Integrated environmental impact assessment of the primary production of livestock goods in greece

Abstract

Globally, there is an increased interest of the Food Industry, the Politicians and the consumers to be informed about the environmental impacts connected to the production and the supply of food products.In the framework of the Paris Agreement for Climate Change and the 2030 Agenda of the United Nations for Sustainable development, the European Union (EU) has set demanding targets for the years 2030 and 2050 regarding the mitigation of environmental impacts from all its economic activities. Within this legislative context, which is expected to become stricter, the Primary Sector in Greece in general and the Livestock Production Sector more specifically are and will be obliged to contribute to the accomplishment of these goals (at country and EU level).Recent studies have highlighted the increased importance of livestock production systems regarding global environmental pollution and the discussion about implementation of strategies at the farm level for mitigation of environmental impacts has already started. Evaluating such actions on the supply chain level, allows to ensure that these actions do not cause negative environmental effects (problem shifting) to other stages of the supply chain apart from the livestock farm and eventually to the supply chain in total. To this respect, Life Cycle Assessment (LCA) is considered and has been suggested as a suitable methodology for environmental impact assessment.It has to be noticed that differences in the supply chain systems and production practices of livestock products as well as differences in the climatic conditions that these systems occur, lead with high certainty in differences regarding their environmental performance. Τhere is also a lack of environmental LCA (ELCA) research which refers to Greek agricultural and livestock goods or the Food Industry. Implementation of ELCA further requires specialized scientific knowledge and the use of software for which special training is required. Thus, the access of Greek livestock farmers (but also other stakeholders of the livestock products’ supply chains) to the information that ELCA provides is almost impossible in the current conditions. Taking into consideration the aforementioned information, the goal of this PhD Research was to present the first estimates regarding the environmental performance of important livestock production systems in Greece (i.e. raw milk supply chains from dairy cattle farming and sheep and goat farming, animal live-weight supply chain from pig farming and broiler farming), by focusing on collecting data from commercial livestock farms and implementing the LCA methodology (adjusting the LCA methodology to case studies). Throughout the Thesis, focus was given on the compilation of life cycle inventories and models for the studied systems. In the case that more than one supply chain systems are involved, this research attempted to identify the reasons for variations in the environmental performance. This PhD Research further attempted to assess the effect of targeted modifications in livestock production practices (and more specifically in the rations of broiler chickens and fattening pigs) which are interesting for Greece but also on a global level, on the environmental performance of the respective supply chain systems. Within this Thesis, a discussion on how Precision Livestock Farming (PLF) technologies could be used in combination with the ELCA methodology in an effort to improve the environmental performance of a livestock product, was further initiated. Finally, in the framework of this PhD Research two easy-to-use tools for environmental impact assessment by using the LCA methodology (calculators for Greek intensive broiler and sheep and goat production processes) were developed.This PhD Thesis consists of 5 separate sections. In Section 1, an introduction to the legislative framework regarding environmental protection in the EU was presented, the importance of studying the environmental impacts of livestock systems was discussed, principles and important definitions of the ELCA methodology were given and the goals of this PhD Research were set. The rest of the sections constitute the core of this PhD research.The aim of Section 2 was to use a ‘cradle-to-farm-gate’ ELCA in order to estimate the environmental performance of the supply chain of the cow-milk produced in a dairy cattle farm located in the Region of Thessaly, Greece. The functional unit was equal to 1kg of Fat and Protein Corrected Milk (FPCM). This section also aimed to discuss a possible link between the ELCA methodology and Precision Livestock Farming technologies. The results of the Life Cycle Inventory (LCI) revealed that the enteric fermentation of cattle, the excretion and storage of manure and slurry application in ryegrass production were the most important contributing processes at the farm level to the total methane, nitrous oxide and ammonia emissions in this partial life-cycle of cow-milk. The Life Cycle Impact Assessment (LCIA) results suggested the following environmental hot spots for the studied supply chain and for the various impact categories studied (i.e. climate change, fossil fuel depletion, human and ecological toxicity, acidification, eutrophication, water depletion and land use): a) enteric fermentation of cattle, b) on-farm slurry handling, c) soybean cultivation in foreign countries (Argentina, Brazil and USA), d) domestic electricity production and e) domestic production of maize grain and silage. It is finally argued that the ELCA method could be used complementarily with PLF technologies in an effort to improve the quality of environmental impact assessment results of the supply chains of livestock products.In the context of Section 3, an experimental study was conducted to examine the combined effects of adding a dietary protease, reducing the levels of soybean meal (SBM) and introducing corn gluten meal (CGM) in the ration of a group of broilers reared on a commercial Greek farm (Region of Central Macedonia). Five hundred forty chicks were divided into three dietary treatments with six replicates of thirty birds each. The first group (Control) was fed a conventional diet based on corn and soybean meal, containing 21% w/w crude protein (CP). The second group (Soy-Prot) was supplied a corn and SBM-based diet containing a lower level of CP (20% w/w) and 200 mg of the protease RONOZYME® Proact per kg of feed. The third group (Gluten-Prot) was fed a diet without soybean-related constituents which was based on corn and CGM and with CP and protease contents identical to those of the diet of the Soy-Prot group. Body weight, feed intake and feed conversion ratio (FCR) were evaluated. Furthermore, a partial ELCA was performed in order to assess the potential environmental performance of the systems defined by these three dietary treatments and identify their environmental hot-spots. The growth performance of the broilers supplied the Soy-Prot diet was similar to the broilers supplied the Control diet. However, the broilers which were fed the Gluten-Prot diet at the end of the trial showed a tendency (P≤0.010) for lower weight gain and feed intake compared to those of the Control diet. The ELCA suggested that the ammonia and nitrous oxide emissions due to litter handling constitute the farm level hot-spots for the Acidification and Eutrophication Potentials of the Control and Soy-Prot systems and the Global Warming Potential of the Gluten-Prot system, respectively. The Latin American soybean production and domestic corn production and lignite mining are important off-farm polluting processes for the studied life cycles. The Soy-Prot and Gluten-Prot systems both performed better than the Control system in nine of Environmental Impact Category Indicators assessed, with the respective differences being generally larger for the Gluten-Prot system. The environmental impact estimates are regarded as initial, indicative figures due to their inherent uncertainty. Overall, the results could be considered as positive indications in the effort to replace the conventional, soybean-dependent control diet in the specific broiler production system in an environmentally friendly way. In Section 3, an environmental footprint calculator appropriate for the intensive broiler live-weight supply chains in Greece was further developed, based on an attributional ‘cradle-to-farm-gate’ ELCA methodology. It consists of an MS excel workbook whose user is invited to provide a number of inputs concerning the animal capital grown, its nutrition, the bedding material used, transport distances and fuel and electricity consumption. As a result, ten environmental impact category indicators (EICI’s) are estimated, among which the Acidification Potential (AP), the Eutrophication Potential (EP), the Cumulative Energy Demand (CED) and the Global Warming Potential (GWP100).In Section 4, an in situ experimental procedure was performed in order to investigate the effect of supplementing the conventional diet (CNVD) supplied to the fattening pigs of a commercial pig farm in Greece (located in Epirus Region) (based on maize, barley, wheat bran and soybean meal) with 0.4% w/w attapulgite and 0.5% w/w benzoic acid at the expense of maize (ATTBAD diet) on their feed efficiency and growth performance. The results suggested a significant increase (p≤0.05) in the weight gain (TWG) and the slaughter live-weight and a significant decrease (p≤0.05) in the feed intake (FI) and feed conversion ratio per fattening pig when supplied the ATTBAD. These results were further used as an input to a ‘cradle-to-farm-gate’ environmental Life Cycle Assessment (ELCA). The functional unit (FU) was 1 kg of sold pig live-weight and the environmental impact categories (EICs) assessed were climate change (CC) and CC from direct land use change, acidification, eutrophication, land use, water use and fossil energy use. The indicators for all EICs (EICIs) were connected with lower potential estimates per FU in the ATTBAD system, suggesting an improvement of the environmental performance when the ATTBAD is supplied to the fattening pigs of the farm. The contribution analysis highlighted the importance of the decreased FI and the increased TWG of the fatteners on the improved environmental performance of the ATTBAD system. The reasonable differences between the EICI estimates of this study and relevant literature as well as the fair LCI data quality which was achieved, further support the argument of the ATTBAD system’s improved environmental performance. Therefore, the use of the ATTBAD instead of the CNVD could potentially offer environmental benefits to the studied supply chain.In Section 5, the first goal was to develop a carbon footprint (CF) and energy use calculator for the ewe and doe milk produced in Greek intensive sheep and goat dairy farms, based on an attributional ‘cradle-to-farm-gate’ LCA methodology. This tool is a MS Excel file whose user is invited to provide information regarding the animal capital and its diet, the bedding material used, the transport distances and the electricity and fuels consumed, for the farm of interest. Potential, annual values for the Cumulative Energy Demand (CED) and Global Warming Potential (GWP100) per kg Energy Corrected Milk (ECM) produced at the farm gate, are received as a result. The second goal of Section 5 was to apply an attributional ‘cradle-to-farm-gate’ ELCA for the estimation of the carbon footprint (CF) of 4 commercial sheep and goat farming systems (Dairy sheep farms: DSF1, DSF2, dairy goat farm: DGF and mixed sheep and goat farm: DMF) in Greece which supplied with raw milk the same dairy industry, whose major production line was Feta cheese PDO. The functional unit (FU) was defined equal to 1 kg of Fat and Protein Corrected Milk (FPCM). The IPCC 2013 v. 1.03 method was used for the CF estimation with Global Warming Potential (GWP100) being the relevant indicator and separately presented for direct land use change (GWP100, dLUC). The results suggested that the raw-milk delivered by the most intensive sheep farm (i.e. DSF2) was associated with the highest Carbon Footprint (CF) indicators’ estimates from the sheep rearing systems while DGF with the highest from the goat rearing systems. Direct land use change (dLUC) was found to contribute less to the total Climate Change (CC) potential in all the supply chains and its contribution was mainly dependent on the existence of soybean meal in the sheep and goats’ diets. In all the studied systems, the ruminants’ enteric fermentation process was the most important contributor to the total GWP100. Emissions of CH4 from the on-farm manure management system (OFMM) and sheep enteric fermentation were the major factors for the differentiation between the total GWP100 estimates of the ewe milk supply chains. The supply of agrochemicals (for the on-fam feed crop cultivation processes) in the DGF system was the main responsible factor for the respective differentiation between the doe milk supply chains as well as between the supply chains with the highest CC potential (i.e. DGF, DSF2).In the near future, it is important to further investigate by using ΕLCA the effects of existing practices for reducing enteric methane from cattle and small ruminants (e.g. alternating the rations’ composition, use of precision feeding) and methane from manure treatment at the farm level (e.g. biogas production). Moreover, the possibility of reducing/replacing soybean meal in livestock diets could also be further investigated for all the studied supply chains by using ELCA, except for the broiler production system in Section 3 (for this system, the potential benefits of reducing/replacing soybean meal in chicken diets for the environmental performance were discussed). Technologies for the reduction of the dependence of the farming systems studied on the current electricity grid mix (e.g. installation of photovoltaic panels) could further be tested with ELCA with respect to their potential environmental benefit for the respective supply chain.Completion of LCA research involving larger samples of commercial livestock farms on a regional and country basis and in the framework of larger research projects/initiatives should be a major priority in order to identify and examine environmental impact mitigation strategies on a regional/country scale. Such research is also expected to lead to reference livestock products’ supply chains and environmental performances in the service of the Agricultural and Food Industry in Greece.In addition, specifically designed ELCAs regarding the domestic feed components’ supply chains (focusing on domestic crop production and feed industry) must also be a major research interest, in order to enhance the quality and credibility of the LCA results for Greek livestock production chains. To this respect, country-specific methodologies (e.g. emission factors) for emissions’ estimation at the plant production and livestock farm level (in compliance to the guidelines from Intergovernmental Panel on Climate Change and the European Environment Agency) are needed and suggested to be developed.Detection and handling of uncertainty issues regarding the environmental impacts of Greek livestock production systems should also be an important research priority for the near future, in order to enhance the credibility of the relevant LCA research.Regarding the combined LCA and experimental dietary modification research, the identification of livestock diets based on alternative to soybean meal protein sources but also on minerals and organic acids’ supplements, with positive effects on livestock health and growth characteristics and on economic and environmental performance is an issue of increased interest.The developed calculators can be regarded as simple tools which directly provide initial, indicative figures on the annual environmental impact of the supply chains they consider. There is great potential in modifying these tools in order to further improve their representativeness for Greek conditions and enhance the credibility of their results by embedding data quality and uncertainty considerations.It is estimated that this PhD Research has the potential to attract the interest of all the livestock products’ supply chains stakeholders e.g. livestock farmers, feed crop producers and the Feed Industry but also the Food Processing Industry due to its goal for sustainable development. This PhD Research could further provide the initial step for applying strategies for the improvement of the environmental performance of livestock product supply chain systems in Greece. This PhD Research has finally the potential to become the start of a broader initiative for the development of a unified, public Life Cycle Inventory database with focus on Greek livestock products’ supply chains whose datasets will provide the ability: a) of obtaining the required information for a modern, future environmental labeling procedure of food products of animal origin in Greece, b) of reference environmental performances for the Agricultural and Food Industries and c) of national policies’ development with the goal of the improvement of the environmental sustainability of the domestic food production.

Σε παγκόσμια κλίμακα, παρατηρείται αυξημένο ενδιαφέρον της Βιομηχανίας Τροφίμων, του Πολιτικού προσωπικού και των καταναλωτών για την ενημέρωσή τους σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που συνδέονται με την παραγωγή και την τροφοδοσία των προϊόντων τροφίμων.Στο πλαίσιο της Συμφωνίας του Παρισιού για την Κλιματική Αλλαγή και την Ατζέντα 2030 των Ηνωμένων Εθνών για τη Βιώσιμη Ανάπτυξη, η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) έχει θέσει απαιτητικούς στόχους για τα έτη 2030 και 2050 σχετικά με το μετριασμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από όλες τις οικονομικές της δραστηριότητες. Μέσα σε αυτό το νομοθετικό πλαίσιο, το οποίο αναμένεται να γίνει ακόμη αυστηρότερο, ο Πρωτογενής Τομέας της Ελλάδας γενικότερα και ο κλάδος Ζωικής Παραγωγής ειδικότερα, έχουν και θα έχουν την υποχρέωση να συνεισφέρουν στην εκπλήρωση των περιβαλλοντικών στόχων (σε κρατικό και Ευρωπαϊκό επίπεδο).Πρόσφατες μελέτες έχουν τονίσει την αυξημένη σημασία των συστημάτων ζωικής παραγωγής σχετικά με την μόλυνση του περιβάλλοντος σε παγκόσμιο επίπεδο και η συζήτηση για την εφαρμογή στρατηγικών μετριασμού των περιβαλλοντικών επιπτώσεων σε επίπεδο εκμετάλλευσης έχει ξεκινήσει. Η αποτίμηση των στρατηγικών αυτών σε επίπεδο αλυσίδας τροφοδοσίας, επιτρέπει να διασφαλιστεί ότι δεν προκαλούν αρνητικές περιβαλλοντικές επιδράσεις (μεταφορά προβλήματος) σε άλλα στάδια στην αλυσίδα τροφοδοσίας (πέρα από την κτηνοτροφική εκμετάλλευση) και τελικά στην αλυσίδα τροφοδοσίας στο σύνολό της. Από αυτή την οπτική, η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ, LCA) θεωρείται και έχει προταθεί ως κατάλληλη μεθοδολογία για την αποτίμηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων.Πρέπει να σημειωθεί ότι διαφορές στα συστήματα αλυσίδων τροφοδοσίας και στις πρακτικές παραγωγής κτηνοτροφικών προϊόντων όσο και διαφορές στις κλιματικές συνθήκες στις οποίες τα συστήματα αυτά λειτουργούν, οδηγούν με μεγάλη βεβαιότητα σε διαφορές όσον αφορά την περιβαλλοντική τους επίδοση. Επιπλέον, υπάρχει έλλειψη έρευνας περιβαλλοντικής ΑΚΖ (ELCA) η οποία να αναφέρεται σε Ελληνικά γεωργικά και κτηνοτροφικά προϊόντα ή σε προϊόντα της Ελληνικής Βιομηχανίας Τροφίμων. Η εφαρμογή της ELCA προϋποθέτει επιπλέον εξειδικευμένη επιστημονική γνώση και τη χρήση λογισμικού για το οποίο απαιτείται ειδική εκπαίδευση. Έτσι, η πρόσβαση των παραγωγών κτηνοτρόφων στην Ελλάδα (αλλά και άλλων ενδιαφερόμενων μερών των αλυσίδων τροφοδοσίας κτηνοτροφικών προϊόντων) στις πληροφορίες που η ELCA παρέχει είναι σχεδόν αδύνατη υπό τις υπάρχουσες συνθήκες. Λαμβάνοντας υπόψη τα προαναφερθέντα, στόχος της Διδακτορικής αυτής έρευνας ήταν να παρουσιάσει τις πρώτες εκτιμήσεις σχετικά με την περιβαλλοντική επίδοση σημαντικών συστημάτων ζωικής παραγωγής στην Ελλάδα (δηλ. αλυσίδες τροφοδοσίας νωπού γάλακτος από εκμεταλλεύσεις αγελαδοτροφίας και αιγοπροβατοτροφίας και αλυσίδες τροφοδοσίας ζώντος ζωικού βάρους από εκμεταλλεύσεις χοιροτροφίας και ορνιθίων κρεοπαραγωγής), εστιάζοντας στη συλλογή δεδομένων από εμπορικές εκμεταλλεύσεις και εφαρμόζοντας τη μεθοδολογία ELCA (προσαρμογή της μεθοδολογίας σε μελέτες περίπτωσης). Σε όλη τη Διατριβή, δόθηκε σημασία στην ανάπτυξη απογραφών και μοντέλων κύκλου ζωής για τα συστήματα που μελετήθηκαν. Στην περίπτωση εμπλοκής περισσότερων της μίας αλυσίδων τροφοδοσίας, η έρευνα αυτή προσπάθησε να αναγνωρίσει τις αιτίες διαφοροποίησης στην περιβαλλοντική επίδοση. Μέσω της Διδακτορικής αυτής Έρευνας έγινε επίσης προσπάθεια να αποτιμηθεί η επίδραση στοχευμένων διαφοροποιήσεων στις παραγωγικές πρακτικές (και πιο συγκεκριμένα στα σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής και χοίρων πάχυνσης) οι οποίες παρουσιάζουν ενδιαφέρον τόσο για την Ελλάδα όσο και διεθνώς, στην περιβαλλοντική επίδοση των αντίστοιχων συστημάτων αλυσίδων τροφοδοσίας. Στη Διατριβή αυτή, επιχειρήθηκε επίσης να ξεκινήσει συζήτηση για το πώς τεχνολογίες Κτηνοτροφίας Ακριβείας (Precision Livestock Farming (PLF) technologies) θα μπορούσαν να συνδυαστούν με τη μεθοδολογία ELCA στην προσπάθεια βελτίωσης της περιβαλλοντικής επίδοσης ενός κτηνοτροφικού προϊόντος. Τέλος, στο πλαίσιο της Διδακτορικής αυτής Έρευνας, αναπτύχθηκαν δύο εύχρηστα εργαλεία για την αποτίμηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων χρησιμοποιώντας τη μεθοδολογία ΑΚΖ (υπολογιστικά εργαλεία για Ελληνικές αλυσίδες τροφοδοσίας εντατικής παραγωγής ορνιθίων κρεοπαραγωγής και νωπού γάλακτος αιγοπροβατοτροφίας).Η Διδακτορική Διατριβή αποτελείται από 5 ξεχωριστές Ενότητες. Στην Ενότητα 1, παρουσιάστηκε μία εισαγωγή στο νομοθετικό πλαίσιο περιβαλλοντικής προστασίας της ΕΕ, συζητήθηκε η σημασία των συστημάτων ζωικής παραγωγής στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, δόθηκαν βασικές αρχές και ορισμοί της μεθοδολογίας ELCA και τέθηκαν οι στόχοι της Διδακτορικής Έρευνας. Οι υπόλοιπες ενότητες αποτελούν τον πυρήνα της Διδακτορικής αυτής έρευνας.Στόχος της Ενότητας 2 ήταν να χρησιμοποιήσει μεθοδολογία ELCA ‘από τη γέννηση ως την πύλη της εκμετάλλευσης’ για να αποτιμήσει την περιβαλλοντική επίδοση της αλυσίδας τροφοδοσίας του νωπού γάλακτος που παράχθηκε από μία εκμετάλλευση γαλακτοπαραγωγικής αγελαδοτροφίας στην Περιφέρεια Θεσσαλίας. Η λειτουργική μονάδα ήταν ίση με 1kg ‘διορθωμένου γάλακτος ως προς τα λιπαρά και την πρωτεΐνη’ (Fat and Protein Corrected Milk (FPCM)). Στην ενότητα αυτή είχε επίσης τεθεί ο στόχος να συζητηθεί μία πιθανή σχέση μεταξύ της μεθοδολογίας ELCA και τεχνολογιών Κτηνοτροφίας Ακριβείας. Τα αποτελέσματα της απογραφής κύκλου ζωής (LCI) αποκάλυψαν ότι η εντερική ζύμωση των βοοειδών, η απέκκριση και η αποθήκευση κοπριάς στη μονάδα καθώς και η εφαρμογή της κοπριάς στην καλλιέργεια lolium της εκμετάλλευσης ήταν οι σημαντικότερα συνεισφέρουσες διεργασίες σε επίπεδο εκμετάλλευσης για τις συνολικές εκπομπές μεθανίου, υποξειδίου του αζώτου και αμμωνίας σε αυτό το μερικό κύκλο ζωής του νωπού αγελαδινού γάλακτος. Τα αποτελέσματα Αποτίμησης Επιπτώσεων Κύκλου Ζωής (LCIA) πρότειναν τα ακόλουθα περιβαλλοντικώς σημαντικά σημεία στην μελετώμενη αλυσίδα τροφοδοσίας και για τις διάφορες κατηγορίες περιβαλλοντικών επιπτώσεων που μελετήθηκαν (δηλ. Κλιματική Αλλαγή, Εξάντληση Ορυκτών Καυσίμων, Τοξικότητα ανθρώπου και οικολογική, Οξίνιση, Ευτροφισμός, Εξάντληση ύδατος και Χρήση γης): α) εντερική ζύμωση βοοειδών, β) διαχείριση κοπριάς σε υγρή μορφή στην εκμετάλλευση, γ) η καλλιέργεια σόγιας σε χώρες του εξωτερικού (Αργεντινή, Βραζιλία, ΗΠΑ), δ) η εγχώρια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ε) η εγχώρια παραγωγή καλαμποκιού και ενσιρώματος καλαμποκιού. Τελικά, υποστηρίζεται ότι η μεθοδολογία ELCA θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί συμπληρωματικά με τεχνολογίες Κτηνοτροφίας Ακριβείας, σε μια προσπάθεια βελτίωσης της ποιότητας των αποτελεσμάτων αποτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων για τις αλυσίδες τροφοδοσίας κτηνοτροφικών προϊόντων.Στο πλαίσιο της Ενότητας 3, διενεργήθηκε μία πειραματική μελέτη για να εξεταστούν οι επιδράσεις της συνδυασμένης προσθήκης μιας διατροφικής πρωτεάσης, με μείωση των επιπέδων σογιάλευρου (SBM) και εισαγωγής αλεύρου γλουτένης καλαμποκιού (CGM) στο σιτηρέσιο συνόλου ορνιθίων κρεοπαραγωγής τα οποία εκτρέφονταν σε μία εμπορική Ελληνική εκμετάλλευση (Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας). Ένα δείγμα 540 ορνιθιών διαχωρίστηκε σε τρεις μεταχειρίσεις τροφής με 6 επαναλήψεις των 30 ορνιθίων η καθεμία. Στο πρώτο σύνολο (Control) τροφοδοτήθηκε συμβατική τροφή βασισμένη σε καλαμπόκι και σογιάλευρο, η οποία περιείχε 21% w/w ακατέργαστης πρωτεΐνης (CP). Στο δεύτερο σύνολο (Soy-Prot), τροφοδοτήθηκε τροφή βασισμένη σε καλαμπόκι και σογιάλευρο η οποία περιείχε χαμηλότερο επίπεδο CP (20% w/w) και 200 mg της πρωτεάσης RONOZYME® Proact ανά kg τροφής. Το τρίτο σύνολο (Gluten-Prot) έλαβε τροφή χωρίς συστατικά σχετικά με τη σόγια η οποία βασίστηκε σε καλαμπόκι και CGM και με περιεκτικότητες σε CP και πρωτεάση ίδιες με εκείνες της τροφής του συνόλου Soy-Prot. Το σωματικό βάρος, η λήψη τροφής και ο λόγος μετατρεψιμότητας τροφής (FCR) εκτιμήθηκαν. Επιπρόσθετα, διενεργήθηκε μια μερική ELCA για να αποτιμηθεί η δυνητική περιβαλλοντική επίδοση των συστημάτων που καθορίστηκαν από αυτές τις μεταχειρίσεις τροφής και να προσδιοριστούν τα περιβαλλοντικώς σημαντικά σημεία. Η επίδοση ανάπτυξης των ορνιθίων που έλαβαν την τροφή Soy-Prot ήταν παρόμοια με αυτή των ορνιθίων του συνόλου Control. Ωστόσο, τα ορνίθια που τροφοδοτήθηκαν με την τροφή Gluten-Prot, έδειξαν στο τέλος της πειραματικής δοκιμής μία τάση (P≤0.010) για χαμηλότερη αύξηση σωματικού βάρους και λήψη τροφής σε σχέση με αυτά του συνόλου Control. Η ELCA πρότεινε ότι οι εκπομπές αμμωνίας και υποξειδίου του αζώτου εξαιτίας της διαχείρισης της κοπριάς (litter) αποτελούν τα περιβαλλοντικώς σημαντικά σημεία σε επίπεδο εκμετάλλευσης για τα Δυναμικά Οξίνισης και Ευτροφισμού για τα συστήματα Control και Soy-Prot και το Δυναμικό Παγκόσμιας Υπερθέρμανσης για το σύστημα Gluten-Prot, αντίστοιχα. Η καλλιέργεια σόγιας στη Λατινική Αμερική, η εγχώρια καλλιέργεια καλαμποκιού και η εγχώρια εξόρυξη λιγνίτη αποτελούν σημαντικές διεργασίες περιβαλλοντικής όχλησης εκτός της εκμετάλλευσης για τους μελετώμενους κύκλους ζωής. Τα συστήματα Soy-Prot και Gluten-Prot παρουσίασαν καλύτερη επίδοση από το σύστημα Control σε εννιά από τους Δείκτες Κατηγοριών Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων που εκτιμήθηκαν, με τις αντίστοιχες διαφορές να είναι γενικά μεγαλύτερες για το σύστημα Gluten-Prot. Οι εκτιμήσεις περιβαλλοντικών επιπτώσεων πρέπει να αντιμετωπίζονται ως αρχικές και ενδεικτικές εξαιτίας της ενυπάρχουσας αβεβαιότητας. Συνολικά, τα αποτελέσματα μπορούν να θεωρηθούν ως θετικές ενδείξεις στην προσπάθεια αντικατάστασης της συμβατικής και εξαρτημένης από το σογιάλευρο τροφής στο συγκεκριμένο σύστημα παραγωγής ορνιθίων, με τρόπο φιλικό προς το περιβάλλον. Στην ενότητα 3, αναπτύχθηκε επιπλέον ένα υπολογιστικό εργαλείο περιβαλλοντικής επίδοσης κατάλληλο για αλυσίδες τροφοδοσίας ζώντος βάρους ορνιθίων κρεοπαραγωγής εντατικά εκτρεφόμενων στην Ελλάδα, βασιζόμενο σε μεθοδολογία ELCA ‘από τη γέννηση ως την πύλη της εκμετάλλευσης’. Το εργαλείο αποτελείται από αρχείο MS excel του οποίου ο χρήστης μπορεί να παρέχει αριθμό εισροών οι οποίες αφορούν το ζωικό κεφάλαιο, την τροφή του, το υλικό στρωμνής που χρησιμοποιείται, τις αποστάσεις μεταφοράς των εισροών υλικού στην εκμετάλλευση και την κατανάλωση καυσίμου και ηλεκτρισμού. Ως αποτέλεσμα αποτιμούνται 10 δείκτες κατηγοριών περιβαλλοντικών επιπτώσεων (EICI’s), εκ των το Δυναμικό Οξίνισης (Acidification Potential (AP)), το Δυναμικό Ευτροφισμού (Eutrophication Potential (EP)), η Αθροιστική Ζήτηση Ενέργειας (Cumulative Energy Demand (CED)) και το Δυναμικό Παγκόσμιας Υπερθέρμανσης (Global Warming Potential (GWP100)).Στην Ενότητα 4, μία πειραματική διαδικασία in situ διενεργήθηκε με σκοπό να διερευνηθεί η επίδραση της προσθήκης στη συμβατική τροφή (CNVD) που τροφοδοτείται στους χοίρους πάχυνσης μιας εμπορικής εκμετάλλευσης στην Ελλάδα (Περιφέρεια Ηπείρου) (βασιζόμενη σε καλαμπόκι, κριθάρι, πίτυρο σίτου και σογιάλευρο) ατταπουλγίτη 0.4% w/w και βενζοϊκού οξέος 0.5% w/w σε βάρος του καλαμποκιού (τροφή ATTBAD), στην αποδοτικότητα τροφής και επίδοση ανάπτυξης των χοίρων πάχυνσης. Τα αποτελέσματα πρότειναν σημαντική αύξηση (p≤0.05) στην συνολική αύξηση βάρους (TWG) και το ζων βάρος σφαγής και σημαντική μείωση (p≤0.05) στη λήψη τροφής (FI) και λόγο μετατρεψιμότητας τροφής ανά χοίρο πάχυνσης κατά την τροφοδοσία της τροφής ATTBAD. Τα αποτελέσματα αυτά χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια ως δεδομένα εισόδου για μία ELCA ‘από τη γέννηση έως την πύλη της εκμετάλλευσης’. Η λειτουργική μονάδα (FU) ήταν 1 kg πωλούμενου ζώντος βάρους χοίρων και οι κατηγορίες περιβαλλοντικών επιπτώσεων (EICs) που εκτιμήθηκαν η Κλιματική Αλλαγή (CC) και CC από την άμεση αλλαγή χρήσης γης, η Οξίνιση, ο Ευτροφισμός, η Χρήση γης, η Χρήση ύδατος και η χρήση ενέργειας από ορυκτά καύσιμα. Οι δείκτες για όλες τις EICs (EICIs) συνδέθηκαν με χαμηλότερες δυνητικές εκτιμήσεις ανά FU στο σύστημα ATTBAD, προτείνοντας βελτίωση της περιβαλλοντικής επίδοσης με την τροφοδοσία της τροφής ATTBAD στους χοίρους πάχυνσης της εκμετάλλευσης. Η ανάλυση συνεισφοράς ανέδειξε τη σημασία της μειωμένης FI και της αυξημένης TWG των χοίρων πάχυνσης στη βελτιωμένη περιβαλλοντικής επίδοση του συστήματος ATTBAD. Οι λογικές διαφοροποιήσεις μεταξύ των εκτιμήσεων των EICI της μελέτης αυτής και της σχετικής βιβλιογραφίας καθώς και η ικανοποιητική ποιότητα των δεδομένων απογραφής κύκλου ζωής (LCI) που επιτεύχθηκε, υποστηρίζουν τη δήλωση βελτιωμένης περιβαλλοντικής επίδοσης για το σύστημα ATTBAD. Επομένως, η χρήση της τροφής ATTBAD αντί της συμβατικής θα μπορούσε να παρέχει περιβαλλοντικά οφέλη για τη μελετώμενη αλυσίδα τροφοδοσίας.Στην Ενότητα 5, ο πρώτος στόχος ήταν να αναπτυχθεί ένα εργαλείο υπολογισμού αποτυπώματος άνθρακα (carbon footprint (CF)) και χρήσης ενέργειας για το νωπό πρόβειο και κατσικίσιο γάλα που παράγεται σε εντατικές αιγοπροβατοτροφικές εκμεταλλεύσεις στην Ελλάδα, βασιζόμενο σε μια μεθοδολογία ELCA ‘από τη γέννηση ως την πύλη της εκμετάλλευσης’. Το εργαλείο αποτελείται από ένα αρχείο MS Excel του οποίου ο χρήστης καλείται να παρέχει πληροφορίες σχετικά με το ζωικό κεφάλαιο και την τροφή του, τη χρήση υλικού στρωμνής, τις αποστάσεις μεταφοράς των υλικών εισροών από την εκμετάλλευση και την κατανάλωση ηλεκτρισμού και καυσίμων για την εκμετάλλευση ενδιαφέροντος. Δυνητικές, ετήσιες εκτιμήσεις για την Αθροιστική Ζήτηση Ενέργειας (Cumulative Energy Demand (CED)) και το Δυναμικό Παγκόσμιας Υπερθέρμανσης (Global Warming Potential (GWP100)) ανά kg Ενεργειακά Διορθωμένου Γάλακτος (Energy Corrected Milk (ECM)) στην πύλη της εκμετάλλευσης, λαμβάνονται ως αποτέλεσμα. Ο δεύτερος στόχος της ενότητας αυτής ήταν να εφαρμόσει μία μεθοδολογία ELCA ‘από τη γέννηση ως την πύλη της εκμετάλλευσης’ για να αποτιμήσει το CF για 4 συστήματα εμπορικών εκμεταλλεύσεων παραγωγής πρόβειου και κατσικίσιου γάλακτος (Εκμεταλλεύσεις γαλακτοπαραγωγικής προβατοτροφίας: DSF1, DSF2, εκμετάλλευση γαλακτοπαραγωγικής αιγοτροφίας: DGF και μικτή αιγοπροβατοτροφίας: DMF) στην Ελλάδα οι οποίες τροφοδότησαν με νωπό γάλα την ίδια Γαλακτοβιομηχανία, της οποίας η κύρια γραμμή παραγωγής ήταν αυτή της Φέτας ΠΟΠ. Η λειτουργική μονάδα (FU) που ορίστηκε ήταν το 1 kg διορθωμένου γάλακτος ως προς τα λιπαρά και την πρωτεΐνη (FPCM). Η μέθοδος IPCC 2013 v. 1.03 χρησιμοποιήθηκε για την αποτίμηση του CF με το Δυναμικό Παγκόσμιας Υπερθέρμανσης (GWP100) να αποτελεί το σχετικό δείκτη και να παρουσιάζεται ξεχωριστά για την άμεση αλλαγή χρήσης γης (GWP100, dLUC). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το νωπό γάλα το οποίο παραλήφθηκε από την πιο εντατική προβατοτροφική εκμετάλλευση (δηλ. η DSF2) συνδέθηκε με τις πιο υψηλές εκτιμήσεις για τους δείκτες CF σε σχέση με τα προβατοτροφικά συστήματα ενώ το νωπό γάλα της DGF με τις υψηλότερες από τα αιγοτροφικά συστήματα. Η άμεση αλλαγή χρήσης γης βρέθηκε να συνεισφέρει λιγότερο στην συνολικό δυναμικό Κλιματικής Αλλαγής σε όλες τις αλυσίδες τροφοδοσίας και η συνεισφορά της εξαρτήθηκε κυρίως από την ύπαρξη του σογιάλευρου στις τροφές των αιγοπροβάτων Σε όλα τα μελετώμενα συστήματα, η διεργασία εντερικής ζύμωσης των μικρών μηρυκαστικών ήταν η πιο σημαντικά συνεισφέρουσα στη συνολική εκτίμηση του GWP100. Οι εκπομπές μεθανίου από το σύστημα διαχείρισης κοπριάς στην εκμετάλλευση (OFMM) και την εντερική ζύμωση των προβάτων αποτέλεσαν τους κύριους παράγοντες για τη διαφοροποίηση μεταξύ των συνολικών εκτιμήσεων GWP100 για τις αλυσίδες τροφοδοσίας πρόβειου γάλακτος. Η τροφοδοσία αγροχημικών (για τις διεργασίες φυτικής παραγωγής για ζωοτροφή μέσα στην εκμετάλλευση) στο σύστημα DGF αποτέλεσε τον κύριο παράγοντα τόσο για την αντίστοιχη διαφοροποίηση μεταξύ των αλυσίδων τροφοδοσίας κατσικίσιου γάλακτος όσο και μεταξύ των αλυσίδων με τις υψηλότερες εκτιμήσεις συνολικού δυναμικού Κλιματικής Αλλαγής (δηλ. τις DGF, DSF2).Στο κοντινό μέλλον, είναι σημαντικό να διερευνηθούν επιπλέον με τη χρήση της μεθοδολογίας ELCA οι επιδράσεις υπαρχουσών πρακτικών για την ελάττωση των εκπομπών εντερικού μεθανίου από βοοειδή και μικρά μηρυκαστικά (π.χ. τροποποίηση της σύστασης σιτηρεσίων, χρήση της σίτισης ακριβείας) καθώς και μεθανίου από την διαχείριση κοπριάς σε επίπεδο εκμετάλλευσης (π.χ. παραγωγή βιοαερίου). Επιπλέον, η πιθανότητα ελάττωσης/αντικατάστασης του σογιάλευρου στα σιτηρέσια του ζωικού κεφαλαίου θα μπορούσε να διερευνηθεί επιπλέον για όλες τις μελετώμενες αλυσίδες τροφοδοσίας, χρησιμοποιώντας ELCA, εκτός ίσως από το σύστημα παραγωγής ορνιθίων της Ενότητας 3 (στο σύστημα αυτό, δυνητικά πλεονεκτήματα ελάττωσης/αντικατάστασης του σογιάλευρου στην τροφή των ορνιθίων συζητήθηκαν ήδη στο πλαίσιο της Διατριβής). Τεχνολογίες για την ελάττωση της εξάρτησης των συστημάτων που μελετήθηκαν από τον τρέχον μίγμα κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελ) θα μπορούσαν να εξεταστούν με τη χρήση ELCA ως προς τα δυνητικά περιβαλλοντικά πλεονεκτήματά τους για τις αντίστοιχες αλυσίδες τροφοδοσίας. Η ολοκλήρωση έρευνας ELCA η οποία θα εμπλέκει δείγματα μεγάλου αριθμού εμπορικών κτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων σε επίπεδο Περιφέρειας ή Χώρας και στο πλαίσιο μεγαλύτερων ερευνητικών έργων / πρωτοβουλιών θα πρέπει να αποτελεί βασική προτεραιότητα ώστε να προσδιοριστούν και να εξεταστούν στρατηγικές μετριασμού περιβαλλοντικών επιπτώσεων σε μεγαλύτερη κλίμακα (Περιφέρειας/Κράτους). Τέτοιου είδους έρευνα αναμένεται επίσης να οδηγήσει σε αλυσίδες τροφοδοσίας αναφοράς για προϊόντα ζωικής παραγωγής καθώς και περιβαλλοντικές επιδόσεις αναφοράς, εξυπηρετώντας τη Γεωργική Βιομηχανία και τη Βιομηχανία Τροφίμων στην Ελλάδα.Επιπρόσθετα, ειδικά σχεδιασμένες ELCAs αναφορικά με τις αλυσίδες τροφοδοσίας εγχώρια παραγόμενων συστατικών ζωοτροφής (με έμφαση στην εγχώρια φυτική παραγωγή και βιομηχανία ζωοτροφής) θα πρέπει επίσης να αποτελεί βασικό ερευνητικό ενδιαφέρον, με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας και της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων της LCA για τις Ελληνικές αλυσίδες τροφοδοσίας κτηνοτροφικών προϊόντων. Στο πλαίσιο αυτό, μεθοδολογίες προσδιορισμού εκπομπών (π.χ. συντελεστές εκπομπής) ειδικές για τη χώρα σε επίπεδο εκμετάλλευσης φυτικής και ζωικής παραγωγής (σε συμφωνία με τις οδηγίες του Διεθνούς Πάνελ Κλιματικής Αλλαγής (IPCC) και του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος (EEA)) είναι απαραίτητες και προτείνεται να αναπτυχθούν.Η ανίχνευση και διαχείριση ζητημάτων αβεβαιότητας σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των συστημάτων ζωικής παραγωγής θα πρέπει να αποτελούν επίσης σημαντική ερευνητική προτεραιότητα στο άμεσο μέλλον, με στόχο τη βελτίωση της αξιοπιστίας της σχετικής έρευνας LCA.Σχετικά με την συνδυασμένη έρευνα LCA και πειραματικής διαφοροποίησης τροφής του ζωικού κεφαλαίου, ο προσδιορισμός σιτηρεσίων ζωικού κεφαλαίου τα οποία θα βασίζονται σε εναλλακτικές του σογιάλευρου πηγές πρωτεΐνης όπως και σε συμπληρώματα μετάλλων και οργανικών οξέων, με θετικές επιδράσεις στα χαρακτηριστικά υγείας και ανάπτυξης των ζώων καθώς και στην οικονομική και περιβαλλοντική επίδοση των συστημάτων, αποτελεί ζήτημα αυξημένου ενδιαφέροντος.Τα υπολογιστικά εργαλεία που αναπτύχθηκαν θεωρούνται απλοποιημένα εργαλεία τα οποία παρέχουν άμεσα αρχικές, ενδεικτικές εκτιμήσεις για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των αλυσίδων τροφοδοσίας που αφορούν. Υπάρχει μεγάλη δυναμική στο να τροποποιηθούν τα εργαλεία αυτά με στόχο την περαιτέρω βελτίωση της αντιπροσωπευτικότητάς τους για τις Ελληνικές συνθήκες και την ισχυροποίηση της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων που παρέχουν, ενσωματώνοντας σε αυτά στοιχεία ποιότητας δεδομένων και αβεβαιότητας της ELCA. Εκτιμάται ότι αυτή η Διδακτορική Έρευνα έχει την προοπτική να προσελκύσει το ενδιαφέρον όλων των συμμετεχόντων στις αλυσίδες τροφοδοσίας προϊόντων ζωικής παραγωγής π.χ. κτηνοτρόφους, καλλιεργητές φυτών μεγάλης καλλιέργειας για ζωοτροφή, καθώς επίσης και της Βιομηχανίας Ζωοτροφής και Παραγωγής Τροφίμων εξαιτίας του στόχου τους για βιώσιμη ανάπτυξη. Η Διδακτορική αυτή Έρευνα θα μπορούσε επίσης να παρέχει το αρχικό βήμα για την εφαρμογή στρατηγικών βελτίωσης της περιβαλλοντικής επίδοσης των συστημάτων αλυσίδων τροφοδοσίας ζωικών προϊόντων στην Ελλάδα. Η Διδακτορική αυτή Έρευνα έχει τέλος τη δυναμική να αποτελέσει το ξεκίνημα μιας μεγαλύτερης πρωτοβουλίας για την ανάπτυξη μιας ενοποιημένης, δημόσιας βάσης δεδομένων απογραφής κύκλου ζωής με έμφαση στις Ελληνικές αλυσίδες τροφοδοσίας ζωικών προϊόντων, της οποίας τα σύνολα δεδομένων θα παρέχουν τη δυνατότητα: α) πρόσβασης στην απαιτούμενη πληροφορία για μια σύγχρονη, μελλοντική διαδικασία περιβαλλοντικής σήμανσης των προϊόντων τροφίμων ζωικής προέλευσης στην Ελλάδα, β) πρόσβασης σε περιβαλλοντικές επιδόσεις αναφοράς για τη Γεωργική Βιομηχανία και Βιομηχανία Τροφίμων και γ) ανάπτυξης εθνικών πολιτικών με στόχο τη βελτίωση της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας των εγχώριων συστημάτων παραγωγής τροφίμων.