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In order to produce protein-rich duckweed for human and animal consumption, a stable cultivation process, including an optimal nutrient supply for each species, must be implemented. Modified nutrient media, based on the N-medium for duckweed cultivation, were tested on the relative growth rate (RGR) and crude protein content (CPC) of Lemna minor and Wolffiella hyalina, as well as the decrease of nitrate-N and ammonium-N in the media. Five different nitrate-N to ammonium-N molar ratios were diluted to 10% and 50% of the original N-medium concentration. The media mainly consisted of agricultural fertilizers. A ratio of 75% nitrate-N and 25% ammonium-N, with a dilution of 50%, yielded the best results for both species. Based on the dry weight (DW), L. minor achieved a RGR of 0.23 ± 0.009 d−1 and a CPC of 37.8 ± 0.42%, while W. hyalina’s maximum RGR was 0.22 ± 0.017 d−1, with a CPC of 43.9 ± 0.34%. The relative protein yield per week and m2 was highest at this ratio and dilution, as well as the ammonium-N decrease in the corresponding medium. These results could be implemented in duckweed research and applications if a high protein content or protein yield is the aim.
Duckweeds are fast-growing and nutritious plants, which are gaining increased attention in different fields of application. Especially for animal nutrition, alternative protein sources are needed to substitute soybean meal. The current bottleneck is the standardized production of biomass, which yields stable quantities of a defined product quality. To solve this problem, an indoor vertical farm (IVF) for duckweed biomass production was developed. It consists of nine vertically stacked basins with a total production area of 25.5 m2. The nutrient solution, a modified N-medium, re-circulated within the IVF with a maximum flow rate of 10 L min−1. Nutrients were automatically added based on electrical conductivity. In contrast, ammonium was continuously supplied. A water temperature of 23 °C and a light intensity of 105 μmol m−2 s−1 with a photoperiod of 12:12 h were applied. During a 40-day production phase, a total of 35.6 kg of fresh duckweed biomass (equals 2.1 kg of dried product) was harvested from the IVF. On average, 0.9 kg day−1 of fresh biomass was produced. The dried product contained 32% crude protein (CP) and high levels of proteinogenic amino acids (e.g. lysine: 5.42 g, threonine: 3.85 g and leucine: 7.59 g/100 g CP). Biomass of this quality could be used as a protein feed alternative to soybean meal. The described IVF represents a modular model system for duckweed biomass production in a controlled environment and further innovations and upscaling processes.
In a protein reduction feeding trial (Study 1) on a commercial broiler farm in northern Germany, it was attempted to be shown that research results from station tests on protein reduction can be transferred to agricultural practice. In a second study, the limits of the N reduction were tested in a research facility. In Study 1, commercial standard feeds were fed to the control group (variant 1:210,000 animals; n = 5 barns). In the test group (variant 2:210,000 animals; n = 5 barns), the weighted mean crude protein (CP) content was moderately reduced by 0.3%. The nitrogen reduction in the feed did not affect performance (feed intake (FA), daily gain (DG), feed conversion (FCR)), but nitrogen conversion rate increased from approx. 61% to approx. 63%. The solid litter weight was reduced by 12% and nitrogen excretion by 9% (p < 0.05). Significantly healthier footpads were due to lower water intake (−4%; p < 0.05) and a numerically drier bedding. In Study 2, responses of treatments (1250 broiler per variant; n = 5) showed that sharper N-lowering (−1.5% CP; weighted average) did not impair performance either, but N-conversion improved and N-excretions decreased significantly. Converted to a protein reduction of one percentage point, the N excretions were able to be reduced by 22% in Study 1 and 18% in Study 2. Feeding trials in the commercial sector, such as the present Study 1, should convince feed mills and farmers to allow the latest scientific results to be used directly and comprehensively in commercial ration design.
A project was initiated to apply dietary CP reduction under commercial conditions. The main objective was to demonstrate and validate that dietary CP can be reduced without compromising broiler performance in a production system which is already rather efficient. In addition, we wanted to demonstrate the potential of dietary CP reduction on reducing N-excretions especially in the context of German revised regulations and monitoring attempts. Finally, as previous research suggested, few further aspects such as impact of dietary CP reduction on litter quality and quantity, footpad health, change of ingredient inclusion levels and related impact on sustainability impact factors were evaluated.
The nutritional footprint – An assessment tool for health and environmental effects of nutrition
(2014)
Aufgrund seiner starken Umweltauswirkungen gilt der Lebensmittelsektor durch Effekte in Produktion, Verarbeitung, Konsum und Entsorgung gemeinhin als ein wichtiges Handlungsfeld, soll eine gesellschaftliche Transformation in Richtung Nachhaltigkeit weiter vorangetrieben werden. Da Ernährungsgewohnheiten sowohl ökologische Auswirkungen induzieren als auch gesundheitliche Folgen für die Verbraucher haben, sind Konzepte gefragt, die ökologische mit gesundheitlichen Indikatoren kombinieren; diese sind jedoch bislang rar. Das vorgestellte Instrument des Nutritional Footprint greift diese Problemstellung auf und verbindet in einem innovativen Konzept jeweils vier Kernindikatoren beider Dimensionen. Mithilfe des Konzepts erhalten Verbraucher einen Überblick zu Umwelt- und Gesundheitswirkungen ihrer Ernährung. Unternehmen können wiederum interne Datensätze verwalten, Benchmarking betreiben und ihre externe Kommunikationsleistung erweitern.
Der Lebensmittel- und Landwirtschaftssektor wird in den nächsten Jahrzehnten vor zahlreichen Herausforderungen stehen, die sich aus den sich verändernden globalen Produktions- und Verbrauchsmustern ergeben, die derzeit mit einem hohen Ressourcenverbrauch einhergehen und ökologische und sozioökonomische Auswirkungen haben. Ziel dieses Beitrags ist es, die praktische Anwendbarkeit der Hot-Spot-Analyse-Methode im Kontext des Lieferkettenmanagements in Unternehmen zu veranschaulichen und zu bewerten.
Die HSA ist eine Methode zur Identifizierung sozialer und ökologischer Probleme entlang des gesamten Lebenszyklus eines Produkts. Besonderes Augenmerk wird auf eine maßgeschneiderte Umsetzung in der Wertschöpfungskette Rindfleisch von McDonald's Deutschland gelegt. Die HSA der Wertschöpfungskette Rindfleisch von McDonald's zeigt, dass die größten ökologischen Probleme in der Phase der Rohstoffgewinnung auftreten, während die größten sozialen Probleme in der Phase der Schlachtung identifiziert werden können. Abschließend zeigt der Beitrag Potenziale und Defizite einer solchen maßgeschneiderten Anwendung und wie die Ergebnisse im Nachhaltigkeitsmanagement eines Unternehmens umgesetzt werden können. in das Nachhaltigkeitsmanagement eines Unternehmens implementiert werden können.
Der folgende Beitrag widmet sich der Frage, wie suffizient private Haushalte im heutigen Wirtschaftssystem agieren können und welche Grenzen sich offenbaren. Private Haushalte sind neben den Unternehmen, staatlichen Institutionen und intermediären Organisationen eine zentrale Leistungsinstanz für die Produktion von Gütern und Dienstleistungen und nehmen damit die Versorgung der Menschen ein. Haushalte bieten viel Potential für die Verankerung von Suffizienzstrategien, trotzdem gibt es gewissermaßen genauso viele Herausforderungen und Barrieren rund um diesen Themenschwerpunkt. Die Vision dabei: Durch suffizienteren Konsum könnten Haushalte in ihrem privaten Entscheidungsraum langfristig zukunftsfähiger agieren. So würde der haushaltsspezifischer Ressourcenverbrauch gesenkt und suffizientere Unternehmenslösungen würden durch ausgewählte Konsumentscheidungen von Haushalten unterstützt werden. Von dieser Vision ist die Gesellschaft aktuell aber zugegebenermaßen immer noch weit entfernt. Trotzdem erscheint es wichtig, sich diesem Thema empirisch zu nähern, insbesondere um Potentiale und Herausforderungen eines suffizienteren Handelns in den heutigen Haushalts- und Gesellschaftsstrukturen zu skizzieren. Die Argumentation des Beitrags fußt deshalb auf den Ergebnissen aus 42 qualitativen, problemfokussierten Interviews mit Verbraucherinnen und Verbrauchern in ganz Deutschland. Der Beitrag schließt mit einem Fazit und skizziert die Antwort auf die Frage, ob und wie Haushalte suffizient sein können und welche Herausforderungen sich für die Zukunft ergeben.
Der Bereich Ernährung wird in den kommenden Jahrzehnten vor zahlreichen Herausforderungen stehen, die sich aus den veränderten Lebensgewohnheiten und globalen Konsummustern bei gleichzeitig hohem Ressourcenverbrauch ergeben. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Papier ein neu entwickeltes Instrument zur Verringerung der Auswirkungen auf die Ernährung vorgestellt, der sogenannte Ernährungsfußabdruck. Das Instrument basiert auf der Umsetzung des Konzepts einer nachhaltigen Ernährung in Entscheidungsprozessen und der Unterstützung einer ressourcenschonenden Gesellschaft. Das Konzept integriert jeweils vier Indikatoren aus den beiden ernährungsrelevanten Bereichen Gesundheit und Umwelt und verdichtet sie zu einem leicht kommunizierbaren Ergebnis, das sich in seinen Ergebnissen auf eine Wirkungsebene beschränkt. Anhand von acht Mittagsmahlzeiten werden die Methodik und ihre Berechnungsverfahren detailliert vorgestellt. Die Ergebnisse unterstreichen die allgemeine wissenschaftliche Sichtweise auf Lebensmittel; Mahlzeiten auf der Basis von tierischem Eiweiß sind im Hinblick auf ihre Gesundheits- und Umweltauswirkungen relevanter. Das Konzept scheint für Verbraucher nützlich zu sein, um ihre eigene Wahl zu bewerten, und für Unternehmen, um ihre internen Daten, ihre Benchmarking-Prozesse oder ihre externe Kommunikationsleistung zu erweitern. Methodische Unzulänglichkeiten und die Interpretation der Ergebnisse werden erörtert, und die Schlussfolgerung zeigt das Potenzial der Instrumente für die Gestaltung von Übergangsprozessen und für die Verringerung des Verbrauchs natürlicher Ressourcen durch die Unterstützung von Entscheidungen und Wahlmöglichkeiten von Lebensmittelanbietern und Verbrauchern.