliona krów mlecznych i 15 milionów bydła mięsnego, istnieje duży potencjał rozszerzenia tych korzyści.

Dodatkową zaletą kukurydzy Enogen jest proces wytwarzania kiszonki. Kukurydzę można zbierać jako całą roślinę, siekać, prasować i przykrywać, aby ułatwić proces fermentacji przez kilka miesięcy. Zakiszanie to sposób, w jaki skrobia kukurydziana staje się bardziej strawna dla bydła i mikroflory trawiennej, która pomaga przekształcać skrobię w cukry, ale osiągnięcie przez konwencjonalną kiszonkę z kukurydzy wystarczającego poziomu strawności, tj. bezpieczne do karmienia bydła. W przypadku kukurydzy Enogen stwierdzono, że kiszonkę można wykorzystać jako paszę dla zwierząt po znacznie krótszym czasie „zakiszania” i nadal zapewniać takie same korzyści w zakresie wydajności paszy. Ta elastyczność może pomóc rolnikom w utrzymaniu stałego programu żywienia przez cały rok. W przypadku kukurydzy na ziarno zalety Enogenu są widoczne w przypadku prostych pękniętych ziaren, a także w przypadku „przetwarzania płatków parowych”, które jest bardziej energochłonnym sposobem na zwiększenie strawności skrobi, co jest szczególnie popularne w południowo-zachodnich i zachodnich stanach, więc Enogen może pasować do jakikolwiek istniejący program.

Kukurydza Enogen jest nadal szeroko stosowana do produkcji bioetanolu, który w znacznym stopniu przyczynia się do dekarbonizacji sektora transportowego poprzez mieszanie do paliw samochodowych i potencjalnie do wykorzystania w przerobione silniki Diesla. Białko z tej uprawy kukurydzy jest wykorzystywane w paszach dla zwierząt, a olej kukurydziany może być używany na wiele sposobów. Na szczęście wciąż dostępnych jest mnóstwo kukurydzy do celów spożywczych i paszowych, a dzięki nieoczekiwanie odkrytemu zastosowaniu technologii Enogen ta podaż może sięgać jeszcze dalej niż wcześniej.