FutureFeed - FutureFeed

FutureFeed
Asparagopsis taxiformis Réunion 2 cropped.JPG
Аспарагопсис, основной компонент FutureFeed
ТипКормовая добавка
Зарождение2013 (2013)
ПроизводительCSIRO
Интернет сайтFutureFeed

FutureFeed на основе морских водорослей кормовая добавка за домашний скот который в настоящее время разрабатывается специальной командой из Австралии Организация Содружества научных и промышленных исследований (CSIRO). Основной компонент FutureFeed - высушенный Аспарагопсис, род красные водоросли, который, как было показано, уменьшает метан (CH4) выбросы жвачный поголовье до 99%. Он добавлен в корм в откормочные площадки в дозировках 1-2% от рациона для достижения этого результата.[1] FutureFeed в настоящее время разрабатывается в сотрудничестве с Университет Джеймса Кука (JCU) и Мясо и животноводство Австралия (MLA) с основной целью масштабирования для массового коммерческого использования.

История

Исторические данные свидетельствуют о том, что фермеры в Древняя Греция преднамеренный выпас скота возле пляжей в результате повышения продуктивности. Так было и с исландский фермеры в 18 веке.[2]

В начале 2010-х гг. Канадский Фермер Джо Дорган заметил, что крупный рогатый скот в загонах, прилегающих к пляжам, окружающим его владения, имел более высокий уровень продуктивности, чем скот, размещенный в загонах дальше от суши. Это наблюдалось за счет более высоких показателей зачатия, более длительных периодов высокая температура и увеличение производства молока. Было обнаружено, что скот ел сушеные ламинария выбросило на берег.[3]

В 2013, ученые-экологи, Доктор Роб Кинли и профессор Алан Фриден были наняты Дорганом для проведения официального тестирования данных о питании ламинария и для количественной оценки его воздействия на здоровье крупного рогатого скота. Дорган намеревался собирать и продавать водоросли в качестве органический Однако, как альтернатива обычным добавкам, дальнейшие испытания показали его способность снижать выбросы метана в атмосферу. Кинли обнаружил, что эта форма водорослей способна снизить выработку метана у крупного рогатого скота до 16%.[4] После этого открытия Кинли переехал в Австралия сотрудничать с CSIRO и Университет Джеймса Кука (JCU) для проведения дальнейших испытаний. Исследовательская группа в JCU, включая профессора Рокки Де Ниса, ранее изучала влияние кормовых добавок из водорослей на системы животноводства в рамках Центра ресурсов макроводорослей и биотехнологии (MACRO).[5][6] Это сотрудничество заложило основу для FutureFeed как коммерческого приложения этого исследования.

Исследование

В 2013 году Рокки Де Нис и его команда из JCU выступили in vitro тесты на 20 тропических макроводоросли виды, использующие искусственный желудок коровы. Биомассу сушеных морских водорослей смешивали с грубыми кормами низкого качества и смешивали с рубец жидкость. Затем поддерживали температуру и pH для точного моделирования ферментация процесс, который происходит внутри жвачный желудки во время пищеварение. Общий объем и концентрации произведенных газов измерялись для каждого образца с 12-часовыми интервалами в течение 72-часового периода. Было показано, что все виды морских водорослей снижают выбросы метана в некоторой степени со средним сокращением на 50%, однако для этого требовались дозировки до 20% от рациона. Это было проблематично, поскольку требуемые высокие концентрации, скорее всего, вызовут проблемы с пищеварением у домашнего скота из-за уменьшения объема летучих жирных кислот. Аспарагопсис таксиформ оказался наиболее эффективным с измеренным сокращением выбросов метана 98,9%. Диктиота были вторыми по эффективности водорослями с измеренным снижением содержания метана на 92%.[7] Результаты этого эксперимента предоставили достаточно доказательств для того, чтобы CSIRO выбрал Аспарагопсис в качестве основного ингредиента FutureFeed.[8]

Де Нис и Кинли расширили этот эксперимент в 2015 году с целью найти идеальную дозировку Аспарагопсис. Целью было максимальное снижение содержания метана без ущерба для здоровья кишечника. Различные концентрации Аспарагопсис таксиформ были смешаны с травой Родоса низкого качества и исследованы с использованием стандартизированных in vitro методы культивирования. Были протестированы пять дозировок от 0,5% до 10% от диетической композиции. Оптимальная концентрация была определена как 2%, так как она практически исключала образование метана и уменьшала общий объем выделяемых газов на 30%, не влияя на эффективность ферментации. Дозировки менее 5% не влияли на концентрацию летучих жирных кислот, которые являются основным источником энергии в результате пищеварения.[9]

В 2016 году живые тесты были проведены на овцах в Центре окружающей среды и наук о жизни CSIRO во Флорите, Западная Австралия. 29 самок мериносовых скрещиваний получали один из пяти уровней дозировки (0%, 0,5%, 1%, 2% или 3% рациона) и контролировались в течение 72-дневного периода кормления. При дозировке 2% было зарегистрировано сокращение выбросов метана до 85% по сравнению с контрольными овцами. Овцы, получившие дозу 0,5%, зафиксировали сокращение выбросов метана как минимум на 50%. За 72 дня испытаний не было обнаружено никаких доказательств микробной адаптации, так как метан постоянно и последовательно снижался. Исследование тканей не показало отрицательного воздействия на общее состояние здоровья овец.[10]

В 2017 году тесты на живых объектах в течение 90 дней были проведены на крупном рогатом скоте на предприятии CSIRO Lansdown в г. Квинсленд.[11] 28 бычков породы брахман-ангус были разделены на четыре группы и получали различные дозы сушеных Аспарагопсис на смоделированной откормочной площадке. Уровни концентрации для каждой группы составляли 0% (контроль), 0,5% (низкий), 1% (средний) и 2% (высокий). Мониторинг выбросов проводился регулярно с использованием дыхательных камер. Еженедельные проверки веса проводились для мониторинга продуктивности скота. По завершении проекта поголовье крупного рогатого скота было прекращено, и его туши были отправлены в Meat Standards Australia (MSA) для оценки качества мяса. Результаты в настоящее время ожидают публичной публикации.[12]

Группа испытателей не смогла различить никакой разницы во вкусе между контрольным молоком и молоком, произведенным КРС с добавками морских водорослей в их рацион.[5]

Производство

Смотрите также: Аспарагопсис таксиформ и Аспарагопсис армата

FutureFeed требует очень небольшой обработки. Аспарагопсис собирают с фермы по выращиванию морских водорослей, а затем сушат вымораживанием или сушат при низкой температуре, чтобы сохранить как можно большую биологическую активность. Затем его можно упаковать и транспортировать по мере необходимости. FutureFeed состоит из целых Спарагопсис, который является одним из двух видов: Аспарагопсис таксиформ или же Аспарагопсис армата. Оба вида имеют очень похожую биохимию и, следовательно, незначительную разницу в производительности в качестве добавки.[8] Основное различие между двумя видами - это условия, в которых они процветают. Aspargopsis taxiformis растет в тропическом и субтропическом климате и может быть найден в прибрежных водах Австралии, преимущественно в северном Квинсленде и Западной Австралии.[13] Аспарагопсис армата Произрастает в умеренном климате и естественным образом встречается в Средиземном и Тасмановом морях.[14] Виды Аспарагопсис Использование в FutureFeed будет зависеть от местоположения и климата фермы по выращиванию морских водорослей, из которой будет получен FutureFeed. Поскольку для распространения FutureFeed планируется глобальная цепочка поставок, конкретные Аспарагопсис используемые виды могут отличаться в разных местах по всему миру.[9]

Влияние на домашний скот

Смотрите также: Asparagopsis taxiformis § Снижение выбросов метана крупным рогатым скотом

FutureFeed включается в рацион домашнего скота на откормочной площадке, обычно в виде хлопьев, гранул или измельченного порошка. Однородность биомассы морских водорослей в корме должна поддерживаться, чтобы гарантировать равномерное потребление для постоянного эффекта.[8] Основное химическое вещество в Аспарагопсис подавляет выработку метана в животноводстве, взаимодействуя с соединениями, образующимися во время пищеварения. Это химическое вещество классифицируется как бромоформ (CHBr3) и встречается в природе у красных водорослей.. Бромоформ нарушает химическую реакцию между ферментами и витамин B12, который является ключевым участником производства метана в желудках жвачных животных. Используя от 1% до 2% рациона, FutureFeed может снизить выработку метана в животноводстве как минимум на 80%.[9]

Исследования производства метана в животноводстве показали, что до 12% энергии, производимой фуражом в процессе пищеварения, теряется в виде выбросов метана, в основном из-за отрыжки.[15] Распространено заблуждение, что большая часть выбросов метана от животноводства связана с газами. Газы с газом составляют менее 10% выбросов метана, в отличие от отрыжки, которая составляет до 95%.[16] Это вызвано бактериями, живущими в первом желудке, известном как рубец, который служит «резервуаром для брожения» и эффективно расщепляет питательные вещества во время пищеварения. Производство метана представляет собой неэффективность преобразования энергии, которая в противном случае способствовала бы продуктивному метаболизму домашнего скота, например, производству молока, мускулов или шерсти. Препятствуя производству метана, FutureFeed увеличивает эффективность пищеварения жвачных животных в животноводстве, повышая продуктивность.[2]

Повышение производительности напрямую связано с качеством съедаемого корма. Зерновые корма, такие как кукуруза и ячмень, производят у крупного рогатого скота на треть меньше газообразного метана, чем скот, питающийся травой.[17] Трава, как правило, более волокнистая и энергоемкая для переваривания желудков жвачных животных, особенно грубые корма низкого качества. В результате большие объемы газообразного метана образуются в виде отходов, когда животным дают корма низкого качества. Таким образом, FutureFeed с большей вероятностью обеспечит более высокую продуктивность животноводству, которому дают корма более низкого качества, чем те, которым дают более качественные корма.[8]

Команда

Смотрите также: CSIRO, Университет Джеймса Кука, и Мясо и домашний скот Австралия

Команда разработчиков FutureFeed представляет собой партнерство между CSIRO, Университетом Джеймса Кука и Meat & Livestock Australia (MLA). Все испытания и исследования проводятся в рамках Национальной программы по метану в животноводстве (NLMP), исследовательских усилий, координируемых MLA в партнерстве с 16 крупными исследовательскими организациями и финансируемых Министерством сельского хозяйства Австралии. Основная цель NLMP - исследование методов сокращения выбросов метана и повышения продуктивности, особенно в животноводстве.[18]

Основные члены команды:[19]

  • Д-р Майкл Батталья - генеральный директор
  • Д-р Роб Кинли - руководитель отдела технологий
  • Д-р Ян Уотсон - системный ученый
  • Джастин Харсдорф - коммерческий директор
  • Сара Веджвуд - менеджер по коммерциализации

Вызовы

Самая большая проблема, стоящая перед FutureFeed в настоящее время, - это развитие цепочки поставок морских водорослей. Поскольку основным компонентом FutureFeed является Аспарагопсис, его масштабируемость напрямую зависит от объема производимых морских водорослей. Однако существует потенциал для импорта большого количества водорослей из Юго-Восточной Азии, где инфраструктура для выращивания водорослей уже создана. Аспарагопсис в этих местах не выращивается в коммерческих целях.[9] Стоимость дикого урожая Аспарагопсис составляет примерно 200 австралийских долларов / кг, что нецелесообразно для коммерческого использования. Целевая цена нацелена на то, чтобы быть конкурентоспособной с другими импортными водорослями, на уровне менее 5 австралийских долларов за кг, за счет развития инфраструктуры для массового производства.[20] Несмотря на небольшие количества, необходимые для того, чтобы FutureFeed был эффективным, по оценкам, для кормления 10% австралийского крупного рогатого скота потребуется ежегодно выращивать 300 000 тонн водорослей, что требует более 6000 гектаров ферм по выращиванию морских водорослей.[2] Чтобы стать коммерческим продуктом, требуется значительное дополнительное финансирование для развития инфраструктуры выращивания и методов массового производства. Аспарагопсис.

Использование FutureFeed в настоящее время эффективно только для откормочных площадок из-за его единственного применения в качестве кормовой добавки. Скот кормится травой выпас не могут использовать FutureFeed, так как кормовые добавки не могут быть легко добавлены в их рацион. Переваривание грубых кормов на основе травы в животноводстве выделяет больше метана, чем корма на основе зерна, поэтому FutureFeed потенциально может быть более эффективным для животных, питающихся травой.[8] В результате в настоящее время разрабатываются дополнительные методы, позволяющие включить FutureFeed во все стили кормления скота.[9]

Похожие проекты

Конкретное использование Аспарагопсис в качестве кормовой добавки для снижения выбросов метана в животноводстве - это запатентованная заявка CSIRO.[21] Тем не менее, существует множество других проектов и команд, использующих аналогичные исследования для разработки собственных версий добавок для домашнего скота на основе морских водорослей и методов их производства.

  • North Atlantic Organics (NAO) - канадская компания, основанная Джо Дорганом в 2011 году и занимающаяся продажей сушеных Ламинариевые (Kelp) и Rockweed, обозначенные как Atlantic-Gro. Atlantic-Gro продается как органическая альтернатива обычным животноводческим добавкам. Его собирают с берегов Остров Принца Эдуарда, Канада.[22]
  • Symbrosia - это стартап, созданный Йельский университет который разрабатывает недорогой и устойчивый метод производства Аспарагопсис таксиформ и восстановление местной популяции креветок в качестве побочного продукта.[23]
  • Greener Grazing - это проект глобального производителя морепродуктов. Австралийская аквакультура, которая разрабатывает инфраструктуру и методы коммерческого фермерства Asparagopsis taxiformis.[24] В настоящее время исследования и испытания проводятся на объектах во Вьетнаме и Португалии.[25]
  • Elm Innovations - это социальное предприятие, основанное выпускницей Стэнфордского университета Джоан Салвен. Компания стремится привлечь инвесторов к исследованиям морских водорослей в сотрудничестве с партнерами из животноводческой отрасли.[26]
  • В настоящее время в Калифорнийском университете в Дэвисе проводится исследовательский проект по изучению воздействия потребления морских водорослей на крупный рогатый скот. В рамках эксперимента в 2018 году дойным коровам голштинской породы давали добавки из морских водорослей, и уровень снижения содержания метана достиг 58%. Проект возглавляет профессор зоотехники Эрмиас Кебреаб.[27]

Рекомендации

  1. ^ "FutureFeed". CSIRO. Получено 2019-04-10.
  2. ^ а б c Батталья, Майкл. «Морские водоросли могут стать ключом к сокращению выбросов метана от коровьей отрыжки». Разговор. Получено 2019-05-21.
  3. ^ "North Atlantic Organics - История North Atlantic Organic - PEI, Канада". www.naorganics.com. Получено 2019-05-21.
  4. ^ Kinley, R.D .; Фредин, А. Х. (01.12.2015). «Оценка in vitro кормления водорослями североатлантического штурмовика на пищеварение в рубце». Журнал прикладной психологии. 27 (6): 2387–2393. Дои:10.1007 / s10811-014-0487-z. ISSN  1573-5176.
  5. ^ а б Мернит, Джудит Льюис (2018). «Как употребление в пищу морских водорослей может помочь коровам отрыгивать меньше метана». Йельский E360. Получено 2019-04-10.
  6. ^ "Исследование". МАКРОС. Получено 2019-06-07.
  7. ^ Томкинс, Найджел; Нис, Рокки де; Пол, Николай А .; Магнуссон, Мари; Мачадо, Лоренна (22 января 2014 г.). «Влияние морских и пресноводных макроводорослей на общее производство газа и метана in vitro». PLOS ONE. 9 (1): e85289. Bibcode:2014PLoSO ... 985289M. Дои:10.1371 / journal.pone.0085289. ISSN  1932-6203. ЧВК  3898960. PMID  24465524.
  8. ^ а б c d е "ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ -". research.csiro.au. Получено 2019-05-22.
  9. ^ а б c d е Кинли, Роберт Д.; де Нис, Рокки; Вуко, Мэтью Дж .; Мачадо, Лорена; Томкинс, Найджел В. (2016). «Красные макроводоросли Asparagopsis taxiformis являются мощным природным антиметаногеном, снижающим выработку метана во время ферментации in vitro с жидкостью рубца». Наука о животноводстве. 56 (3): 282. Дои:10.1071 / an15576. ISSN  1836-0939.
  10. ^ Ли, Сиси; Норман, Хейли С.; Кинли, Роберт Д.; Лоуренс, Майкл; Уилмот, Мэтт; Бендер, Ханна; де Нис, Рокки; Томкинс, Найджел (2016). «Asparagopsis taxiformis снижает производство метана в кишечнике овцами». Наука о животноводстве. 58 (4): 681. Дои:10.1071 / an15883. ISSN  1836-0939.
  11. ^ «Проект« Морские водоросли »нацелен на выбросы метана». Мясо и домашний скот Австралия. 2017-09-18. Получено 2019-06-07.
  12. ^ «Испытание откорма спаржи на откорме». Мясо и домашний скот Австралия. 2019. Получено 2019-06-07.
  13. ^ "Аспарагопсис таксиформ" (PDF). Электронная флора Южной Австралии.
  14. ^ "Аспарагопсис армата" (PDF). Электронная флора Южной Австралии.
  15. ^ Johnson, D.E .; Джонсон, К. А. (1995-08-01). «Выбросы метана от крупного рогатого скота». Журнал зоотехники. 73 (8): 2483–2492. Дои:10,2527 / 1995,7382483x. ISSN  0021-8812. PMID  8567486.
  16. ^ Торговник Мэй, Катя (27.09.2018). «Метан - это не только коровий пук; это еще и коровья отрыжка (и другие странные факты, которые вы не знали об этом мощном парниковом газе)». ideas.ted.com. Получено 2019-06-09.
  17. ^ Каппер, Джудит Л. (2012). «Всегда ли трава зеленее? Сравнение воздействия на окружающую среду традиционных, натуральных и травяных систем производства говядины». Животные. 2 (2): 127–143. Дои:10.3390 / ani2020127. ЧВК  4494320. PMID  26486913.
  18. ^ «Национальная программа по метану в животноводстве | Мясо и животноводство Австралии». www.mla.com.au. Получено 2019-06-07.
  19. ^ "О нас -". research.csiro.au. Получено 2019-05-21.
  20. ^ «Анализ предельных затрат на борьбу с выбросами в вариантах практики, связанных с программой NLMP». Мясо и домашний скот Австралия. 2015. Получено 2019-06-07.
  21. ^ «Коммерциализация -». research.csiro.au. Получено 2019-06-08.
  22. ^ «North Atlantic Organics - Почему продукты из органических водорослей Atlantic-Gro? - PEI, Канада». www.naorganics.com. Получено 2019-05-21.
  23. ^ "Surf n'Turf". Симброзия. Получено 2019-05-21.
  24. ^ "Проект". Более зеленый выпас. Получено 2019-06-07.
  25. ^ Уиттл, Патрик (30.09.2018). «Загрязненные коровы вредны для планеты; может ли помочь диета из морских водорослей?». НОВОСТИ AP. Получено 2019-05-21.
  26. ^ «Добро пожаловать в Elm Innovations». Вяз Инновации. 2018. Получено 2019-06-09.
  27. ^ Темпл, Джеймс. «Морские водоросли могут заставить коров отрыгивать меньше метана и сокращать углеродный след». Обзор технологий MIT. Получено 2019-06-09.