Reihen von Römersalat wachsen auf einer vertikalen Farm. (Brandon Wade/AP Bilder für Eden Green)
Weltweit ungefähr ein Drittel aller Treibhausgasemissionen stammen aus Landwirtschaft und Ernährungssystemen. Der COXNUMX-Fußabdruck von Lebensmittelsystemen umfasst alle Emissionen aus Anbau, Verarbeitung, Transport und Abfall.
Landwirtschaft ist auch anfällig für die Auswirkungen des Klimawandels und als der Konflikt in Ukraine zeigt, können Ernährungssysteme der Geopolitik ausgesetzt sein.
Es sind bereits mehrere Technologien verfügbar, die zur Dekarbonisierung der komplexen Systeme beitragen können, die Erzeuger und Verbraucher verbinden. Diese Technologien können unsere Ernährungssysteme auch viel widerstandsfähiger gegen globale Bedrohungen machen. Hier sind fünf, die unserer Meinung nach ein enormes Potenzial aufweisen.
1. Kohlenstofffarmen und regenerative Landwirtschaft
Heute stammen die meisten der mit unseren Lebensmitteln verbundenen Treibhausgasemissionen aus der Produktion der Lebensmittel und werden emittiert, wenn die Böden gepflügt werden. Dies ist wichtig, da Ungestörte Böden speichern Kohlenstoff.
Aber mit einigen relativ kleinen Änderungen in der Bewirtschaftung können Böden wieder zu Kohlenstoffsenken werden. Zum Beispiel das Pflanzen von Hülsenfrüchten und Futterpflanzen alle paar Jahre, anstatt nur Rohstoffe wie Weizen oder Mais anzubauen oder im Herbst eine Deckfrucht zu säen, wenn die Felder sonst kahl wären, lassen Sie organisches Material sich ansammeln und helfen Sie dem Boden, um Kohlenstoff zu absorbieren. Dies trägt nicht nur zur Verlangsamung des Klimawandels bei, sondern schützt auch Böden vor Erosion.
Die Idee, dass Landwirte einfach mehr Pflanzenarten verwenden können, mag technologisch nicht ausgereift erscheinen, funktioniert aber. Und eine neue Generation von Smart-Farming-Tools, das landwirtschaftliche Geräte umfasst, die Big Data und künstliche Intelligenz nutzen, wird den Landwirten bald dabei helfen, diese Praktiken anzuwenden, die Lebensmittel produzieren und Kohlenstoff einfangen.
Diese Smart-Farming-Tools sind Teil einer umfassenderen digitalen landwirtschaftlichen Revolution, die auch als Präzisionslandwirtschaft bekannt ist Ermöglichen Sie Landwirten, ihre Umweltauswirkungen zu verringern und verfolgen Sie, wie viel Treibhausgas ihre Felder einfangen, und erstellen Sie ein Kohlenstoffbuch, das ihre Bemühungen dokumentiert.
2. Intelligente Düngemittel
Traditionell braucht es viel fossile Brennstoffe, um Stickstoff aus der Luft in Dünger umzuwandeln. Außerdem ist es Eine Herausforderung für Landwirte, genau die richtige Menge Dünger an die richtige Stelle zu bringen, zum richtigen Zeitpunkt, damit die Pflanzen es effizient nutzen können.
Düngemittel sind oft übertrieben, und nicht von Pflanzen verwendet, am Ende als Verschmutzung, entweder als Treibhausgase or Wasserverunreinigungen. Doch eine neue Generation von Düngemitteln soll diese Probleme beheben.
Intelligente Biodünger, verwenden Mikroorganismen, die gezüchtet oder manipuliert werden, um in Harmonie mit Nutzpflanzen zu leben und binden Nährstoffe aus der Umwelt und stellen sie den Pflanzen ohne Verschwendung zur Verfügung.
Intelligente Bio-Düngemittel, die Mikroorganismen verwenden, um die Nährstoffe aus der Umwelt zu gewinnen, können die Abfall- und Verschmutzungsprobleme vermeiden, die mit herkömmlichen Düngemitteln verbunden sind. (Shutterstock)
3. Präzisionsgärung
Menschen haben seit Anbeginn der Geschichte Mikroorganismen verwendet, um Zucker und Stärke in fermentierte Produkte wie Bier, Wein und Brot umzuwandeln. Doch schon bald werden durch die Präzisionsfermentation noch viele weitere Produkte hergestellt.
Seit Jahrzehnten wird diese Technologie verwendet, um den größten Teil des weltweiten Insulins und des Enzymlabs herzustellen, das bei der Käseherstellung verwendet wird. Die Vereinigten Staaten haben kürzlich erlaubt Tierfreies fermentiertes Milcheiweiß — hergestellt durch Einfügen von milchproduzierenden Genen in Mikroben — zur Verwendung in Eis, die jetzt zum Verkauf steht. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis Produkte aus Präzisionsgärung sind in Supermärkten überall üblich.
Wenn Fermentationsmikroorganismen in Zukunft mit Abfallprodukten (z. B. Treberresten beim Brauen oder Stärkeabfällen aus pflanzlichen Proteinen) verfüttert werden, könnten Landwirte aus organischem Material umweltschonende und hochwertige Produkte herstellen andernfalls verschwendet und zu Treibhausgasen zersetzt werden.
4. Vertikale Landwirtschaft
Obwohl nichts über frisches Obst und Gemüse geht, das reif gepflückt und sofort gegessen wird, ist die traurige Realität, dass die meisten frischen Produkte, die in Kanada, den nördlichen Vereinigten Staaten und Nordeuropa verzehrt werden, von industriellen Farmen im Südwesten der Vereinigten Staaten oder der südlichen Hemisphäre stammen. Das COXNUMX-Fußabdruck dieser langen Kühlkette ist groß, und die Qualität der Produkte ist nicht immer die beste.
Eine neue Generation vertikaler Farmen will dies ändern, indem sie energieeffiziente LED-Leuchten verwenden, um das ganze Jahr über Pflanzen in der Nähe des Wohnorts zu produzieren. Diese landwirtschaftliche Anlagen mit kontrollierter Umgebung verbrauchen weniger Wasser und Arbeit als konventionelle Farmen und produzieren große Mengen an frischem Obst und Gemüse auf kleinen Flächen.
Außerdem schießen diese Einrichtungen überall aus dem Boden Nordamerika und Europa, aber vor allem in Singapur und Japan. Zwar gibt es noch erhebliche Diskussionen darüber, ob die aktuelle Generation vertikaler Farmen ist besser in Bezug auf den Energieverbrauch, sind sie zunehmend bereit, erneuerbare Energien zu nutzen, um eine COXNUMX-neutrale Frischwarenversorgung das ganze Jahr über sicherzustellen, sogar in Kanadas Norden.
5. Biogas
Der Dung aus Tierhaltungsbetrieben ist schwierig zu handhaben, da er zu einer Quelle von Wasserverschmutzung und Treibhausgasemissionen werden kann. Wenn jedoch Viehdung in eine eingebracht wird Vergärungs, ist es möglich, das natürlich vorkommende Methan als ein zu erfassen grünes erdgas.
Richtig geplant können Biogasanlagen auch kommunale Bioabfälle in erneuerbare Energie umwandeln und der Landwirtschaft so die Möglichkeit geben, zu einem nachhaltigen Energieportfolio beizutragen. Dies geschieht bereits auf Farmen in Ontario, wo eine neue Generation von Biogasfermentern hilft landwirtschaftliche Einkommen steigern und fossile Brennstoffe ersetzen.
Antriebssysteme ändern sich
Diese Technologien werden viel spannender, wenn sie miteinander verknüpft sind. Beispielsweise könnten Biogassammler an Viehfarmen verwendet werden, um die Energie zu erzeugen, die für den Betrieb von Fermentationsanlagen erforderlich ist, die tierversuchsfreie Milchprodukte produzieren.
Werden pflanzliche Proteine, wie sie beispielsweise aus Leguminosen wie Erbsen stammen, auf Farmen mit regenerativen landwirtschaftlichen Techniken hergestellt und vor Ort verarbeitet, können die übrig gebliebenen Stärken für die Präzisionsfermentation verwendet werden. Obwohl wir uns nicht bewusst sind, dass dieser Prozess in großem Maßstab durchgeführt wird, ist sein potenzieller Nachhaltigkeitsvorteil enorm.
Der Schlüssel zur Erschließung dieser Vorteile liegt in der Entwicklung von Agrar- und Lebensmittelunternehmen zirkuläre Lebensmittelsysteme, so dass die Abfallprodukte aus einem Schritt zu wertvollen Inputs in einem anderen werden. Eine entscheidende Ergänzung zu Kreislaufsystemen für Lebensmittel wird die COXNUMX-Verfolgung vom Feld bis zum Tisch sein, bei der die Vorteile belohnt werden.
Technologien zur Erreichung eines COXNUMX-neutralen, zirkuläre Lebensmittelwirtschaft nähern sich schnell der Reife. Bis zur Fünf werden es wohl nur noch wenige Jahre sein Die oben beschriebenen Technologien werden zum Mainstream.
Heute steht die Welt vor einer der größten Herausforderungen des Jahrhunderts: Wie kann die wachsende Weltbevölkerung nahrhaft ernährt, dem Klimawandel begegnet und nicht die Ökosysteme zerstört werden, von denen unser aller Leben abhängt? Aber wir stehen kurz davor, die Werkzeuge zu haben, um die Zukunft zu ernähren und den Planeten zu schützen.
Über den Autor
René van Acker, Professor und Dekan des Ontario Agricultural College, Universität von Guelph; Evan Fraser, Direktor des Arrell Food Institute und Professor in der Abteilung für Geographie, Umwelt und Geomatik, Universität von Guelph und Lenore Neumann, Canada Research Chair, Ernährungssicherheit und Umwelt, Universität des Fraser Valley
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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