"A Stroke Of Serendipity" - En teknologi utviklet for bioetanolindustrien har økonomiske og miljømessige fordeler for storfekjøtt- og meieriproduksjon

Det meste av maisen som dyrkes i USA har blitt forbedret ved hjelp av bioteknologi for å gi beskyttelse mot insektskader og/eller ugressmiddeltoleranse. Insektresistensegenskapen har den ekstra fordelen av å redusere mykotoksinforurensning av kornet, og ugressmiddeltoleranseegenskapen har vært medvirkende til å utvide bruken av jordbruksmetoder som er sentrale i dyrkingssystemer som resulterer i netto karbonbinding i jordbruksjord. Det er en annen bioteknologisk egenskap i mais som selges under Enogen-merket av SyngentaSYT
Frø og det ble opprinnelig utviklet for å øke effektiviteten av bioetanolproduksjon. Louis Pasteur sa en gang: "tilfeldighet favoriserer det forberedte sinnet," og det fenomenet utspilte seg i oppdagelsen av at når denne samme typen mais brukes som en del av fôret til melke- og kjøttfe, kan det redusere kostnadene og forbedre miljøprofilen til disse produksjonssystemene.

Først litt bakgrunn om de bransjene. Storfekjøtt og meieriprodukter er en populær og svært næringsrik del av matforsyningen vår, og produksjonsprosessen har blitt mer og mer effektiv de siste tiårene. Mengden kjøtt produsert per dyr har økt med rundt 1 % per år siden 1960 og er nå nesten 1.7 ganger hva den var på 1950-tallet. Mengden melk som produseres per ku har tredoblet seg siden 1980-tallet. Denne økte effektiviteten gjør at produksjon av disse matvarene nå krever færre ressurser per matenhet og gjør det med et mindre miljøavtrykk.

En betydelig del av denne fremgangen kan tilskrives mer sofistikerte avlsprogrammer. Mye av den gjenværende fremgangen har kommet gjennom optimalisering av diettene som disse svært fleksible dyrene kan trives med. Dette kalles fôrbrukseffektivitet - hvor mange kilo kjøtt eller melk kan genereres per kilo fôr. Et av de viktigste fôralternativene for storfe er mais levert enten som korn eller i form av ensilasje laget av hele planten. Begge er viktige alternativer for diettene til de fleste melkekyr. Etter at kjøttfe har blitt oppdrettet store deler av livet på beitemark, blir de flyttet til fôrplasser for "avslutningsstadiet", hvor de også ofte fôres med kornkorn eller ensilasje. Selv om disse biff- og meieri-trendene er veldig positive, er det alltid rom for ytterligere forbedringer, og det er der Enogen mais passer inn i systemet.

Enogen mais ble utviklet ved hjelp av genteknologi for å legge til et gen for enzymet alfa-amylase som bryter ned stivelse til sukkerkomponentene. Genet kommer bare til uttrykk i endospermen til kjernene og er ikke påviselig i bladene eller pollen. Dette er en vanlig type enzym - for eksempel skiller vi mennesker ut et amylaseenzym i spyttet vårt, og det går deretter inn i fordøyelsessystemet vårt for å frigjøre energien fra stivelse som inneholder mat som poteter eller pasta eller maismel. Amylasen i Enogen mais er en spesielt robust versjon som forblir stabil og aktiv over et bredt spekter av forhold. Den fordøyer maisstivelsen til sukker som deretter kan brukes av gjæren i en biodrivstoffgjæring for å produsere etanolen. Det tjener funksjonen til tilsatte enzymer fra en annen kilde mer effektivt og effektivt. Denne teknologien ble først godkjent for kommersielt salg i 2011.

Enogen mais er "identitet bevart" i kornbransjen fordi det er visse bruksområder for mais som bryter ned stivelsen ville være et problem. Det betyr at alle de plantede feltene spores slik at de bare kan kanaliseres til passende nedstrømsbruk. Denne maisen var opprinnelig ikke ment for bruk som direkte dyrefôr, men sikkerheten ble bekreftet da denne egenskapen gikk gjennom den omfattende reguleringsprosessen som kreves for transgene bioteknologiske egenskaper.

Fra rundt 2013 ble det gjort noen tilleggsstudier for å se på om denne egenskapen hadde noen effekter hvis den skulle brukes til å fôre dyr. Basert på oppmuntrende foreløpige data ble det gjort mer og mer arbeid ved hjelp av dyreforskere og en rekke offentlige institusjoner. Det som ble funnet var litt av en overraskelse, men i ettertid er det fornuftig at kyr kunne bruke litt hjelp til å fordøye stivelse siden det ikke er en stor del av deres forfedres diett. For både melke- og kjøttfe er det rundt 5 % økning i antall kilo melk eller kjøtt som produseres per kilo fôr hvis en del av fôret er enten korn eller ensilasje laget med Enogen mais. Akademiske forskere ved University of Nebraska og Kansas State University har også dokumentert økt "total fordøyelighet i tarmen" og "redusert fekal produksjon" (f.eks. mindre avføring). En studie ved Pennsylvania State University med 40 % Enogen-basert ensilasje i meierifôr dokumenterte en 7.2 % reduksjon i metanutslippsintensitet, og 5.4 % større fôrbrukseffektivitet, men melkekvaliteten forble uendret.

Den økonomiske og miljømessige betydningen av Enogen fôrfordeler ble evaluert av University of Wisconsin-Madisons dyre- og meierivitenskapelige avdelinger og agronomiske avdelinger sammen med Rock River Laboratory. De så på melkeinnhold og forventede inntekter samt maisensilasjekostnader. Det de fant var at ved å bruke Enogen mais, kunne et meieri spare $132 til $208 per melkeku per år. Siden bytte til denne fôrkilden ikke ville forstyrre noe annet i driften, er dette et attraktivt alternativ for melkebønder. Denne uavhengige analysen inkluderte også en livssyklusvurdering (LCA) utført av Sustainable Solutions Corporation, som kvantifiserte flere miljøfordeler. Disse er beskrevet nedenfor på grunnlag av hva de vil bety per år for en besetning med 1000 melkekyr:

· En klimagassreduksjon på mer enn 1.4 millioner kilo CO2-ekvivalenter – tilsvarende å ta 314 personbiler av veien

· En reduksjon i arealbruken med 249 dekar – tilsvarende 189 amerikanske fotballbaner

· En reduksjon i vannforbruket med 13 millioner gallons – nok til å fylle 21 olympiske svømmebassenger

· En energibesparelse på 220,000 19 kW timer – nok til å drive XNUMX gjennomsnittlige amerikanske hjem

En lignende LCA for storfekjøttproduksjon ble utført av University of Arkansas Resiliency Center for effektene av Enogen-fôr som tørrvalset mais i dietten for etterbehandling av feedlot storfe. I den analysen var det en reduksjon på 5.8 % i klimagassutslipp, 6 % lavere forbruk av fossilt brensel, 6.1 % mindre arealbruk og 5.6 % mindre vannbruk.

Per i dag anslår Syngenta at det er 1.1 millioner storfe på Enogen-basert fôr, 45 % av de i storfekjøttindustrien og 55 % i meieri. Disse tallene forventes å stige med mer adopsjon i det vestlige USA, hvor mais fra Midtvesten er en betydelig del av fôrforsyningen. Siden det er 9.5 millioner melkekyr og 15 millioner kjøttfe i USA, er det mye potensiale for utvidelse av disse fordelene.

En ekstra fordel med Enogen mais har å gjøre med prosessen med å lage ensilasje. Mais kan høstes som en hel plante, hakkes, komprimeres og dekkes for å lette en gjæringsprosess over flere måneder. Ensilering er en måte som maisstivelse gjøres mer fordøyelig av storfe og fordøyelsesmikrofloraen som bidrar til å omdanne stivelse til sukker, men det kan ta så lang tid som 4 til 6 måneder før konvensjonell maisensilasje når et tilstrekkelig nivå av stivelsesfordøyelighet som er trygt å fôre til storfe. Det som ble funnet med Enogen mais var at ensilasjen kunne brukes som dyrefôr etter mye kortere «ensilering»-tid og fortsatt ha samme fôreffektivitetsfordeler. Den fleksibiliteten kan hjelpe bøndene med å opprettholde et jevnt fôringsprogram gjennom hele året. Med kornmais sees Enogen-fordelene med enkle sprukne kjerner, og også med "damp-flake-behandling" som er en mer energikrevende måte å øke stivelsesfordøyelighet som er spesielt populær i de sørvestlige og vestlige statene, slik at Enogen kan passe inn i ethvert eksisterende program.

Enogen mais fortsetter å bli mye brukt til bioetanolproduksjon, som er en betydelig bidragsyter til avkarbonisering av transportsektoren gjennom blanding for bildrivstoff og potensielt nå for bruk i konverterte dieselmotorer. Proteinet fra den bruken av maisveksten brukes i dyrefôr og maisoljen kan brukes på mange måter. Heldigvis er det fortsatt rikelig med mais tilgjengelig for mat- og fôrbruk, og med denne serendipitiøst oppdagede bruken av Enogen-teknologien kan denne forsyningen gå enda lenger enn før.