W przyszłości, jak będziemy się odżywiać?

Debbie Koenig

2 czerwca 2022 -- Do 2050 roku będziemy musieli wyprodukować aż 56% więcej żywności niż w 2010 roku, aby wyżywić rosnącą populację świata. Chociaż eksperci zgadzają się, że możemy to zrobić przy użyciu obecnych praktyk rolniczych i produkcyjnych, może to być katastrofalne dla planety. Jak więc sprostamy zapotrzebowaniu?

Wyobraźmy sobie taką sytuację: Zamiast gospodarstwa zajmującego tysiące akrów ziemi, uprawy rosną w górę, wewnątrz magazynów z kontrolą klimatu. Dzięki nowym technologiom rolnicy wiedzą dokładnie, kiedy nawozić i zbierać plony, uzyskując większe zbiory przy mniejszych stratach. Na półkach sklepowych i w domu innowacje w dziedzinie opakowań sprawiają, że żywność jest dłużej świeża, co ogranicza ilość odpadów. W ciągu najbliższych kilku dekad każdy z tych elementów może pomóc w zrównoważonym wyżywieniu świata.

Dostosowanie rolnictwa

W przeszłości wielcy gracze w branży rolniczej mieli jeden główny cel: wyhodować jak najwięcej żywności. I byli w tym bardzo, bardzo dobrzy. W Stanach Zjednoczonych rolnictwo zajmuje około jednej piątej powierzchni ziemi. Ale rolnicy są tak płodni, że cały kraj mógłby żyć z produkcji na obszarze mniej więcej wielkości Indiany, Illinois i połowy Iowa razem wziętych.

Ale te mega plony mają swoją cenę. W skali globalnej produkcja żywności odpowiada za 70% zużycia słodkiej wody i 26% emisji gazów cieplarnianych - i zajmuje połowę wszystkich nadających się do zamieszkania terenów na naszej planecie. Jeśli mamy zamiar wyżywić kolejne miliardy ludzi za kilkadziesiąt lat, rozwiązaniem nie może być po prostu prowadzenie upraw w ten sam sposób.

"Te praktyki nie są zrównoważone" - mówi dr Raj Khosla, profesor rolnictwa precyzyjnego na Colorado State University.

Rolnictwo precyzyjne to stosunkowo nowa praktyka, wykorzystująca technologię, sztuczną inteligencję i automatyzację do zarządzania małymi częściami pola w różny sposób, aż do poszczególnych rzędów. Dodanie precyzyjnych ilości wody, pestycydów, herbicydów i nawozów (w tym azotu, niezbędnego składnika odżywczego dla roślin, który ma dramatycznie negatywny wpływ na środowisko) daje wyższe plony przy użyciu mniejszej ilości każdego z nich, co oznacza mniejsze ilości spływów zanieczyszczających drogi wodne i mniejszą emisję gazów cieplarnianych przez sprzęt rolniczy.

"Na poziomie badań i wśród osób wcześnie przyjmujących nowe praktyki i technologie, widzimy znaczną poprawę w efektywności wykorzystania wody, w efektywności wykorzystania azotu. Ale na świecie są miliony rolników i nie wszyscy mają środki, aby reinwestować w nowe praktyki produkcyjne" - mówi Khosla.

Rolnictwo precyzyjne nie jest jedynym sposobem, w jaki naukowcy i producenci żywności starają się uprawiać więcej, zużywając mniej. Między innymi ulepszają systemy nawadniania, aby zużywać mniej wody, ponownie wprowadzają rośliny okrywowe, aby poprawić stan gleby, oraz stosują innowacyjne metody wprowadzania nasion do ziemi.

W wielu przypadkach zmieniają się same nasiona. Na całym świecie rolnicy sadzą genetycznie zmodyfikowane uprawy, które zmniejszają wpływ rolnictwa na środowisko.

"Dla wielu biologów roślin, to właśnie zainteresowało nas dawno temu - sprawdzić, czy możemy wykorzystać mniej ziemi dla rolnictwa, aby mieć więcej dla rodzimych ekosystemów", mówi dr Pamela Ronald, która prowadzi Laboratorium Ronalda dla Innowacji Genetyki Upraw i Literatury Naukowej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. "Na początku mojej kariery nie mieliśmy żadnych sekwencji genetycznych; a teraz dla samego ryżu mamy sekwencje dla trzech tysięcy odmian".

Obecnie istnieje ogromna baza danych o różnorodności genetycznej, która jest wykorzystywana do tworzenia bardziej odpornych upraw.

Gospodarstwa również muszą się zmienić

To, jak wyglądają gospodarstwa rolne, również się zmienia. Niektóre z wiodących innowacji nie wymagają ogromnych ilości ziemi. Nie potrzebują w ogóle ziemi, ponieważ uprawiają rośliny w pomieszczeniach, często na terenach miejskich. Takie praktyki nie tylko oszczędzają wodę, glebę i inne zasoby naturalne, ponieważ żywność jest uprawiana w pobliżu miejsca sprzedaży, ale także zmniejszają emisję gazów cieplarnianych związanych z transportem.

Weźmy na przykład rolnictwo wertykalne, które polega na uprawie roślin w górę, wewnątrz budynków magazynowych o kontrolowanym klimacie. Przewiduje się, że do 2026 roku stanie się to branżą wartą prawie 10 miliardów dolarów. Rolnictwo wertykalne łączy technologie i systemy, które chronią zasoby, takie jak hydroponika (w której rośliny rosną w wodzie plus płynne składniki odżywcze), aeroponika (w której rośliny rosną z zawieszonymi korzeniami, z substancjami odżywczymi stosowanymi przez delikatną mgłę) i akwaponika (w której rośliny hydroponiczne rosną w naturalnie bogatych w składniki odżywcze ściekach z ryb hodowlanych).

W przypadku niektórych upraw, pionowe farmy mogą dać 10 do 20 razy więcej plonów z akra niż tradycyjne pole. A uprawa w pomieszczeniach zamkniętych eliminuje ograniczenia związane z klimatem. Na przykład Driscoll's, główny producent jagód, ogłosił niedawno plany budowy pionowej farmy dla regionu północno-wschodniego. Mieszkańcy mogą wkrótce mieć lokalne truskawki, nawet w głębi zimy.

Przyszłość mięsa

Uprawy nie są jedynym rolniczym zagrożeniem dla środowiska. Zwierzęta gospodarskie również w dużym stopniu przyczyniają się do zmian klimatycznych. 80% gruntów rolnych na świecie jest wykorzystywanych do hodowli zwierząt, ale te stworzenia dostarczają tylko 18% kalorii na świecie. Wszystkie te zwierzęta potrzebują też dużo wody - do wyprodukowania jednego ćwierćfuntowego hamburgera potrzeba prawie 450 galonów. Pamiętasz, że produkcja żywności odpowiada za 26% światowej emisji gazów cieplarnianych? Z tych 26%, ponad połowa pochodzi z hodowli zwierząt. Wśród wszystkich zwierząt hodowanych na żywność, bydło wyrządza najwięcej szkód.

Jeśli to wszystko nie jest wystarczająco złe, hodowla bydła powoduje większość wylesień w amazońskim lesie deszczowym, największym lesie deszczowym na Ziemi. Baldachim drzewny pochłania emisję dwutlenku węgla i pomaga powstrzymać globalne ocieplenie. Jeśli obecne trendy się utrzymają i coraz więcej drzew zostanie zastąpionych terenami przeznaczonymi do wypasu bydła, w ciągu dekady ekosystem Amazonii może się załamać.

Jednym z oczywistych rozwiązań jest zmniejszenie naszego spożycia produktów zwierzęcych. Nowe badanie w Nature Food wykazało, że samo spożywanie mniejszej ilości mięsa może zmniejszyć wpływ na środowisko nawet o 60% - a zastąpienie 80% produktów zwierzęcych substytutami roślinnymi może zwiększyć ten odsetek do 75%. Jednak prognozy Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa mówią, że globalna konsumpcja będzie nadal rosła w nadchodzących dekadach.

"Pierwsza część to popyt ze strony większej liczby ludzi w miarę wzrostu populacji. Drugą jest oczekiwanie, że dochody ludzi będą nadal rosły, a ludzie będą podnoszeni z ubóstwa", mówi Jack Bobo, JD, dyrektor globalnej polityki żywności i wody w Nature Conservancy. "Pierwszą rzeczą, którą ludzie wybierają, gdy ich dochody rosną, jest kupowanie większej ilości białka".

Aby zaspokoić popyt w sposób zrównoważony, rolnicy będą musieli znaleźć sposoby na wyprodukowanie większej ilości mięsa i produktów mlecznych bez konieczności posiadania większej ilości ziemi i przy użyciu mniej szkodliwych metod.

W pewnym stopniu to już się dzieje.

"To, jak karmimy zwierzęta, zmieniło się dramatycznie" - mówi Bobo. "Od dziesięcioleci mamy precyzyjne żywienie zwierząt. Krowa dzisiaj produkuje o wiele więcej mięsa niż krowa w 1980 roku".

"Tak więc stada bydła zmniejszyły się, podczas gdy produkcja wołowiny była stosunkowo stała. To było dobre dla środowiska."

Być może w rezultacie, ilość ziemi przeznaczonej na hodowlę zwierząt na całym świecie maleje.

Nowe sposoby hodowli zwierząt

Naukowcy i rolnicy pracują nad nowymi sposobami zmniejszenia wpływu hodowli zwierząt na środowisko. Obejmują one dostosowanie paszy dla bydła, aby krowy bekały i wypuszczały mniej metanu, szkodliwego gazu cieplarnianego; stosowanie zintegrowanych systemów obejmujących uprawy, akwakulturę i hodowlę zwierząt w celu zmniejszenia ilości odpadów i wykorzystania mniejszej ilości zasobów - na przykład przekształcanie odchodów zwierzęcych w kompost do nawożenia upraw; systemy silvopastoralne, w których drzewa i zwierzęta pasące się na tym samym terenie neutralizują znaczną część gazów cieplarnianych; wykorzystanie narzędzi genomicznych do badania zwierząt gospodarskich pod kątem preferowanych cech i wyhodowania bardziej odpornych zwierząt; oraz wykorzystanie technologii w celu zwiększenia efektywności wszystkich części systemu uprawy, takich jak monitorowanie pastwisk, aby wiedzieć, kiedy są gotowe do wypasu.

I są jeszcze rozwiązania związane z rolnictwem - nowe sposoby tworzenia białka, które albo naśladuje mięso, albo jest nim. Wiele z nich jest na bazie roślin, jak hamburgery w niektórych sieciach fast-food i w sklepach spożywczych, które mogą przejść do prawdziwej rzeczy, podczas gdy inne są uprawiane w laboratorium - to prawda, naukowcy zastanawiają się, jak uprawiać białko zwierzęce bez zwierząt. (Przeczytaj więcej o tych alternatywnych białkach).

Ograniczanie odpadów

Oto zaskakujący fakt: Gdyby utrata i marnowanie żywności były krajem, byłyby trzecim co do wielkości źródłem emisji gazów cieplarnianych na świecie. Na całym świecie prawie jedna trzecia produkowanej żywności nie zostaje zjedzona. Ponad połowa tego marnotrawstwa ma miejsce na poziomie indywidualnym, w naszych domach. Tymczasem w 2020 roku aż 811 milionów ludzi nie miało co jeść.

Naukowcy szacują, że ograniczenie marnotrawstwa żywności w USA o połowę mogłoby znacząco zmniejszyć wpływ produkcji żywności na środowisko: Zaoszczędzilibyśmy 3,2 biliona galonów wody - tyle, ile rocznie zużywa 28 milionów amerykańskich domów. Zmniejszylibyśmy zużycie energii na tyle, by zasilić 21,4 mln amerykańskich domów przez rok. I zmniejszylibyśmy emisję gazów cieplarnianych w ilości równej emisji z 23 elektrowni węglowych.

Jedno z podejść, które wydaje się działać na poziomie rządowym, nosi nazwę "Target-Measure-Act". Wzywa do ustalenia celu redukcji, pomiaru utraty żywności i odpadów w celu zidentyfikowania punktów zapalnych, a także działania w celu rozwiązania tych punktów zapalnych. Pionierem tej praktyki była Wielka Brytania, gdzie w latach 2007-2018 odnotowano 27% redukcję odpadów.

Technologia odgrywa tu również rolę, od gospodarstwa rolnego do domu. Oto tylko garść ostatnich innowacji:

• Miernik wilgotności o nazwie GrainMate pomaga rolnikom z Afryki upewnić się, że ich ziarno jest dokładnie wysuszone przed przechowywaniem, co ogranicza jego psucie się.

• Organizacja Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa wprowadziła zrównoważone skrzynie do pakowania luzem do transportu świeżych produktów. W krajach Azji Południowej i Południowo-Wschodniej pozwoliło to na zmniejszenie strat nawet o 87%.

• Firma Apeel stworzyła powłokę dla owoców i warzyw, która pomaga im zachować świeżość dwa razy dłużej.

• Firma Wasteless wykorzystuje sztuczną inteligencję, aby pomóc sprzedawcom detalicznym w sprzedaży łatwo psujących się produktów, zanim zdążą się one zepsuć.

• Opakowanie Coexshield wykorzystuje bezpieczne dla żywności substancje przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe, dzięki czemu takie produkty jak mielona wołowina zachowują świeżość od 7 do 12 dni dłużej.

• Bluapple siedzi w szafce, pochłaniając gaz etylenowy wydzielany przez owoce i warzywa - gaz, który sprawia, że produkty szybciej się psują. Dzięki temu zyskujesz czas na zjedzenie wszystkiego.

Wielkie myślenie

Oczywiście każda nowa innowacja może potencjalnie wprowadzić inne wyzwanie dla zrównoważonego rozwoju - pomyśl o tym, że do niedawna wszystko, co pomagało rolnikom uprawiać więcej, było uważane za korzystne. Dopiero po kilkudziesięciu latach świat obudził się, że niektóre z tych praktyk powodują szkody.

"Jak upewnić się, że systematycznie myślimy o niezamierzonych konsekwencjach naszych działań? To tak skomplikowany, wzajemnie powiązany system. Małe zmiany wywołują efekty falowe" - mówi Sarah Sha, badaczka i strateg z KitchenTown, inkubatora przemysłu spożywczego w Dolinie Krzemowej. "Każdy, kto pracuje w branży spożywczej, musi poczuć się bardziej komfortowo, rozumiejąc swoje powiązanie z szerszym obrazem, a następnie podejmując działania z myślą o tej długoterminowej wizji".