Marjukka Lamminen - Tulevaisuuden valkuaisrehut - KEL250B kevät 2017

Marjukka Lamminen - Tulevaisuuden valkuaisrehut - KEL250B kevät 2017

• 1.
  KEL250B Kestävä kotieläintuotanto Tulevaisuudenvalkuaislähteet kotieläinten ruokinnassa Marjukka Lamminen Tohtorikoulutettava, Helsingin yliopisto marjukka.lamminen@helsinki.fi CC BY-NC-ND 1MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA
• 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.
  Valkuaisomavaraisuus EU:ssa 2011/2012 2012/20132013/2014 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.
  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 = 1 000000 kg valkuaista/vuosi = Herne = Soijapapu = Rypsi ja rapsi
• 6.
  6 RIIPPUVAISUUS TUONTIVALKUAISESTA HAAVOITTUVA KOTIELÄINTUOTANTO Markkina- hintojen rajut heilahtelut Valkuais- rehujen saatavuuden heikentyminen Rehuperäiset taudit & GMO +Kestävyysongelmat! + Ravinnevirrat Suomeen!
• 7.
  Soijantuotannon kestämättömyys • Suurimmattuottajat: 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.
  Rypsi + rapsija 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.
  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.
  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.
  Valkuaisomavarattomuus ei ole uusiongelma 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.
  Innovatiiviset tulevaisuuden valkuaisrehut 12MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINENTIEDEKUNTA Kuva: Texas A&M AgriLife/Flickr CC BY-NC-ND
• 13.
  Monimuotoiset mikrolevät ovat yksisoluisiaorganismeja • 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.
  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.
  Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 15 Mikrolevälajien kirjoa Kuva: Proyecto Agua/FlickrCC BY-NC-SA
• 16.
  Mikrolevien kasvatustapoja 16 Kuvat: Ylärivivas. 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.
  Mikrolevien ylivoimaa • Nopeakasvuvauhti (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.
  Optimaalisin mikrolevien kasvuympäristö Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 18 Vuoden keskilämpötila 20-30℃ Adentle ym. 2013 Manninen ym. 2016
• 19.
  Levän kasvatus Suomessa? MarjukkaLamminen 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.
  Mikrolevätutkimus • Ensimmäiset mikrolevätutkimukset1800-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.
  Mikrolevien tuotantokustannus • Mikrolevienkasvatus 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.
  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.
  Mikrolevien rooli kestävän kotieläintuotannontavoittelussa • 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.
  Tuloksia Viikin leväkokeista: Mikrolevienkoostumus 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.
  Tuloksia Viikin leväkokeista: Kuiva-aineensyönti, 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.
  20 24 28 32 36 Rypsi Rypsi+levä Levä Koe1 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.
  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.
  Yksisoluvalkuainen Eng. Single cellprotein (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.
  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.
  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.
  Nurmen sivutuotteet • Suomessa472 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.
  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.
  Limaska • Käyttökohteita: bioenergiantuotanto, (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.
  Limaskat rehuna • Rehukäyttöönliittyvää 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.
  Valkuaispitoisia rehuja puista Subtrooppisetja 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.
  Kuvat: Vas. Ylhäällä BriWeldon/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.
  Valkuaisrehuja puista: Jatropa (Jatrophasp.) • 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.
  Valkuaisrehuja puista: Jatropa (Jatrophasp.) • 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.
  Maa-ala, joka tarvitaantuottamaan 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.
  Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 40 Kiertotalous jahuomisen valkuaisrehut VTT 2017: The making of bioeconomy transformation
• 41.
  Kysely tulevaisuuden valkuaisrehuista FuturesCentre: The Protein Challenge 2040 41Lisätietoa projektista ja kyselyn tuloksista: https://www.thefuturescentre.org/topic-hubs/protein
• 42.
  Kysely tulevaisuuden valkuaisrehuista FuturesCentre: The Protein Challenge 2040 42 What are the four major challenges to sustainable feed innovation reaching mainstream markets?
• 43.
  www.helsinki.fi/yliopistoMarjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi43http://blogs.helsinki.fi/melammin/ Kiitos mielenkiinnosta! Kuva: Ulf Bodin/Flickr CC BY-NC-SA
• 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.
  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