Voedsel uit de chemische fabriek

Share Button

Wat we uit voedsel opnemen: glucose, aminozuren, vetzuren, vitaminen en mineralen, zijn alle chemische stoffen. Op dit moment gebruikt de landbouw heel veel water en ruimte. Zou het interessant kunnen zijn om met bijvoorbeeld zonne-energie rechtstreeks stoffen als glucose, vitaminen en aminozuren uit water, kooldioxide en stikstof te maken, net als planten doen?

De Schijf van Honderd
Van de honderdduizenden stoffen die we binnenkrijgen als we eten en drinken gebruiken we in feite maar rond de honderd basischemicaliën. Dat zijn water, zuurstof, de twintig aminozuren, de suikers glucose en fructose, onverzadigde vetzuren en vitamines. Verder zijn er mineralen zoals bijvoorbeel calcium, ijzer, magnesium en selenium. Er zijn ook stoffen die we niet opnemen maar die goed zijn voor de darmwerking: de voedingsvezels, die voornamelijk bestaan uit cellulose (het goedje waar papier en hout grotendeels uit bestaan).

Eiwitten worden afgebroken tot aminozuren (waarvan er twaalf semi-essentieel of essentieel zijn), zetmeel tot glucose en triglyceriden tot vetzuren.

MIT ontwikkelde Cornucopia, een voedselprinter. Deze vervangt koelkast, magnetron en oven, ook wordt er nauwelijks voedsel meer verspild. Kortom: is erg ecologisch verantwoord. Bron: MIT

MIT ontwikkelde Cornucopia, een voedselprinter. Deze vervangt koelkast, magnetron en oven, ook wordt er nauwelijks voedsel meer verspild. Kortom: is erg ecologisch verantwoord. Bron: MIT

Landbouw kost heel veel grond en water
Het probleem met landbouw is dat er heel veel grond voor nodig is. Grond die we ook kunnen beplanten met natuurlijke climaxvegetatie als bossen, die kooldioxide opnemen, de aarde stabiliseren en de bodem zich laten herstellen. Op dit moment gebruiken we veel sneller, rond de factor duizend in sommige gevallen, fosfaten, fossiel water en fossiele energie dan door natuurlijke processen wordt aangevuld. Grondwaterlagen dalen in veel landen met twee meter – per jaar. Erg lang kan dat niet goed gaan en waterdeskundigen voorspellen dan ook binnen tien jaar ernstig watergebrek in landen waar nu met fossiel grondwater wordt geïrrigeerd, zoals onder meer India, China, de Verenigde Staten en het Midden Oosten. Dit is een veel vervelender probleem dan peak oil, want zonder voedsel is domweg geen leven mogelijk. We kunnen water uit zee halen, maar daarvoor is (schaarse) energie nodig. Het vervelende: er is geen plan B.

Planten en dieren zijn inefficiënt
Planten zijn een low-tech oplossing van het probleem van voedselproductie. Planten stellen relatief weinig eisen aan de omgeving en kunnen ook onder suboptimale omstandigheden nog produceren (zij het veel minder dan optimaal). Optimale omstandigheden vergen heel veel water, gemiddeld rond de vijfhonderd (aardappel) tot vijfduizend (rietsuiker in Khoezestan, Iran) liter water per kilo eetbaar drooggewicht[1]. Planten zetten ongeveer drie procent van alle invallende zonlicht om in voedsel.

De totale energie die een hectare voedselgewas oplevert, met in het zwart de hoeveelheid (overwegend fossiele) energie die in het gewas gestopt is. Bron: (3).

De totale energie die een hectare voedselgewas oplevert, met in het zwart de hoeveelheid (overwegend fossiele) energie die in het gewas gestopt is. Bron: (3).

Dat is nog niet alles. Ook grondbewerking en meststoffen, vooral de productie van stikstofmeststoffen uit lucht, kosten veel energie. De gemechaniseerde landbouw kost in de Verenigde Staten ongeveer twee procent van alle energiegebruik. Het hele voedselverwerkings- en transportsysteem, tot en met magnetron en koelkast, gebruikt overigens vele malen meer: rond de 17% van alle energieverbruik in de VS[2]. De cijfers voor Nederland zijn waarschijnlijk heel iets lager, omdat ons land veel kleiner en dichtbevolkter is en daarmee de transportafstanden kleiner.

Waar planten al niet echt efficiënt zijn, spannen dieren de kroon. Gewoonlijk kost het tien kilogram plantenmateriaal om één kilogram vlees te produceren. Vegetariër worden zou dus al veel schelen. Volgens berekeningen van Cornell University zouden alleen al met het veevoer dat in de VS wordt geproduceerd, 800 miljoen mensen kunnen worden gevoed[1].

Voedsel chemisch produceren
Geen wonder dat er al veel mensen na hebben gedacht over manieren om voedsel chemisch te produceren. Dat heeft namelijk de nodige voordelen. Chemisch voedsel bevat in principe alleen de stoffen die de fabrikant heeft toegevoegd. Voedselllergieën komen dan in principe niet meer voor (tenzij de fabrikant een allergieopwekkende stof toevoegt). Ook kan chemisch voedsel door een 3D-printer worden geprint. In principe zou je zo iets dat lijkt op een biefstuk kunnen printen.

Zo was er in de jaren zeventig een project waarbij voedsel rechtstreeks door middel van de eiwitrijke gistsoort Torula uit aardolie werd geproduceerd[4]. Torula is nog steeds een veelgebruikt voedseladditief, maar helaas zijn hier een aantal mensen allergisch voor. Ook is dit strikt genomen geen zuiver chemische bereiding.

Glucose en zetmeel is in grote hoeveelheden uit zeer productieve bulkgewassen als aardappels of cassave te winnen, dus wordt niet chemisch geproduceerd. De eerste stap in de fotosynthese is namelijk vastleggen van kooldioxide in glucose. Aminozuren maken is voor planten aanmerkelijk lastiger. Hier is het vaak wel interessant deze (bio)chemisch in elkaar te zetten, vooral zeldzame essentiële aminozuren als tryptofaan. Adolf Strecker vond in 1850 de Strecker aminozuursynthese uit. Deze is nu zo verbeterd dat er alleen maar L-aminozuren worden geproduceerd (die we kunnen verteren) en geen 50% D-aminozuren, zoals oorspronkelijk.
Voedingsvezels zijn ook zeer overvloedig aanwezig, dus kunnen ook uit de vrije natuur, bijvoorbeeld grassen, worden gewonnen.
Het menselijk lichaam heeft twee vetzuren, omega-3 en omega-6, nodig. Hiervan is vlaszaad de rijkst bekende bron. Een hectare vlas levert ongeveer 1500 kg zaad, waarvan 350 kg omega-3 vetzuur. Per dag heeft een volwassene drie gram linoleenzuur nodig. Om de bevolking van de gehele wereld van voldoende omega-3 en omega-6 vetzuren te voorzien, zou er 600 vierkante kilometer landbouwgrond, ongeveer de helft van de oppervlakte van de provincie Utrecht, nodig zijn.

De dertien vitamines kunnen door bacteriën en gisten worden geproduceerd, ongeveer zoals nu al met multivitaminepreparaten gebeurt. Deze zijn ook in zo kleine hoeveelheden nodig, dat de belasting op landbouwgrond minimaal is.

Mineralen, tot slot, kunnen als zouten toe worden gevoegd.

Kortom: in principe zou dit plan kunnen worden uitgevoerd. Bij bulkbestanddelen als koolhydraten en vezels kunnen grassen en zetmeelrijke knolgewassen als bron dienen.

Bronnen
1. U.S. could feed 800 million people with grain that livestock eat, Cornell ecologist advises animal scientists / Future water and energy shortages predicted to change face of American agriculture, Cornell Universiteit (1997)
2. Energy use in the U.S. Food System, USDA (2010)
3. Jeremy Woods et al., Energy and the food system, Phil. Transact. of Royal Society B (2010)
4. S.V. Chepigo et al., Production and Utilization of Fodder Yeasts Grown on Petroleum Hydrocarbons, World Petroleum Congress (1967) (paywall)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

3 reacties

  1. yoyoyoyooyyo schreef:

    hyyyyyyyy lang leven konijntjes BRUHHHHHHH?

  2. Gertje schreef:

    Nooit gehoord van Zeewater >>> Woestijn (pompen) >>>> verdampt >>>> krijgt men regen zonder water !!! Raar hé

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger