Evaluation des stratégies durables dans la chaîne d'approvisionnement de la production de lait cru au Mexique

Evaluation of sustainable strategies in the supply chain of raw milk production in Mexico

• Auteur / Autrice : Samuel Quintero Herrera
• Direction : Peggy Zwolinski, Pasiano Rivas Garcia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Industriel conception et production
• Date : Soutenance le 03/05/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Universidad autónoma de Nuevo León
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences pour la conception, l'optimisation et la production (Grenoble, Isère, France)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Conception Produit Process (CPP)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Brissaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peggy Zwolinski, Pasiano Rivas Garcia, Carlos Escamilla Alvarado
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gwenola Yannou-Le Bris, Leonor Patricia Guereca Hernández

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets agricoles (aliments pour animaux)

Programmation linéaire

Analyse du cycle de vie

Mots clés libres

Analyse du cycle de vie

Programmation linéaire

Formulation du régime alimentaire du bétail

Déchets agro-Industriels

Mélanges de fertilisants

Life cycle assessment

Linear programming

Cattle diet formulation

Agro-Industrial wastes

Fertilizer blends

Résumé

La production d'aliments pour bétail destinés à l'industrie laitière intensive a un impact environnemental important. Cette étude a évalué le potentiel de réduction des impacts environnementaux de la production laitière au Mexique grâce à trois stratégies : (1) l'identification et la quantification des déchets agro-industriels stratégiques dans le bétail laitier du pays ; (2) l'optimisation du régime alimentaire du bétail laitier via l'incorporation d'un déchet agro-industriel stratégique à haute valeur nutritionnelle ; et (3) l'optimisation des mélanges de fertilisants de culture dans les systèmes de production d'aliments du bétail. La réduction potentielle des impacts environnementaux de chaque stratégie a été estimée à l'aide d'une analyse du cycle de vie et de modèles de programmation linéaire. L'effet des scénarios optimisés a été évalué sur le cycle de vie d'une chaîne d'approvisionnement en produits laitiers dans la région du Bajio au Mexique. Trois niveaux d'analyse ont été pris en compte : la production d'aliments pour le bétail, le régime alimentaire des bovins laitiers et le système d'élevage laitier. Les résultats ont indiqué 52 municipalités où des stratégies d'utilisation des déchets agro-industriels dans l'alimentation du bétail laitier peuvent être mises en œuvre. 29 aliments agricoles stratégiques, dont le maïs, les carottes, le brocoli, le coton et la pomme de terre. L'un d'entre eux, les tiges de brocoli, a été utilisés pour optimiser le régime alimentaire. Cela a permis de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 118 g d'éq. CO2 kg-1 de lait corrigé en matières grasses et en protéines (MCRP) et l'occupation des terres agricoles de 0,002 m2a kg-1 MCRP, mais a augmenté l'épuisement des ressources fossiles de 4 g d'éq. pétrole kg-1 MCRP. Ce déchet peut remplacer 11,1 % des aliments conventionnels et maximiser l'incorporation d'aliments à faible, impact environnemental dans le régime alimentaire, tels que le foin de luzerne et l'ensilage de maïs. Une analyse de sensibilité de l'allocation économique a montré que le prix maximum des tiges de brocoli pour rester écologiquement viable était de 19,28 USD t-1 sur une base de matière fraîche. En outre, les résultats ont indiqué qu'avec l'utilisation de mélanges d'engrais optimisés, une réduction des émissions de GES allant jusqu'à 22 g CO2 eq kg-1 MCRP pourrait être réalisée par rapport à celles conventionnelles. Centrée sur la région mexicaine du Bajio, cette contribution représente jusqu'à 2,2 % des engagements du Mexique dans l'accord COP21 pour le secteur de l'élevage. Cette recherche est la pierre angulaire du développement d'un marché des aliments dérivés dans un schéma d'économie circulaire et d'une production plus propre d'aliments pour le bétail qui réduit les impacts environnementaux et les coûts dans l'industrie laitière.

Livestock feed production for the intensive dairy industry has a significant environmental impact. This study evaluated the potential to reduce the environmental impacts of milk production in Mexico with three strategies: (1) identifying and quantifying strategic agro-industrial wastes in dairy cattle in the country; (2) optimizing dairy cattle diet via incorporating a strategic agro-industrial waste with high nutritional value; and (3) optimizing crop fertilizer blends in livestock feed production systems. The potential reduction of environmental impacts of each strategy was estimated using a life cycle assessment and linear programming models. The effect of the optimized scenarios was evaluated on the life cycle of a dairy supply chain in the Mexican Bajio region. Three analysis tiers were considered: livestock feed production, dairy cattle diet, and dairy farming system. The results indicated 52 municipalities where strategies for using agro-industrial wastes in the diet of dairy cattle can be implemented with 29 strategic agricultural foods, including maize, carrots, broccoli, cotton, and potato. One of them, broccoli stems, was used to optimize the diet, reducing greenhouse gas emissions by 118 g CO2 eq kg-1 fat-and-protein corrected milk (FPCM and agricultural land occupation by 0.002 m2a kg-1 FPCM but increased fossil depletion by 4 g oil eq kg-1 FPCM. This waste can replace 11.1% of conventional feeds and maximize the incorporation of feeds with low environmental impacts in the diet, such as alfalfa hay and maize silage. A sensitivity analysis of the economic allocation showed that the maximum price of broccoli stems to remain environmentally viable was 19.28 USD t-1 on a fresh matter basis. In addition, the results indicated that with the use of optimized fertilizer blends, a reduction of GHG emissions up to 22 g CO2 eq kg-1 FPCM could be achieved compared with those conventional ones. Focused on the Mexican Bajio region, this contribution implies up to 2.2% of Mexico's commitments in the COP21 agreement for the livestock sector. This research is the cornerstone to developing a market of by-product feeds in a circular economy scheme and a cleaner production of livestock feed that reduces environmental impacts and costs in the dairy industry.