Use of delivered energy in a food process chain : a case study of the Kenyan fluid milk chain

Abstract

Food is a basic need, but so is a sustainable society. There is an urgent need to increase our knowledge on the environmental consequences of food production, processing and handling in order to make improvements that promote sustainability (Berlin, 2002). However, in order to make real improvements in the environmental performance of a food supply chain, specific empirical data on systems energy requirements need to be assessed in a specific manner prior to decision making (Owens, 1997). The theory of ecology of scale may hold an important key to more sustainable food processing as it suggests that the major influence on ecological performance of food supply chains results from the scale associated with the involved companies (Schlich, 2008). The present study sought to gather empirical data on the delivered energy requirements of the Kenyan fresh milk chain while applying the Life Cycle Assessment (LCA) technique. The study aimed at investigating whether the operation efficiency as influenced by the size of the surveyed dairy enterprises is more important than corresponding transport distances by regarding all energy efforts in this process chain. Energy balances were used as a component of LCA to establish the energy consumption, and from this database the primary energy and environmental impacts were then calculated as carbon dioxide (CO2) emissions related to the main processes involved in this milk chain. The total energy uses were then allocated to a functional unit of 1 kg of milk ready for retailing to obtain the specific energy use. Comparisons were then drawn between the specific energy turnovers and corresponding business sizes presented as milk throughput per year. The environmental hot spots (life cycle steps that are more burdensome to the environment) were also identified. This method has also been extensively applied by Schlich et al., (2006) to investigate a number of food supply chains, such as lamb, wine, beef and pork. Strong logarithmic digression relation between firm size and specific energy turnover were observed; thus supporting the theory of ecology of scale similar to the findings of this study. Additionally, this study also identified the farming stage as an important environmental hot spot, consuming the most energy compared to all other stages investigated in this product chain. Diesel emerged as the most important fuel useful for any energy saving interventions aimed at reducing the CO2 emissions of this product chain; although electricity and wood were also quite popular. The application of energy balances as part of the LCA methodology is useful in studying the environmental performance of food supply chains in developing economies to establish hot spots and optimum business sizes for more energy-efficient food supply chains. Lebensmitteln zählen zu den Grundbedürfnissen des Menschen neben Kleidung und Behausung, ebenso wie eine nachhaltige Gesellschaft. Um Nachhaltigkeit fördern zu können, ist es notwendig das eigene Wissen um die Auswirkung von Lebensmittelproduktion, -verarbeitung und -handel auf die Umwelt zu erweitern (Berlin 2002). Zur Verbesserung der ökologischen Auswirkungen der Prozessketten der Lebensmittelbereitstellung, müssen vor der Entscheidungsfindung spezifische empirische Daten anhand des entsprechenden Fallbeispiels bezüglich des Endenergiebedarfs der Systeme bewertet werden (Owens 1997). Die Theorie der Ecology of Scale könnte ein wichtiger Schlüssel für die Entscheidung nachhaltiger Prozessketten der Lebensmittelbereitstellung darstellen. Sie verdeutlicht, dass von der Großenordnung der beteiligten Betriebe einen bedeutlichter Einfluss auf die ökologischen Auswirkungen von Prozessketten der Lebensmittelbereitstellung ausgeht (Schlich, 2008). Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden empirische Daten zum Endenergiebedarf der Kenianischen Bereitstellung von Frischmilch gesammelt, unter Anwendung der Technik der Ökobilanzierung. Das Ziel der Studie liegt darin zu untersuchen, ob die Effizienz der Arbeitsabläufe beeinflusst durch die Größe der beteiligten Betriebe, wichtiger ist als die Transportentfernung, bei Berücksichtigung des kompletten Energieaufwands dieser Prozesskette. Energiebilanzierung als ein Teil der Ökobilanzierung wird angewendet, um Endenergieverbrauch und Kohlendioxidemission (CO2), verursacht durch die wichtigsten Prozessketten der Milchbereitstellung, zu ermitteln. Die absoluten Endenergieumsätze werden auf die funktionelle Einheit 1 kg verkaufsfertige Milch bezogen, um spezifische Endenergieumsätze zu erhalten. Die spezifischen Endenergieumsätze werden mit den zugehörigen Betriebsgrößen, die als Milchdurchsatz pro Jahr angegeben werden verglichen. Des Weiteren werden ökologische hot spots identifiziert. Diese Methode wird von Schlich et al. (2006) bereits zur Untersuchung der Bereitstellung weiterer Lebensmittel wie Lammfleisch, Wein, Rindfleisch und Schweinefleisch angewendet. In diesen Untersuchungen wird eine starke logarithmische Abnahme des spezifischen Energieumsatzes mit steigender Betriebsgröße beobachtet, was die Theorie der Ecology of Scale unterstützt, ebenso wie die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit. Zusätzlich wird in dieser Studie die Stufe der Landwirtschaft als wichtiger ökologischer hot spot identifiziert, der den größten Endenergieverbrauch im Vergleich zu allen anderen Bereichen dieser Prozessketten der Lebensmittelbereitstellung aufweist. Diesel stellt sich als wichtigster Treibstoff dieser Prozesskette heraus, der für Endenergiesparmaßnahmen mit dem Ziel der Reduktion von CO2-Emissionen genutzt werden kann, Elektrizität und Holz sind jedoch ebenfalls sehr gängige Triebstoffe. Die Anwendung von Endenergiebilanzierungen als Teil der Ökobilanz ist geeignet zur Untersuchung ökologischer Auswirkungen in Form von hot spot und zur Ermittlung von optimalen Betriebgrößen für eine effiziente Endenergienutzung innerhalb von Prozessketten der Lebensmittelbereitstellung in einer sich entwickelnden Wirtschaft.