Learning Challenges in Biogas Production for Sustainability : An activity theoretical study of a network from a swine industry chain

This study is about the challenges of learning in the creation and implementation of new sustainable technologies. The system of biogas production in the Programme of Sustainable Swine Production (3S Programme) conducted by the Sadia food processing company in Santa Catarina State, Brazil, is used as a case example for exploring the challenges, possibilities and obstacles of learning in the use of biogas production as a way to increase the environmental sustainability of swine production. The aim is to contribute to the discussion about the possibilities of developing systems of biogas production for sustainability (BPfS). In the study I develop hypotheses concerning the central challenges and possibilities for developing systems of BPfS in three phases. First, I construct a model of the network of activities involved in the BP for sustainability in the case study. Next, I construct a) an idealised model of the historically evolved concepts of BPfS through an analysis of the development of forms of BP and b) a hypothesis of the current central contradictions within and between the activity systems involved in BP for sustainability in the case study. This hypothesis is further developed through two actual empirical analyses: an analysis of the actors senses in taking part in the system, and an analysis of the disturbance processes in the implementation and operation of the BP system in the 3S Programme. The historical analysis shows that BP for sustainability in the 3S Programme emerged as a feasible solution for the contradiction between environmental protection and concentration, intensification and specialisation in swine production. This contradiction created a threat to the supply of swine to the food processing company. In the food production activity, the contradiction was expressed as a contradiction between the desire of the company to become a sustainable company and the situation in the outsourced farms. For the swine producers the contradiction was expressed between the contradictory rules in which the market exerted pressure which pushed for continual increases in scale, specialisation and concentration to keep the production economically viable, while the environmental rules imposed a limit to this expansion. Although the observed disturbances in the biogas system seemed to be merely technical and localised within the farms, the analysis proposed that these disturbances were formed in and between the activity systems involved in the network of BPfS during the implementation. The disturbances observed could be explained by four contradictions: a) contradictions between the new, more expanded activity of sustainable swine production and the old activity, b) a contradiction between the concept of BP for carbon credits and BP for local use in the BPfS that was implemented, c) contradictions between the new UNFCCC1 methodology for applying for carbon credits and the small size of the farms, and d) between the technologies of biogas use and burning available in the market and the small size of the farms. The main finding of this study relates to the zone of proximal development (ZPD) of the BPfS in Sadia food production chain. The model is first developed as a general model of concepts of BPfS and further developed here to the specific case of the BPfS in the 3S Programme. The model is composed of two developmental dimensions: societal and functional integration. The dimension of societal integration refers to the level of integration with other activities outside the farm. At one extreme, biogas production is self-sufficient and highly independent and the products of BP are consumed within the farm, while at the other extreme BP is highly integrated in markets and networks of collaboration, and BP products are exchanged within the markets. The dimension of functional integration refers to the level of integration between products and production processes so that economies of scope can be achieved by combining several functions using the same utility. At one extreme, BP is specialised in only one product, which allows achieving economies of scale, while at the other extreme there is an integrated production in which several biogas products are produced in order to maximise the outcomes from the BP system. The analysis suggests that BP is moving towards a societal integration, towards the market and towards a functional integration in which several biogas products are combined. The model is a hypothesis to be further tested through interventions by collectively constructing the new proposed concept of BPfS. Another important contribution of this study refers to the concept of the learning challenge. Three central learning challenges for developing a sustainable system of BP in the 3S Programme were identified: 1) the development of cheaper and more practical technologies of burning and measuring the gas, as well as the reduction of costs of the process of certification, 2) the development of new ways of using biogas within farms, and 3) the creation of new local markets and networks for selling BP products. One general learning challenge is to find more varied and synergic ways of using BP products than solely for the production of carbon credits. Both the model of the ZPD of BPfS and the identified learning challenges could be used as learning tools to facilitate the development of biogas production systems. The proposed model of the ZPD could be used to analyse different types of agricultural activities that face a similar contradiction. The findings could be used in interventions to help actors to find their own expansive actions and developmental projects for change. Rather than proposing a standardised best concept of BPfS, the idea of these learning tools is to facilitate the analysis of local situations and to help actors to make their activities more sustainable.

Afrikkalaisen sikaruton mahdollisia maahantuloreittejä

Afrikkalainen sikarutto on lakisääteisesti vastustettava helposti leviävä sikojen ja villisikojen virustauti, jolla on myös vakavia sosioekonomisia vaikutuksia. Akuutissa tautimuodossa eläimillä esiintyy syömättömyyttä, korkeaa kuumetta, verenpurkaumia iholla, veristä ulostetta sekä mahdollisesti ripulia. Kuolleisuus on lähes 100 % ja tauti johtaa kuolemaan 7-10 vrk tartunnan jälkeen. Tauti ei tartu ihmisiin. Tautia esiintyy sekä kesy- että villisioissa suurimmassa osassa Saharan eteläpuolista Afrikkaa ja Sardiniassa. Vuodesta 2007 lähtien tautia on esiintynyt Kaukasuksen alueella ja vuonna 2011 lähellä Suomen rajaa: Leningradin alueella ja Kuolan niemimaalla. Tässä riskiprofiilissa kartoitetaan reitit ja tapahtumasarjat, jotka voivat johtaa siihen, että afrikkalainen sikarutto tulee Suomeen ensimmäisen kerran. Näistä oleellisimmat ovat: maahantulo infektioalueella matkustaneiden ihmisten mukana, infektoituneen lihan tai lihatuotteen mukana, elävien kesysikojen ja sperman mukana, kontaminoituneiden eläinkuljetusajoneuvojen mukana, kansainvälisen liikenteen ruokajätteen mukana ja Suomeen vaeltavan infektoituneen villisian mukana. Tilatason tautisuojaus sekä tehokas ja kohdennettu tiedottaminen taudin vaaroista ovat avainasemassa, kun halutaan suojata Suomen sikaelinkeinoa afrikkalaiselta sikarutolta.

Ketoprofeenin biologinen käytettävyys ja farmakokinetiikka sioilla eri antotavoilla ja ketoprofeeniyliannoksen farmakokinetiikka ja vaikutus munuaisiin lampailla

Ketoprofeeni on yleisesti käytetty ei-steroidinen tulehduskipulääke (NSAID) lampaiden ja sikojen kivunlievityksessä. Tietoa ketoprofeenin oikeista annosmääristä eri eläinlajeilla on saatavilla rajallisesti. Oikeaa lääkeainemäärää ei voida luotettavasti ekstrapoloida toisten eläinlajien tai ihmisten perusteella. Epäillyissä tulehduskipulääkemyrkytyksissä ongelmana on tietää, oliko eläimen saama lääkeannos toksinen. Lampailla tehdyn tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, muuttuuko ketoprofeenin kinetiikka kymmenkertaisella yliannoksella, tutkia yliannoksen vaikutusta munuaisiin ja löytää yksinkertainen tapa diagnosoida yliannos virtsasta. Sioilla tehdyn tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ketoprofeenin biologista käytettävyyttä ja ketoprofeenin farmakokinetiikkaa sioilla intravaskulaarisella, intramuskulaarisella ja peroraalisella annolla. Keskeiset tutkimuksessa määritettävät muuttujat olivat AUC0-_, Cmax ja tmax. Hyötyosuus laskettiin i.v. -annon perusteella. Kuudelle lampaalle annettiin 30 mg/kg i.v. -ketoprofeenia. Ketoprofeenin pitoisuuksia seurattiin 24 tunnin ajan plasmanäytteillä, joiden perusteella määritettiin farmakokineettiset parametrit. Veri- ja virtsanäytteistä tutkittiin muun muassa mahdollisesta munuaisvauriosta kertovia entsyymejä. 24 tunnin kuluttua lääkkeenannosta lampaat lopetettiin ja munuaiset tutkittiin histologisesti. Tutkittaville kahdeksalle sialle annosteltiin 3 mg/kg intravaskulaarista, intramuskulaarista ja oraalista ketoprofeenia sekä 6 mg/kg oraalista ketoprofeenia. Tutkimus suoritettiin satunnaistettuna vaihtovuorotutkimuksena. Ketoprofeenin pitoisuuksia seurattiin plasmanäytteillä 48 tunnin ajan lääkkeenannosta ja kaikille antotavoille laskettiin farmakokineettiset parametrit. Lisäksi tutkittiin valmisteiden biologinen samanarvoisuus. Molempien tutkimusten in vivo -kokeet suoritettiin Eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa. Samoin munuaisten histologinen tutkimus ja virtsasta ja verestä tehdyt määritykset, lukuun ottamatta ketoprofeeninpitoisuuden analysointia. Plasman ketoprofeenipitoisuus analysoitiin korkean erotuskyvyn nestekromatografialla (HPLC). Ketoprofeenimääritykset ja farmakokineettinen analyysi suoritettiin Farmasian tiedekunnassa. Lampaiden kymmenkertainen ketoprofeeniyliannos oli toksinen. Seerumin urea- ja kreatiniinipitoisuus nousivat ja histologisissa näytteissä näkyi akuutti munuaistiehyen vaurio. Useiden entsyymien pitoisuus nousi virtsassa. Selvimmin ja nopeimmin nousi virtsan laktaattidehydrogenaasipitoisuus, jonka määrittäminen vaikuttaa potentiaaliselta tavalta diagnosoida ketoprofeenin toksinen annos. Ketoprofeenin eliminaation puoliintumisaika toksisella annoksella oli samaa suuruusluokkaa kuin aiemmissa tutkimuksissa terapeuttisella annoksella, joten yliannos ei muuttanut ketoprofeenin kinetiikkaa. AUC- ja Cmax -arvot olivat suhteessa suurempia kuin terapeuttisella annoksella, joten tutkimuksen perusteella kyseiset arvot eivät nousseet lineaarisesti annoksen noustessa toksiseksi. Sioille annetut ketoprofeenivalmisteet eivät olleet biologisesti samanarvoisia keskenään. Hyötyosuus oli erittäin hyvä kaikilla antotavoilla. tmax oli kaikilla antotavoilla hieman yli tunnin kuluttua lääkkeenannosta. Oraalisen 3 mg/kg -annoksen Cmax oli 5,1 mg/l ja AUC 32 mg l-1 h ja intramuskulaarisen vastaavat arvot olivat 7,6 mg/l ja 37 mg l-1 h. Oraalisen ketoprofeenin annostasojen AUC- ja Cmax -arvot korreloivat keskenään, joten ketoprofeenin kinetiikka oli lineaarista. Intravaskulaarisen ja oraalisen annon puoliintumisajoissa oli tilastollisesti merkitsevä ero. Ketoprofeenin jakautumistilavuudessa ja puhdistumassa ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa eri antotapojen välillä.