Top Banner
Isabelle Weindl POTSDAM INSTITUTE FOR CLIMATE IMPACT RESEARCH IMPACTS OF LIVESTOCK FEEDING TECHNOLOGIES ON GREENHOUSE GAS EMISSIONS
20

Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

Apr 25, 2023

Download

Documents

Reik Donner
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

Isabelle Weindl

POTSDAM INSTITUTE FORCLIMATE IMPACT RESEARCH

IMPACTS OF LIVESTOCK FEEDING  TECHNOLOGIES ON GREENHOUSE GAS 

EMISSIONS

Page 2: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

OUTLINE

Introduction

Methodology and DataLivestock production

MAgPIE modelling framework 

Model applicationScenario analysis

Results

Discussion

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 2

Page 3: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

INTRODUCTION

Expected trendsPopulation growth, rising per capita caloric intake, diet shift towards animal products

Pressure on agricultural (eco‐)systems

Dominance of livestock sector Grazing land ruminants: 30 % of land surface

Feed crops: 34 % of global cropland

Livestock sector: 18 % of anthropogenic GHG emissions

ChallengesCompetition for biomass 

Trade‐off: livestock or energy sector?

Mitigation of GHG emissions

Dietary change more beneficial than technological mitigation?

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 3

Page 4: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

INTRODUCTION

Urgent need: Identify main characteristics of LPExploring impacts of global change on livestock sector & vice versa

Estimating extend of livestock revolution and its transformationpressures on agricultural systems

Assessment of the combined effects of various potential developments within the livestock sector, by:

Analysing sensitivity of decisive impact variables with respect to variations of most important parameters describing LP‐Systems

Central ideaMagnitude of environmental impacts per animal product highly determined by conversion efficiency

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 4

Page 5: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 5

Weindl et al. 

(2010)

METHODOLOGY AND DATA ‐

LIVESTOCK PRODUCTION ‐

Page 6: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

METHODOLOGY AND DATA

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 6

Regional specific feed energy requirements per unit animal product generated (GJ/t FM) and the share of different feedstock categories in the feed mix

 

 

0

10

20

30

40

50Cattle milk sub‐system 

0

20

40

60Chicken egg sub‐system 

0

50

100

150Pig sub‐system 

0

200

400

600

800Beef cattle sub‐system 

0

50

100Meat‐type chicken carcass 

sub‐system 

Weindl et 

al. (2010)

Page 7: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

METHODOLOGY AND DATA ‐

MAGPIE MODELLING FRAMEWORK ‐

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 7

Popp et al., 2010 ‐

modified

Page 8: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

MODEL APPLICATION

Baseline ScenarioSix 10‐year time steps: 1995 – 2055

No climate impacts on future yields

Exogenous scenario inputs: Drivers of global change

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 8

Page 9: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

MODEL APPLICATION

Scenarios of feeding technologies

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 9

Regional initial livestock  parametrization for 1995

Parametrization of the region  with the highest

conversion 

efficiency from feed to food.

Parametrization of the regionwith the lowest

conversion 

efficiency from feed to food

Linear  transformationex

tensive

intensive

Page 10: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

MODEL APPLICATION

Global agricultural non‐CO2emissions (Mt CO2‐e)

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 10

Weindl et al. (2010)

 

 

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500

1995 2005 2015 2025 2035 2045 2055

Worldref 

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500

1995 2005 2015 2025 2035 2045 2055

Worldext 

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500

1995 2005 2015 2025 2035 2045 2055

Worldint 

Page 11: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

MODEL APPLICATION

Regional agricultural non‐CO2emissions (Mt CO2‐e) 

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 11

   

 

 

 

      

 

0

1000

2000

3000AFRref 

0

1000

2000

3000AFRext 

0

1000

2000

3000AFRint 

0

1000

2000

3000CPAref 

0

1000

2000

3000CPAext 

0

1000

2000

3000CPAint 

0

500

1000

1500EURref 

0

500

1000

1500EURext 

0

500

1000

1500EURint 

0

500

1000FSUref 

0

500

1000FSUext 

0

500

1000FSUint 

0

1000

2000

3000LAMref 

0

1000

2000

3000LAMext 

0

1000

2000

3000LAMint 

Weindl et al. 

(2010)

Page 12: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

DISCUSSION

Action space for possible future developmentsEffects of extensive/intensive scenarios as upper/lower bounds for GHG emissions illustrate range & extent of mitigation options of livestock sector. 

Essential supplement to the mitigation efforts of other sectors.

Trade‐off:  Reducing impact of livestock production on environment by a shift towards a more vegetal based diet versus socio‐economic benefits of livestock.

Environmental and social sustainability of the future use of biomass depends on the way in which the main trade‐offs involving livestock production are resolved. 

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 12

Integrate the issue of GHG emissionsinto a wider matrix of potential trade‐offs 

Page 13: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

Isabelle Weindl

POTSDAM INSTITUTE FOR

CLIMATE IMPACT RESEARCH

THANK YOU

IMPACTS OF LIVESTOCK FEEDING  TECHNOLOGIES ON GREENHOUSE GAS 

EMISSIONS

Page 14: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

BIBLIOGRAPHYBondeau, A., Smith, P. C., Zaehle, S., Schaphoff, S., Lucht, W., Cramer, W.,Gerten, D., Lotze‐Campen, H., Müller, C., Reichstein, M., Smith, B., 2007. Modelling the role of agriculture for the 20th century global terrestrial carbon balance. Global Change Biology 13(3): 679‐706.

FAOSTAT (2010) www.faostat.fao.org

Krausmann, F., Erb, K.H., Gingrich, S., Lauk, C., Haberl, H., 2008. Global patterns of socioeconomic biomass flows in the year 2000: A comprehensive assessment of supply, consumption and constraints. Ecological Economics 65 (3), 471‐487.

Lotze‐Campen, H., Müller, C., Bondeau, A., Jachner, A., Popp A., Lucht, W., 2008a. Food demand, productivity growth and the spatial distribution of land and water use: a global modeling approach. Agricultural Economics 39, 325‐338.

Popp, A., et. al., Food consumption, diet shifts and associated non‐CO2 greenhouse gases from agricultural production. Global Environ. Change (2010), doi: 10.1016/j.gloenvcha.2010.02.001.

Steinfeld, H., Gerber, P., Wassenaar, T., Castel, V., Rosales, M., 2006. Livestock's long shadow. Environmental issues & options. (Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2006).

Wirsenius, S., 2000. Human Use of Land and Organic Materials. Modeling the Turnover of Biomass in the Global Food System. Chalmers University, Göteborg, Sweden.

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 14

Page 15: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 15

Page 16: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

OPTIONAL SLIDES

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 16

Page 17: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

METHODOLOGY AND DATA

GHG emissions from agricultural productionAnthropogenic N2O emissions from agricultural soils:calculated by including direct as well as indirect emissions

Anthr. N2O from animal waste management systems (AWMS):produced by nitrification and denitrification of the organic nitrogen content in livestock manure and urine

Anthropogenic CH4 emissions from AWMSs:are produced during the anaerobic decomposition of manure

Anthropogenic CH4 emissions from enteric fermentation:occur when microbes in an animal’s digestive system ferment food

Anthropogenic CH4 emissions from rice cultivation:depend on water management practices and regional specific emission factors

All emission factors are consistent with IPCC

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 17

Page 18: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

METHODOLOGY AND DATA (OPTIONAL)

Model regions

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 18

Page 19: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

Livestock production

METHODOLOGY AND DATA

06.07.2010 Impacts of Livestock Feeding Technologies on Greenhouse Gas Emissions 19

Weindl

et al. 

(2010)

Page 20: Impacts of livestock feeding technologies on greenhouse gas emissions

MODEL APPLICATION

Regional agricultural non‐CO2emissions (CO2‐e) 

06.07.2010 Impacts of Changes in the Livestock Sector on Greenhouse Gas Emissions 20

Weindl

et al. 

(2010)

 

 

 

 

      

 

0

500

1000MEAref 

0

500

1000MEAext 

0

500

1000MEAint 

0

1000

2000NAMref 

0

1000

2000NAMext 

0

1000

2000NAMint 

0

250

500PAOref 

0

250

500PAOext 

0

250

500PAOint 

0

500

1000PASref 

0

500

1000PASext 

0

500

1000PASint 

0

1000

2000

3000

4000SASref 

0

1000

2000

3000

4000SASext 

0

1000

2000

3000

4000SASint