UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2011- 2012
HERKAUWERS EN KLIMAATOPWARMING
door
Sofie INDENCLEEF
Promotor : Dr. Lieve Okerman
Literatuurstudie in het kader van de Masterproef
UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2011- 2012
HERKAUWERS EN KLIMAATOPWARMING
door
Sofie INDENCLEEF
Promotor : Dr. Lieve Okerman
Literatuurstudie in het kader van de Masterproef
De auteur en de promotor(en) geven de toelating deze studie als geheel voor consultatie beschikbaar te stellen voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van gegevens uit deze studie. Het auteursrecht betreffende de gegevens vermeld in deze studie berust bij de promotor(en). Het auteursrecht beperkt zich tot de wijze waarop de auteur de problematiek van het onderwerp heeft benaderd en neergeschreven. De auteur respecteert daarbij het oorspronkelijke auteursrecht van de individueel geciteerde studies en eventueel bijhorende documentatie, zoals tabellen en figuren. De auteur en de promotor(en) zijn niet verantwoordelijk voor de behandelingen en eventuele doseringen die in deze studie geciteerd en beschreven zijn.
VOORWOORD Als eerste zou ik graag mijn promotor, Lieve Okerman, bedanken voor haar duidelijke uitleg, inspirerende woorden en net dat duwtje in de rug wanneer ik het nodig had. Zonder haar was het schrijven van deze masterproef niet gelukt. Daarnaast zou ik ook graag mijn ouders, mijn vriend en mijn vriendinnen bedanken voor hun niet aflatende steun en hun vele geduld. Dan wil ik nog mijn mama, Ann Sijbers, bedanken voor het nalezen van mijn masterproef.
VOORWOORD INHOUDSOPGAVE SAMENVATTING……………………………………………………………………..…………………………………………….… p. 1 INLEIDING…………………………………………………………………………………………..……………………………….… p. 2 LITERATUURSTUDIE…………………………………………………………………………………..…………………….……… p. 3 1.
KLIMAATOPWARMING: ALGEMEEN………………………………………………………….…………………….……… p. 3 1.1. OORZAKEN………………………………………………………………………………..………………………...…… p. 3 1.1.1. Natuurlijke oorzaken………………………………………………………………………………………..…… p. 3 1.1.1.1. Zonnestraling……………………………………………………………….……………………………... p. 3 1.1.1.2. Vulkaanuitbarstingen……………………………………….…………………………………………..… p. 4 1.1.2. Antropogene oorzaken……………………………………………………………………………………….…p. 4 1.1.2.1. Broeikasgassen……………………………………………………………………..…..………………… p. 4 1.1.2.1.1. Koolstofdioxide (CO2)………………………………………………………...………………..… p. 5 1.1.2.1.2. Methaan (CH4)………………………………………………………………...………………….. p. 5 1.1.2.1.3. Stikstofoxide (lachgas, N2O)………………..………………………………………………...….p. 6 1.1.2.1.4. Gehalogeneerde koolwaterstoffen…………………………………………………………...….p. 6 1.1.2.1.5. Atmosferische ozon (O3)………………………………………………………………………….p. 7 1.1.2.2. Aerosolen……………………………………………………….…………………………………….…… p. 7 1.1.2.3. Wijzigingen in landgebruik (albedo of weerkaatsingvermogen)…………………………………..…. p. 7 1.2. GEVOLGEN……………………………………...…………………………………………………………………..…… p. 8 1.2.1. Wijzigingen in temperatuur……………………………………………………………....…………………… p. 8 1.2.2. Wijzigingen in neerslag………………………………………………………………………………….………p. 9 1.2.3. Wijzigingen in de omvang van sneeuw- en ijsvlaktes op land en zee…….…………………………… p. 9 1.2.4. Wijzigingen van de zeespiegel…………………………..……………………………………………….…….p. 10 1.2.5. Extreme weersomstandigheden………………………………………………………………………………. p. 10 1.2.6. Verlies van biodiversiteit……………………………………………………………………………………..… p. 11 1.2.7. Verzuring van de oceanen……………………………………….…………………………………………….. p. 11 1.2.8. Volksgezondheid………………………………………………………………………………………………… p. 11
2.
KLIMAATOPWARMING: ROL VAN DE DIERLIJKE PRODUCTIE…………………………………………………….… p. 12 2.1. INLEIDING…………………………………………………………………………...………………………………….... p. 12 2.2. BIJDRAGE VAN VEETEELT……………………………………………………………………………...…..…………p. 12 2.2.1. Koolstofuitstoot………………………………………………………………………………………………….. p. 13 2.2.1.1. Koolstofuitstoot door voederproductie…………………………...……………………………..………. p. 13 2.2.1.1.1. Gebruik van fossiele brandstoffen bij de productie van kunstmest…………………….…… p. 13 2.2.1.1.2. Gebruik van fossiele brandstoffen op het veeteeltbedrijf………………………….…………. p. 14 2.2.1.1.3. Veranderingen in landgebruik door veeteelt……………………………………………………p. 14 2.2.1.1.4. Koolstofafgifte van de door veeteelt gecultiveerde gronden………………………………... p. 15 2.2.1.1.5. Koolstofafgifte door de door veeteelt geïnduceerde woestijnvorming……………………… p. 15 2.2.1.2. Koolstofuitstoot door vee………………………………………………………………………………….p. 15 2.2.1.2.1. Ademhaling…………………………………………………………………………………...….. p. 15 2.2.1.2.2. Methaan (CH4)……………………………………………………………………………………. p. 16 2.2.1.2.2.1. Methaanuitstoot door gastro-intestinale fermentatie…………………………………. p. 17 2.2.1.2.2.2. Methaanuitstoot door dierlijke mestproductie…………………………………………. p. 18 2.2.1.3. Koolstofuitstoot door de verwerking en het transport van veeteeltproducten……………………….p. 18 2.2.1.3.1. Koolstofdioxide-uitstoot door de verwerking van veeteeltproducten……………………...… p. 18 2.2.1.3.2. Koolstofdioxide-uitstoot door het transport van veeteeltproducten…………………………. p. 19 2.2.2. Stikstofuitstoot…………………………………………………………………………………………………... p. 19 2.2.2.1. Stikstofuitstoot van kunstmest gebruikt voor voederproductie………………………………….…….p. 20 2.2.2.2. Uitstoot vanuit waterbronnen na gebruik van kunstmest……………………………………………... p. 20 2.2.2.3. Stikstofverliezen in de productiecyclus van vee……………………………………………………….. p. 20 2.2.2.4. Stikstofuitstoot door de opslag van mest………………………………………………………………..p. 20 2.2.2.5. Stikstofuitstoot door mest op het land (directe depositie of applicatie)………………………………p. 21 2.2.2.6. Stikstofuitstoot na de directe stikstofverliezen van mest na directe depositie of applicatie………. p. 21 HET EFFECT VAN KLIMAATOPWARMING OP VEETEELT……………………………………………………………... p. 23
3.
BESPREKING…………………………………………………………………………………………………………………………. p. 24 REFERENTIELIJST………………………………………………………………………………………………………………..…. p. 25
SAMENVATTING Landbouw heeft een belangrijk aandeel in de opwarming van het klimaat. De dierlijke productie en met name herkauwers zijn hier een groot onderdeel van. Over het aandeel van landbouw en herkauwers wordt veel geschreven, maar er is veel onenigheid over. De belangrijkste broeikasgassen zijn: koolstofdioxide (CO 2), methaan (CH4) en stikstofdioxide (N2O). CO2 is het belangrijkste broeikasgas en wordt in de grootste hoeveelheid uitgestoten door de mens. De CO2 concentratie is gestegen van 28ppm (parts per million) in 1750 (de start van het Industriële Tijdperk) naar 381ppm in 2006. Methaan is het daarop volgende belangrijkste broeikasgas. Dit is het broeikasgas waar herkauwers een belangrijk aandeel in hebben. De methaanconcentratie bedroeg 1728 ppb (parts per billion) in 2006. De waarde aan de start van het Industriële tijdperk was 600 ppb. Stikstofdioxide is het meest potente broeikasgas met een enorme opwarmingscapaciteit. De stikstofdioxideconcentratie is gestegen van gemiddeld 280 ppb in 1750 naar 318 ppb in 2006. Gemiddeld genomen bedraagt de bijdrage van landbouw aan de uitstoot van broeikasgassen 17 tot 32%. Pluimvee- en varkensteelt dragen bij aan de CO2 uitstoot, via de productie van hun voeder en via de verwerking tot vlees. Bij de productie van het voeder speelt bemesting een grote rol: de productie van kunstmest geeft een hoge CO2 uitstoot door het gebruik van fossiele brandstoffen. In intensieve systemen wordt varkensmest voornamelijk opgeslagen in meren, dit zorgt voor een relatief grote methaanuitstoot. Vooral ontbossing is ook een belangrijke factor: veeteelt is verantwoordelijk voor 2,4 biljoen ton CO2 uitstoot per jaar, omdat de ontboste gronden gebruikt worden voor landbouw. Herkauwers zijn verantwoordelijk voor de grootste methaanuitstoot: als deel van hun normale verteringsproces en via hun mest. In de pens van herkauwers vindt microbiële fermentatie plaats. Hierdoor worden vezels, opgenomen via de voeding, omgezet in verteerbare producten die het dier kan opnemen. Methaan is een bijproduct van deze fermentatie en wordt uitgeademd door het dier. Ook via de mest worden broeikasgassen uitgestoten, namelijk stikstof (als stikstofoxide en ammoniak) en methaan. De manier waarop methaan wordt bewaard en verspreid op het land speelt een belangrijke rol in de grootte van de broeikasgasemissies. Het nadeel is wel dat een reductie in methaanuitstoot gepaard gaat met een stijging van de stikstofoxidenuitstoot. Veeteelt is verantwoordelijk voor ongeveer 65% van de totale antropogene stikstofoxidenemissies. Deze uitstoot resulteert vooral uit de verliezen die worden geleden door het bemesten van gronden en de productie van mest en urine door het vee. Sleutelwoorden: Broeikasgassen – Herkauwers – Klimaatopwarming – Landbouw – Veeteelt
INLEIDING De opwarming van het klimaat is een heikel punt waar de huidige wereldleiders en politici niet meer omheen kunnen. Dit komt doordat menselijke activiteiten sinds de industriële revolutie in 1750 een grote stimulerende factor zijn in de verdere opwarming van ons klimaat. Industrie, landbouw en transport zorgen voor een grote stijging van de broeikasgassen in de atmosfeer. De gevolgen van klimaatopwarming zijn enorm: veranderingen in de temperatuur, de neerslag, het zeeniveau, de omvang van sneeuw- en ijsvlaktes, extremere weersomstandigheden, verlies van biodiversiteit, verzuring van de oceanen en een verhoogd gevaar voor de volksgezondheid. Over de oorzaken van de klimaatopwarming is al veel gedebatteerd en geschreven, zowel in gespecialiseerde als in algemene publicaties. Toch deelt niet elke auteur dezelfde mening over de omvang van het probleem en welke factoren belangrijk zijn bij de opwarming van het klimaat. Ook de politici verschillen duidelijk van mening over het feit of er al dan niet maatregelen moeten genomen worden. Dit wordt duidelijk bij debatten in Amerika tussen “believers”, zoals Al Gore, en “nonbelievers”. Op de laatste klimaattoppen van Kyoto, Kopenhanen en Durban waren de wereldleiders het ook duidelijk niet met elkaar eens. Onze voedselproductie is eigenlijk een tweestrijd: enerzijds wil en moet men zoveel mogelijk voedsel produceren voor de stijgende wereldbevolking, maar langs de andere kant moet zoveel mogelijk rekening gehouden worden met het milieu, wil men dat de aarde leefbaar blijft. Hierover worden veel debatten gevoerd en men wil dit probleem nu aanpakken door middel van een duurzaam landbouwbeleid. Dierlijke productie en met name herkauwers zijn mede verantwoordelijk voor de opwarming van het klimaat. Deze scriptie geeft eerst een samenvatting over de manier waarop de verschillende broeikasgassen bijdragen aan de opwarming. Daarna wordt uiteengezet hoe belangrijk dierlijke productie, en herkauwers in het bijzonder, momenteel zijn in klimaatopwarming en de verschillende visies en meningen hieromtrent worden besproken. Tenslotte wordt ook de invloed van opwarming op het welzijn van de dieren aangehaald: blauwtong wordt besproken als recent voorbeeld van een ziekte die opgerukt is naar streken waar ze vroeger niet voorkwam.
2
1. KLIMAATOPWARMING: ALGEMEEN De aarde heeft sinds haar bestaan veel klimaatwijzingen meegemaakt. Tijdens de laatste tienduizend jaar is het klimaat op aarde relatief stabiel gebleven. Deze periode wordt het holoceen genoemd. Gedurende het holoceen waren er enkel natuurlijke wijzigingen van het klimaat en de natuurlijke regulatorische mechanismen van de aarde zorgden ervoor dat de klimaatwijzigingen binnen normale grenzen bleven (Rockström et al., 2009). Een zeer belangrijk mechanisme van de regulatie van de temperatuur op aarde is het broeikaseffect. Het broeikaseffect houdt in dat de gereflecteerde stralen, oorspronkelijk afkomstig van de zon, op aarde deels worden geabsorbeerd door de broeikasgassen, die deze stralen vasthouden in de atmosfeer. De zonnestralen bestaan uit infraroodstraling, wat zorgt voor een opwarming van de atmosfeer, daar de zonnestralen energie bevatten en dus warmte uitzenden. Zonder dit broeikaseffect zou de temperatuur op aarde niet 15°C zijn, maar -6°C (Steinfeld et al., 2006). Echter, sinds de industriële revolutie zetten menselijke activiteiten meer druk op het klimaat, door de uitstoot van meer broeikasgassen, en zijn ze de grootste drijfveer van klimaatwijzigingen geworden. Deze nieuwe periode heeft al een naam gekregen: het antropoceen (Crutzen, 2002). Als menselijke activiteiten druk blijven zetten op het klimaat, bestaat de kans dat het klimaat uit zijn stabiele periode van het holoceen komt. Dit kan grote gevolgen hebben voor het klimaat en voor de bewoners op aarde (Rockström et al., 2009). 1.1. OORZAKEN In dit hoofdstuk worden de verschillende oorzaken van klimaatverandering besproken, alsook hun effect. Dit effect wordt weergegeven door de radiative forcing, dit is de hoeveelheid energie die wijzigt per oppervlakte-eenheid van de aarde gemeten in de top van de atmosfeer (Rockström et al., 2009). 2
Deze waarde wordt weergegeven in Watt per vierkante meter (W/m ) (Hougthon et al., 2001). Men gebruikt dit voor het inschatten en vergelijken van antropogene en natuurlijke oorzaken van klimaatverandering. Volgens Houghton et al. (2001) is de radiative forcing een wijziging in de netto stralingsenergie van de atmosfeer van de aarde. De netto stralingsenergie wordt enerzijds bepaald door de binnenkomende zonnestralen in de atmosfeer, en anderzijds door de uitgaande straling uit de atmosfeer. Een positieve radiative forcing zorgt voor een verwarming van de lagere atmosfeer en het aardopppervlak en een negatieve radiative forcing zorgt voor een afkoeling ervan. 1.1.1.Natuurlijke oorzaken 1.1.1.1.
Zonnestraling
Wijzigingen in zonnebestraling hebben een effect op het klimaat. Vanaf 1750 heeft een stijging van de 2
zonnebestraling een netto opwarmend effect gehad op het klimaat, namelijk +0,12 W/m . Dit is maar een klein effect, zeker indien het vergeleken wordt met de broeikasgassen, die in totaal voor een 2
grotere opwarming zorgen, namelijk +2,3 W/m (Pachauri et al., 2007). Een daling van de deze straling zorgt voor een globale koeling, zowel een koeling van de oppervlakte van de aarde (troposfeer), als een afkoeling van de stratosfeer. De afkoeling van de stratosfeer ontstaat door een verminderde absorptie door de ozonlaag van binnenkomende zonnestralen. Deze verminderde absorptie kan ontstaan door een verminderde productie van ozon, of door een daling van de
3
zonnebestraling van de aarde (Shindell et al., 2003). Wijzigingen in de straling afkomstig van de zon zijn een natuurlijk fenomeen. Deze kleine variaties kunnen een cyclus volgen van elf jaar, of kunnen variëren op lange termijn. Deze veranderingen hebben in de loop van de tijden gezorgd voor de ijstijden en tussenijstijden (Houghton et al., 2001). Vele klimaatsceptici geven deze natuurlijke variaties in zonnestraling op als reden van de huidige klimaatopwarming. Maar wanneer enkel de natuurlijke oorzaken van klimaatopwarming worden bekeken, zou volgens Patchouri et al., (2007) de aarde afgekoeld moeten zijn en niet opgewarmd. 1.1.1.2.
Vulkaanuitbarstingen
Vulkaanuitbarstingen zorgen voor een globale gemiddelde afkoeling (negatieve radiative forcing) van het
aardoppervlak.
Dit
komt
doordat
een
uitbarsting
resulteert
in
grote
hoeveelheden
zwavelbevattende gassen in de atmosfeer, die worden omgezet in sulfaat aerosolen (Houghton et al., 2001). Deze vulkanische aerosolen in de stratosfeer zorgen voor een verhoogde absorptie en reflectie van zonnestralen, waardoor er minder zonnestralen tot op het aardoppervlak komen. Met andere woorden, vulkaanuitbarstingen zorgen voor een opwarming van de stratosfeer en een afkoeling van de troposfeer (Shindell et al., 2003). Uitbarstingen zorgen evenwel voor mildere winters in extratropicale gebieden. Dit komt omdat de vulkaanuitbarstingen zorgen voor een shift in de Arctische Oscillatie of in de noordelijke ringvormige modus. De Arctische Oscillatie vertrekt van een verschil in luchtdrukken op zeeniveau tussen de polaire streken (ten noorden van 20 graden noorderbreedte) en de mediterrane streken (ongeveer 45 graden noorderbreedte). Gedurende de “positieve fase” bevindt het hogedrukgebied zich boven het middellandse gebied en het lagedrukgebied boven de polaire streken. Tijdens de “negatieve fase” is dit omgekeerd. Vulkaanuitbarstingen induceren een “positieve fase”, dit wilt zeggen dat de versterkte westelijke luchtstroom zorgt voor warmere oceanische lucht naar de continenten, en koelere lucht vanuit intercontinentale gebieden naar oostelijke kustgebieden (Shindell et al., 2003). 1.1.2.Antropogene oorzaken 1.1.2.1.
Broeikasgassen
Menselijke activiteiten zorgen voor een emissie van broeikasgassen, namelijk koolstofdioxide (CO2) (dit is het voornaamste broeikasgas), methaan (CH4), stikstofoxide of lachgas (NO2) en gehalogeneerde koolwaterstoffen. Gezien dat de afbraakprocessen van deze broeikasgassen trager verlopen dan de emissies van deze gassen, stijgt de hoeveelheid broeikasgassen in onze atmosfeer. Tussen 1970 en 2004 is er een stijging van 70% van de globale broeikasgassen vastgesteld sinds het pre-industrieel tijdperk (figuur 1). Energieproductie, transport en industrie zijn de belangrijkste oorzaken, in mindere mate komt dit door bosbouw, landbouw en woningbouw. De radiative forcing van 2
CO2, CH4 en N2O samen bedraagt +2,3 W/m (Patchouri et al., 2007).
4
Figuur 1 (a) Jaarlijkse universele uitstoot van humane broeikasgassen van 1970 tot 2005. (b) Aandeel van de totale uitstoot van verschillende humane broeikasgassen in 2004. (c) Aandeel van verschillende sectoren in de totale uitstoot van humane broeikasgassen (uit Pachauri et al., 2007).
1.1.2.1.1.
Koolstofdioxide (CO2)
CO2 is het belangrijkste humane broeikasgas en levert ook de grootste bijdragen aan de door de mens geïnduceerde klimaatwijzigingen (Canadell et al., 2007). Zijn directe impact op opwarming van het klimaat is het grootst, omdat er gewoonweg een veel hogere concentratie koolstofdioxide aanwezig is in de atmosfeer en er wordt ook het meeste van uitgestoten (Steinfeld et al., 2006). De concentratie van atmosferische CO2 was in 1750 280 ppm (parts per million) en is gestegen tot 367 ppm in 1999 (Houghton et al., 2001), tot 379 ppm in 2005 (Pachauri et al., 2007) en tot 381 ppm in 2006 (Canadell et al., 2007). Verbranding van fossiele brandstoffen en in mindere mate (20-30 %) wijzigingen in landgebruik, voornamelijk ontbossing, zijn de belangrijkste oorzaken van de stijging van 2
de concentratie van dit gas in de atmosfeer . De radiative forcing van CO2 bedraagt +1,46 W/m , dit is 60% van de radiative forcing van alle broeikasgassen samen (Houghton et al., 2001). 1.1.2.1.2.
Methaan (CH4)
Op koolstofdioxide na, is methaan het belangrijkste broeikasgas. Eens het is uitgestoten, blijft het gedurende 9 tot 15 jaar aanwezig in de atmosfeer. Methaan heeft een groter “global warming potential” (GWP) als koolstofdioxide. CO2 krijgt als “global warming potential” een waarde aangemeten van 1 GWP, en wordt als basis genomen. Methaan krijgt een GWP van 25, dit wilt zeggen dat methaan 25 keer effectiever is in het binden van warmte dan koolstofdioxide gezien over een honderd jaar durende periode (Pachauri et al., 2007). In eerder verschenen artikels van Paustian et al. (2006) en Steinfeld et al. (2006) gebruikt men een GWP van 23 (figuur 2). Deze waarde heeft het IPCC aangepast wegens de indirecte effecten van methaan. Methaan kan van oorsprong een natuurlijk broeikasgas
zijn,
maar
ook
een
antropogeen
broeikasgas.
De
hoeveelheid
antropogene
broeikasgassen bedraagt net iets meer dan de helft van de huidige CH4 concentratie. Natuurlijke bronnen van methaan zijn bijvoorbeeld waterrijke gebieden en moerassen (Houghton et al., 2001).
5
Een stijging van de methaanconcentratie die door de mens geïnduceerd wordt, heeft als oorzaken landbouw (rijstproductie, vee), afvalstortplaatsen en verbranding van fossiele brandstoffen (Pachauri et al., 2007). Een stijging van de methaanconcentratie kan ook het gevolg zijn van een gestegen koolstofmonoxide (CO) uitstoot, wegens een effect op de levensduur van methaan. De huidige 2
radiative forcing van methaan bedraagt +0,48 W/m , dit is 20% van de radiative forcing van alle broeikasgassen samen (Houghton et al., 2001). 1.1.2.1.3.
Stikstofoxide (lachgas, N2O)
Het aandeel humaan geïnduceerde N2O in de atmosfeer ten opzichte van alle antropogene broeikasgassen verhoudt zich één op drie. Stikstofoxide is een veel potenter broeikasgas, met een “global warming potential” van 296. Dit gas blijft ook lang aanwezig in de atmosfeer (114 jaar) (Steinfeld et al., 2006). N2O heeft, net zoals methaan, zowel natuurlijke als antropogene oorzaken. De verhoging van de concentratie van lachgas in de atmosfeer wordt voornamelijk veroorzaakt door, als humane oorzaken, landbouw (agriculturele gronden en afmestbedrijven) en in mindere mate door verbranding van biomassa en industriële activiteiten (Houghton et al., 2001). Natuurlijke oorzaken zijn de aardbodem (65%) en de oceanen (30%). De radiative forcing van N2O wordt geschat op +0,15 2
W/m , dit is ongeveer 6% van de som van alle broeikasgassen samen (Houghton et al., 2001). Figuur 2 Verleden en huidige concentraties van belangrijke broeikasgassen (uit Steinfeld et al., 2006)
Gas
Pre-industriële
Huidige
“Global warming
concentratie (1750)
troposferische
potential”*
concentratie Koolstofdioxide (CO2)
277 ppm
382 ppm
1
Methaan (CH4)
600 ppb
1728 ppb
23
Stikstofoxide (N2O)
270-290 ppb
318 ppb
296
Nota: ppm = parts per million; ppb = parts per billion; *Dit is de directe “global warming potential” (GWP) ten opzichte van CO2 gezien over een periode van 100 jaar. GWP is een handige manier om de potentie van verschillende broeikasgassen te vergelijken. De GWP is niet alleen afhankelijk van de capaciteit van een broeikasgas om straling te absorberen en te weerkaatsen, maar ook van hoe lang het gas effect uitoefent in de atmosfeer. Gasmoleculen splitsen of reageren geleidelijk aan met andere deeltjes en vormen zo nieuwe moleculen met andere stralingseigenschappen.
1.1.2.1.4.
Gehalogeneerde koolwaterstoffen
Gehalogeneerde koolwaterstoffen bestaan uit een koolstofkern gebonden aan fluor, chloor, broom of jood. De meeste van deze gassen komen enkel vrij door menselijk toedoen, en zijn dus humaan geïnduceerde broeikasgassen. Sommige van deze gassen, namelijk die chloor of broom bevatten, hebben ook nog een ander effect: ze breken de ozonlaag af. De emissie van bepaalde gehalogeneerde koolwaterstoffen (CFC-11, CFC-113, CH3CCl3 en CCl4) is aan het afnemen, terwijl de emissie van andere van deze gassen (CFC-12) nog steeds toeneemt, maar in mindere mate dan 2
oorspronkelijk. De radiative forcing van gehalogeneerde koolwaterstoffen bedraagt +0,34 W/m , dit is 14% van de radiative forcing van alle broeikasgassen samen (Houghton et al., 2001).
6
1.1.2.1.5.
Atmosferische ozon (O3)
Ozon is een belangrijk broeikasgas, alleen verschilt het van de andere broeikasgassen doordat het niet direct wordt uitgezonden in de atmosfeer. In de plaats daarvan wordt het gevormd uit zowel humane als natuurlijke precursoren in de atmosfeer door fotochemische processen. Ozon is aanwezig in de troposfeer en in de stratosfeer en het effect ervan hangt af van de hoogte waarop de wijzigingen in ozonconcentraties plaatsvinden. Deze wijzigingen zijn ook ruimtelijk variabel. Het gevolg van dit alles is dat het effect van ozon op de straling zeer complex is en dus veel minder goed in te schatten dan de hiervoor genoemde broeikasgassen. Verliezen van de stratosferische atmosfeer zorgen voor 2
een negatieve radiative forcing van -0,15 W/m . Dit wil zeggen dat er een afkoeling gebeurt van het aardoppervlak. Uit modelberekeningen is gebleken dat er meer ultraviolette stralen doorheen de troposfeer penetreren omwille van het uitdunnen van de ozonlaag. Dit leidt tot een verhoogde verwijdering van gassen zoals methaan, zo wordt de negatieve forcing van ozon nog eens versterkt. Stijgingen van de troposferische ozon versterken het effect van de antropogene broeikasgassen met 2
een radiative forcing van +0,35 W/m . Dit wilt zeggen dat troposferische ozon , na CO 2 en CH4, het derde belangrijkste broeikasgas is (Houghton et al., 2001). 1.1.2.2.
Aerosolen
Aerosolen hebben 2 verschillende effecten op straling. Het eerste effect is het directe effect, dat thermische infraroodstraling absorbeert en verstrooit. Het tweede effect is een indirect effect, hier wijzigen aerosolen de microfysiche en stralingseigenschappen van wolken en ook de hoeveelheid wolken. Dit beïnvloedt dus ook de hoeveelheid neerslag. Aerosolen kunnen van natuurlijke oorsprong zijn (zoals stormen en vulkanische activiteit), of van humane oorspong (verbranding van fossiele brandstoffen of biomassa) (Houghton et al., 2001). De belangrijkste aerosolen zijn sulfaat, organische koolstof, zwarte koolstof, nitraten en stof. Aerosolen van humane oorsprong hebben een netto 2
afkoelend effect op de atmosfeer: de directe radiative forcing bedraagt -0,5 W/m , en de indirecte 2
radiative forcing bedraagt -0,7 W/m (Pachauri et al., 2007). 1.1.2.3.
Wijzigingen in landgebruik (albedo of weerkaatsingvermogen)
Wijzigingen in landgebruik zorgen voor een wijziging van de vegetatie. Ontbossing, voornamelijk voor landbouw, is de belangrijkste oorzaak van een verandering in landgebruik. Volgens Hansen et al. 2
(1997) bedraagt de radiative forcing 0,4 W/m , maar in later verschenen artikels is deze waarde 2
gedaald naar 0,2 W/m met een onzekerheid van 0,2 W/m
2
(Houghton et al., 2001). Het effect van
wijzigingen in landgebruik wordt het grootst geschat op hoge hoogtes. Door ontbossing worden met sneeuw bedekte bossen (die een lager albedo hebben, dus een laag weerkaatsingsvermogen) grote sneeuwvlaktes, die een veel hoger albedo hebben (Houghton et al., 2001).
7
1.2. GEVOLGEN 1.2.1.Wijzigingen in temperatuur Elf van de twaalf jaren tussen 1995 en 2006 horen bij de twaalf warmste jaren sinds het begin van instrumentele metingen van de aardoppervlaktetemperatuur (vanaf 1850). De gemiddelde globale temperatuur is gestegen met 0,74 ±0,18 °C in de periode van 1906 tot 2005 (Pachauri et al., 2007). Dit is hoger dan de 0,6 ± 0,2 °C die eerder werd gevonden (Houghton et al., 2001). De opwarming van het aardoppervlak wordt overal ter wereld gemeten, maar de grootste opwarming vindt plaats in de hogere delen van de noordelijke hemisfeer. Hoewel oceanen trager opwarmen dan land, nemen ze toch ongeveer 80% van de hitte op die wordt toegevoegd aan het klimaat (Pachauri et al., 2007). De opwarming van de bovenste driehonderd meter van de oceaan bedraagt 0,04°C per decennium (Houghton et al., 2001). Om een goede inschatting te kunnen maken over de gevolgen van klimaatopwarming op langere termijn, is het belangrijk dat we de klimaatgevoeligheid weten alsook de toekomstige broeikasgasemissies. Klimaatgevoeligheid wordt gedefinieerd als de uiteindelijke globale temperatuurstijging ten gevolge van een verdubbeling van de CO 2-concentratie ten opzichte van het pre-industrieel niveau (280 ppm). Het is waarschijnlijk
(kans groter dan 66%) dat de
klimaatgevoeligheid tussen 2 en 4,5°C ligt (Pachauri et al., 2007). De toekomstige broeikasgasemissies worden ingedeeld in verschillende scenario’s. Er bestaan vier families in de scenario’s, die allen even plausibel zijn. De vier families zijn A1, A2, B1 en B2 met elk nog onderverdelingen. De A1 verhaallijn is gebaseerd op een snelle opkomst van nieuwe en efficiëntere technologieën, een zeer snelle economische groei en een populatie die halverwege de eeuw maximaal is. Er zijn drie onderverdelingen in de A1 verhaallijn: intensief gebruik van fossiele energiebronnen (A1FI), non-fossiele energiebronnen (A1T) en een evenwicht tussen de verschillende bronnen (A1B). De B1 verhaallijn beschrijft eenzelfde wereldpopulatie als A1, maar met snellere wijzigingen in economische groei. B2 gaat over een intermediaire populatie en economische groei met de nadruk op lokale oplossingen voor sociale, economische en milieuduurzaamheid. Als laatste komt A2, die een heterogene wereld beschrijft met een snelle groei van de wereldbevolking, trage technologische veranderingen en trage economische groei. Er moet wel duidelijk bijgezegd dat deze scenario’s geen extra maatregelen op vlak van klimaatbeleid bevatten, enkel de maatregelen die nu al van kracht zijn. Ongeveer alle scenario’s voorspellen een opwarming van 0,2°C per decennium voor de volgende twee decennia. Erna zijn er grote verschillende tussen de scenario’s (figuur 3) (Pachauri et al., 2007).
8
Figuur 3. Verwachte gemiddelde opwarming van het aardoppervlak en stijging van het zeeniveau (uit Pachauri et al., 2007).
Scenario
Temperatuurwijziging
Temperatuurwijziging
Stijging van het
(°C in 2090 – 2099 ten
(°C in 2090 – 2099 ten
zeepijl (m in 2090 –
opzichte van 1980 –
opzichte van 1980 –
2099 ten opzichte van
1999) :
1999):
1980 – 1999)
Beste schatting
Meest waarschijnlijke
0,6
0,3-0,9
-
B1 scenario
1,8
1,1-2,9
0,18-0,38
A1T scenario
2,4
1,4-3,8
0,2-0,45
B2 scenario
2,4
1,4-2,8
0,2-0,43
A1B scenario
2,8
1,7-4,4
0,21-0,48
A2 scenario
3,4
2,0-5,4
0,23-0,51
A1F1 scenario
4,0
2,4-6,4
0,26-0,59
a
Constante concentraties vanaf b
2000
Tabelnota’s: a
Deze schattingen zijn samengesteld uit een hierarchie van modellen die een simpel klimaatmodel bevatten, verschillende Aard
Systeem Modellen van intermediaire Complexiteit en een groot aantal Atmosfeer-Oceaan Algemene Circulatie Modellen (AOGCMs). b
De constante samenstelling van het jaar 2000 is enkel afkomstig van AOGCMs.
1.2.2.Wijzigingen in neerslag In de periode van 1900 tot 2005 is de hoeveelheid neerslag toegenomen in Noord en Zuid Amerika, Noord Europa en Noord en Centraal Azië. Hier staat tegenover dat de hoeveelheid neerslag is verminderd in de regio’s van de Sahel, Mediterrane gebieden, Zuid Afrika en delen van Zuid Azië (Pachauri et al., 2007). Deze wijzigingen in neerslag zorgen ook voor een verandering in de waterbeschikbaarheid. Tegen 2050 wordt een toename in de waterbeschikbaarheid voorspeld van 10 tot 40% in sommige vochtige tropische gebieden en op hogere breedtegraden, terwijl een daling van 10 tot 30% juist zal worden waargenomen in droge tropische gebieden en droge gebieden op gemiddelde breedtegraden. Dit zal ervoor zorgen dat de gebieden die geteisterd worden door droogte zullen toenemen, met de nodige gevolgen op vlak van landbouw, gezondheid en energieproductie (Pachauri et al., 2007). 1.2.3.Wijzigingen in de omvang van sneeuw- en ijsvlaktes op land en zee Een daling van de hoeveelheid sneeuw en ijs is een logisch gevolg van de opwarming van de aarde. Sinds 1960 is er een daling van de sneeuwomvang van 10% vastgesteld (Houghton et al., 2001). Er is ook een vermindering van het Arctische zee-ijs vastgesteld, namelijk 2,7% per decennium sinds 1978 met zelfs pieken van 7,4% per decennium in de zomer (Pachauri et al., 2007). Dit is in tegenstelling tot het Antarctische zee-ijs, waar men tot nu toe geen wijzigingen vaststelt in de omvang. In de eenentwintigste eeuw zullen gletsjers en ijskappen op land kleiner worden en in de noordelijke
9
hemisfeer zullen sneeuwvlaktes en gebieden met zee-ijs nog verder verminderen. Tegen het einde van de eenentwintigste eeuw zal in bepaalde scenario’s het Arctische zee-ijs volledig verdwijnen tijdens de warmste periodes van het jaar en het verkleinen van de Groenlandse ijsvlakte zal nog tot na 2100 zorgen voor een stijging van het zeeniveau. Uit modellen blijkt ook dat de Antarctische ijsvlakte nog te koud is voor een grootschalige smelting van het oppervlakte-ijs en deze hoeveelheid zal eerder toenemen door een verhoogde sneeuwval (Pachauri et al., 2007). 1.2.4.Wijzigingen van de zeespiegel De zeespiegel is in de periode van 1961 tot 2003 gestegen met gemiddeld 1,8 mm per jaar en in de periode van 1993 tot 2003 met gemiddeld 3,1 mm per jaar. Er zijn meerdere oorzaken van deze stijging. Een eerste oorzaak is de thermische
uitzetting van de oceanen (verantwoordelijk voor
ongeveer 57% van de bijdrage van verschillende oorzaken van een zeespiegelstijging) (Pachauri et al., 2007). Oceaanwater zet namelijk uit als het warmer wordt. Deze oorzaak wordt als belangrijkste geacht in de komende honderd jaar, voornamelijk omdat het dieper oceaanwater veel trager opwarmt. Dit effect kan dus nog lang doorgaan, zelfs wanneer de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer zich zou stabiliseren (Houghton et al., 2001). Een tweede belangrijke oorzaak is het smelten van gletsjers en ijskappen, dit zorgt ten eerste voor een grotere hoeveelheid water in de oceanen. Ten tweede heeft water een hogere absorptiegraad van zonne-energie dan ijs, dus wanneer er meer ijs wordt
omgezet
in
water
stijgt
ook
de
absorptiegraad.
Dit
zorgt
voor
een
positief
terugkoppelingsmechanisme waardoor de temperatuur sneller kan toenemen (Pachauri et al., 2007). Tegen 2100 zal de zee 0,11 tot 0,77 m gestegen zijn (Pachauri et al., 2007). Volgens Steinfeld et al. (2006) zou het zeepijl tegen 2100 nog wat meer kunnen stijgen, 0,9 tot 0,88 m. De verschillende bijdragen van thermische expansie, smelten van gletsjers, smelten van de Groenlandse ijskap en het smelten van de Antarctische ijskap zullen respectievelijk 0,11 tot 0,43 m, 0,01 tot 0,23 m, -0,02 tot 0,09 m en -0,17 tot 0,02m (Houghton et al., 2001) zijn. Tijdens de eenentwintigste eeuw zullen de verliezen van gletsjer-, ijs- en sneeuwmassa’s nog versnellen, waardoor onder andere de waterbeschikbaarheid zal afnemen voor groepen van de bevolking die afhankelijk zijn van smeltwater (Pachauri et al., 2007). Indien het zeeniveau erg stijgt, kunnen de gevolgen voor de bevolking zeer groot zijn door overstromingen (Steinfeld et al., 2006). 1.2.5.Extreme weersomstandigheden In de laatste 50 jaar zijn bepaalde extreme weersomstandigheden gewijzigd in hun frequentie of in hun intensiteit. Het is zeer waarschijnlijk (kans groter dan 90%) dat koude dagen, nachten en vorst minder frequent voorkwamen en hete dagen en nachten juist frequenter waren. Het is ook waarschijnlijk (kans groter dan 66%) dat de frequentie van hittegolven, hevige regenval en extreem hoge zeespiegels gestegen is. De frequentie van hevige regenval is met 2 tot 4% gestegen in de tweede helft van de twintigste eeuw (Houghton et al., 2001). Sinds 1970 is er ook een stijging van de intensiteit van tropische cyclonen in de Noord Atlantische oceaan en ook in sommige andere gebieden. Het is zeer waarschijnlijk dat de frequentie van hittegolven, hevige regenval en warme extremen zal
10
stijgen tegen 2100 (Pachauri et al., 2007). De aantallen hittegolven en warme dagen zullen vooral stijgen in gebieden waar men een daling van de bodemvochtigheid waarneemt (Houghton et al., 2001). 1.2.6.Verlies van biodiversiteit Het uitsterven van species is een natuurlijk fenomeen dat ook zou plaatsvinden zonder humane interacties. Alleen is dit fenomeen sinds de Industriële Revolutie erg toegenomen. De belangrijkste oorzaak van deze toename zijn humane activiteiten, zoals vervuiling en wijzigingen in landgebruik. Veel natuurlijke ecosystemen worden hierdoor omgezet in landbouwgebieden of woongebieden (Rockström et al., 2009). Een deel van deze humane activiteiten hebben ook als gevolg dat er veranderingen optreden in het klimaat, wat zorgt voor een overschrijding van de veerkracht van vele ecosystemen. Tot de helft van de eenentwintigste eeuw zal de opname van koolstof door verschillende ecosystemen stijgen, om vanaf dan af te nemen. Dit zorgt voor een versterking van de klimaatwijzingen wat verder natuurlijk weer zorgt voor verlies van biodiversiteit. Indien de globale temperatuur de grens van 1,5 tot 2,5°C overschrijdt, is het waarschijnlijk dat ongeveer 20 tot 30% van alle planten en dieren species een verhoogd risico op uitsterven hebben (Pachauri et al., 2007). 1.2.7.Verzuring van de oceanen De oceanen fungeren als een koolstof-put (‘sink’) en absorberen dus antropogene CO 2. Koolstofdioxide lost op in water en vormt koolzuur, dit zorgt voor een verzuring van de oceanen. Sinds 1970 is de pH al 0,1 eenheden gedaald en een verhoging van de atmosferische CO 2 zorgt voor een verdere verzuring. Op basis van de toekomstige broeikasgasemissiescenario’s wordt een stijging van de pH van de oceanen tussen 0,14 en 0,35 verwacht. Deze verzuring heeft nefaste gevolgen voor zeeorganismen die schelpen of een geraamte vormen (o.a. koralen) en dus ook voor alle species die van hen afhankelijk zijn (Pachauri et al., 2007). 1.2.8.Volksgezondheid Klimaatwijzigingen geven vele nadelige gevolgen voor de volksgezondheid. Infectieuze ziekten die normaal alleen in de tropen voorkomen, schuiven op richting hogere breedtegraden doordat het klimaat daar milder wordt. Een stijging van de ozon op oppervlakteniveau in steden kan zorgen voor meer cardio-respiratoire ziekten. Er zijn ook voordelen verbonden aan de klimaatveranderingen, zoals minder sterfgevallen door extreme koude. Men kan in het algemeen wel besluiten dat de voordelen niet opwegen tegen de nadelen (Pachauri et al., 2007).
11
2. KLIMAATOPWARMING: ROL VAN DE DIERLIJKE PRODUCTIE 2.1. INLEIDING Er is al veel geschreven over de bijdrage van landbouw en dierlijke productie in klimaatopwarming. Er wordt geconcludeerd dat landbouw een negatief effect heeft op het klimaat en de bijbehorende broeikasgassen. Maar over de grootte van dat effect is er veel onenigheid. Volgens Gill et al. (2010) en Steinfeld et al. (2006) is de bijdrage van veeteelt aan de totale hoeveelheid antropogene broeikasgasemissies 18%. Dit is volgens Koneswaran en Nierenberg (2008) meer dan de bijdrage van de transportsector aan antropogene broeikasgasemissies. Van die 18% is 9% het resultaat van de directe bijdrage van veeteelt aan de globale hoeveelheid humane broeikasgassen (Gill et al., 2010; Smith et al., 2007). De bevindingen van Pachauri et al. (2007) komen hiermee overeen, namelijk een directe bijdrage van 10 tot 12%. Volgens Bellarby et al. (2008) is de totale bijdrage van veeteelt groter: 17 tot 32%. Als directe emissies zijn vooral de methaanuitstoot van vee en stikstofoxidenuitstoot van mest het belangrijkst, als indirecte emissies de koolstofdioxide-uitstoot van wijzingen in landgebruik (Garnett, 2008). De bevindingen van McMichael et al. (2007) liggen ongeveer in dezelfde lijn: volgens hen is de landbouw verantwoordelijk voor 22% van de globale broeikasgasemissies. Zij beweren ook dat dit aandeel ongeveer gelijk is aan het aandeel van de industrie, maar groter is dan dat van de transportsector. Een veel grotere inschatting van het aandeel
van veeteelt in humane
broeikasgasemissies wordt gemaakt door Goodland en Anhang (2009). Volgens hen is dit aandeel 51%. In Nederland bedroeg in 1995 de bijdrage van de landbouw aan methaan- en stikstofoxidenemissies 37% (Kramer et al., 1999). Over de hele wereld worden jaarlijks 56 biljoen dieren gekweekt en geslacht voor menselijke consumptie. Men verwacht dat dit zal aantal verdubbelen tegen 2050, met de grootste stijgingen in ontwikkelingslanden (Koneswaran en Nierenberg, 2008). Hoe groter de wereldbevolking, hoe groter de vraag naar vlees en dierlijke producten zal worden. Hierdoor wordt de intensifiëring van de landbouw in de hand gewerkt. Toch zal men moeten zoeken naar oplossingen om zo veel mogelijk vlees te produceren met zo weinig mogelijke gevolgen voor het milieu, waarbij dierenwelzijn ook niet uit het oog verloren mag worden. 2.2. BIJDRAGE VAN VEETEELT Landbouw levert op verschillende vlakken een bijdrage aan de uitstoot van broeikasgassen (figuur 4). In dit deel volgt een uiteenzetting van die verschillende manieren. Het is voornamelijk gebaseerd op de indeling volgens Steinfeld et al. (2006), omdat meerdere artikels dezelfde bevindingen en cijfers weergeven.
12
Figuur 4 De bijdragen van verschillende onderdelen van de dierlijke productie (uit McMichael et al., 2007)
Broeikasgasemissies
Mest (direct en indirect)
Ontbossing en woestijnvorming
26%
32% Verbruik van fossiele brandstoffen op het landbouwbedrijf Kunstmest (inclusief indirecte uitstoot)
4% 1% 37%
Gastro-intestinale fermentatie
2.2.1.Koolstofuitstoot Wanneer ontbossing en landdegradatie ook in kaart worden gebracht, komt het totaal van door veeteelt geïnduceerde antropogene CO2 emissies op 9%. Hier moet wel duidelijk bij vermeld worden dat deze berekeningen nog onderhevig zijn aan veel onzekerheden. De voedselsector van veeteelt verbruikt steeds vaker fossiele brandstoffen, hoewel deze hoeveelheid nog zeer klein is ten opzichte van het verbruik bij landgebruik, wijzigingen in landgebruik en ontbossing. Dit wordt veroorzaakt door een verschuiving van herkauwers, die voornamelijk traditioneel en lokaal voeder krijgen, naar intensieve bedrijven met monogastrica (varkens, kippen), wier voedsel wordt getransporteerd over lange afstanden. Hierdoor is er een overeenkomstig verschuiven naar een hoger verbruik van fossiele brandstoffen in plaats van zonne-energie gecapteerd in planten door fotosynthese (Steinfeld et al., 2006). 2.2.1.1.
Koolstofuitstoot door voederproductie
2.2.1.1.1.
Gebruik van fossiele brandstoffen bij de productie van kunstmest
Planten hebben stikstof nodig voor de groei en een tekort aan gefixeerd stikstof in planten heeft eeuwenlang de maximale groei van gewassen beperkt. Over de hele wereld wordt er veel kunstmest gebruikt voor de bemesting van gewassen, om dat tekort aan stikstof teniet te doen. Deze gewassen worden dan gebruikt als veevoeder of verwerkt in agro-industriële bijproducten. Hoog energetische gewassen, zoals maïs, hebben nood aan veel stikstof bevattende kunstmest. Hierdoor wordt de productie van kunstmest in de hoogte gedreven. Andere gewassen die kunstmest krijgen zijn onder andere granen en oliehoudende gewassen. De productie van kunstmest verloopt meestal via het Haber-Bosch proces (Steinfeld et al., 2006). Dit proces verbruikt brandstoffen en dus veel energie. Het grootste deel van de wereld gebruikt natuurlijk gas als brandstof, maar China gebruikt nog kolen. Dit is nog meer milieubelastend. Alles in beschouwing genomen schatten Steinfeld et al. (2006) dat de productie van kunstmest verantwoordelijk is voor een uitstoot van 40 miljoen ton CO2 per jaar. In
13
Bellarby et al. (2008) staat beschreven dat de productie van kunstmest 600 miljoen ton CO 2equivalenten per jaar verbruikt. Dit is gelijk aan 0,6 tot 1,2% van de totale globale broeikasgassen (Bellarby et al., 2008; Steinfeld et al., 2006). 2.2.1.1.2.
Gebruik van fossiele brandstoffen op het veeteeltbedrijf
Naast het gebruik van fossiele brandstoffen voor de productie van kunstmest worden ze ook gebruikt op andere manieren om voeder te produceren: productie van herbiciden of pesticiden, dieselgebruik voor machines (planten, oogsten, transport) en elektriciteit (irrigatie, koelen, verwarmen) (Steinfeld et al., 2006). In intensieve systemen overschrijdt de hoeveelheid energie gebruikt voor de productie van voeder op het bedrijf zelf die voor de productie van kunstmest (Sainz, 2003). Er wordt meer elektriciteit gebruikt in de intensieve productie van monogastrica (kippen, varkens), namelijk voor koelen, verwarmen en ventilatie. Er worden voor monogastrica ook meer fossiele brandstoffen gebruikt voor het transport van voeder. Hier moet wel benadrukt worden dat meer dan de helft van de energie die wordt gebruikt in de productie van vee naar voedselproductie gaat. Steinfeld et al. (2006) vermelden dat het zeer moeilijk is om een inschatting te maken van de hoeveelheid fossiele brandstoffen verbruikt op een veeteeltbedrijf, toch schatten zij op een hoeveelheid van 90 miljoen ton CO 2 per jaar. Het is zo moeilijk om een inschatting te maken, omdat de hoeveelheid verbruikte energie afhankelijk is van de intensiteit van het veeteeltbedrijf (Sainz, 2003). De schatting van Steinfeld et al. (2006) gaat voornamelijk over intensieve productiesystemen. Extensieve systemen voeden hun dieren voornamelijk van graslanden en gewassen, waardoor hun energieverbruik laag tot verwaarloosbaar is in vergelijk met intensieve systemen. 2.2.1.1.3.
Veranderingen in landgebruik door veeteelt
Veeteelt is een van de belangrijkste drijvende krachten achter ontbossing. De gebieden die dan vrijkomen worden gebruikt als weiden of akkers. Een bos bevat meer koolstof dan bijvoorbeeld een weiland en kan gezien worden als een koolstofreservoir, dus bij ontbossing komen grote hoeveelheden koolstof vrij uit de bodem en de vegetatie. Op woestijnen en semiwoestijnen na, hebben velden of akkers met gewassen de laagste koolstofopslagcapaciteit. Moerassen en waterrijke gebieden hebben de hoogste koolstofopslagcapaciteit, maar deze vegetatie komt slechts zelden voor. 40 tot 50% van het aardoppervlak wordt in beslag genomen door de landbouw (Bellarby et al., 2008; McMichael et al., 2007). Het gebied dat momenteel het ergst lijdt onder ontbossing voor de landbouw is het Amazone regenwoud in Brazilië (Bellarby et al., 2008; Steinfeld et al., 2006). De hoeveelheid koolstof die vrijkomt is afhankelijk van verschillende variabelen: het toekomstige doel van het gebied, de hoeveelheid bos dat wordt verwijderd en de hoeveelheid koolstof die het verwijderde ecosysteem bevatte (Steinfeld et al., 2006). De bijdrage van veeteelt in CO 2 uitstoot door ontbossing wordt door Steinfeld et al. (2006) geschat op 2,4 biljoen ton CO2 per jaar. Wanneer een bos verbrand wordt, liggen de emissies van koolstof nog veel hoger dan wanneer het gekapt wordt. Wijzigingen in landgebruik kunnen ook een negatief effect uitoefenen op de uitstoot van andere broeikasgassen. Een voorbeeld hiervan is een afname van de oxidatie van methaan door micro-organismen in de bodem (Steinfeld et al., 2006).
14
2.2.1.1.4.
Koolstofafgifte van de door veeteelt gecultiveerde gronden
De bodem is een zeer belangrijk CO2 reservoir. De hoeveelheid koolstofdioxide die wordt opgenomen door de bodem is een evenwicht tussen de opname via dode planten en de afgifte door decompositieen mineralisatieprocessen. Verstoring van de bodem door de mens, door er gewassen op te telen, zorgt voor een versnelling van deze processen, waardoor er meer CO 2 verloren gaat dan normaal. Wanneer voorzien van een goed management, kan de bodem die dient voor landbouw dienen als een koolstofreservoir (Steinfeld et al., 2006). De bijdrage van gecultiveerde bodems aan de totale CO2 uitstoot per jaar telt 28 miljoen ton CO2 volgens Steinfeld et al. (2006). 2.2.1.1.5.
Koolstofafgifte door de door veeteelt geïnduceerde woestijnvorming
Veeteelt speelt een belangrijke rol in de woestijnvorming van gebieden. Op de plaatsen waar dit gebeurt, is er een daling van de productie of een verminderde bodemvegetatie door het uitdrogen van de bodem. Hierdoor kan er minder koolstofdioxide opgenomen worden door de bodem en de planten die erop groeien. Een ander gevolg van woestijnvorming is erosie van de bodem. Vee bezet twee derde van de hoeveelheid droog land in de wereld, en woestijnvorming is groter onder weiden dan onder andere manieren van landgebruik (Steinfeld et al, 2006). De bijdrage van woestijnvorming aan CO2 uitstoot bedraagt 100 miljoen ton CO2 per jaar volgens Steinfeld et al. (2006). 2.2.1.2.
Koolstofuitstoot door vee
2.2.1.2.1.
Ademhaling
De hoeveelheden uitgeademd CO2 door vee wordt niet beschouwd als een bijdrage voor het Kyoto Protocol, gezien de hoeveelheid uitgeademde koolstofdioxide ongeveer gelijk is aan de hoeveelheid geabsorbeerde koolstofdioxide. Dit komt omdat groeiende dieren koolstof opslaan in hun weefsels en dus kunnen ze gezien worden als een koolstofopslag. Ademhaling wordt dus niet gezien als een netto bron van CO2 (Steinfeld et al., 2006). Dit evenwicht kan wel verstoord worden door overbegrazing of een slecht management van voedergewassen. Door de degradatie van het land vermindert de CO 2 absorptiecapaciteit, dit komt door een slechte groei van nieuwe vegetatie (Steinfeld et al., 2006). Dit is een redenering die niet klopt volgens Goodland en Anhang (2009). Volgens hen weegt het voordeel van vee als koolstofopslag niet op tegen de koolstofdioxideverliezen die ontstaan door ontbossing om plaats te maken voor weiden. Zij beweren ook dat vee een menselijke uitvinding is zoals auto’s, dat ze geen onderdeel waren van de dierenpopulatie in prehumane tijden. Door de hedendaagse immense runderpopulatie en de ontbossing is het evenwicht in CO2 productie en CO2 absorptie door fotosynthese niet meer in balans. Volgens Goodland en Anhang (2009) moet de koolstofdioxideuitstoot door respiratie wel opgenomen worden in de berekeningen. Herrero et al. (2009) stippen aan dat door Pachauri et al. (2006) en het Kyoto Protocol vee niet geteld wordt als een netto bron van koolstof en dus ook niet noodzakelijk opgenomen moet worden in de berekeningen. Zij beweren ook dat het evenwicht tussen CO2 productie en CO2 absorptie inderdaad niet helemaal gelijk is, maar dat wanneer men dit evenwicht globaal bekijkt dit verschil minimaal is.
15
2.2.1.2.2.
Methaan (CH4)
Veeteelt is verantwoordelijk voor 35 tot 40% van de totale antropogene methaanemissies. De belangrijkste onderdelen van veeteelt die hiertoe bijdragen zijn gastro-intestinale fermentatie en methaanemissies vanuit mest, die samen tellen voor 80% van de methaanuitstoot door landbouw. Het is onwaarschijnlijk dat het belang van gastro-intestinale fermentatie nog verder zal toenemen, omdat er relatief gezien een daling plaatsvindt van het aantal herkauwers en de huidige trend bestaat uit een hogere productiviteit in de productie van herkauwers. Hier staat tegenover dat de methaanemissies vanuit dierlijke mest steeds meer stijgt, ondanks het feit dat ze in absolute termen veel lager zijn (Steinfeld et al., 2006). Wanneer de methaanuitstoot per voedselcategorie wordt weergegeven in Nederland blijkt dat vlees- en melkproducten de grootste bijdrage leveren. Deze bijdrage bedaagt meer dan 85% (figuur 5) (Kramer et al., 1999). De berekening van de methaanuitstoot volgens Steinfeld et al. (2006) is ook niet volledig correct in de ogen van Goodland en Anhang (2009). Steinfeld et al. (2006) gebruikt een “global warming potential” van 23 over een tijdspanne van 100 jaar. Dit is niet correct volgens Goodland en Anhang (2009). Zij vinden dat een GWP van 72 over een tijdspanne van 20 jaar moet worden gebruikt wegens de grote effecten die methaan kan teweegbrengen in 20 jaar en wegens de verwachte grote klimaatwijzigingen binnen 20 jaar, indien er geen significante reductie van broeikasgassen plaatsvindt. Herrero et al. (2009) bemerken evenwel dat de methode die Steinfeld et al. (2006) heeft gebruikt geldig en algemeen aangenomen is. Er lopen evenwel grote discussies over de hoeveelheid opwarming die methaan veroorzaakt (Shindell et al., 2009). Figuur 5 Bijdrage van de voedselcategoriën aan de methaanemissies afkomstig van de voedselconsumptie van Nederlandse huishoudens (Kramer et al., 1999)
CH4 emissies 0,4% 8,5%
Aardappelen, groenten en fruit
1,9% 2,3%
Brood, gebak en bloemproducten
0,5% Dranken en suikers die worden verwerkt in producten Oliën en vetten
46,0%
40,4%
Vlees, vleesproducten en vis Melkproducten
16
2.2.1.2.2.1. Methaanuitstoot door gastro-intestinale fermentatie De belangrijkste bron van humane methaanemissies over de wereld is vee. Herkauwers (runderen, buffels, schapen, geiten en kamelen) produceren de grootste hoeveelheid methaan als deel van hun normale verteringsproces. In de pens van deze dieren vindt microbiële fermentatie plaats, dat vezels omzet in verteerbare producten die opgenomen kunnen worden door het dier. Een bijproduct van deze fermentatie is methaan en dit wordt uitgeademd door het dier (Hockstad et al., 2011; Kramer et al., 1999; Steinfeld et al., 2006). Runderen verliezen ongeveer 6% van de door hen opgenomen energie als methaan via ructus (Johnson en Johnson, 1995). Ongeveer 80% van methaan uitgestoten door vee is afkomstig van runderen (vleesvee en melkvee). Monogastrica (varkens, paarden, kippen) produceren ook methaan door fermentatie, maar in veel lagere hoeveelheden. Dit komt omdat de fermentatie bij monogastrica gebeurt in de dikke darm en de productiecapaciteit voor methaan van de dikke darm is veel lager (Hockstad et al., 2011). Van de jaarlijkse methaanuitstoot van vee is 72% afkomstig van melkvee en 19% afkomstig van vleesvee (Van Amstel et al., 1994). De hoeveelheid methaan die wordt uitgestoten is afhankelijk van verschillende factoren: leeftijd, gewicht en lichaamsbeweging van het dier, de soort, hoeveelheid en kwaliteit van het opgenomen voeder, speciesverschillen en er zijn zelfs individuele verschillen (Paustian et al., 2006; Steinfeld et al., 2006). Hoe lager de kwalitiet van het voeder en/of hoe hoger de hoeveelheid opgenomen voeder, hoe hoger de methaanemissie (Hockstad et al., 2011). De hoeveelheid methaan geproduceerd door fermentatie bedraagt volgens Steinfeld et al. (2006) 86 miljoen ton CH4 per jaar. Bellarby et al. (2008) stellen dat de methaanuitstoot van vee door fermentatie, naast stikstofoxidenemissies afkomstig van de bodem, een van de grootste bijdragen is aan de totale niet-CO2 emissies van de landbouw. Volgens hen bedraagt deze bijdrage 32%. In het rapport van Hockstad et al. (2011) staat beschreven dat de totale emissies van methaan in de Verenigde Staten door vee in 2009 139,8 Tg CO2 Eq.(CO2 equivalenten uitgedrukt in teragram) bedragen. De grootste bijdrage wordt geleverd door vleesvee (71%), gevolgd door melkvee (24%). De resterende emissies komen van paarden, schapen, varkens en geiten (figuur 6). In Nederland was gedurende 1990 38% van de totale methaanuitstoot afkomstig van gastrointestinale fermentatie van vee (Kramer et al., 1999). Figuur 6 Methaanemissies afkomstig van gastro-intenstinale fermentatie in de Verenigde Staten (Tg CO2 Eq.) (uit Hockstad et al., 2011)
Type vee
1990
2000
2005
2006
2007
2008
2009
Vleesvee
94,5
100,6
99,3
100,9
101,6
100,7
99,6
Melkvee
31,8
30,7
30,4
31,1
32,4
32,9
33,2
Paarden
1,9
2,0
3,5
3,6
3,6
3,6
3,6
Schapen
1,9
1,2
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Varkens
1,7
1,9
1,9
1,9
2,1
2,1
2,1
Geiten
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Totaal
132,1
136,5
136,5
138,8
141,0
140,6
139,8
Nota: Het totaal kan door afronding niet sommeren.
17
De grootte van de methaanuitstoot door dieren is rechtstreeks afhankelijk van het aantal dieren. Dit heeft als gevolg dat intensieve veeteeltbedrijven een hogere methaanuitstoot zullen hebben, hoewel de uitstoot per producteenheid (melk, vlees) lager zal zijn (Smith et al., 2007). Dit komt omdat een intensief veeteeltbedrijf optimale oogsten wilt krijgen van hoog kwalitatieve akkers en meer land spaart voor andere doeleinden. Dit wilt dus zeggen dat de hoeveelheid land gebruikt voor landbouw geminimaliseerd wordt (Bellarby et al., 2008). Het aantal dieren dat men moet opfokken, is rechtstreeks afhankelijk van de hoeveelheid vlees die geconsumeerd wordt door de mens. Hier komt nog bij dat de tijd die nodig is om een dier op te fokken verminderd is in intensieve systemen, voornamelijk door het geconcentreerde voeder dat ze krijgen. Dit geldt voornamelijk voor kippen en varkens. Deze laatste dieren worden ook meer en meer ingezet in de vleesproductie omdat kippen en varkens veel minder broeikasgassen produceren via gastro-intestinale fermentatie dan runderen en schapen (Bellary et al., 2008). 2.2.1.2.2.2. Methaanuitstoot door dierlijke mestproductie Er komt methaan vrij uit mest door de anaerobe decompositie van het organische materiaal in de mest (Kramer et al., 1999; Steinfeld et al., 2006). Dit gebeurt voornamelijk indien mest wordt opgeslagen in vloeibare vorm, zoals in meren of tanks. Grote varkensbedrijven over de hele wereld (behalve Europa) en grote melkveebedrijven in Noord Amerika doen dit vooral. Mest die wordt gedeponeerd op akkers of weiden, of opgeslagen in droge vorm, produceert niet zulke hoeveelheden methaan (Bellarby et al., 2008; Steinfeld et al., 2006). De hoeveelheid methaan die wordt geproduceerd uit mest is afhankelijk van verschillende factoren, zoals de omgevingstemperatuur, de opslagtijd, de vochtigheidsgraad, maar ook van de hoeveelheid energie die de mest bevat. De redenering hoe hoger de energetische waarde van het voeder, hoe meer energie in de mest, gaat tegenwoordig niet meer noodzakelijk op. Dit komt omdat men beter verteerbare voeders produceert, waardoor er minder energie verloren gaat in de mest. Volgens Steinfeld et al. (2006) bedraagt de methaanuitstoot van mest 17,5 miljoen ton CH4 per jaar. Op landenbasis levert China de grootste bijdrage, voornamelijk door varkens. Varkens hebben als species de grootste bijdrage in methaan uit mest, gevolgd door melkvee. Varkens zijn verantwoordelijk voor ongeveer de helft van de methaanemissies uit mest (Steinfeld et al., 2006). 2.2.1.3.
Koolstofuitstoot door de verwerking en het transport van veeteeltproducten
2.2.1.3.1.
Koolstofdioxide-uitstoot door de verwerking van veeteeltproducten
Volgens Steinfeld et al. (2006) is de verwerking van veeteeltproducten verantwoordelijk voor een CO 2 uitstoot van enkele 10 miljoen ton per jaar (figuur 7). Deze inschatting is evenwel moeilijk te maken, omdat er veel verschillen zijn in energieverbruik over de wereld. De verwerking van deze producten gaat over het slachten van dieren en het verpakken en transport van dierlijke producten. Het transport en de verwerking van melk zorgen voor een hoge uitstoot. Dit komt omdat het transport van melk gekoeld moet en er veel energie kruipt in de pasteurisatie van melk en de vorming van kazen (Steinfeld et al., 2006). Landen in de overgang naar ontwikkeld land zorgen voor de grootste stijging in vleesconsumptie, omdat ze voordien zeer weinig vlees aten. Schapen- en rundveevlees hebben de grootste impact op het klimaat. Ze hebben een “global warming potential” van respectievelijk 17 en 13
18
kg CO2-equivalenten per kilogram vlees. De “global warming potential” van varkens- en kippenvlees bedraagt maar de helft hiervan (Bellarby et al., 2008). Figuur 7 Indicatieve energiekosten voor de verwerking (uit Sainz, 2003)
Product
Verbruik van
Eenheden
Bron
fossiele brandstoffen Kippenvlees
2,59
-1
MJ-kg levend gewicht
Whitehead en Shupe, 1979
Eieren
6,12
Varkensvlees (vers) Varkensvlees (verwerkt) Schapenvlees
MJ-dozijn
-1
OECD, 1982
-1
Singh, 1986
6,30
-1
MJ-kg vlees
Singh, 1986
10,4
-1
McChesney et al.,
3,76
MJ-kg karkas
MJ-kg karkas
1982 Schapenvlees (ingevroren)
0,432
-1
MJ-kg vlees
Unklesbay en Unklesbay, 1982
Rundsvlees
4,37
Rundsvlees (ingevroren)
0,432
-1
Poulsen, 1986
-1
Unklesbay en
MJ-kg karkas MJ-kg vlees
Unklesbay, 1982 Melk
1,12
Kaas, boter, melkweipoeder Melkpoeder, boter
2.2.1.3.2.
2,62 2,62
-1
Miller, 1986
-1
Miller, 1986
-1
Miller, 1986
MJ-kg MJ-kg MJ-kg
Koolstofdioxide-uitstoot door het transport van veeteeltproducten
Transport vindt plaats op verschillende stadia: het leveren van voeder voor het vee, transport tussen het landbouwbedrijf en de industrie, transport tussen de industrie en de winkels en het transport van de winkels naar de consumenten (het kopen) (Kramer et al., 1999). Vroeger gebeurde dit transport voornamelijk over korte afstanden, maar tegenwoordig niet meer. Sojabonen die veel worden verwerkt in dierenvoeder worden van Brazilië naar Europa getransporteerd. Vleesproducten (kip, varken en rund) worden verscheept over de hele wereld. In totaal is de bijdrage van het transport aan CO 2 uitstoot 800 tot 850 duizend ton per jaar. Het transport van en naar de haven is hier evenwel niet bijgerekend (Steinfeld et al., 2006). Garnett (2008) beweert dat er ook rekening moet worden gehouden met de transportwijze. Wanneer de uitstoot per kilometer wordt bekeken, is verscheping van producten voordeliger dan wegtransport in de uitstoot van broeikasgassen. 2.2.2. Stikstofuitstoot De voornaamste vormen van stikstofuitstoot afkomstig van de landbouw zijn stikstofoxide en ammoniak. Ongeveer 65% van de totale antropogene stikstofoxidenemissies wordt veroorzaakt door veeteelt. Stikstofoxide is het meest potente broeikasgas van de drie belangrijkste broeikasgassen. De
19
verwachting is dat dit niveau van uitstoot nog verder zal stijgen in de toekomst (Steinfeld et al., 2006). Uit een studie van Kramer et al. (1999) blijkt dat de belangrijkste bijdrage in Nederland aan de stikstofoxidenemissies afkomstig is van het telen van gewassen. De bijdrage van veeteelt in de totale antropogene ammoniakemissies bedraagt 65%, voornamelijk via mest. Het aandeel van landbouw is nog groter, namelijk 94%. Het resultaat hiervan is lucht- en milieuverontreiniging (Steinfeld et al., 2006). 2.2.2.1.
Stikstofuitstoot van kunstmest gebruikt voor voederproductie
Minerale kunstmest wordt onder andere gegeven aan graslanden en aan gewassen die gevoederd worden aan vee. Ongeveer 20 tot 25% van de totale hoeveelheid gebruikte minerale kunstmest kan dus worden toegeschreven aan de veeteeltsector. 14% van de gemiddelde minerale kunstmest vervliegt als ammoniak (NH3). Dit staat gelijk aan 3,1 miljoen ton stikstofuitstoot in ammoniakvorm per jaar (Steinfeld et al., 2006). Uit minerale kunstmest komt nog een andere emissie, namelijk stikstofoxide (N2O). De hoeveelheid N2O uitstoot is afhankelijk van het gebruik en het tijdstip van kunstmesttoediening. Het kan ook verschillen naargelang het soort kunstmest. De totale hoeveelheid stikstofuitstoot in stikstofoxidenvorm afkomstig van kunstmest bedraagt 0,2 miljoen ton per jaar (Steinfeld et al., 2006). 2.2.2.2.
Uitstoot vanuit waterbronnen na gebruik van kunstmest
Slechts 50% van de hoeveelheid stikstof (N) toegevoegd via kunstmest wordt opgenomen door de te oogsten plant (Bellarby et al., 2006). Van dit niet opgenomen deel wordt er ook een hoeveelheid niet opgenomen in de bodem. Het grootste deel van de verloren stikstof komt in het water, een klein deeltje in de atmosfeer (Bellarby et al., 2006; Steinfeld et al., 2006). Stikstof kan in water voorkomen als N2 of als N2O. De bijdrage van stikstof afkomstig van kunstmest gebruikt door veeteelt bedraagt 0,2 miljoen ton stikstof als stikstofoxide (Steinfeld et al., 2006). 2.2.2.3.
Stikstofverliezen in de productiecyclus van vee
De efficiëntie van gewassen om stikstof op te nemen, is niet optimaal. Daarbij komt ook nog eens dat de efficiëntie van vee om stikstof op te nemen uit het voeder nog lager is (Steinfeld et al., 2006). De retentie van stikstof in dierlijke producten (melk, vlees, wol en eieren) bedraagt maar 5 tot 20 percent van de totale stikstofopname (Kroeze et al, 1997). Het gevolg hiervan is dat een grote hoeveelheid stikstof terug wordt uitgescheiden via dierlijke excreties (faeces, urine) en zo in de omgeving terecht komt. Wanneer men deze excreties gebruikt als organische kunstmest is niet alle uitgescheiden stikstof afval. Dit wordt voornamelijk gedaan bij herkauwers, wat er voor zorgt dat hun bijdrage aan het verlies van stikstof via de omgeving niet zo groot is als hun bijdrage van stikstof in hun excreties. In dierlijke productiesystemen waar de opname van stikstof hoog is, wordt meer dan de helft daarvan terug uitgescheiden als urine (Steinfeld et al., 2006).
20
2.2.2.4.
Stikstofuitstoot door de opslag van mest
Normaal gezien wordt er maar een kleine hoeveelheid stikstof omgezet in stikstofoxide tijdens de opslag en gebruik van mest. Dit komt omdat er speciale voorwaarden zijn om stikstofoxide te vormen. De samenstelling van de mest moet juist zijn en er moeten speciale omgevingsvoorwaarden zijn. Als eerste moet de mest aeroob behandeld worden, zodat ammoniak en organisch stikstof kunnen omgezet worden in nitraten en nitrieten (nitrificatie). Daarna moet de mest anaeroob behandeld worden, zodat de nitraten en nitrieten gereduceerd kunnen worden tot N 2 met als tussenproduct N2O en NO (denitrificatie). Deze voorwaarden worden het best tegemoet gekomen in droge mestsystemen. Dit is in tegenstelling tot de methaan uitstoot, met andere woorden een reductie in methaan gaat gepaard met een stijging van N2O (Steinfeld et al., 2006). Een inschatting van de uitstoot van mest is moeilijk om te maken, gezien de onzekere omstandigheden, maar volgens Steinfeld et al. (2006) zijn de N2O emissies van mestopslag ongeveer gelijk aan 0,7 miljoen ton stikstofuitstoot per jaar. Uit mest vervliegt ook ammoniak en deze bijdrage is veel groter dan die van N 2O uit mest. Dit wordt door Steinfeld et al. (2006) geschat op 2 miljoen ton stikstof. De volledige stikstofuitstoot van mest bedraagt ongeveer 10 miljoen ton stikstof (Steinfeld et al., 2006). 2.2.2.5.
Stikstofemissies door mest op het land (applicatie of directe depositie)
Mest kan op het land raken door rechtstreekse depositie van vee of door mechanische applicatie. Beide manieren hebben een hoge uitstoot van vluchtig ammoniak. Het Intergovernmental Panel on Climate Change stelt een standaard stikstofverlies door vluchtig ammoniak van 20% voor, waarbij de directe en het mechanische depositie van mest worden geteld. Uit mest kan ook N2O uitstoot komen. Hier is de inschatting van de hoeveelheid weer onzeker door interacties en de nood aan specifieke omgevingsomstandigheden (Steinfeld et al., 2006). Toch schat het Intergovernmental Panel on Climate Change op een uitstoot van 1,7 miljoen ton stikstof per jaar uit directe depositie van mest (Smith et al., 2007). Intensieve productiesystemen met in verhouding tot hun mestproductie weinig land, produceren meer mest dan nodig voor de gewassen (Anoniem, 2005). Overbemesting is het gevolg hiervan en zorgt voor accumulatie van stikstof en fosfor in de bodem (Thorne, 2007). 2.2.2.6.
Emissies na de stikstofverliezen van mest na applicatie of directe depositie
De hoeveelheid stikstof die wordt opgenomen, hangt af van de bodembedekking: een mix van groenten en gras neemt grote hoeveelheden stikstof op, terwijl rijgewassen veel minder stikstof opnemen en de verliezen van stikstof van onbedekte of geploegde gronden nog veel hoger zijn (Steinfeld et al., 2006). Steinfeld et al. (2006) schatten de indirecte verliezen van stikstof vanuit mest op 1,3 miljoen ton stikstof per jaar. Er moet wel rekening worden gehouden met het feit dat de methode die wordt gebruikt voor de berekening onderhevig is aan vele onzekerheden. Stikstofoxidenemissies afkomstig van de bodem zijn verantwoordelijk voor 32% van de totale niet-CO2 emissies geproduceerd door de landbouw (Bellarby et al., 2008).
21
Figuur 8 De rol van vee in de uitstoot van koolstofdioxide, methaan en stikstofoxide (uit Steinfeld et al., 2006)
22
3. HET EFFECT VAN KLIMAATOPWARMING OP VEETEELT Sinds er een stijging van de gemiddelde temperatuur in de gematigde streken is waargenomen, stijgt in deze regio’s ook de incidentie van oorspronkelijk tropische en subtropische ziekten. Een belangrijke ziekte voor de veeteelt is het blauwtongvirus. Dit virus staat geclassificeerd als een Lijst A ziekte door het Office International des Epizooties (OIE). Dit is de wereldorganisatie voor dierengezondheid (Purse et al., 2005). Voor 1998 waren er slecht twee uitbraken van dit virus in de gematigde streken bekend (Wilson en Mellor, 2008). Echter, sinds 1998, zijn er verschillende uitbraken geweest in deze regio’s en zijn er reeds infecties met 5 verschillende serotypes in West Europa gekend (Purse et al., 2005). Het blauwtongvirus infecteert herkauwers. Schapen zijn er het meest gevoelig aan, voornamelijk de nieuwere rassen die gespecialiseerd zijn in vlees- of wolproductie (Darpel et al., 2007; Purse et al., 2005). Runderen zijn een belangrijk reservoir die subklinisch geïnfecteerd kunnen zijn (Purse et al., 2005). De symptomen zijn variabel, en zijn onder andere: paralyse, zwelling van het hoofd (voornamelijk de lippen en de tong), koorts en sterfte (Wilson en Mellor, 2008). In Noord Europa resulteerde de laatste blauwtonginfectie met serotype 8 in een hoge incidentie van ziekte (Elbers et al., 2007). Deze ziekte wordt overgedragen door bloedzuigende vrouwelijke Culicoides muggen. Culicoides muggen zijn klein en geen goede vliegers, ze zijn dus afhankelijk van de wind om lange afstanden af te leggen (Purse et al., 2005). Deze muggen zuigen bloed om eiwitten op te nemen om eitjes te kunnen leggen. Wanneer de gastheer geïnfecteerd is met het blauwtongvirus, bevindt dit zich ook in de bloedbaan. Hierdoor raakt de mug geïnfecteerd met het virus. In de mug vermeerdert het virus zich in de darmwand. Wanneer het virus voldoende vermeerderd is, verspreidt het zich via de buikholte naar de speekselklieren. Hier vindt een tweede reproductiecyclus van het virus plaats. Hierna is het virus klaar om via het speeksel van de mug verspreid te kunnen worden in nieuwe gastheren (Wilson en Mellor, 2008). Culicoides muggen zijn gevoelig voor temperatuur. Een stijging van de temperatuur in de gematigde streken zorgt ervoor dat de natuurlijke habitat van de mug zich uitbreidt naar noordelijker gelegen streken (Purse et al., 2005; Wilson en Mellor, 2008). Een stijging van de temperatuur heeft ook gevolgen voor de snelheid van het RNA-polymerase dat zorgt voor de replicatie van het virus. Wanneer RNA-polymerase sneller werkt, bereikt het virus dus ook sneller de speekselklieren en verkort dus de incubatietijd in de mug (Wilson en Mellor, 2008).
23
BESPREKING De grootte van de bijdrage van veeteelt aan antropogene broeikasemissies varieert per auteur. Gill et al. (2010), Smith et al. (2007), Koneswaran en Nierenberg (2008) en Steinfeld et al. (2006) concluderen
dat
veeteelt
in
totaal
verantwoordelijk
is
voor
18%
van
alle
antropogene
broeikasgasemissies (figuur 8), een aandeel dat groter is dan dat van de transportsector. De directe bijdrage van vee, als methaanuitstoot en stikstofoxidenuitstoot, aan de globale antropogene broeikasgasemissies bedraagt 9% (Gill et al., 2010; Smith et al., 2007). Hoewel veel auteurs dezelfde waarden hanteren als de oorspronkelijke artikels van Smith et al. (2007) en Steinfeld et al. (2006), zijn er ook artikels die compleet andere waarden geven. Bepaalde artikels zijn het zelfs niet eens met elkaar over op welke manier herkauwers nu juist bijdragen aan de klimaatopwarming (Goodland en Anhang, 2009). Dit duidt toch op duidelijke verschillen en onzekerheden in de verschillende studies. Het is belangrijk dat berekeningen en veronderstellingen inzake de broeikasgasemissies goed gedocumenteerd worden, zodat men de verschillende meningen en artikels op een objectieve manier kan vergelijken. Intensieve veeteeltsystemen zorgen voor een grotere uitstoot van broeikasgassen dan extensieve systemen. Toch wordt er gepoogd om de uitstoot per dier relatief gezien te doen dalen door gebruik van efficiëntere voeders en door genetisch betere dieren te fokken. Runderen zijn verantwoordelijk voor de grootste methaanuitstoot. Volgens Hockstad et al. (2011) is vleesvee verantwoordelijk voor de grootste methaanuitstoot in Amerika, gevolgd door melkvee. Anderzijds wordt door Van Amstel (1994) geschreven dat melkvee verantwoordelijk is voor de grootste methaanuitstoot. Deze studies zijn evenwel gebeurd in andere landen, waar de nadruk op vleesproductie dan wel melkproductie anders zal zijn. In vergelijking met herkauwers zijn varkens en pluimvee verantwoordelijk voor een uitstoot van CO2 en stikstofoxide en minder van methaan. Anderzijds is er ook een effect van de klimaatopwarming op de gezondheid van de dieren zelf. Een recent voorbeeld hiervan is het blauwtongvirus, dat pas sinds 1998 voorkomt in onze streken. De broeikasgasuitstoot afkomstig van veeteelt kan men wel proberen te verlagen, maar tot nul herleiden is onmogelijk. Men kan de uitstoot van broeikasgassen door de landbouw reduceren, dit door genetische selectie naar dieren met een betere voederconversie, het produceren van kwalitatief betere voerders die beter door de dieren opgenomen kunnen worden met als resultaat een lagere methaanuitstoot en misschien het reduceren van de vleesconsumptie per persoon. Dit laatste is wel een delicaat onderwerp, gezien voedsel een primaire behoefte is die men onmogelijk kan verbieden.
24
REFERENTIELIJST Anoniem (2005). Responding to the “Livestock Revolution. Internetreferentie: ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/010/a0260e/a0260e00.pdf (geraadpleegd op 7 april 2012). Bellarby J., Foereid B., Hastings A. en Smith P. (2008). Cool Farming: Climate impacts of agriculture and mitigation potential, Amsterdam, 44 pp. Canadell J.G., Le Quéré C., Raupach M.R., Field C.B., Buitenhuis E.T., Ciais P., Conway T.J., Gillet N.P., Houghton R.A. en Marland G. (2007). Contributions to accelerating atmospheric CO 2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks. PNAS 104, 18866-18870. Crutzen P.J. (2002). Geology of mankind. Nature, 415, 23. Darpel K.E., Batten C.A., Veronesi E., Shaw A.E., Anthony S., Bachanek-Bankowska K., Kgosana L., bin-Tarif A., Carpenter S., Müller-Doblies U., Takamatsu H., Mellor P.S., Mertens P.P.C. en Oura C.A.L. (2007). Clinical sings and pathology shown by British sheep and cattle infected with bluetongue virus serotype 8 derived from the 2006 outbreak in northern Europe. Veterinary Record 161, 253-261. Garnett T. (2008). Cooking up a storm. Food, greenhouse gas emissions and our changing climate, Surrey, p. 1-10. Gill M., Smith P. en Wilkinson J.M. (2010). Mitigating climate change: the role of domestic livestock. Animal 4 (3), 323-333. Goodland R. en Anhang J. (2009). Livestock and Climate Change. What if the key actors in climate change are.. cows, pigs, and chickens?. World Watch Magazine 22 (6), 10-19. Hansen J., Sato M. en Ruedy R. (1997). Radiative forcing and climate response. Journal of geophysical research 102, 6831-6864. Herrero M., Gerber P., Vellinga T., Garnett T., McAllister T., Leip A., Opio C., Westhoek H.J., Thornton P.K., Olesen J., Hutchings N., Montgomery H., Soussana J-F., Wassenaar T. en Steinfeld H. (2009). Livestock and greenhouse gas emissions: the importance of getting the numbers right. Animal Feed Science and Technology 166, 779-782. Hockstad L., Cook B., Coe E., Desai M., Hanle L., Sibold K., Schmeltz R., Wirth T., Jenkins J., Ottinger D. en Godwin D. (2011). Agriculture. In: Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2009. Internetreferentie: http://www.epa.gov/climatechange/emissions/downloads11/USGHG-Inventory-2011-Complete_Report.pdf (geraadpleegd op 21 april 2012). Houghton J.T., Ding Y., Griggs D.J., Noguer M., van der Linden P.J., Dai X., Maskell K. en Johnson C.A. (2001). Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 881 pp.
25
Johnson K.A. en Johnson D.E. (1995). Methane emissions from cattle. Journal of animal science 73, 2483-2492. Koneswaran G. en Nierenberg D. (2008). Global Farm Animal Production and Global Warming: Impacting and Mitigating Climate Change. Environmental Health Perspectives 116, 578-582. Kramer K.J., Moll H.C., Nonhebel S. en Wilting H.C.(1999). Greenhouse gas emissions related to Dutch food consumption. Energy Policy 27, 203-216. Kroeze C., Mosier A., Nevison C., Oenema O., Seitzinger S. en van Cleemput O. (1997). Agriculture. In: Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories (volume 3), IPPC, Geneva, Zwitserland, p. 4.1 - 4.140. McMichael A.J., Powles J.W., Butler C.D. en Uauy R. (2007). Food, livestock production, energy, climate change, and health. The Lancet 370, 1253-1263. Pachauri R.K., Reisinger A., Bernstein L., Bosch P., Canziani O., Chen Z., Christ R., Davidson O., Hare W., Huq S., Karoly D., Kattsov V., Kundzewicz Z., Liu J., Lohmann U., Manning M., Matsuno T., Menne B., Metz B., Mirza M., Nicholls N., Nurse L., Palutikof J., Parry M., Qin D., Ravindranath N., Ren J., Riahi K., Rosenzweig C., Rusticucci M., Schneider S., Sokona Y., Solomon S., Stott P., Stouffer R., Sugiyama T., Swart R., Tirpak D., Vogel C. en Yohe G. (2007). Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II, and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPPC, Geneva, Zwitserland, 104 pp. Paustian K, Antle J.M., Sheehan J. en Paul E.A. (2006). Mitigation Opportunities: Increased Sinks and Reduced Emissions. In: Agriculture’s Role in Greenhouse Gas Mitigation, Pew Center on Global Climate Change, Arlington, p. 7-25. Purse B.V., Mellor P.S., Rogers D.J., Samuel A.R., Mertens P.P.C. en Baylis M. (2005). Climate change and the recent emergence of bluetongue in Europe. Nature Reviews 3, 171-181. Rockström J., Steffen W., Noone K., Persson A., Chapin F.S., Lambin E.F., Lenton T.M., Scheffer M., Folke C., Schellnhuber H.J., Nykvist B., de Wit C.A., Hughes T., van der Leeuw S., Rodhe H., Sörlin S., Snyder P.K., Costanza R., Svedin U., Falkenmark M., Karlberg L., Corell R.W., Fabry V.J., Hansen J., Walker B., Liverman D., Richardson K., Crutzen P. en Foley J.A. (2009). A safe operating space for humanity. Nature 461, 472-475. Sainz R.D. (2003). Livestock-Environment Initiative Fossil Fuels Component: Framework for Calculating Fossil Fuel Use in Livestock Systems. Internetreferentie: http://www.fao.org/ag/againfo/programmes/pt/lead/toolbox/Fossils/fossil.pdf (geconsulteerd op 7 april 2012).
Shindell D.T., Schmidt G.A., Miller R.L. en Mann M.E. (2003). Volcanic and Solar Forcing of Climate Change during the Preindustrial Era. Journal of Climate 16, 4094-4107.
26
Smith P., Martino D., Cai Z., Gwary D., Janzen H., Kumar P., McCarl B., Ogle S., O’Mara F., Rice C., Scholes B. en Sirotenko O. (2007). Agriculture. In: Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, p. 499532. Steinfeld H., Gerber P., Wassenaar T., Castel V., Rosales M. en de Haan C. (2006). Livestock’s role in climate change and air pollution. In: Livestock’s Long Shadow: Environmental Issues and Options, Rome, p. 79-123.
Thorne P.S. (2007). Environmental Health Impacts of Concentrated Animal Feeding Operations: Anticipating Hazards – Searching for Solutions. Environmental Health Perspectives 115, 296–297.
Van Amstel A.R., Albers R.A.W., Kroeze C.,Matthijsen A.J.C.M., Olivier J.G.J. en Spakman J. (1994). Greenhouse gas emissions in the Netherlands 1990, 1991, 1992 and projections for 1990-2010. Internetreferentie: http://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/773001003.pdf (geconsulteerd op 5 april 2012).
Wilson A. en Mellor P. (2008). Bluetongue in Europe: vectors, epidemiology and climate change. Parasitology Research 103, 69-77.
27
