Environmental footprint of beef production: integrated intensive and extensive systems

L'impronta ambientale dei prodotti agroalimentari, in particolare quelli di origine animale, è una tematica di grande rilievo e interesse per l’opinione pubblica. I sistemi zootecnici hanno un ruolo importante nel settore della produzione alimentare, contribuendo a quasi il 40 per cento del suo valore globale. Le caratteristiche dei sistemi zootecnici a livello regionale dipendono dalle condizioni eco-climatiche regionali e dalle loro interazioni con le caratteristiche socio-economiche delle comunità locali. Gli output derivanti dai diversi sistemi zootecnici e le loro conseguenze sui sistemi antropici e naturali dipendono da come tutti questi elementi interagiscono. Concentrandosi sui sistemi di produzione della carne bovina, i sistemi estensivi con bovini al pascolo si basano su alimenti fibrosi e non edibili da parte dell’uomo e su una bassa intensità e qualità delle risorse utilizzate, fornendo vari prodotti e servizi multifunzionali. Allo stesso tempo, squilibri tra i sistemi produttivi, l'ambiente e la società potrebbero emergere, portando ad effetti negativi come il sovra-pascolamento, degradazione del suolo, perdita di biodiversità, oltreché generare minacce per la sicurezza alimentare e la ripartizione delle risorse. Al contrario, i sistemi intensivi si basano sulla somministrazione agli animali di razioni ricche in alimenti energetici e proteici, la maggior parte dei quali importati attraverso il commercio nazionale e internazionale, e sul miglioramento dell'efficienza produttiva al fine di ottenere la maggior quantità di produzione possibile per una unità di input. La specializzazione, l’aggregazione e il disaccoppiamento dalle condizioni eco-climatiche locali, se permettono di coprire la crescente domanda di prodotti alimentari di origine animale, hanno portato a cambiamenti notevoli nei cicli biogeochimici relativi ai gas serra (GHG) e ai nutrienti come azoto e fosforo. Differenti indicatori e metodi sono stati sviluppati al fine di far fronte alla crescente consapevolezza circa l'impatto ambientale dei sistemi di allevamento, e il metodo Life Cycle Assessment (LCA) si è caratterizzato come una delle metodologie più idonee per valutare gli output positivi e negativi dovuti a un determinato prodotto lungo il suo ciclo di vita. La procedura si compone di ”goal and scope definition” (definizione degli obiettivi e della struttura del modello LCA), l'inventario del ciclo di vita (raccolta di tutti gli input e gli output del sistema, l'inventario delle risorse utilizzate, delle emissioni prodotte e dei rifiuti generati), valutazione dell'impatto del ciclo di vita (classificazione e caratterizzazione degli impatti) e l'interpretazione. Negli ultimi dieci anni, un numero crescente di studi è stato pubblicato sull'impatto ambientale del settore zootecnico utilizzando la procedura LCA, soprattutto per quanto riguarda le emissioni di gas serra. L'applicazione del metodo LCA ai sistemi zootecnici deve tener conto delle peculiarità che caratterizzano le filiere zootecniche a scala regionale. Questo è il caso del sistema di produzione del vitellone da carne che prevede l’integrazione tra gli allevamenti di vacche nutrici (linea vacca-vitello) situati nella zona semi-montagnosa del Massiccio Centrale (Francia centrale), e basati su un sistema estensivo al pascolo, con l'ingrasso intensivo dei vitelloni nel nord-est italiano, in cui i vitelli da carne vengono importati e allevati con razioni unifeed basate sull’insilato di mais e sui concentrati. Lo scopo di questa tesi di dottorato è stata la valutazione dell'impatto ambientale del sistema di produzione di carne bovina del nord-est Italia attraverso un approccio multi-indicatore basato sul metodo LCA, considerando anche l'intera catena di approvvigionamento ottenuta con l'integrazione della linea vacca-vitello francese, così come la valutazione di alcune fonti di variazione dell'impatto ambientale della fase di ingrasso dei vitelloni. La tesi si compone di tre capitoli. Il primo capitolo è finalizzato a valutare l'impatto ambientale del sistema di ingrasso del vitellone nel nord-est Italia attraverso un modello “partial LCA”. Lo studio ha coinvolto 342 partite di animali (un gruppo di animali omogeneo per tipo genetico, sesso, origine, azienda di ingrasso e periodo di finissaggio) allevate in 16 allevamenti nel corso del 2013. I dati sulle prestazioni degli animali sono stati registrati per ciascuna partita. La composizione della dieta e l’ingestione di sostanza secca sono stati raccolti per ogni categoria animale (combinazione di genotipo e sesso) entro azienda. I dati di produzione degli alimenti autoprodotti e quelli comprati sul mercato e dei materiali utilizzati sono stati registrati per ciascuna azienda. Le categorie d'impatto considerate sono (valori medi e deviazione standard per kg di incremento di peso vivo sono forniti tra parentesi): potenziale di riscaldamento globale (GWP, 8.4 ± 1.6 kg di CO2-eq), potenziale di acidificazione (AP, 197 ± 32 g SO2-eq), potenziale di eutrofizzazione (EP, 65 ± 12 g PO4-eq), domanda cumulata di energia (CED, 62 ± 16 MJ), ed estensione dell’area occupata (LO, 8,9 ± 1,7 m2 / anno). Il contributo per GWP, AP e EP è stato maggiore per la fase intra-aziendale rispetto a quella extra-aziendale, mentre il trend opposto è stato trovato per CED e LO. Questo contributo ha fornito una prima analisi del sistema di produzione di carne bovina dell’Italia nord-orientale e ha permesso lo sviluppo di un quadro metodologico che è stato utilizzato nei capitoli seguenti per valutare l'impatto ambientale di tutta la filiera franco-italiana della carne bovina (Capitolo 2) e per valutare alcuni fattori che possono influenzare l'impatto ambientale del sistema di ingrasso della carne bovina del Nord Est italiano (Capitolo 3). Il secondo capitolo ha considerato l'intera filiera di produzione della carne bovina, con un approccio LCA dalla culla al cancello aziendale (dalla nascita dei vitelli in Francia alla vendita dei capi ingrassati al macello). L'obiettivo di questo capitolo è stato quello di valutare l'impatto ambientale del sistema di produzione integrato Francia-Italia (sistema vacca-vitello al pascolo di tipo estensivo localizzato in Francia integrato con il sistema intensivo dell’ingrasso di vitelloni in Italia nord-orientale) utilizzando un approccio multi-indicatore, che combina alcune categorie di impatto computate con un modello LCA, e la conversione dell'energia lorda e della proteina della dieta animale in carne disossata. Lo studio ha coinvolto 73 partite di Charolais allevate in 14 aziende italiane. I dati provenienti da 40 allevamenti provenienti dal database Charolais Network (INRA) sono stati usati per caratterizzare le tipologie di aziende francesi, che sono state abbinate alle partite all’ingrasso in base ai risultati di un'analisi cluster. Le categorie di impatto valutate sono state le seguenti (media ± DS per kg di peso corporeo venduto): GWP (13,0 ± 0,7 kg di CO2-eq, ridotto a 9,9 ± 0,7 kg di CO2-eq se si considera il sequestro del carbonio caratterizzante i prati permanenti francesi), AP (193 ± 13 g SO2-eq), EP (57 ± 4 g PO4-eq), CED (36 ± 5 MJ) e LO (18,7 ± 0,8 m2 / anno). L'impatto delle fasi produttive intra-aziendali ha superato quello dovuto alla fasi extra-aziendali, tranne nel caso di CED. In media, 41 MJ e 16,7 kg di energia lorda e di proteina derivanti della dieta sono stati necessari per fornire 1 MJ o 1 kg di proteine contenuti nella carne disossata, rispettivamente, ma quasi il 85% e 80%, rispettivamente, sono derivati da alimenti non adatti al consumo umano. Le categorie di impatto legate alle emissioni (GWP, AP, EP) e quelle legate all’uso delle risorse (CED, LO) sono risultate correlate positivamente. Gli indicatori di efficienza della conversione alimentare hanno mostrato correlazioni positive con le categorie relative alle emissioni, quando è stato considerato l’insieme degli alimenti componenti la dieta bovina, ma sono risultati correlati negativamente quando si è considerata solo la parte di alimenti della dieta bovina edibili da parte dell’uomo. Il terzo capitolo è volto ad indagare l'effetto di alcuni fattori legati alla dieta bovina e della categoria animale (genotipo x sesso) sull'impatto ambientale del sistema di ingrasso del vitellone tipico dell’Italia nord-orientale, calcolato secondo un metodo LCA parziale. Lo studio ha coinvolto 245 partite allevate in 17 aziende di ingrasso nel 2014. I dati sulle prestazioni degli animali e gli input aziendali sono stati raccolti rispettivamente per ogni partita e per ogni azienda. I dati sull’ingestione alimentare, gli ingredienti componenti le razioni nonché i campioni delle razioni per l'analisi chimica sono stati raccolti mensilmente per ciascun partita. Le categorie di impatto valutate (media ± DS per kg di peso corporeo guadagnato tra parentesi) sono: GWP (8.8 ± 1.6 kg di CO2-eq), AP (142 ± 22 g SO2-eq), EP (55 ± 8 g PO4-eq), CED (53 ± 18 MJ) e LO (7,9 ± 1,2 m2 / anno). I valori di impatto sono stati analizzati con un modello misto lineare, nel quale è stato testato l’effetto casuale dell’azienda e l'effetto fisso della categoria animale, della stagione di arrivo e delle classi di peso vivo d’arrivo, del tasso di autoapprovvigionamento della razione animale (SELF), e dell’assunzione giornaliera di proteina grezza (CPI) e fosforo (PI). La categoria animale e le classi di SELF, CPI e PI hanno influenzato in modo significativo i valori delle categorie di impatto. Una mitigazione dell'impatto è stata osservata con l’aumento del tasso di autoapprovvigionamento e la riduzione dei valori di CPI e PI, senza effetti negativi sulla redditività economica aziendale espressa come ricavo al netto dei costi della dieta. I risultati di questa tesi di dottorato forniscono spunti interessanti circa l'impatto ambientale del sistema Francia-Italia di produzione di carna bovina. La valutazione a livello di partita ha permesso di indagare i fattori, come la categoria animale e le caratteristiche della dieta bovina, che potrebbero influenzare l'impatto ambientale della fase di ingrasso, consentendo l'attuazione di strategie di mitigazione. Infine, l’approccio multi-indicatore utilizzato in questa tesi ha consentito di avere una valutazione più completa dell’impronta ecologica della produzione del vitellone da carne, e l’approccio proposto potrebbe essere applicato con successo ad altri sistemi zootecnici.