voedsel

Japan ontdekt de prijs van complexiteit

Door de aardbeving moesten in Japan en in de VS de Toyota-fabrieken de produktie staken. Er kunnen geen auto’s meer in elkaar gezet worden omdat sommige onderdelen niet meer op voorraad zijn. Die onderdelen worden in Japanse fabrieken gemaakt, maar die zijn getroffen door de aardbeving en tsunami. Nu worden zelfs de Toyota-fabrieken in Europa stilgelegd.
De Toyota-fabrieken zijn afhankelijk geworden van heel veel toeleveranciers.
Het is de prijs van complexiteit.

De eerste auto’s bestonden uit tientallen onderdelen. Die onderdelen werden in de autofabriek zelf of dicht in de buurt gemaakt. Moderne auto’s bestaan uit duizenden onderdeeltjes. Veel van die onderdeeltjes worden gemaakt in gespecialiseerde fabrieken om de kosten te drukken.

Hoe complexer een produktieproces, hoe kwetsbaarder het wordt voor onderbrekingen.
En hoe complexer de samenleving georganiseerd is, hoe kwetsbaarder die samenleving wordt.

De Japannners zijn met de neus op de feiten gedrukt.
Het moet anders, simpeler en flexibeler.
In een aardbevingsgebied met weinig brandstof blijkt een fiets opeens een heel flexibel vervoermiddel.

Lees het hele verhaal op Cassandraclub

Aquacultuur, de blauwe revolutie

Veeteelt kost extreem veel landbouwgrond en vervuilt het milieu extreem. Kan visteelt een alternatief bieden? Ja, zeggen kenners, al zijn er nog een aantal netelige problemen.

Vis zuiniger met voedsel
Vissen zijn koudbloedige dieren en springen daarom veel zuiniger met energie om dan zoogdieren, zoals ons vee, of gevogelte. Er zijn zelfs vissoorten die in staat zijn meer kilo’s vis te leveren dan ze aan droog voer binnenkrijgen.

Tilapia leeft als een van de weinige grotere vissoorten van planten. Ideaal dus om met weinig energie te kweken.

Dit getal is overigens misleidend: vissen bestaan voor het grootste deel uit water. Toch is dit zeer gunstig vergeleken met de voederconversie van bijvoorbeeld kip (drie op een), varken (vijf op een) of rundvlees (tien tot twintig op een). Dit betekent dat om een kilogram vis te produceren, veel minder land nodig is dan voor vlees. Op dit moment worden ook gebieden die nauwelijks geschikt zijn voor landbouw toch bebouwd of wordt er veel te veel vee op gehouden. Het gevolg daarvan is dat de plantengroei kaal wordt gegraasd, verdwijnt en dus de bodem wegspoelt.

Wilde vis steeds schaarser

Ook schelpdieren als zeeoren (abalones) worden gekweekt. Deze leven van algen en bewegen nauwelijks.

Een tweede factor die visteelt steeds populairder maakt is de toenemende schaarste aan wilde vis. Het kost, zeker met de hoge olieprijzen, domweg minder om vissen in een vijver of tank te kweken, dan om met een duur, brandstofslurpend schip honderden of duizenden kilometers te varen om vis te vangen. De energiekosten van een kilo gekweekte vis waren altijd al veel lager dan die van een kilo met een trawler gevangen vis.

Een probleem met visteelt is dat commercieel gekweekte vissoorten als zalm of meerval veel eiwit (40% of meer) in hun dieet nodig hebben. Dat eiwit is op dit moment vooral afkomstig van andere vis, zoals ansjovis (die je uiteraard veel beter meteen kan eten).

Aquacultuur midden op zee
Steeds meer aquacultuur verhuist naar de volle zee. De filosofie daarachter is dat door het grote watervolume en de zeestromen het vervuilde water zo wordt verdund dat het geen problemen als algenbloei en dergelijk meer veroorzaakt. De vraag is of dat slim is: de waardevolle grondstoffen in visvoer, zoals fosfaat en dergelijke, komen zo midden op zee terecht. Weliswaar betekent dat meer voedsel voor de lokale algen en dus zeedieren, maar het effect hiervan is marginaal vergeleken met het enorme nut dat ze in de landbouw zouden hebben.

Recycling

Azolla is een klein stikstofbindend watervarentje. Ideaal als visvoer voor tilapia's dus.

Wellicht is het een oplossing om vissen te ontwikkelen die samenwerken met algen. Zo hoeven vissen niet meer gevoerd te worden, maar leven ze direct van zonlicht. Tot die tijd kunnen we het beste visteelt combineren met tuinbouw. Vissen produceren namelijk grote hoeveelheden vervuild water. Deze kan worden gebruikt voor hydrocultuur in kassen.

Inderdaad zijn er in onder meer Wageningen verschillende systemen uitgedacht voor het combineren van visteelt en kastuinbouw. Een interessant systeem is bijvoorbeeld het combineren van Azolla en tilapiateelt. Azolla bevat veertig procent eiwit, ideaal dus voor vissen. Prettig aan Azolla is dat dit drijvende watervarentje stikstof bindt. Dit spaart dus stikstofkunstmest uit. Met eendenkroosachtigen (Lemnaceae) kan water verder worden gezuiverd. Ook deze kunnen als vis- of als veevoer worden gebruikt.

Grenzen aan de groei: graanproduktie


De stijgende voedselprijzen worden niet alleen veroorzaakt door speculanten. Het aanbod aan voedsel kan niet langer de stijgende vraag bijbenen. De vraag stijgt door toegenomen welvaart in opkomende economieën en door het gebruik van biobrandstoffen.
Het aanbod blijft achter door een aantal oorzaken.

1. Misoogsten: je kunt de slechte Russische graanoogst in 2010 wijten aan klimaatverandering of aan een toevallige speling van de natuur. Maar feit is dat de oogst 35% lager was dan in 2009. Die oogst was al lager dan in 2008.

2. Tekorten aan grondwater voor irrigatie. In China, India, Saoedi-Arabië en andere landen daalt het grondwaterpeil. Men pompt meer water omhoog dan de natuur kan aanvullen. Wereldwijd wordt er zoveel water opgepompt dat dit zelfs een kwart van de zeespiegelstijging kan verklaren. Saoedi-Arabië moet binnenkort stoppen met de produktie van graan, omdat er te weinig grondwater is.
Het gebrek aan grondwater in China en Afrika leidt tot verdroging en versnelde erosie.

3. Opbrengsten kunnen niet verder worden verhoogd.
Door mechanisatie, irrigatie en toepassen van kunstmest en bestrijdingsmiddelen is de opbrengst tijdens de 20e eeuw sterk verbeterd. Maar deze Groen Revolutie loopt op zijn einde. De opbrengst per hectare kan niet verder worden verhoogd door nieuwe technologieën. Juist op het moment dat er meer graan verbruikt wordt voor biobrandstof en veeteelt, wordt de maximale opbrengst bereikt.

Lees verder op Cassandraclub

De laatste druppel

De grondwatervoorraden in verschillende droge gebieden zijn bijna helemaal leeg. We kunnen dus maar beter snel gaan nadenken over een manier om die half miljard mensen te eten te kunnen geven…

Grondwater in droge landen wordt schaars
Peak oil, de toenemende schaarste aan aardolie omdat er meer olie wordt verbruikt dan ontdekt, kennen veel mensen al. Minder bekend is dat ook grondwatervoorraden in droge landen sneller wordt uitgeput dan ze door neerslag aan worden gevuld. De gevolgen hiervan zijn bijzonder vervelend.

Vissersboten liggen op de voormalige bodem van het Aralmeer. De boosdoener: waterslurpende katoenteelt.

Landbouw is namelijk uiterst afhankelijk van water. Er bestaat zelfs een vrij precieze correlatie tussen de hoeveelheid water die een gewas gebruikt en de productie. Uiteraard verschilt die verhouding per gewas – zo verbruikt rijst of suikerriet veel meer water per kilogram oogstbaar product dan de droogtetolerante granen sorghum en millet, maar zonder water is landbouw in aride gebieden nauwelijks mogelijk. Om een kilo rietsuiker te produceren zijn tot vijfduizend liters water nodig. Een kilo millet “slechts” enkele honderden liters.
Aride (droge) gebieden werden geïrrigeerd en leefden jaren boven hun stand. Ze produceerden veel meer oogst dan de jaarlijkse regenval toelaat. Nu zijn in India, Saoedi-Arabië en de VS de aquifers in hoog tempo aan het leeg raken. Binnen enkele jaren (Saoedi Arabië) tot decennia (VS) staan ze droog.

Biobrandstof en voedseltekort
De toenemende productie van biobrandstof uit maïs en andere graansoorten heeft als voordeel dat de prijzen gestabiliseerd worden (en dat hierdoor boeren worden gestimuleerd om hun productie flink te verhogen-wat overigens ook de nodige risico’s heeft). Nadeel is dat de voedselproductie al veel te laag is en dat biobrandstof de prijzen nog verder opjaagt. Zo verdwijnt er van de vierhonderd miljoen ton graan die in de Verenigde Staten – de graanschuur van de wereld – geoogst worden, honderd twintig miljoen, dat is dertig procent, in de vergistingsketels om er bio-ethanol van te stoken.  De koopkracht van een Amerikaanse of Europese SUV is groter dan die van een hongerige derde-wereldbewoner zonder werk – de realiteit in veel derde-wereldlanden vanwege corrupte regimes die de bevolking verstikken met een overvloed aan regels.

Meer vlees betekent meer voedsel als veevoer
Vlees is afkomstig van dieren die leven van planten. Graan is dan ook een belangrijk ingrediënt van veevoer. Vervelend nieuws is dat er een veelvoud van de hoeveelheid graan nodig is om vlees te produceren. Om een kilo kippenvlees te produceren is twee tot vier kilo graan en peulvruchten nodig.

Gefrituurde zijdewormlarven. Insekten hebben veel minder voer nodig dan varkens en koeien. Even wennen...

Voor een kilo varken 3,5 kilo. Rundvlees vereist acht kilo. Steeds meer mensen willen vlees eten, waardoor er een veelvoud aan graan nodig is. Visteelt lost dit probleem voor een deel op (koudbloedige vissen, vooral luchthappende Afrikaanse meervallen, springen veel efficiënter met voer om dan warmbloedige zoogdieren en vogels). Een actieve lobby probeert in Nederland het eten van insekten te pushen. De voederconversie van insecten is erg gunstig: voor één  kilo insekt is bij sommige soorten slechts 1,3 kilo voer nodig en tachtig procent van de mensen eet nu al insekten. Toegegeven: er is geen speld tussen te krijgen.

Ook interessant is van zoogdieren over te stappen op koudbloedige vegetarische dieren als woestijnschildpadden. Schildpadden leveren smakelijk vlees (de reden dat ze met uitsterven worden bedreigd), groeien vooral in de eerste jaren snel en woestijnen hebben we in overvloed. Wellicht geven sommigen dan toch maar de voorkeur aan een vegetarisch dieet. Nog beter uiteraard, al moet je opletten wat betreft essentiële aminozuren die in planten vaak ongelijkmatig voorkomen.

Rellen in Arabische wereld voor een groot deel het gevolg van voedselschaarste
Er is een vrij simpele correlatie tussen politieke onrust en voedselprijzen in landen waar mensen een groot deel van hun inkomen aan voedsel uitgeven. Hier in Nederland geven mensen misschien een vijfde van hun inkomen aan voedsel uit. In zeer arme landen als Bangladesh en Egypte is dat meer dan de helft. Elke verhoging komt hier dus zeer hard aan: het betekent domweg dat deze mensen minder kunnen eten.

In landen waarin het politiek bewustzijn sterk is – islamitische en Latijns-Amerikaanse landen bijvoorbeeld – heeft dat vervelende gevolgen voor het regime. Vandaar dat regimes als dat van Saoedi-Arabië (waar de aardolie volgens Wikileaks nu akelig snel aan het opraken is) als razenden graanvoorraden aan het aanleggen zijn. Uiteraard zal het nieuwe regime geen onderaardse zoetwaterzee of bergen voedsel uit het niets tevoorschijn kunnen toveren. Door de revolutie en chaos wordt de productie zelfs nog lager. De hongersnood zal dus verergeren.  De wereldgeschiedenis leert dat hongersnoden altijd leidden tot grote volksverhuizingen en oorlogen. Dat geldt zeker nu. Door satelliet-TV weet zelfs de armste dorpsbewoner waar er wel genoeg voedsel is. Hier. En door dezelfde TV zal het lijden in deze gebieden ook onze huiskamers binnenkomen. Dus willen we een catastrofe voorkomen, dan zullen we moeten ingrijpen. Deze waterbesparende woestijnkassen snel uitrollen bijvoorbeeld. Ideeën welkom.

Bron
‘Food bubble about to burst’ – New Scientist

Dieren die op zonlicht leven

Door biotechnologie slagen we er mogelijk in om dieren te ontwikkelen waarbij voeren niet meer nodig is.

Op dit moment zijn er al enkele diersoorten, alle ongewerveld, die samenwerken met eencelligen die in staat zijn tot fotosynthese. De meeste dieren die samenwerken met algen huisvesten de eencelligen in hun lichaam, waar ze de suikers oogsten die de algen aanmaken.

Zeeslak op weg naar plantenbestaan
Het grootste succesverhaal is de zeeslak Elysia chlorotica. Deze slak in de vorm van een blad is in staat om zelf chlorofyl, het groene pigment in planten dat zonlicht invangt, aan te maken.

De zeeslak Elysia chlorotica maakt zijn eigen voedsel uit zonlicht. Alleen een beginpopulatie aan bladgroenkorrels moet hij nog uit algen halen.

De slak oogst één keer in zijn leven algen, die met uitzondering van de chloroplasten, bladgroenkorrels, geheel worden verteerd. Als de slak later in zijn leven een maaltje algen voorbij ziet komen, zal hij dit niet versmaden, maar noodzakelijk om in leven te blijven is dat dan niet meer. Er zijn Elysia’s gekweekt die een jaar lang – de levensduur van de slak – genoeg hadden aan de chloroplasten van één algenmaal.

En dat is merkwaardig, immers chloroplasten kunnen zich weliswaar vermenigvuldigen, maar hebben dan wel behoefte aan een bron van chlorofyl en andere bouwstenen. Onderzoekers vonden in het DNA van de slak genen van de alg die precies dit deden en die ook actief werden als de slak aan licht werd blootgesteld. De enige bottleneck voor de slak zijn de chloroplasten zelf. De slak slaagt er niet in de chloroplasten in haar eicellen mee te geven aan jonge slakken.

Grote voordelen
De omzetting van zonlicht in dierlijk weefsel is een nogal energieverspillend proces. Eerst wordt door de plant het zonlicht omgezet in glucose, de bouwsteen van suikers. Dit glucose wordt weer omgezet in andere stoffen die de plant nodig heeft, zoals eiwitten, vetzuren, zetmeel en cellulose.

Als de plant wordt gegeten door een dier, moeten deze stoffen in voor dieren verteerbare stukjes worden omgezet (wat ook weer energie kost). Sommige moleculen, cellulose bijvoorbeeld, kunnen dieren helemaal niet verteren. Andere moleculen heeft het dier niet in de hoeveelheden nodig. Ook moeten eerst bacteriën de uitwerpselen van dieren afbreken tot minerale zouten zodat planten die op kunnen nemen.

Als het dier zelf deze stappen over kan slaan betekent dat, dat de opbrengst vele malen groter wordt en hiermee goedkoop dierlijk eiwit binnen bereik komt. Op dit moment zorgt veeteelt voor enorme milieuprobnlemen: elke kilo vlees (met 60% of meer water) kost twee tot twintig kilo droog plantaardig voer om te produceren. Het dier kan dan een kleine hoeveelheid voer, rijk in mineralen, krijgen en produceert de rest zelf. Grote nauwelijks voor landbouw geschikte gebieden kunnen dan weer teruggegeven worden aan de natuur. Ondervoeding zal steeds minder een issue zijn.

Als de mens even effectief als een plant in staat zou zijn om energie uit zonlicht te halen, zou een dagje zonnen gelijk staan aan een kleine maaltijd.

Knutsel je eigen plantvis
Om fotosynthese in bijvoorbeeld vissen in te bouwen, moet als eerste stap een deel van het algen-genoom in het DNA van de vis worden ingebouwd.


Sommige vissen hebben een groene kleur als camouflage. In de toekomst ook omdat ze chlorofyl gebruiken?

De techniek hiervoor, DNA recombinatie, is bekend en wordt al massaal gebruikt. Dat is nog niet genoeg: er moet ook een triggermechanisme in worden gebouwd dat bestanddelen van chloroplasten aanmaakt als ze nodig zijn, onder invloed van licht bijvoorbeeld. Verder zouden stikstofbindende bacteriën handig zijn, stikstof is essentieel voor eiwitten.

Een alternatief is wellicht ammoniumzouten in het water oplossen. Het efficiëntste met algen samenwerkende koraal produceert ongeveer tachtig gram koolstof (overeenkomend met 160 gram drooggewicht) per vierkante meter per dag. De vis zal een grote staart of plat lichaam moeten krijgen om maar aan veel oppervlak te komen.

Meest geschikte plaats
Uiteraard komen de tropen, verrassend genoeg vooral de woestijngebieden, het meest in aanmerking voor deze kweekinstallaties. Om een kilo vlees te produceren is al gauw 20.000 liter water nodig. Bij deze vissen is dat maar enkele liters.

Dutch