"ضربة صدفة" - تقنية تم تطويرها لصناعة الإيثانول الحيوي لها فوائد اقتصادية وبيئية لإنتاج لحوم البقر ومنتجات الألبان

تم تحسين معظم الذرة المزروعة في الولايات المتحدة باستخدام التكنولوجيا الحيوية لتوفير الحماية من تلف الحشرات و / أو تحمل مبيدات الأعشاب. ميزة مقاومة الحشرات لها فائدة إضافية تتمثل في الحد من تلوث الحبوب بالسموم الفطرية ، وقد لعبت سمة تحمل مبيدات الأعشاب دورًا أساسيًا في توسيع استخدام طرق الزراعة بدون حرث والتي تعد أساسية لأنظمة النمو التي تؤدي إلى عزل الكربون الصافي في التربة الزراعية. هناك سمة تقنية حيوية أخرى في الذرة تُباع تحت علامة Enogen التجارية بواسطة SyngentaSYT
البذور وقد تم تطويرها في الأصل لتعزيز كفاءة إنتاج الإيثانول الحيوي. قال لويس باستير ذات مرة: "الصدفة تفضل العقل الجاهز" ، وقد ظهرت هذه الظاهرة في اكتشاف أنه عندما يتم استخدام هذا النوع من الذرة كجزء من علف أبقار الألبان ولحوم الأبقار ، فإنه يمكن أن يقلل التكاليف ويحسن المظهر البيئي لأنظمة الإنتاج تلك.

لنبدأ أولاً ببعض المعلومات الأساسية عن تلك الصناعات. تعد منتجات لحوم البقر والألبان جزءًا شائعًا ومغذيًا للغاية من إمداداتنا الغذائية ، وقد أصبحت عملية إنتاجها أكثر فاعلية في العقود الأخيرة. زادت كمية اللحوم المنتجة لكل حيوان بنحو 1٪ سنويًا منذ عام 1960 وهي الآن ما يقرب من 1.7 ضعف ما كانت عليه في الخمسينيات من القرن الماضي. زادت كمية الحليب التي يتم إنتاجها لكل بقرة بمقدار ثلاثة أضعاف منذ الثمانينيات. تعني هذه الكفاءة المتزايدة أن إنتاج هذه الأطعمة يتطلب الآن موارد أقل لكل وحدة من الطعام وهذا مع تأثير بيئي أصغر.

يمكن أن يعزى جزء كبير من هذا التقدم إلى برامج تربية أكثر تطوراً. لقد تحقق الكثير من التقدم المتبقي من خلال تحسين النظم الغذائية التي يمكن لهذه الحيوانات المرنة جدًا أن تزدهر عليها. هذا يسمى كفاءة استخدام العلف - كم عدد أرطال اللحوم أو الحليب التي يمكن إنتاجها لكل رطل من العلف. أحد خيارات العلف الرئيسية للماشية هو الذرة المقدمة إما كحبوب أو في شكل سيلاج مصنوع من النبات بأكمله. كلاهما خياران مهمان للوجبات الغذائية لمعظم أبقار الألبان. بعد تربية أبقار اللحم في معظم حياتها في المراعي ، يتم نقلها إلى حظائر التسمين لمرحلة "التشطيب" حيث يتم تغذيتها أيضًا بالحبوب والذرة أو العلف. في حين أن اتجاهات لحوم البقر ومنتجات الألبان هذه إيجابية للغاية ، إلا أنه يوجد دائمًا مجال لمزيد من التحسين ، وهذا هو المكان الذي تتناسب فيه ذرة Enogen مع النظام.

تم تطوير الذرة Enogen باستخدام الهندسة الوراثية لإضافة جين لإنزيم alpha amylase الذي يكسر النشا إلى مكونات السكر. يتم التعبير عن الجين فقط في السويداء من الحبوب ولا يمكن اكتشافه في الأوراق أو حبوب اللقاح. هذا نوع شائع من الإنزيمات - على سبيل المثال نحن البشر نفرز إنزيم الأميليز في لعابنا ثم ينتقل إلى جهازنا الهضمي لإطلاق الطاقة من الأطعمة التي تحتوي على النشا مثل البطاطس أو المعكرونة أو وجبة الذرة. إن الأميليز الموجود في ذرة Enogen هو نسخة قوية بشكل خاص تظل مستقرة ونشطة على نطاق واسع من الظروف. فهو يهضم نشا الذرة إلى سكريات يمكن بعد ذلك أن تستخدمها الخميرة في تخمير الوقود الحيوي لإنتاج الإيثانول. إنه يخدم بشكل أكثر فعالية وكفاءة وظيفة الإنزيمات المضافة من بعض المصادر الأخرى. تمت الموافقة على هذه التقنية لأول مرة للمبيعات التجارية في عام 2011.

إن ذرة إينوجين "محفوظة الهوية" في تجارة الحبوب لأن هناك استخدامات معينة للذرة والتي قد يمثل تكسير النشا مشكلة فيها. هذا يعني أنه يتم تعقب جميع الحقول المزروعة بحيث يمكن توجيهها فقط إلى الاستخدامات المناسبة للتيار السفلي. لم تكن هذه الذرة في الأصل مخصصة للاستخدام كعلف حيواني مباشر ، ولكن تم تأكيد سلامتها عندما كانت هذه السمة تمر بعملية تنظيمية واسعة النطاق مطلوبة لسمات التكنولوجيا الحيوية المعدلة وراثيًا.

بدءًا من عام 2013 تقريبًا ، تم إجراء بعض الدراسات الإضافية للنظر في ما إذا كان لهذه السمة أي آثار إذا كان سيتم استخدامها لإطعام الحيوانات. بناءً على البيانات الأولية المشجعة ، تم إنجاز المزيد والمزيد من العمل بمساعدة علماء الحيوان وعدد من المؤسسات العامة. ما تم العثور عليه كان مفاجأة بعض الشيء ، ولكن في وقت لاحق ، من المنطقي أن الأبقار يمكن أن تستخدم بعض المساعدة في هضم النشا لأن هذا ليس جزءًا رئيسيًا من نظام أسلافهم الغذائي. بالنسبة لكل من الأبقار المنتجة للألبان واللحوم ، هناك زيادة بنسبة 5٪ في أرطال الحليب أو اللحوم التي يتم إنتاجها لكل رطل من العلف إذا كان جزء من هذا العلف إما من الحبوب أو العلف المصنوع من ذرة إينوجين. وثق باحثون أكاديميون في جامعة نبراسكا وجامعة ولاية كانساس زيادة "قابلية الهضم الكلية للمسالك" و "انخفاض إنتاج البراز" (على سبيل المثال ، كمية أقل من البراز). وثقت دراسة في جامعة ولاية بنسلفانيا مع 40 ٪ من السيلاج القائم على Enogen في علف الألبان انخفاضًا بنسبة 7.2 ٪ في كثافة انبعاثات الميثان ، وكفاءة استخدام العلف بنسبة 5.4 ٪ ، لكن جودة الحليب ظلت دون تغيير.

تم تقييم الأهمية الاقتصادية والبيئية لمزايا علف Enogen من قبل أقسام علوم الحيوان والألبان في جامعة ويسكونسن ماديسون بالإضافة إلى مختبر Rock River. لقد درسوا محتوى الحليب والإيرادات المتوقعة بالإضافة إلى تكاليف علف الذرة. ما وجدوه هو أنه باستخدام ذرة Enogen ، يمكن لمنتج الألبان توفير 132 دولارًا إلى 208 دولارات لكل بقرة حلوب سنويًا. نظرًا لأن التبديل إلى مصدر العلف هذا لن يعطل أي شيء آخر في تشغيلهم ، فهذا خيار جذاب لمزارعي الألبان. تضمن هذا التحليل المستقل أيضًا تقييم دورة الحياة (LCA) الذي أجرته شركة الحلول المستدامة ، والذي حدد العديد من المزايا البيئية. يتم وصفها أدناه على أساس ما تعنيه سنويًا لقطيع يحتوي على 1000 بقرة حلوب:

· خفض غازات الدفيئة بأكثر من 1.4 مليون كيلوغرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون - أي ما يعادل إخراج 2 سيارة ركاب من الطريق

· تقليص استخدامات الأراضي بمقدار 249 فداناً - أي ما يعادل 189 ملعب كرة قدم أمريكي

· انخفاض في استخدام المياه بمقدار 13 مليون جالون - ما يكفي لملء 21 حمام سباحة أولمبي

· توفير في الطاقة بمقدار 220,000 كيلوواط ساعة - وهو ما يكفي لتشغيل 19 منزلًا أمريكيًا في المتوسط

LCA مماثل لإنتاج لحوم الأبقار من قبل مركز المرونة بجامعة أركنساس لتأثيرات علف Enogen كذرة ملفوفة جافة في النظام الغذائي لإنهاء مواشي التسمين. في هذا التحليل ، كان هناك انخفاض بنسبة 5.8٪ في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، وانخفاض استهلاك الوقود الأحفوري بنسبة 6٪ ، وانخفاض استخدام الأراضي بنسبة 6.1٪ ، وانخفاض استخدام المياه بنسبة 5.6٪.

اعتبارًا من اليوم ، تقدر Syngenta أن هناك 1.1 مليون رأس ماشية على الأعلاف المعتمدة على Enogen ، و 45٪ من تلك الموجودة في صناعة لحوم الأبقار و 55٪ في منتجات الألبان. من المتوقع أن ترتفع هذه الأرقام مع المزيد من التبني في غرب الولايات المتحدة حيث تشكل الذرة من الغرب الأوسط جزءًا مهمًا من إمداد العلف. نظرًا لوجود 9.5 مليون بقرة حلوب و 15 مليون بقرة في الولايات المتحدة ، فهناك الكثير من الإمكانات لتوسيع هذه الفوائد.

ميزة إضافية من الذرة Enogen لها علاقة بعملية صنع السيلاج. يمكن حصاد الذرة كنبات كامل ، وتقطيعها ، وضغطها ، وتغطيتها لتسهيل عملية التخمير على مدى عدة أشهر. إن عملية التقسيم هي طريقة تجعل نشا الذرة أكثر قابلية للهضم بواسطة الماشية والنباتات الدقيقة الهضمية التي تساعد على تحويل النشا إلى سكريات ، ولكن قد يستغرق الأمر ما يصل إلى 4 إلى 6 أشهر حتى يصل علف الذرة التقليدي إلى مستوى كافٍ من قابلية هضم النشا. آمنة لتغذية الماشية. ما تم العثور عليه مع ذرة Enogen هو أنه يمكن استخدام العلف كعلف للحيوانات بعد وقت "لاحق" أقصر بكثير ولا يزال يتمتع بنفس مزايا كفاءة التغذية. يمكن أن تساعد هذه المرونة المزارعين على الحفاظ على برنامج تغذية ثابت على مدار العام. مع حبوب الذرة ، تُرى مزايا Enogen مع حبات متشققة بسيطة ، وأيضًا مع "معالجة الرقائق البخارية" وهي طريقة أكثر كثافة للطاقة لزيادة قابلية هضم النشا التي تحظى بشعبية خاصة في الولايات الجنوبية الغربية والغربية ، لذلك يمكن أن تتناسب Enogen مع أي برنامج موجود.

يستمر استخدام ذرة Enogen على نطاق واسع لإنتاج الإيثانول الحيوي ، والذي يعد مساهماً هاماً في إزالة الكربون من قطاع النقل من خلال المزج لوقود السيارات ويحتمل استخدامه الآن في محركات الديزل المحولة. يستخدم البروتين الناتج عن استخدام محصول الذرة في علف الحيوانات ويمكن استخدام زيت الذرة بعدة طرق. لحسن الحظ ، لا يزال هناك الكثير من الذرة المتاحة لاستخدامات الغذاء والأعلاف ، ومع هذا الاستخدام المكتشف بالصدفة لتقنية Enogen ، يمكن لهذا العرض أن يذهب إلى أبعد من ذي قبل.