Hogyan változhat az étrend a világ élelmiszertermelésében?

Egy modell segít a kutatóknak a foszfátkőzet fenntartható bányászatának optimális módjaiban.

Ha igazán el akarna kavarni a világ élelmiszertermelésével, akkor jó kiindulópont lenne Marokkó. Itt nem sokat nőnek, de itt találhatók a bányák, amelyek a világ ismert foszfát-kőzetének tartalmát, a tápanyag-foszfor fő forrását tartalmazzák. A legtöbben a világ minden táján, a napokban, enni fogunk néhány ételt, amelyet ezeken a bányákban foszfátkővel megtermékenyített mezőkön termesztenek.

A foszfor elengedhetetlen ásványi anyag az élelmiszerek termesztéséhez, de a kutatások szerint ezt fenntarthatatlanul bányásszák. Ha a készletek alacsonyak, az élelmiszertermelés korlátozott lesz, és az éhezés teljesen lehetséges.

Most David Vaccari, a Stevens Műszaki Intézet környezetvédelmi mérnöke és munkatársai kifejlesztettek egy modellt annak leírására, hogy a foszfor hogyan áramlik át a globális élelmiszer-rendszeren. A Környezettudomány és technológia 2019. szeptember 4-i számában közzétett modell megjósolhatja, hogy többféle természetvédelmi megközelítés miként csökkentheti a megújuló erőforrások iránti keresletet, amely elengedhetetlenül fontos a világ táplálásához.

A foszfátkőzetet bányászták, hogy műtrágyát állítsanak elő a növények számára, amelyet állatok és emberek fogyasztanak. David Vaccari modellje kiszámítja, hogy a foszfátbányászat milyen mértékben csökkenthető a különböző természetvédelmi forgatókönyvek alapján.

"A foszfát elterjedt a bolygón, de alig újrahasznosítható" - mondta Vaccari, a foszfátkutatás úttörője, aki a munkát vezette. "A modell lehetővé teszi számunkra, hogy megválaszoljunk konkrét" mi van, ha "kérdéseket, hogy lássuk, az emberi viselkedés bizonyos változásai hogyan javíthatják jelentősen ezen erőforrás megőrzését, és ezáltal hozzájárulhatnak a világ élelmiszertermelésének fenntartásához.

A múltban a foszfor körforgása gyakorlatilag lezárult: a növényeket az emberek és az állatállomány megették, míg ürüléküket természetes műtrágyaként használták fel újra a növények termesztésére. Manapság a ciklus megszakadt. Minden évben a foszfátköveket bányászzák és műtrágyává alakítják. Ezt terményekké alakítják, amelyeket élelmiszerre a városokba szállítanak. A foszfor egy része az út minden lépésében elveszik, és felhalmozódik a környezetben. A gazdaságokból történő lefolyás vízi utakba, az élelmiszer-hulladék hulladéklerakókba, az emberi hulladék pedig a szennyvízelvezetésbe kerül, amelyek többsége végül a tengerbe kerül. A ciklus lineáris folyamattá vált.

Vaccari és munkatársai ezt a ciklust modellezik „forgatógombokkal”, amelyeket felfelé vagy lefelé lehet forgatni különböző természetvédelmi forgatókönyvek létrehozásához. Amikor egy gombot elforgatnak - pl. állati hús töredéke az étrendben, az elpazarolt élelmiszer töredéke, az emberi hulladék újrafeldolgozott része - az élelmiszer-rendszerből származó szivárgást és veszteséget befolyásoló modell visszacsatolva kiszámítja, hogy a foszfátbányászat milyen mértékben csökkenthető.

Ebben a modellben, amely szerint a foszfor átáramlik a mezőgazdasági rendszeren, a „gombokat” felfelé vagy lefelé lehet forgatni különböző megőrzési forgatókönyvek létrehozása érdekében. Amikor egy gombot elforgatnak - pl. az étrendben lévő állati hús töredéke, az elpazarolt élelmiszer töredéke, az újrahasznosított emberi hulladék frakciója - a modell, amely az élelmiszer-rendszerből származó szivárgásokat és veszteségeket befolyásolja, visszacsatol, hogy kiszámítsa, milyen mértékben csökkenthető a foszfátbányászat. Hitel: Stevens Műszaki Intézet

A modell számos érdekes eredményt mutat:

A világnak azonban nem hamarosan elfogy a foszfor. A jelenlegi felhasználási arány mellett az ismert foszfortartalékok több évszázadon keresztül fenntarthatják a mezőgazdasági termelést Vaccari szerint. De a nitrogénnel ellentétben, amely a légkör 78% -át teszi ki (és a műtrágya fő összetevője), a foszfát véges erőforrás - és „nehéz új foszforforrásokat találni” - mondta Vaccari.

A foszfátbányászat csökkentésének más előnyei is vannak. Amikor a foszfor „kiszivárog” a mezőgazdasági, az élelmiszer-előállító és a hulladékártalmatlanító rendszerből, az súlyos vízszennyezési problémákhoz járul hozzá, mint például a tavakban és a part menti övezetekben előforduló káros algavirágzás. A régóta ismert közegészségügyi kérdéseken és az algák virágzásának gazdasági hatásaitól eltekintve, az algák halálos fajtája nemrégiben több kutya pusztulást okozott az Egyesült Államok déli részén.

"A foszfor elengedhetetlen az élethez" - mondta Vaccari. "Tehát a terv az, hogy sokáig fenntartsuk a foszfát fenntartható és felelősségteljes bányászatával - és ez a modell segít abban, hogy optimális módon keressük ezt."