Um den ökologischen Fußabdruck von Schweinefleisch zu senken, sind gemeinsame Anstrengung entlang der Wertschöpfungskette nötig. Die Berücksichtigung des CO2-Fußabdruckes bei der Rationsgestaltung kann einen wertvollen Beitrag leisten. Dabei haben alternative Proteinquellen eine ebenso große Bedeutung, wie eine bessere Nährstoffverwertung. Enzyme spielen daher eine zentrale Rolle bei der Verringerung von Treibhausgasen. In order to reduce the ecological footprint of pork, joint efforts are needed along the value chain. Taking the CO2 footprint into account when formulating feed can make a valuable contribution. Alternative protein sources are just as important as better nutrient utilization. Enzymes therefore play a central role in reducing greenhouse gases.
Author Autor
Jochen Wirges
Technical Marketing Manager Schwein, dsm-firmenich ANH, Jochen.Wirges@dsm-firmenich.com
Das Thema Nachhaltigkeit hat inzwischen für die meisten von uns Auswirkungen auf unsere tägliche Arbeit. Die vielfältige Nutzung des Begriffs erfordert eine Definition. Die Definition, wie wir sie heute meist nutzen, wird erst seit der UN-Umweltkonferenz von Rio im Jahr 1992 verwendet. Gemäß dieser versteht man unter Nachhaltigkeit im Wesentlichen die Befriedigung von aktuellen Bedürfnisse, ohne dass zukünftige Genrationen dadurch eingeschränkt werden. Dafür müssen die "drei Säulen der nachhaltigen Entwicklung" in Einklang gebracht werden: ökologische Verträglichkeit, soziale Gerechtigkeit und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit. Dieser Artikel fokussiert sich auf die ökologische Verträglichkeit der Schweineproduktion, wobei auch auf wirtschaftliche Aspekte eingegangen wird.
Schweinefleisch wird in aller Regel auf dem landwirtschaftlichen Betrieb produziert, der damit Teil der Wertschöpfungskette von Schweinefleisch ist. Innerhalb dieser Wertschöpfungskette gibt es zahlreiche Beteiligte, von denen der Handel und die Verbraucher den größten Einfluss auf das gesamte System haben. Die Wünsche und Erwartungen dieser tonangebenden Akteure definieren den Rahmen für alle anderen innerhalb der gesamten Wertschöpfungskette.
Das Verbraucherverhalten in Westeuropa wird zunehmend von sechs übergreifenden globalen Trends geprägt:
— Transparenz bei der Produktion und Verarbeitung von Lebensmitteln
— Nachhaltigkeit in Bezug auf Umwelt und Gesellschaft
— pflanzliche Alternativen zu Fleisch
— Vielfältige Vertriebskanäle für optimierte Kundenbeziehungen
— gesundheitsorientierte Entscheidungen
— Preiswürdigkeit der Produkte
(Quellen: Mintel, Argarna, Ernährungs Umschau, DLG)
Daneben wächst die Weltbevölkerung stetig weiter, bereits 2022 erreichte sie 8 Milliarden Menschen und wird voraussichtlich 2080 die 10-Milliarden-Grenze überschreiten (Quelle: United Nations). Damit wachsen die Anforderungen und Herausforderungen an die Landwirtschaft, weil eine wachsende Weltbevölkerung für eine ausgewogene Ernährung mehr tierisches Protein benötigt. So schätzten Wu et al. bereits im Jahr 2021, dass der Bedarf an tierischem Protein zwischen 2021 und 2050 um 60% steigen wird. Angesichts der wachsenden Nachfrage nach Lebensmitteln, durch eine größer werdende Weltbevölkerung, engagieren sich in Europa zunehmend Bevölkerung und Politik für die Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft. Dies zeigt sich in Initiativen wie dem EU Green Deal und der damit verbundenen Farm-to-Fork-Strategie 2030. Als Folge verändert sich das landwirtschaftliche Leitbild konstant.
Zunehmend richten sich zukunftsorientierte Produzent*innen an wissenschaftlich fundierten Zielvorgaben aus („Science Based Targets", SBT), um mittel- bis langfristig eine Emissionsminderung, aber auch umfassendere Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Im Folgenden werden Möglichkeiten vorgestellt, die bei der Verringerung des CO2-Fußabdrucks der Schweinefleischproduktion hilfreich sein können.
Praktischer Ansatz zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks der Schweineproduktion
Bei der Produktion von einem Kilogramm Schweinefleisch entfallen ca. 65% des CO2-Fußabdrucks auf die Fütterung (Abbildung 1). Entsprechend groß ist der mögliche Einfluss einer Ration auf die Öko-Bilanz von Schweinefleisch. Konzentrieren wir uns auf Möglichkeiten zur Einsparung von CO2-Äquivalenten bei der Rationsgestaltung.
Eine erste Grundvoraussetzung ist dabei eine bedarfsgerechte Gestaltung des Futters und eine zweckmäßige Anpassung über verschiedene Futterphasen. Für einen weiteren maximalen Einfluss sollten zunächst die Hauptkomponenten betrachtet werden (Mais, Weizen, Gerste und Ölsaaten insbesondere Sojaschrot), wie in Abbildung 1 dargestellt.
Sojaschrot, das üblicherweise als Proteinquelle für Schweine verwendet wird, kann je nach Herkunftsland erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Beispielsweise hat Sojaschrot aus Lateinamerika, aufgrund der Tropenwaldrodungen zugunsten von Ackerbau, häufig einen sehr großen ökologischen Fußabdruck (Mostert et al. 2022). Eine neue EU-weite Verordnung (VERORDNUNG (EU) 2023/1115) verlangt für Soja oder Sojaprodukte, die auf dem europäischen Markt verkauft werden, einen Herkunftsnachweis hinsichtlich entwaldungsfreier Erzeugung. Die Umsetzung dieser Verordnung kann die zukünftige Bewertung von Sojaprodukten daher verändern. Ein aktueller Ansatz zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks von Futtermitteln besteht also darin, die Eiweißträger auf Sojabasis auf entwaldungsfrei und nachhaltig erzeugte Produkte umzustellen.
Zusätzlich sollte auch an Maßnahmen gearbeitet werden, die helfen, den Gesamtbedarf an Soja zu reduzieren. So kann durch die Senkung des Rohproteingehalts in Schweinefutter, pro eingespartem Prozentpunkt Rohprotein, eine Ammoniakminderung von 11 ± 6% erreicht werden (Sajeev et al. 2017). Ammoniak gilt als indirektes Treibhausgas, weil es zu Lachgas umgewandelt werden kann, das rund 300-mal klimaschädlicher als Kohlendioxid ist. (BMLF; Arogo et al., 2002; Krupa, 2003). Darüber hinaus kann die Verwendung von alternativen Proteinquellen aus lokalem Anbau, die nicht für den menschlichen Verzehr geeignet sind, wie z.B. Ackerbohnen, Felderbsen, Lupinen usw., den ökologischen Fußabdruck des Schweinefutters weiter verringern. Ähnliches gilt für den Einsatz von Nach- und Nebenprodukten wie Schroten aus der Ölproduktion (z.B. Sonnenblumen-, Rapsschrot), Schlempen etc., die als Proteinquellen in Schweinefutter eingesetzt werden. Um eine optimale Verwertung dieser Eiweißquellen zu erreichen, empfiehlt sich der ergänzende Einsatz freier Aminosäuren. So kann der Aminosäurebedarf der Schweine gedeckt werden, ohne hohe Mengen an Rohprotein verwenden zu müssen, was die Stickstoffemissionen der Schweinefleischproduktion weiter senkt.
Viel Know-how für CO2-sparende Rationen nötig
Die beschriebenen Maßnahmen bergen neue Chancen und Herausforderungen. Neben der ernährungsphysiologischen Optimierung könnte zukünftig auch eine CO2-Optimierung des Futters ein interessanter Ansatz für Industrie und Landwirtschaft sein.
Die Einbeziehung alternativer oder neuer Rohstoffe (u.a. auch Insektenprotein), macht das Futter allerdings auch komplexer. So bringen beispielsweise Lupinen oder Sonnenblumenschrot hohe Mengen an Rohfaser mit sich. Um die höheren Anteile an Faserfraktionen für das Tier nutzbar zu machen, lohnt sich der Einsatz von Enzymen. So ermöglicht der Aufschluss von Nicht-Stärke-Polysacchariden (NSP) durch entsprechende NSP-Enzyme den Schweinen eine bessere Verwertung der im Futter enthaltenen Energie. Eine Studie mit Ronozyme® WX, einer Xylanase (Nielsen et al. 2008), die vor allem NSP aus Getreide aufschließt, legt dar, dass durch den Einsatz dieses Enzyms die Treibhausgasemission der Schweinefleischerzeugung um 3–8% verringert werden kann. Außerdem können gezielt ausgewählte Enzymmischungen, wie Ronozyme® VP, zusätzliche Energie aus Proteinträgern für den Stoffwechsel der Tiere verfügbar machen und so helfen, den Futteraufwand der Tiere zu verringern.
In Versuchen konnte gezeigt werden, dass Ronozyme® VP einen Austausch von Soja durch Raps ermöglicht, ohne dass die Leistung der Tiere negativ beeinflusst wird (Abbildung 2). Entsprechend können heimische Eiweißträger importiertes Soja ersetzen, was sich positiv auf die CO2-Bilanz auswirkt. Enzyme sind daher eines der wichtigsten Werkzeuge auf dem Weg zu einer nachhaltigen Produktion.
Dank dem Einsatz der NIR-Technologie zur gezielten Bewertung eingehender Rohwaren können Futtermittelhersteller ermitteln, wie hoch das Einsparpotenzial für beispielsweise Energie, Phosphor oder Aminosäuren durch den Einsatz maßgeschneiderter Enzymkonzepte ist.
Eine gute Kenntnis antinutritiver Faktoren wie z.B. Art und Menge an Mykotoxinen im Futter gewinnt zusätzlich an Bedeutung. Denn mit jeder Komponente steigt das Risiko für eine Mykotoxinbelastung. Diese Giftstoffe können sich negativ auf die Futterverwertung, Leistung und Gesundheit von Schweinen auswirken und damit die Effizienz reduzieren.
Entsprechend wichtig ist ein Mykotoxin-Screening aller Rohwaren, dessen Ergebnisse bei der Erstellung von Rationen beachtet werden sollte. So kann einem Risiko für schlechtere tierische Leistung durch Verwendung von EU-registrierten Mykotoxindeaktivatoren (z.B. Mycofix®) entgegengewirkt werden.
Nachhaltigkeitsziele müssen messbar sein
Für den Übergang zu einer nachhaltigeren Schweineproduktion sollten alle Aspekte des Produktionssystems berücksichtigt werden. Das erfordert die Zusammenarbeit aller an der Schweinefleischerzeugung und Vermarktung Beteiligten. Exemplarisch seien hier Landwirte, Futtermittelhersteller, Lieferanten von Zusatzstoffen, Experten für Güllemanagement, Tierärzte, Tierernährer und Einzelhändler genannt. So kann beispielsweise der Energiebedarf für die Kühlung des Fleischs im Kühlregal oder der Kühltheke bis zu 2 kg CO2-Äquivalent pro kg Schweinefleisch ausmachen (Müller-Lindenlauf et al. 2013).
Klare Schritte zu einer nachhaltigen Schweineproduktion
Um das Ziel einer nachhaltigen Schweinefleischerzeugung zu erreichen, brauchen die Erzeuger wirksame Mittel, um ihren ökologischen Fußabdruck messen zu können. Der erste Schritt sollte dabei die Bestimmung des Ist-Zustandes auf dem Betrieb sein. In der Folge können dann gezielt Maßnahmen zur Verringerung der CO2-Belastung getroffen und die Veränderung mit dem Ausgangswert verglichen werden. Hierzu eignet sich das Programm SustellTM (dsm-firmenich). Bei der Ermittlung des Ist-Zustandes und Evaluierung der getroffenen Maßnahmen kann wie folgt vorgegangen werden:
Da jeder Betrieb anders ist, ist auch die Ausgangsbasis in jedem Betrieb anders. Sobald der Ausgangspunkt festgelegt ist, kann eine Vielzahl von Strategien angewandt werden, um die Effizienz zu verbessern und den ökologischen Fußabdruck zu verringern.
Um eine Vergleichbarkeit der Berechnungen sicherzustellen, greifen Programme wie Sustell™ auf Daten des Global Feed LCA Institute (GFLI) zurück. Bei diesen öffentlich zugänglichen Informationen handelt es sich um eine Sammlung von Datensätzen zu Futtermittelkomponenten, die nach der Methode der Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) ermittelt wurden. Auf diesem Weg kalkulierte Werte basieren auf EU-anerkannten Verfahren und zugrundeliegenden ISO-Normen.
Abbildung 3 zeigt, wie die Reformulierung des Futters entsprechend des Bedarfs der Tiere zu einer besseren Futterverwertung und einer höheren Darmgesundheit führt. In Kombination mit einer Leistungsverbesserung der Tiere kann so der ökologische Fußabdruck eines Schweinemastbetriebes um bis zu 15% zu reduziert werden.
Schlussfolgerung
Als Reaktion auf die weltweite Forderung nach einer nachhaltigen Schweineproduktion geht die Branche auf Umweltbelange ein und passt sich so den neuen Gegebenheiten an. Zu den wichtigsten Strategien gehören:
— die Verringerung der Abhängigkeit von Futtermitteln mit einer negativen Öko-Bilanz.
— die Einbeziehung alternativer Rohstoffe in die Fütterung.
— Die Umsetzung einer CO2-optimierten Fütterung, die Futterenzyme, Mykotoxin-Risikomanagement und innovative Konzepte zur Darmgesundheit und Emissionsminderung umfasst.
— die Förderung eines partnerschaftlichen Zusammenwirkens entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Außerdem ist eine präzise und zuverlässige Berechnung des ökologischen Fußabdrucks von Futtermitteln und landwirtschaftlichen Betrieben erforderlich, zum Beispiel durch die Anwendung des neuen und intelligenten Nachhaltigkeitsservices Sustell™, um Schritt für Schritt zu einer nachhaltigeren Schweineproduktion im Sinne der Umwelt und der Ansprüche aller Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette zu gelangen.
For most of us, the topic of sustainability now has an impact on our daily work. The diverse use of the term requires a definition. The definition that we mostly use today has only been in use since the UN Conference on Environment and Development (UNCED), in Rio in 1992. According to this, sustainability essentially means satisfying current needs without restricting future generations. To achieve this, the "three pillars of sustainable development" must be aligned: ecological compatibility, social justice and economic performance. This article focusses on the ecological compatibility of pig production, while also addressing economic aspects.
Pork is generally produced on farm, which is therefore part of the pork value chain. There are numerous stakeholders along this value chain, with retailers and consumers having the greatest influence on the entire system. The demands and expectations of these leading players define the framework for all others within the entire value chain.
Consumer behaviour in Western Europe is increasingly being shaped by six overarching global trends:
— Transparency in food production and processing
— Sustainability in relation to environment and society
— Plant-based alternatives to meat
— Various distribution channels for optimised customer relationships
— Health-orientated decisions
— Price-worthiness of the products
(Sources: Mintel, Argarna, Ernährungs Umschau, DLG)
In addition, the global population continues to grow steadily, reaching 8 billion people by 2022 and is expected to exceed 10 billion by 2080 (source: United Nations). This increases the demands and challenges for agriculture, because a growing world population also requires more animal protein for a balanced diet. In 2021, Wu et al already estimated that the demand for animal protein will increase by 60% between 2021 and 2050. In view of this increasing demand for food due to a growing world population, there is a strong commitment from the population and politicians in Europe to promote sustainability in agriculture. This is reflected in initiatives such as the EU Green Deal and the associated Farm to Fork Strategy 2030. As a result, the agricultural model is constantly changing.
Increasingly, future-orientated producers are orientating themselves via science-based targets (SBTs) in order to achieve a reduction in emissions in the medium to long term, as well as more comprehensive sustainability goals.
The following section presents options that can be helpful in reducing the carbon footprint of pork production.
Practical approach to reduce the carbon footprint of pork production
In the production of one kilogramme of pork, around 65% of the CO2 footprint is attributable to feeding (Figure 1). The potential impact of a ration on the eco-balance of pork is correspondingly high. Let us concentrate on the possibilities for saving CO2 equivalents in ration design. A first basic prerequisite is a needs-based design of the feed formulations and an appropriate adjustment over different feeding phases. To further maximise the influence, the main components should first be considered (maize, wheat, barley and oilseeds, especially soya meal), as shown in Figure 1.
Soya meal, which is commonly used as a source of protein for pigs, can have a significant impact on the environment depending on the country of origin. For example, soya meal from Latin America often has a very large ecological footprint due to tropical deforestation in favour of arable farming (Mostert et al. 2022). A new EU-wide regulation (REGULATION (EU) 2023/1115) requires proof of origin for soya or soya products sold on the European market with regard to deforestation-free production. The implementation of this regulation may therefore change the future assessment of soya products. A current approach to reducing the carbon footprint of animal feed is therefore to switch soya-based protein sources to deforestation-free and sustainably produced products.
In addition, work should also be done on measures that help to reduce the overall demand for soya. For example, by reducing the crude protein content in pig feed, an ammonia reduction of 11 ± 6% can be achieved per percentage point of crude protein saved (Sajeev et al. 2017). Ammonia is considered an indirect greenhouse gas because it can be converted to nitrous oxide, which is around 300 times more harmful to the climate than carbon dioxide. (BMLF; Arogo et al., 2002; Krupa, 2003). In addition, the use of alternative protein sources from local cultivation that are not suitable for human consumption, such as field beans, field peas, lupins, etc., can further reduce the ecological footprint of pig feed. The same applies to the use of by-products and by-products such as meal from oil production (e.g. sunflower and rapeseed meal), DDGS, etc., which are used as protein sources in pig feed. In order to achieve optimum utilisation of these protein sources, the supplementary use of free amino acids is recommended. In this way, the pigs' amino acid requirements can be met without having to use large amounts of crude protein, which further reduces nitrogen emissions from pork production.
A lot of expertise needed to design CO2-saving rations
The measures described above harbour new opportunities and challenges. In addition to nutritional optimisation, CO2 optimisation of feed could also be an interesting approach for industry and agriculture in the future.
However, the inclusion of alternative or new raw materials (including insect protein) also makes the feed more complex. Lupins or sunflower meal, for example, contain high amounts of crude fibre. In order to make the higher proportion of fibre fractions usable for the animal, it is worth using enzymes. For example, the digestion of non-starch polysaccharides (NSP) by appropriate NSP enzymes enables pigs to better utilise the energy contained in the feed. A study with Ronozyme® WX, a xylanase (Nielsen et al. 2008) that primarily breaks down NSP from cereals, shows that the use of this enzyme can reduce greenhouse gas emissions from pork production by 3-8%. In addition, specifically selected enzyme mixtures, such as Ronozyme® VP, can make additional energy from protein sources available for the animals' metabolism and thus help to reduce the animals' feed requirements.
Trials have shown that Ronozyme® VP makes it possible to replace soya with rapeseed without negatively affecting the animals' performance (Figure 2). Accordingly, domestic protein sources can replace imported soya, which has a positive effect on the CO2 balance. Enzymes are therefore one of the most important tools on the road to sustainable production. Thanks to the use of NIR technology for the targeted evaluation of incoming raw materials, feed manufacturers can determine the potential savings in energy, phosphorus or amino acids, for example, through the use of customized enzyme concepts. A good knowledge of antinutritional factors such as the type and quantity of mycotoxins in animal feed is also becoming increasingly important. This is because the risk of mycotoxin contamination increases with each component. These toxins can have a negative impact on the feed conversion, performance and health of pigs and thus reduce the efficiency of the production system.
Accordingly, mycotoxin screening of all raw materials is important and the results should be taken into account when creating rations. In this way, the risk of poorer animal performance can be counteracted by using EU-registered mycotoxin deactivators (e.g. Mycofix®).
Sustainability goals must be measurable
A comprehensive approach is needed to enable the transition to more sustainable pig production.
All aspects of the production system should be considered for the transition to more sustainable pig production. This requires the co-operation of all those involved in pork production and marketing. This includes farmers, feed manufacturers, additive suppliers, manure management experts, vets, animal nutritionists and retailers. For example, the energy required to cool the meat in the chiller cabinet or refrigerated counter can account for up to 2 kg of CO2 equivalent per kg of pork (Müller-Lindenlauf et al. 2013).
Taking clear steps towards sustainable pig production
In order to achieve the goal of sustainable pork production, producers need effective tools of measuring their ecological footprint. The first step should be to determine the current situation on the farm. Subsequently, targeted measures can be taken to reduce CO2 foot print and the change can be compared with the initial value. The SustellTM programme (dsm-firmenich) is suitable for this purpose. The following procedure can be used to determine the current situation and evaluate the measures taken:
Since every business is different, the starting point for every business is different. Once this baseline is established, a variety of strategies can be applied to improve efficiency and reduce the environmental footprint.
To ensure comparability of calculations, programmes such as Sustell™ use data from the Global Feed LCA Institute (GFLI). This publicly available information is a collection of data sets on feed components that have been determined using the Life Cycle Assessment (LCA) method. Values calculated in this way are based on EU-recognised procedures and underlying ISO standards.
Figure 3 shows how reformulating the feed according to the animals' needs leads to better feed utilisation and improved gut health. In combination with an improvement in animal performance, the ecological footprint of a pig farm can be reduced up to 15%.
Conclusion
In response to the global demand for sustainable pig production, the industry is addressing environmental concerns and adapting to the new realities. Key strategies include:
— Reducing dependency on feed with a negative eco-balance.
— The inclusion of alternative raw materials in feeding.
— The implementation of CO2 optimised feeding, including feed enzymes, mycotoxin risk management and innovative concepts for gut health and emission reduction.
— The promotion of collaborative partnerships along the entire value chain.
In addition, a precise and reliable calculation of the ecological footprint of feed and farms is required, for example by using the new and intelligent sustainability service tool Sustell™ in order to achieve more sustainable pig production step by step in the interests of the environment and the requirements of all stakeholders along the value chain.
Graph: CO2-Optimierung im Vordergrund/Focus on CO2 optimisation - Gesamter Artikel als PDF inkl. Grafiken
PHOTO (COLOR): Jochen Wirges Abbildung 1: Prozentualer Beitrag jeder Komponente zum gesamten geschätzten CO2-Fußabdruck (ausgedrückt als CO2-Äquivalente pro Kilogramm Futter) einer typischen Ferkel- und Mastschweineration in den Benelux-Staaten. Figure 1: Percentage contribution of each component to the total estimated carbon footprint (expressed as CO2 equivalents per kilogramme of feed) of a typical piglet and fattening pig generation in the BeNeLux countries. Abbildung 2: Wirkung von RONOZYME® VP in Schweinefutter mit verschiedenen Rapskomponenten. Fünf Gruppen zu je 20 Mastschweinen von 30–100 kg Lebendgewicht. Figure 2: Effect of RONOZYME® VP in pig feed with different rapeseed components. Five groups of 20 fattening pigs of 30-100 kg live weight each. Abbildung 3: Maßnahmen und Ernährungsstrategien zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks von Schweinefleisch (basierend auf Daten von dsmfirmenich im Jahr 2023 für ausgewählte Lösungen, gemäß FAO LEAP Guidelines und ISO-Standards). Figure 3: Measures and nutritional strategies to reduce the ecological footprint of pork. (Based on data from dsm-firmenich in 2023 for selected solutions, according to FAO LEAP Guidelines and ISO standards.)