I dagens klimatförändringsberättelse, Det djurbaserade jordbruket får ofta utstå kritik för sina påstådda bidrag till det globala problemet. Med några nejsägare som rankar branschen näst efter befolkningsexplosionen som en rot bidragande orsak till global uppvärmning och annan väderrelaterad förödelse, oron för hur mat produceras – och kan produceras – har blivit ännu mer pressande.

I verkligheten, bönder över alla aspekter av djurjordbruk – nötkött, mejeri, fjäderfän, och fläsk – har för länge sedan anammat utvecklande tekniker för att producera kött, mjölk, och ägg så effektivt och hållbart som möjligt, minimera jordbrukets klimatbidragande fotavtryck i processen.

Till och med fortfarande, jordbrukskritiker pekar rutinmässigt fingrar åt industrin och de djur som den består av, går till och med så långt som att ropa ut kor för konsekvenserna av deras rapningar från nötkreatur.

Men forskare vid University of Pennsylvania's School of Veterinary Medicine (Penn Vet) finner att dessa ko "skyldiga" - och andra boskap som finns i djurjordbruk - faktiskt är kritiska partners för att utveckla hållbara, regenerativa agro-livsmedelssystem.

"Djur är naturliga bioprocessorer, " säger Zhengxia Dou, Ph.D., Professor i jordbrukssystem vid Penn Vet, noterar att boskapens unika och "oumbärliga" naturliga biologiska processer gör det möjligt för dem att konsumera växt- och matrester som antingen är svårsmälta av människor, obehagligt för människor, eller är inte längre säljbara av någon av flera anledningar. Dou hänvisar till dessa rester som IUUB (osmältbar, oaptitlig, eller osäljbar biomassa); till exempel, ökningen av bearbetningsbiprodukter som genereras av den ökade populariteten för växtbaserade livsmedel i konsumenternas kostvanor.

"Genom att maximera användningen av IUUB, jordbrukets boskapssektor bidrar faktiskt till denna samhällsfråga på ett mycket positivt sätt, säger Dou.

Djuren som konsumerar IUUB är en nyckelkomponent för hälsosamheten i vårt matsystem, såväl som till vår egen kost. "Utan dem, vi skulle inte kunna omvandla annars bortkastad biomassa till näringsrikt kött, mjölk, och ägg." understryker hon.

Just nu, Dous team på Penn Vet är i färd med att genomföra ett mejerifokuserat projekt som heter "The Amazing Cow." Finansierat av Pennsylvania Department of Agriculture, studien dokumenterar typerna, belopp, och varianter av IUUB som matas på mjölkgårdar, karakterisera viktiga näringsegenskaper och ge producenterna informerade insikter om hur IUUB-foder kan implementeras på deras gårdar.

Dessa lovande fodermedel finns i många former. En mejeriverksamhet i Lancaster County tar emot dagliga leveranser av äppelavfall från en bearbetningsanläggning som levererar äppelskivor till skollunch. Ett annat lokalt mejeri får tre lastbilslass med grönsaker och frukt som kastas överbord, tillsammans med utgångna brödprodukter, varje vecka som kommer från områdesdistributionscentraler. Inte längre säljbart eller önskvärt för konsumenter, dessa livsmedel blir foder för nötkreatur snarare än att gå till en soptipp. Andra producenter över hela Pennsylvania har upptäckt fördelarna med bryggeravfall – de enorma mängderna sur mos som blir resultatet av produktionen av öl – som en livskraftig foderkälla.

På nationell nivå, boskap konsumerar miljontals pund av annars oanvändbar IUUB som skapats i produktionen av olika vardagsprodukter som sojabönor och rapsoljor, apelsinjuice, etanol, och mer.

Även post-konsumentmatavfall som genereras i restauranger och konsumenthushåll kan omvandlas till säkert och näringsrikt foder för boskap. Ett pilotprojekt i Kalifornien (Sustainable Alternative Feed Enterprises, SAFE) har utvecklat behandlingstekniker för att tjäna detta syfte.

Dous team arbetar med SAFE. Hennes labb samlade systematiskt in och testade foderprover från konsumentmatavfall för utvärdering av fodersäkerhet, analysera viktiga faktorer som mykotoxiner, tungmetaller, bekämpningsmedel, mikrobiella föroreningar, och näringsparametrar.

Förutom att ge bönder möjlighet att göra hållbara, men vettigt, djurhållningsbeslut, Dous team ser deras cirkulär, agrofood systemmodell som en nyckel till att ge konsumenterna en hälsosam kost samtidigt som man minskar de problem som vissa enbart förknippar med boskapsproduktion.

Att förfina modellen har öppnat dörrar till nya hållbara tillämpningar, för. "Att arbeta med bönder i området samt ett stort grossistcenter för frukt och grönsaker, vi har insett några praktiska frågor som måste åtgärdas för att öka användningen av denna modell ytterligare – främst logistiken för transporter och kostnader, och säker användning av materialen på gården, med tanke på deras förgängliga natur, " säger Dou. "Detta har utmanat oss att leta efter ännu mer hållbara lösningar."

Att ta itu med några av dessa utmaningar har sporrat Dous team att ta itu med ett nytt initiativ för att utveckla innovativa teknologier som skulle låsa upp de värdefulla resurserna i mycket lättförgängliga IUUB-material. Dou säger att detta initiativ består av att skapa en IUUB-databas, genomföra forskningsförsök, och bedöma relevanta näringsämnen, miljö, och klimatpåverkan. "Medarbetare från ett antal kinesiska institutioner är också intresserade, " tillägger hon.

Dous cirkulära agro-food system-modell fokuserar inte bara på att utnyttja det som går in i ett djur, men också vad som kommer ut. Att förbättra metoderna för att återvinna gödsel tillbaka till åkermark är fortfarande en viktig faktor. Förvaltningseffekten är tvåfaldig:värdet av gödselnäringsämnen för odling av grödor, och minskning av problem med vattenkvaliteten från spridning av gödsel.

"Pennsylvania var den första staten i landet som hade en lag om hantering av näringsämnen, säger Dou stolt. Idag, nästan alla stater har lagar eller förordningar om näringsämneshantering på plats. En mängd olika bästa förvaltningsmetoder har utvecklats av jordbruksforskare och förlängningsexperter och gjorts tillgängliga för fältantagande av jordbrukare.

Du noterar att, även innan man implementerar taktil gödselhantering, producenter kan (och gör det ofta) anta precisionsutfodringsstrategier för att optimera näringsintaget för hög produktivitet samtidigt som näringsutsöndringen i gödseln minimeras.

"Boskapsuppfödning är en integrerad del i vårt agrofoodsystem, Dou avslutar. "Dessa djur kan och har en positiv inverkan på vårt samhälle, och de har en fantastisk historia att berätta. Producenter och de som är insatta måste komma ut och dela den historien."