단위 가축 생산에서 반추 동물 생산으로 12% 전환하면 배출량을 줄이고 5억 2,500만 명의 농작물 생산을 늘릴 수 있습니다.

Nature Food 3권, 페이지 1040–1051(2022)이 기사 인용

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반추 동물은 단일 위 가축보다 사료 사용 효율이 낮고 반응성 질소 및 메탄 배출이 더 높지만 채집 및 짚 공급 원료를 통해 인간이 먹을 수 없는 바이오매스를 활용할 수 있습니다. 여기서 우리는 반추 동물을 단위 가축으로 대체하여 전체 수명 주기 관점에서 전 세계적으로 질소 손실 및 온실 가스 배출의 변화를 정량화하는 반사실적 분석을 수행합니다. 전 세계 가축 생산량의 12%를 단위 가축에서 반추 동물로 전환하면 토지 이용 변화와 반추 동물 사료에 대한 농경지 수요 감소로 인해 질소 배출을 2%, 온실가스 배출을 5% 줄일 수 있습니다. 방출된 농경지의 생산량은 전 세계 최대 5억 2,500만 명에게 식량을 공급할 수 있습니다. 더 많은 반추동물 제품은 최적화된 관리 외에도 인간과 생태계 건강에 대한 부정적인 영향을 줄이고 기후 영향을 완화함으로써 미화 4,680억 달러 상당의 전반적인 이익을 창출할 것입니다.

2010년 전 세계 가축 부문은 65 TgN yr−1을 배출했는데, 이는 총 인위적 반응성 질소(Nr) 배출의 1/3을 차지합니다1. 전체 가축 생산 과정은 전 세계 인위적 온실가스(GHG) 배출량의 약 15%를 발생시켰으며, 반추 동물과 단위 가축은 각각 연간 5.7 및 1.4PgCO2e 온실가스 배출량을 차지했습니다2. 가축 사료 생산은 전 세계 총 농경지 면적의 약 2/3를 사용하며3 가축 유래 단백질 수요의 증가는 식품-사료 경쟁을 가속화할 수 있습니다4.

반추동물의 사료 사용 효율성은 단일 위 가축에 비해 반추동물의 경우 더 낮으며1 이는 반추동물의 단백질 생산 단위당 Nr 및 GHG 배출량이 상대적으로 더 높습니다. 반추 동물 제품 소비를 줄이면 육류 생산이 환경에 미치는 영향을 제한하는 데 도움이 될 수 있지만, 단위 가축, 특히 가금류의 동물성 단백질 요구량을 충족하려면 상충 관계가 따릅니다. 곡물은 집약적인 가금류 농장에서 사료의 약 95%를 차지하며, 가금류는 반추동물보다 인간이 먹을 수 있는 곡물을 상대적으로 더 많이 소비합니다6. 대조적으로, 반추동물 사료의 약 60%는 인간이 먹을 수 없는 셀룰로오스(예: 풀, 작물 잔재물, 나뭇잎)입니다7. 따라서 반추동물은 사용할 수 없는 식물 바이오매스의 사용을 극대화하고 식량 안보에 도움이 되며 농업이 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 기여할 수 있습니다8,9.

우리는 가축 사료로 셀룰로오스 사용을 극대화하면 높은 환경 비용 및 식량 안보 위험과 관련된 곡물 사료 생산에 대한 압력을 줄일 수 있다고 주장합니다. 여기서 우리는 반추 동물을 단위 가축으로 대체하여 전체 수명주기 관점에서 166개국의 Nr 및 GHG 배출 변화를 정량화하는 반사실적 분석을 수행합니다. 그런 다음 지역적 제약을 고려하여 동일한 양의 단백질을 생산하는 효율성 측면과 여러 국가의 반추동물 및 단위 가축의 Nr 및 GHG 배출량을 계산했습니다. 이러한 글로벌 분석을 바탕으로 우리는 반추 동물의 비율을 최대화하여 Nr 및 GHG 배출을 줄이고 곡물 기반 인간 식품 생산을 위한 농경지의 가용성을 높이는 최적화된 가축 단백질 생산 시나리오를 개발했습니다. 저배출 식품 생산을 위해 반추동물을 관리하면 식량 안보를 보호하고 환경에 미치는 영향을 줄이며 기후 변화를 완화할 수 있습니다.

반추동물은 단일 위 가축(kgN단일위당 6.3kgNfeed)보다 사료 요구량이 더 크지만(반추 동물 kgN당 14.8kgNfeed) 주로 인간이 먹을 수 없는 셀룰로오스를 먹습니다(확장 데이터 그림 1). 단일 위 가축 생산은 단위당 동등한 단백질을 생산하기 위해 반추 동물 생산보다 약 4배 더 많은 농경지를 필요로 합니다(그림 1a, c 및 확장 데이터 그림 2 및 3)(단위 가축의 경우 t당 단백질 8.0ha, 단일 위 가축의 경우 t당 1.9ha의 단백질) 반추 동물). 전 세계 반추 동물은 2019년에 약 7 Tg의 단백질-N을 생산했습니다. 단위 가축만으로 동일한 수준의 단백질을 생산하면 전체 생산 체인에 걸쳐 환경에 15%(7 Tg) 더 많은 질소 손실이 발생합니다. 대기로의 암모니아(NH3) 배출과 수역으로 배출되는 질산염(NO3-)은 이러한 시나리오에서 각각 13%(3Tg)와 18%(5Tg) 증가하는 반면, N2O와 NOx 배출은 14% 감소합니다. % (-0.3 Tg) 및 17 % (-0.04 Tg) (그림 2a, b). 실질적인 증가는 단위 가축을 위한 곡물 사료 생산과 관련이 있으며, 이는 더 많은 농경지 면적과 합성 비료 투입을 필요로 합니다.