Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Marjukka Lamminen - Tulevaisuuden valkuaisrehut - KEL250B kevät 2017

175 views

Published on

Tulevaisuuden valkuaislähteet kotieläinten ruokinnassa. Luento KEL250B Kestävä kotieläintuotanto -kurssilla (Helsingin yliopisto) keväällä 2017. Mikrolevä, limaska, nurmen sivutuotteet, yksisoluvalkuainen, jatropa, valkomulperi, ceyloninmoringa.

Published in: Science
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Marjukka Lamminen - Tulevaisuuden valkuaisrehut - KEL250B kevät 2017

  1. 1. KEL250B Kestävä kotieläintuotanto Tulevaisuuden valkuaislähteet kotieläinten ruokinnassa Marjukka Lamminen Tohtorikoulutettava, Helsingin yliopisto marjukka.lamminen@helsinki.fi CC BY-NC-ND 1MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA
  2. 2. Täydennysvalkuaisrehut Käsitellään tällä luennolla ”PERINTEISET” • Soija • Rypsi/rapsi • Herne • Härkäpapu • Lupiini • Linssit • Auringonkukansiemen • Kalajauho ”INNOVATIIVISET” • Mikrolevä • Hyönteiset (luento 26.4.) • Yksisoluvalkuainen • Nurmen sivutuotteet • Limaska • Ceyloninmoringa • Valkomulperi • Jatropa Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 2
  3. 3. Valkuaisomavaraisuus EU:ssa 2011/2012 2012/2013 2013/2014 Soijapavut/soijarouhe 3 % 2 % 3 % Rypsin ja auringonkukan siemenet/rouhe 75 % 74 % 77 % Palkoviljat 122 % 94 % 106 % Kuivattu karkearehu 105 % 106 % 108 % Sekalaiset 57 % 56 % 62 % Yhteensä ilman kalajauhoa 31 % 31 % 33 % Kalajauho 56 % 67 % 77 % Yhteensä kalajauhon kanssa 32 % 31 % 33 % 3 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi Lähde: FEFAC Feed & Food statistical yearbooks 2013, 2014, 2015
  4. 4. Valkuaisomavaraisuus Suomessa Valkuaisomavaraisuusaste Viljat 114 % Nurmikasvit 100 % Peruna 97 % Härkäpapu 100 % Herne 71 % Rypsi ja rapsi 18 % Soijapapu 0 % Auringonkukka 0 % Vihannekset, hedelmät ja marjat, muut kasviperäiset 35 % Kaikki kasviperäiset yhteensä 90 % Täydennysvalkuainen (Härkäpapu+herne+rypsi+rapsi+soija) 15 % Laskettu VTT 2015 tietojen perusteella HUOM! Suomalaista kalajauhontuotantoa kesästä 2016 alkaen, ei mukana laskelmissa!
  5. 5. 5 = 1 000 000 kg valkuaista/vuosi = Herne = Soijapapu = Rypsi ja rapsi
  6. 6. 6 RIIPPUVAISUUS TUONTIVALKUAISESTA HAAVOITTUVA KOTIELÄINTUOTANTO Markkina- hintojen rajut heilahtelut Valkuais- rehujen saatavuuden heikentyminen Rehuperäiset taudit & GMO + Kestävyysongelmat! + Ravinnevirrat Suomeen!
  7. 7. Soijantuotannon kestämättömyys • Suurimmat tuottajat: USA, Brasilia, Argentiina >80% maailman soijantuotannosta v. 2014 • Epäsuorat ja suorat maankäytön muutokset: sademetsät ja savanni  nautakarjan laidunnus  soijanviljely  uusien alueiden raivaaminen nautakarjalle jne. • V. 2005 Brasilian GHG-päästöistä 60% maankäytön muutoksista • Maankäyttö ↔ ilmastonmuutos • Brasilian metsähakkuut vähentyneet huippuvuosista -95 ja -03-04 – Amazonin sademetsää ja Cerrado-savannia hävitetään kuitenkin edelleen n. 1,2 milj. ha/vuosi • Kuljetus Eurooppaan 30-40% soijantuotannon ympäristövaikutuksista (ilmastonmuutos, merien happamoituminen, energiankulutus) • Euroopan ravinnekuormitus: N ja P-virta Etelä-Amerikasta Itämereen • Ilmastonmuutos saattaa pienentää soijasatoja  vaikutus maankäyttöön ja soijan saatavuuteen? 7 FAOStat, da Silva ym. 2010, Smaling ym. 2008, Lapola ym. 2014
  8. 8. Rypsi + rapsi ja neonikotinoidit • Neonikotinoidit ovat öljykasvien siementen peittauksessa käytettyjä kasvinsuojeluaineita • Osassa tutkimuksissa todettu olevan haitallisia pölyttäville hyönteisille • Kirppojen torjuntaan ei muita tehokkaita torjuntakeinoja • Neonikotinoidien käyttö kielletty EU:ssa väliaikaisesti v. 2013, lopullista päätöstä odotetaan • Suomelle poikkeuslupa keväällä 2014-2017 • Vaikutus öljykasvien satoon EU:ssa keskimäärin -4% (-0,5%-22%) (HFFA 2017) • Vaikutus valkuaisomavaraisuuteen? Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 8
  9. 9. Kallistuva kalajauho 9 0 500 1000 1500 2000 2500 Oct1998 Sep1999 Aug2000 Jul2001 Jun2002 May2003 Apr2004 March2005 Feb2006 Jan2007 Dec2007 Nov2008 Oct2009 Sep2010 Aug2011 Jul2012 Jun2013 May2014 Apr2015 March2016 Feb2017 Kalajauhon hinta €/tn Lähde: Index Mundi Shepherd & Jackson 2013 Ytrestøyl ym. 2015
  10. 10. Kallistuva kalajauho Sprague ym. 2016 Teleconnection = Muutos tai tapahtuma toisella puolella maapalloa vaikuttaa, joskus yllättävästikin, asioihin hyvin kaukana tapahtumapaikasta • Ilmastonmuutoksen laukaisemat toistuvat voimakkaat El Niño-ilmiöt eteläisellä tyynellä merellä  kalantuotannon heikentyminen  sydänkohtaus Euroopassa
  11. 11. Valkuaisomavarattomuus ei ole uusi ongelma Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 11 Sama ongelma, hieman eri syyt: - Nyt: rehu- ja ruokaturva, huoltovarmuus, hintojen heilahtelu, ravinnekuormitus, kestävyyden parantaminen - 1984: Maatalouden ylituotannon vähentäminen, huoltovarmuus, maaseudun työllisyyden tukeminen Samantyyppiset ratkaisut nyt ja 1984:
  12. 12. Innovatiiviset tulevaisuuden valkuaisrehut 12MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA Kuva: Texas A&M AgriLife/Flickr CC BY-NC-ND
  13. 13. Monimuotoiset mikrolevät ovat yksisoluisia organismeja • Koko noin 5-50 μm • Lajeja arviolta 30 000-1 000 000? • Suurin osa fotosynteettisiä eli yhteyttäviä lajeja • Lisääntyminen suvullisesti ja suvuttomasti • Aitotumallisia ja esitumallisia • Optimaalinen kasvu + 20-25 °C • Makea, suolainen ja murtovesi, hapan ja emäksinen ympäristö, kylmä-kuuma 13 CO2 N, P, K
  14. 14. Muutamia mikrolevien elinympäristöjä 14 Kuvat: Ylärivi vas. DevelopmentSeed/FlickrCC BY, oik. Asten/FlickrCC BY-NC. Alarivi vas. Lars Lundqvist/FlickrCC BY-NC-SA, oik. USFWS-Pacific Region/FlickrCC BY-NC
  15. 15. Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 15 Mikrolevälajien kirjoa Kuva: Proyecto Agua/Flickr CC BY-NC-SA
  16. 16. Mikrolevien kasvatustapoja 16 Kuvat: Ylärivi vas. Texas A&M AgriLife/FlickrCC BY-NC-ND, oik. Microphyt/FlickrCC BY-NC-SA. Alarivi vas. IGV Biotech/Wikimedia CommonsCC BY-SA, oik. Microphyt/FlickrCC BY-NC-SA
  17. 17. Mikrolevien ylivoimaa • Nopea kasvuvauhti (Chisti ym. 2007) – Mikrolevien biomassa kaksinkertaistuu < 24h kuluessa • Eksponentiaalisen kasvun vaiheessa jopa < 3h kuluessa – Korjuu 1-10 päivän välein • Euroopan olosuhteissa (Benelux-maat) (van Krimpen ym. 2013) – Kuiva-ainesato 15-30 tn/ha/vuosi – Valkuaissato 5-20x rypsiä suurempi • Teoriassa optimiolosuhteissa kuiva-ainesato jopa 162 tn/ha/vuosi (Masojídek ym. 2013) • Suuri valkuaispitoisuus, esim. Spirulina platensis jopa 700 g/kg ka – Vrt. rypsirouhe 379 g/kg ka ja soijarouhe 460-537 g/kg ka (Luke rehutaulukot) 17 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi
  18. 18. Optimaalisin mikrolevien kasvuympäristö Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 18 Vuoden keskilämpötila 20-30 ℃ Adentle ym. 2013 Manninen ym. 2016
  19. 19. Levän kasvatus Suomessa? Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 19 Dia: Jari Järvinen, Cursor oy, 21.10.2014: Bio A - Jätepohjaisen biojalostamotoiminnan kytkeminen metsäteollisuuslaitoksen yhteyteen Lähde: http://www.slideshare.net/SitraEkologia/jrvinen-vihren-kullan-kaivajat-pakattu-bio-a- sitra-21-10
  20. 20. Mikrolevätutkimus • Ensimmäiset mikrolevätutkimukset 1800-luvun puolivälissä • Virallisesti tutkimusalana 1950-luvun alusta • Ajurina biopolttoaineiden tuotanto • Haasteena leväöljyn taloudellinen kannattavuus  uusien sovelluskohteiden ja sivutuotteiden etsintä – Ravintolisät – Eläinten rehut – Jätevesien ja savukaasun puhdistus – Pigmentit 20 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi
  21. 21. Mikrolevien tuotantokustannus • Mikrolevien kasvatus vielä hyvin uusi toimiala, kehittyvä systeemi – haasteena tuotantomittakaavan skaalaus suurempaan – Kaupallisen mittakaavan tuotanto hyvin vähäistä – jos on, niin tuotteella korkea hinta – Pieni osa tutkituista kasvatussysteemeistä kuluttaa enemmän energiaa kuin tuottavat ja CO2-päästöt suuremmat kuin fossiilisilla polttoaineilla (pääasiassa fotobioreaktoreja) • Tuotantokustannus - vrt. rypsin hinta Suomessa 2017: 0,41 €/kg (VYR) – huom! Maataloustuet – Kiertovesiallas (avoin, ulkoilmassa): n. 1,6-1,8 €/kg – Fotobioreaktori (suljettu): n. 9-10 €/kg • Levänkasvatuksessa käytettävä vesi, hiilidioksidi ja ravinteet saatava mahdollisimman edullisesti – sivuvirtojen, jätteiden ja savukaasujen hyödyntäminen – Jos ilmaista, tuotantokustannus putoaa merkittävästi: • Kiertovesiallas n. 0,3-0,4 €/kg • Fotobioreaktori n. 3,8 €/kg • Sivutuotteilla (rehu, ravintolisät jne.) ja sivupalveluilla (vesien, ilman puhdistus jne.) hintaa alemmaksi! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 21 Kustannus- arviot vaihtelevat lähteittäin, jopa ~70 €/kg! Slade & Bauen 2013
  22. 22. Mikrolevät eläinten rehuna • Aiheena vielä suhteellisen vähän tutkittu, vaikka ensimmäinen julkaisu mikrolevien rehukäytöstä jo 1952 • Tutkimusta pääasiassa yksimahaisilla eläimillä: siat, siipikarja, kalat • Mikrolevät soveltuvat kuitenkin todennäköisimmin märehtijöiden rehuksi (kalojen lisäksi) – Aminohappokoostumus, osalla lajeista sulavuus (soluseinä), nukleiinihapot – Sika & siipikarja: mikrolevä voi korvata ~10-15 % tavanomaisista valkuaisrehuista ilman että tuotos heikkenee • Märehtijöillä enimmäkseen rasvahappotutkimusta: – Suuri rasvapitoisuus, pienet leväannokset  Ei merkitystä valkuaisruokinnan kannalta 22 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi
  23. 23. Mikrolevien rooli kestävän kotieläintuotannon tavoittelussa • Mikrolevien kasvatukseen ei välttämättä tarvita maatalousmaata – Maankäytön muutokset yksi suurimmista rehun- ja ruoantuotannon ympäristökuormitteista  Mikrolevät eivät kilpaile ruoantuotannon kanssa • Ihmisten ja tuotantoeläinten välisen rehu-ruoka -kilpailun vähentäminen välttämätöntä – Ruoantuotannon ympäristökuormituksen vähentäminen – Riittävästi ruokaa 9 miljardille ihmiselle 2050 • Teoriassa: Jos 40% kotieläinten rehuista korvattaisiin mikrolevillä ja tarpeettomaksi jäävä maa-ala käytettäisiin bioenergian tuotantoon (Walsh ym. 2015)  ilmaston lämpeneminen voitaisiin rajoittaa alle +2 °C ilman että ruoantuotantoa ja kulutusta muutetaan muulla tavalla • Onko 40% tavoite realistinen? 23 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi
  24. 24. Tuloksia Viikin leväkokeista: Mikrolevien koostumus 24 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi Kuiva- aine, g/kg Tuhka, g/kg ka NDF, g/kg ka Raaka- rasva, g/kg ka Raaka- valkuainen, g/kg ka Histidiini, g/kg RV Rypsi 871 71 294 53 320 26 Soija 878 76 145 11 439 27 Spirulina platensis 947 72 0 51 693 18 Chlorella vulgaris 948 51 0 123 588 18 Nannochloropsis gaditana 962 158 77 192 385 18 Histidiini on ensimmäisenä maidontuotantoa rajoittava aminohappo viljaan ja nurmisäilörehuun pohjautuvassa ruokinnassa (Vanhatalo ym. 1999)
  25. 25. Tuloksia Viikin leväkokeista: Kuiva-aineen syönti, kg/pv Spirulinan ja Chlorellan 1:1 seos 15 17 19 21 23 25 Rypsi Rypsi+levä Levä Koe 1 15 17 19 21 23 25 Ei valk. Rypsi Rypsi+Spirulina Spirulina Koe 2 15 17 19 21 23 25 Soija Spirulina Chlorella Chlorella +Nanno Koe 3 48% 15 17 19 21 23 25 Rypsi Rypsi +Spirulina Härkäpapu Härkäpapu +Spirulina Koe 4 VR% 44% 45% 45% 47% 45% 45% 42% 51% 41% 40% Seosrehuruokinta
  26. 26. 20 24 28 32 36 Rypsi Rypsi+levä Levä Koe 1 Tuloksia Viikin leväkokeista: Maitotuotos, kg/pv Spirulinan ja Chlorellan 1:1 seos 20 24 28 32 36 Ei valk. Rypsi Rypsi+Spirulina Spirulina Koe 2 20 24 28 32 36 Soija Spirulina Chlorella Chlorella +Nanno Koe 3 20 24 28 32 36 Rypsi Rypsi +Spirulina Härkäpapu Härkäpapu +Spirulina Koe 4
  27. 27. Johtopäätöksiä Viikin leväkokeista • Mikrolevät soveltuvat lypsylehmien valkuaisrehuksi • Huonohko maittavuus voi heikentää levien syöntiä yksittäisillä lehmillä – rakenne, haju vai maku? Rehun rakeistus voisi auttaa! • Rypsiin verrattuna mikrolevien maidontuotantovaste hieman heikompi • Soijaan verrattuna mikrolevien maidontuotantovaste on (vähintään) yhtä hyvä • Levälajilla on merkitystä – Spirulina lupaavin? 27 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi
  28. 28. Yksisoluvalkuainen Eng. Single cell protein (SCP) • Kuivattuja yksisoluisia mikro-organismeja tai niistä eristettyä valkuaista, jota voidaan käyttää rehuna ja ruokana – Levä, sienet, hiivat, bakteerit, homeet • Käyttävät halpoja sivuvirtoja tai jätteitä hiilen ja energianlähteenä - tyypillisesti mono- ja disakkaridit – Kiertotalous • Edut: nopea kasvu, suuri hyötysuhde, sivuvirtojen hyödyntäminen, riippumattomuus sääoloista • Haitat: nukleiinihapot (muodostuu virtsahappoa elimistössä), sulavuus, allergiat? • SCP rehuna ja ruokana: – Quorn (Fusarium venenatum-sieni, raaka-aineena glukoosi) – Pekilo (Paecilomyces variotii-sieni, raaka-aineena sulfiitti-sellun jäteliemi; suomalainen rehukeksintö, tuotantoa 1975-1991 – tulossa uudelleen?) – Pruteen (Methylophilus methylotrophus-bakteeri, raaka-aineena metanoli; ensimmäinen kaupallinen yksisoluvalkuaisrehu) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 28 Nasseri ym. 2011
  29. 29. Yksisoluvalkuaisen tuotanto Esimerkkinä UniProtein® (UniBio, Tanska/UK) • Pääbakteerina Methalococcus capsulatus (90%) + 3 muuta bakteerilajia • Metaani hiilen- ja energianlähteenä • Rehuarvot: – Raakavalkuainen 729 g/kg ka – Raakarasva 91 g/kg ka – Tuhka 86 g/kg ka – Typettömät uuteaineet 76 g/kg ka – Nukleiinihapot (DNA, RNA) yht. 9% • Sioille, siipikarjalle, turkiseläimille, kaloille – Voidaan korvata lajista riippuen <20% tavanom. valkuaisrehuista – Ei heikentänyt kasvua, rehuhyötysuhdetta eikä lihan laatua • Ei GMO; Ei toksiineja, dioksiineja, raskasmetalleja • Ei tarvita kasvinsuojeluaineita, lannoitteita tai maatalousmaata ja vedentarve hyvin vähäinen • MUTTA: metaanin lähde maakaasu! Lähde: UniBio 2017. UniProtein product catalogue. Julkaisu sisältää tarkemmat tutkimusviitteet yksittäisiin tutkimuksiin.
  30. 30. VTT:n yksisoluvalkuaisen tuotantoprosessi Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 30 Valkuainen ~60% Polyhydroksi- butyraattimuovi (PHB) ~50% Valkuainen ~30% VTT 2017 tiedote 17.11.2016
  31. 31. Nurmen sivutuotteet • Suomessa 472 000 ha nurmia ”tarpeettomina” (karjamäärän pienentyminen ja kesannot)  tämä ala hyötykäyttöön • Nurmen ja nurmipalkokasvien fraktiointi rehumehuksi ja kiinteäksi jakeeksi – Tanskalainen systeemi (tuore kasvusto?): • Rehumehun saostus, kuivaus ja rakeistus  valkuaispitoinen rehu yksimahaisille; RV 47 % • Kuitupitoinen jae märehtijöille tai biokaasuntuotantoon; RV 17 % – Suomalainen systeemi (säilörehu): • Rehumehu: energiapitoinen rehu yksimahaisille tai märehtijöille – liemirehun tai seosrehun joukkoon (sis. valkuaista, sokereita, käymishappoja, kivennäisaineita) • Kuitupitoinen jae: – Selluloosa pilkotaan sokereiksi  pekilosienen avulla rehuproteiinia – Biokaasun tuotanto • Nurmista ja nurmipalkokasveista valmistettujen valkuaisrehujen aminohappokoostumus 31 Hermansen ym. 2017, Luken & VTT:n INNOFEED ja Proteiinia ruohosta –hankkeiden materiaali (IBC Finland)
  32. 32. Limaska Latin. Lemnoideae; Eng. Duckweed, Lemna, Water lens • Veden pinnalla kelluvia pieniä vesikasveja, jotka ottavat kaikki tarvitsemansa ravinteet suoraan vedestä (ei juuria) – Viihtyy erittäin ravinteikkaissa vesissä, joissa vähäinen virtaus – Lämpötila >7℃, optimi 25-31℃ • 37 eri lajia, joista Suomessa kasvaa 5 • Lisääntyvät pääsääntöisesti suvuttomasti jakautumalla • Biomassantuotanto riippuu lajista – Biomassa kaksinkertaistuu tyypillisesti 2-3 päivässä, joissakin olosuhteissa voi olla jopa <24h 32 Kuva: John/Flickr CC-BY-NC-SA Kuva: Cheng & Stomp 2009 Cheng & Stomp 2009, Baliban ym. 2013, Yli-Kokkila 2016 (opinnäytetyö JAMK)
  33. 33. Limaska • Käyttökohteita: bioenergian tuotanto, (jäte)vesien puhdistus, rehut ja lannoitteet • Harvestointiprosessi yksinkertaisempi kuin mikrolevillä  nopeammin toteuttamiskelpoinen, halvempi – Baliban ym. 2013: Limaskasta valmistettujen biopolttoaineiden hinta kilpailukykyinen öljypohjaisten polttoaineiden kanssa • Limaskan hinta 50 $/tn kuiva-ainetta? ≈ 0,06 €/kg ka – HUOM! Mihin julkaisussa ilmoitettu hinta perustuu ja onko realistinen arvio? • Limaskoilla ei vahamaista pintakerrosta (kutikula) kuten kasveilla  kuivuu nopeammin – etu! • Toistaiseksi Euroopassa ei kaupallista limaskan tuotantoa – Pohjois-Amerikassa, Australiassa ja kehitysmaissa käytössä jätevesien puhdistuksessa, kehitysmaissa käytössä myös rehuna ja lannoitteena • Oma ajatus: voitaisiinko maatalouden rehevöittävää vaikutusta vähentää kierrättämällä vesistöjen ylimäärätyppeä ja –fosforia takaisin hyötykäyttöön limaskojen avulla? Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 33 Cheng & Stomp 2009, Baliban ym. 2013, van Krimpen ym. 2013
  34. 34. Limaskat rehuna • Rehukäyttöön liittyvää tutkimusta pääasiassa 70-80-luvuilla • Ravintoainekoostumus riippuu kasvuolosuhteista – optimointi käyttötarkoituksen mukaan – Raakavalkuainen 150-450 g/kg ka – Tärkkelys 30-750 g/kg ka • Paljon tärkkelystä  etanolin tuotanto Paljon valkuaista  rehu • Valkuaistuotos – 3000 kg/ha/v (Cheng & Stomp 2009) – 10 000-18 000 kg/ha/v (van Krimpen ym. 2013) • Aminohappokoostumus epätasapainoisempi kuin soijan (Ile, Tyr, Lys, His, Arg) • Huom! Joissakin lajeissa korkea oksaalihappopitoisuus! – ärsyttää suolen seinämiä, sitoo kalsiumia kalsiumoksalaatiksi  rasittaa munuaisia Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 34 Cheng & Stomp 2009, van Krimpen ym. 2013
  35. 35. Valkuaispitoisia rehuja puista Subtrooppiset ja trooppiset alueet VALKOMULPERI (Morus alba) • Kasvaa lähes kaikkialla; tropiikista lauhkealle vyöhykkeelle • Päätuotantoalueet: Aasia & Latinalainen Amerikka • Rehuna käytetään mulperipuun lehtiä • Kuiva-ainesato jopa yli 30 tn/ha/v (Costa Rica) • Rehuarvot: – Raakavalkuainen 150-250 g/kg ka – Soijaa vastaava aminohappokoostumus – Suuri energiapitoisuus – Suuri kivennäispitoisuus – In vitro kuiva-aineen sulavuus 80-90 % ja raakavalkuaisen sulavuus 89 % CEYLONINMORINGA (Moringa oleifera) • Kasvaa kuivahkoilla, trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla • Päätuotantoalueet: Aasia, Karibia & Latinalainen Amerikka • Rehuna käytetään moringapuun lehtiä • Sato 80 tn/ha/v • Rehuarvot: – Raakavalkuainen 180-340 g/kg ka – NDF 151-564 g/kg ka – Korkea rikkipitoisten aminohappojen pitoisuus (metioniini, kystiini) – Suuri kivennäis- ja vitamiinipitoisuus – In vitro kuiva-aineen sulavuus 65-79 % ja raakavalkuaisen sulavuus 66 % Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 35 Länsimaisesta näkökulmasta valkuaispitoisuus matala-keskimääräinen  ei täällä pidettäisi valkuaisrehuina Trooppisilla alueilla karkearehun laatu kuitenkin usein heikko, esim. pangola-ruohon RV 50- 140 g/kg ka ja kuiva-aineen sulavuus 56-80 %(Tikam ym. 2013) Pangola-ruohoa pidetään rehuarvoiltaan yhtenä parhaista trooppisista nurmikasveista... Savon Valdes ym. 2017
  36. 36. Kuvat: Vas. Ylhäällä Bri Weldon/Flickr CC-BY Vas. Alhaalla Yeoh Thean Kheng/Flickr CC-BY-NC; Oik. Ylhäällä Karen/Flickr CC-BY-NC-SA Oik. Alhaalla Mauricio Mercadante/Flickr CC-BY-NC-SA Valkomulperi (Morus albus) Ceyloninmoringa (Moringa oleifera)
  37. 37. Valkuaisrehuja puista: Jatropa (Jatropha sp.) • Kuivuudenkestävä iso pensas tai pieni puu • Kasvaa yleisesti Etelä- ja Keski-Amerikassa, Afrikassa, Intiassa, Kiinassa ja Kaakkois-Aasiassa • Biopolttoaineen tuotanto (siementen öljypitoisuus 550-600 g/kg ka) • Sivutuotteena valkuaispitoinen jae (RV 600-650 g/kg ka) – Eng. Defatted jatropha kernel meal • Jatropa on pääsääntöisesti myrkyllinen – phorboliesterit – Kuumakäsittely ei vaikuta phorboliestereihin; vaatii rajumman käsittelyn jotta saadaan myrkyttömäksi (onnistuu) – Myrkyllinen sekä yksimahaisille että märehtijöille • Muutamia myrkyttömiä jatropan alalajeja (Jatropha platyphylla, Jatropha curcas; Meksiko) 37FAO 2012
  38. 38. Valkuaisrehuja puista: Jatropa (Jatropha sp.) • Aminohappokoostumus soijaa vastaava – Paitsi vähemmän lysiiniä ja enemmän metioniinia ja kystiiniä (rikkipitoiset AA) kuin soijassa • Sulavuus hieman soijaa heikompi • Paljon haitta-aineita (myös myrkyttömät lajit): Lektiini, trypsiini- inhibiittorit, fytaatti, saponiinit – Kuumakäsittely ja fytaasientsyymi auttaa • Tutkittu erityisesti kaloilla, joilla sopii korvaamaan ≥50% kalajauhosta, lysiinilisä tarvitaan 38 FAO 2012 Kuvat: Forest and Kim Starr/Flickr CC-BY
  39. 39. Maa-ala, joka tarvitaan tuottamaan valkuaista 10 000 kg 39 Rypsi Suomi 32,8 ha Herne Suomi 18,8 ha Härkä- papu Suomi 15,7 ha Makro- levät Benelux 2,0 ha Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi Ruudut skaalattu suhteellisen viljelyalan mukaisesti Laskettu Van Krimpen ym. 2013 (Benelux) ja VTT 2015 (Suomi) datan perusteella Rapsi Benelux 13,3 ha Soija Benelux 11,1 ha Auringon- kukka Benelux 14,3 ha Palkoviljat Benelux 6,7 ha Nurmi Benelux 6,3 ha Mikro- levät Benelux 1,1 ha Limaska Benelux 0,7 ha Rapsi Suomi 26,5 ha Nurmi Suomi 16,1 ha
  40. 40. Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 40 Kiertotalous ja huomisen valkuaisrehut VTT 2017: The making of bioeconomy transformation
  41. 41. Kysely tulevaisuuden valkuaisrehuista Futures Centre: The Protein Challenge 2040 41Lisätietoa projektista ja kyselyn tuloksista: https://www.thefuturescentre.org/topic-hubs/protein
  42. 42. Kysely tulevaisuuden valkuaisrehuista Futures Centre: The Protein Challenge 2040 42 What are the four major challenges to sustainable feed innovation reaching mainstream markets?
  43. 43. www.helsinki.fi/yliopistoMarjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 43http://blogs.helsinki.fi/melammin/ Kiitos mielenkiinnosta! Kuva: Ulf Bodin/Flickr CC BY-NC-SA
  44. 44. Lähteet • Adentle ym. 2013. Global assessment of research and development for algae biofuel production and its potential role for sustainable development in developing countries. Energy Policy 61: 182-195. • Baliban ym. 2013. Thermochemical conversion of duckweed biomass to gasoline, diesel, and jet fuel: process synthesis and global optimization. Industrial & Engineering Chemistry Research 52: 11436-11450. • Cheng & Stomp 2009. Growing duckweed to recover nutrients from wastewaters and for production of fuel ethanol and animal feed. CLEAN – Soil, Air, water 37: 17-26. • Chisti ym. 2007. Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances 25:294-306. • Da Silva ym. 2010. Variability in environmental impacts of Brazilian soybean according to crop production and transport scenarios. Journal of Environmental Management 91: 1831-1839. • FAO 2012. Biofuel co-products as livestock feed. Opportunities and challenges. http://www.fao.org/docrep/016/i3009e/i3009e.pdf • FAOStat. Food and agriculture data. http://www.fao.org/faostat/en/ • FEFAC 2013, 2014, 2015. Feed & Food statistical yearbook. Vuoden 2015 vuosikirja saatavilla http://www.fefac.eu/files/72357.pdf • Futures Centre 2017. The food behind our food. The protein challenge 2040 poll results: the future of animal feed. https://www.thefuturescentre.org/articles/11132/food-behind-our-food-report • Hassinen & Hemilä 1984. Rehujen tuonnin korvaaminen kotimaisella tuotannolla. Maatalouden taloudellisen tutkimuslaitoksen tiedonantoja n:o 111. https://jukuri.luke.fi/bitstream/handle/10024/441790/mttl_tied111_1984.pdf?sequence=1 • HFFA 2017. Banning neonicotinoids in the European Union. An ex-post assessment of economic and environmental costs. http://www.ecpa.eu/sites/default/files/documents/HFFA_Research_Paper_neonics_internet_protection.pdf • Hermansen ym. 2017. Green biomass-protein production through bio-refining. Aarhus University. DCA report no. 093. http://pure.au.dk/portal/files/110736531/DCArapport093.pdf • Index Mundi. Kalajauhon hinta 1998-2017. http://www.indexmundi.com/commodities/?commodity=fish-meal • Industrial biotechnology cluster (IBC) Finland 2017a. Protein feed from grass silage by biotechnical means. Projektin kotisivu. https://www.ibcfinland.fi/projects/protein-feed-from-grass-silage-b/ • Industrial biotechnology cluster (IBC) Finland 2017b. Biorefining ensiled grass into inventive feed products, INNOFEED. Projektin kotisivu. https://www.ibcfinland.fi/projects/innofeed/ • Lapola ym. 2014. Pervasive transition of the Brazilian land-use system. Nature Climate Change 4: 27-35. • Manninen ym. 2016. Resource recycling with algal cultivation: environmental and social perspectives. Journal of Cleaner Production 134, Part B: 495-505. • Masojídek ym. 2013. Photosynthesis in microalgae. Teoksessa: Richmond, A. & Hu, Q. (toim.), Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology. 2. painos. Wiley Blackwell, Oxford. s. 21-36. 44
  45. 45. Lähteet • Nasseri ym. 2011. Single cell protein: production and process. American Journal of Food Technology 6:103-116. • Savon Valdes ym. 2017. Mulberry, moringa and tithonia in animal feed, and other uses. Results in Latin America and the Caribbean. FAO, Rome, Italy; ICA Cuba. http://www.feedipedia.org/sites/default/files/public/savonvaldes_2017.pdf • Shepherd & Jackson 2013. Global fishmeal and fish-oil supply: inputs, outputs and markets. Journal of Fish Biology 83: 1046-1066. • Slade & Bauen 2013. Micro-algae cultivation for biofuels: cost, energy balance, environmental impacts and future prospects. Biomass and Bioenergy 53: 29-38. • Smaling ym. 2008. From forest to waste: assessment of the Brazilian soybean chain, using nitrogen as a marker. Agriculture, Ecosystems and Environment 128:185-195. • Sprague ym. 2016. Impact of sustainable feeds on omega-3 long-chain fatty acid levels in farmed Atlantic salmon, 2006- 2015. Nature Scientific Reports 6: 21892. • Tikam ym. 2013. Pangola grass as forage for ruminant animals: a review. SpringerPlus 2:604. • UniBio 2017. UniProtein product catalogue. https://issuu.com/unibiogroup/docs/uniprotein__product_catalogue • Ytrestøyl ym. 2015. Utilisation of feed resources in production of Atlantic salmon (Salmo salar) in Norway. Aquaculture 448: 365-374. • Van Krimpen ym. 2013. Cultivation, processing and nutritional aspects for pigs and poultry of European protein sources as alternatives for imported soybean products. Wageningen UR Livestock Research. Report 662. http://edepot.wur.nl/250643 • VTT 2015. Tiekartta Suomen proteiiniomavaraisuuden parantamiseksi. VTT Visions 6. http://www.vtt.fi/inf/pdf/visions/2015/V6.pdf • VTT 2017. The making of bioeconomy transformation. http://makingoftomorrow.com/wp-content/uploads/2017/02/The- Making-of-Bioeconomy-Transformation-2017.pdf • VTT 2017. Protein feed and bioplastic from farm biogas. Tiedote 17.11.2016. http://www.vttresearch.com/media/news/protein-feed-and-bioplastic-from-farm-biogas • Walsh ym. 2015. New feed resources key to ambitious climate targets. Carbon Balance and Management 10: 26. • Yli-Kokkila 2016. Pikkulimaska vesistöjen ravinteiden hyödyntäjänä. Opinnäytetyö, Jyväskylän ammattikorkeakoulu. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/113149/Pikkulimaska%20vesistojen%20ravinteiden%20hyodyntajana.pdf?s equence=1 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 45 Aloitusdian kuvat: Forest and Kim Star/Flickr CC-BY, NEO/Flickr CC-BY-NC-SA, Tom Hoyle/Flickr CC-BY-NC-SA, Jane Dickson/Flickr CC-BY-SA, Jean-Francois Brousseau/Flickr CC-BY-NC, Carmen Eisbär/Flickr CC-BY-NC-SA, Maarit Lundbäck/Flickr CC-BY

×