Wie werden wir uns in Zukunft ernähren?

Von Debbie Koenig

2. Juni 2022 -- Bis zum Jahr 2050 werden wir 56 % mehr Nahrungsmittel produzieren müssen als im Jahr 2010, um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren. Experten sind sich zwar einig, dass wir dies mit den derzeitigen Anbaumethoden und Produktionsverfahren schaffen können, doch könnte dies für unseren Planeten katastrophale Folgen haben. Wie also werden wir die Nachfrage decken?

Stellen Sie sich Folgendes vor: Anstatt dass ein Bauernhof Tausende von Hektar Land einnimmt, wachsen die Pflanzen in klimatisierten Lagerhäusern in die Höhe. Neue Technologien helfen den Landwirten, genau zu wissen, wann gedüngt und geerntet werden muss, um höhere Erträge mit weniger Verlusten zu erzielen. In den Regalen der Geschäfte und bei Ihnen zu Hause sorgen innovative Verpackungen dafür, dass Lebensmittel länger frisch bleiben und weniger verschwendet werden. In den nächsten Jahrzehnten könnte jede dieser Entwicklungen dazu beitragen, die Welt nachhaltig zu ernähren.

Anpassung der Landwirtschaft

In der Vergangenheit hatten die großen Akteure in der Landwirtschaft vor allem ein Ziel: so viele Lebensmittel wie möglich anzubauen. Und das haben sie sehr, sehr gut gemacht. Hier in den USA beansprucht die Landwirtschaft etwa ein Fünftel der Landfläche. Aber die Landwirte sind so produktiv, dass das ganze Land von der Produktion einer Fläche leben könnte, die in etwa der Größe von Indiana, Illinois und der Hälfte von Iowa zusammen entspricht.

Diese Mega-Erträge haben jedoch ihren Preis. Weltweit entfallen 70 % des gesamten Süßwasserverbrauchs und 26 % der Treibhausgasemissionen auf die Nahrungsmittelproduktion - und sie beansprucht die Hälfte des gesamten bewohnbaren Landes auf unserem Planeten. Wenn wir in der Lage sein wollen, in den nächsten Jahrzehnten Milliarden von Menschen zu ernähren, kann die Lösung nicht darin bestehen, die Landwirtschaft auf die gleiche Weise weiterzuführen.

"Diese Praktiken sind nicht nachhaltig", sagt Raj Khosla, PhD, Professor für Präzisionslandwirtschaft an der Colorado State University.

Die Präzisionslandwirtschaft ist eine relativ neue Praxis, bei der Technologie, künstliche Intelligenz und Automatisierung eingesetzt werden, um kleine Teile eines Feldes anders zu bewirtschaften, bis hin zu einzelnen Reihen. Durch die präzise Dosierung von Wasser, Pestiziden, Herbiziden und Düngemitteln (einschließlich Stickstoff, einem wichtigen Pflanzennährstoff, der dramatische negative Auswirkungen auf die Umwelt hat) werden höhere Erträge bei geringerem Verbrauch erzielt.

"Auf der Ebene der Forschung und bei den frühen Anwendern neuer Praktiken und Technologien sehen wir erhebliche Verbesserungen bei der Effizienz der Wassernutzung und der Stickstoffnutzung. Aber es gibt Millionen von Landwirten auf der Welt, und nicht alle haben die Mittel, um in neue Produktionsverfahren zu investieren", sagt Khosla.

Die Präzisionslandwirtschaft ist nicht die einzige Methode, mit der Wissenschaftler und Lebensmittelproduzenten versuchen, mehr anzubauen und dabei weniger zu verbrauchen. Sie verbessern unter anderem die Bewässerungssysteme, um weniger Wasser zu verbrauchen, führen Deckfrüchte ein, um den Boden zu verbessern, und verwenden innovative Methoden, um das Saatgut in den Boden zu bringen.

In vielen Fällen verändert sich auch das Saatgut selbst. Überall auf der Welt pflanzen Landwirte gentechnisch veränderte Pflanzen an, die den ökologischen Fußabdruck der Landwirtschaft verringern.

"Viele Pflanzenbiologen haben sich schon vor langer Zeit dafür interessiert, ob wir weniger Land für die Landwirtschaft nutzen können, um mehr für die einheimischen Ökosysteme zu haben", sagt Dr. Pamela Ronald, die das Ronald Laboratory for Crop Genetics Innovation and Scientific Literacy an der University of California, Davis, leitet. "Zu Beginn meiner Laufbahn hatten wir keine genetischen Sequenzen; heute haben wir allein für Reis Sequenzen von dreitausend Sorten.

Es gibt jetzt eine riesige Datenbank mit genetischer Vielfalt, die genutzt wird, um widerstandsfähigere Nutzpflanzen zu entwickeln.

Auch Bauernhöfe müssen sich ändern

Auch das Aussehen der landwirtschaftlichen Betriebe ändert sich. Einige der führenden Innovationen benötigen keine großen Flächen. Sie benötigen überhaupt kein Land, da sie ihre Pflanzen in geschlossenen Räumen anbauen, oft in städtischen Gebieten. Diese Verfahren sparen nicht nur Wasser, Boden und andere natürliche Ressourcen, weil die Lebensmittel in der Nähe des Verkaufsortes angebaut werden, sondern reduzieren auch die mit dem Transport verbundenen Treibhausgasemissionen.

Ein Beispiel ist die vertikale Landwirtschaft, bei der die Pflanzen in klimatisierten, lagerähnlichen Gebäuden in die Höhe wachsen. Man geht davon aus, dass sie sich bis 2026 zu einem Wirtschaftszweig mit einem Umsatz von fast 10 Milliarden Dollar entwickeln wird. Die vertikale Landwirtschaft kombiniert ressourcenschonende Technologien und Systeme wie die Hydrokultur (bei der die Pflanzen in Wasser und flüssigen Nährstoffen wachsen), die Aeroponik (bei der die Pflanzen mit schwebenden Wurzeln wachsen und die Nährstoffe über feinen Nebel zugeführt werden) und die Aquaponik (bei der Hydrokulturpflanzen in natürlich nährstoffreichen Abwässern von Zuchtfischen wachsen).

Bei einigen Kulturen können vertikale Farmen einen 10- bis 20-mal höheren Ertrag pro Hektar erzielen als ein herkömmliches Feld. Und durch den Anbau in geschlossenen Räumen entfallen klimabedingte Einschränkungen. So hat beispielsweise Driscoll's, ein großer Beerenproduzent, vor kurzem Pläne für den Bau einer vertikalen Farm für die Region Nordost angekündigt. Die Einwohner könnten bald selbst im tiefsten Winter Erdbeeren aus der Region bekommen.

Die Zukunft des Fleisches

Der Anbau von Pflanzen ist nicht die einzige landwirtschaftliche Bedrohung für die Umwelt. Auch die Viehzucht trägt wesentlich zum Klimawandel bei. Sage und schreibe 80 % der weltweiten landwirtschaftlichen Nutzfläche wird für die Tierzucht verwendet, aber die Tiere liefern nur 18 % der weltweiten Kalorien. All diese Tiere brauchen auch eine Menge Wasser - für die Produktion eines einzigen Viertelpfund-Burgers werden fast 450 Gallonen benötigt. Erinnern Sie sich daran, dass die Lebensmittelproduktion für 26 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich ist? Von diesen 26 % stammt mehr als die Hälfte aus der Tierhaltung. Von allen Tieren, die für die Lebensmittelproduktion gezüchtet werden, richten Rinder den größten Schaden an.

Als ob das nicht schon schlimm genug wäre, ist die Viehzucht auch der Hauptgrund für die Abholzung des Amazonas-Regenwaldes, des größten Regenwaldes der Erde. Die Baumkronen absorbieren Kohlenstoffemissionen und tragen zur Eindämmung der globalen Erwärmung bei. Wenn sich der derzeitige Trend fortsetzt und immer mehr Bäume durch Viehweiden ersetzt werden, könnte das Ökosystem des Amazonas innerhalb eines Jahrzehnts zusammenbrechen.

Eine offensichtliche Lösung besteht darin, unseren Verbrauch an tierischen Produkten zu reduzieren. Eine neue Studie, die in Nature Food veröffentlicht wurde, hat ergeben, dass allein der Verzehr von weniger Fleisch die Umweltauswirkungen um bis zu 60 % reduzieren könnte. Würden 80 % der tierischen Produkte durch pflanzliche Ersatzprodukte ersetzt, könnte dieser Wert sogar auf 75 % steigen. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen geht jedoch davon aus, dass der weltweite Verbrauch in den kommenden Jahrzehnten weiter steigen wird.

"Der erste Teil ist die Nachfrage von mehr Menschen, da die Bevölkerung wächst. Der zweite Teil ist, dass wir erwarten, dass die Einkommen der Menschen weiter steigen und die Menschen aus der Armut herausgeholt werden", sagt Jack Bobo, JD, Direktor für globale Nahrungsmittel- und Wasserpolitik bei der Nature Conservancy. "Das erste, was die Menschen tun, wenn ihr Einkommen steigt, ist, mehr Protein zu kaufen.

Um die Nachfrage nachhaltig zu befriedigen, müssen die Landwirte Wege finden, mehr Fleisch und Milchprodukte zu produzieren, ohne mehr Land zu benötigen und mit weniger schädlichen Methoden.

Bis zu einem gewissen Grad geschieht das bereits.

"Die Art und Weise, wie wir Tiere füttern, hat sich dramatisch verändert", sagt Bobo. "Wir haben schon seit Jahrzehnten eine präzise Ernährung für Tiere. Eine Kuh produziert heute viel mehr Fleisch als eine Kuh im Jahr 1980."

"Die Rinderherden sind also zurückgegangen, während die Rindfleischproduktion relativ konstant geblieben ist. Das war gut für die Umwelt."

Vielleicht ist das Ergebnis, dass die Fläche, die für die Tierhaltung genutzt wird, weltweit abnimmt.

Neue Wege der Tierhaltung

Wissenschaftler und Landwirte arbeiten an neuen Wegen, um die Umweltbelastung durch die Aufzucht von Tieren zur Nahrungsmittelerzeugung zu verringern. Dazu gehört die Anpassung des Viehfutters, damit die Kühe rülpsen und weniger Methan, ein schädliches Treibhausgas, ausstoßen; die Verwendung integrierter Systeme, die Ackerbau, Aquakultur und Tierhaltung umfassen, um Abfälle zu reduzieren und weniger Ressourcen zu verbrauchen - zum Beispiel die Umwandlung von Viehkot in Kompost zur Düngung von Pflanzen; silvopastorale Systeme, bei denen Bäume und Weidevieh auf demselben Land stehen, wobei die Bäume einen großen Teil der Treibhausgase neutralisieren; der Einsatz genomischer Instrumente, um Vieh auf vorteilhafte Eigenschaften zu untersuchen und widerstandsfähigere Tiere zu züchten; und der Einsatz von Technologie, um alle Teile des Anbausystems effizienter zu machen, wie z. B. die Überwachung von Weiden, um zu wissen, wann sie für die Beweidung bereit sind.

Und dann gibt es noch die der Landwirtschaft verwandten Lösungen - neue Wege zur Erzeugung von Proteinen, die entweder Fleisch imitieren oder Fleisch sind. Viele davon sind auf pflanzlicher Basis, wie die Burger bei einigen Fast-Food-Ketten und in Lebensmittelgeschäften, die als echtes Fleisch durchgehen könnten, während andere in einem Labor gezüchtet werden - genau, Wissenschaftler finden heraus, wie man tierisches Eiweiß ohne Tiere züchten kann. (Lesen Sie mehr über diese alternativen Proteine.)

Weniger Abfall

Hier eine erschreckende Tatsache: Wären Lebensmittelverluste und -abfälle ein Land, so wären sie die drittgrößte Quelle von Treibhausgasemissionen weltweit. Weltweit wird fast ein Drittel aller produzierten Lebensmittel nicht verzehrt. Mehr als die Hälfte dieser Verschwendung findet auf individueller Ebene statt, in unseren Haushalten. Im Jahr 2020 hatten 811 Millionen Menschen nicht genug zu essen.

Forscher schätzen, dass eine Halbierung der Lebensmittelverschwendung in den USA die Umweltauswirkungen der Lebensmittelproduktion erheblich reduzieren könnte: Wir würden 3,2 Billionen Gallonen Wasser einsparen - so viel wie 28 Millionen amerikanische Haushalte jährlich verbrauchen. Wir würden den Energieverbrauch so weit reduzieren, dass 21,4 Millionen US-Haushalte ein Jahr lang mit Strom versorgt werden könnten. Und wir würden die Treibhausgasemissionen in einer Größenordnung reduzieren, die den Emissionen von 23 Kohlekraftwerken entspricht.

Ein Ansatz, der auf Regierungsebene zu funktionieren scheint, heißt "Target-Measure-Act". Er sieht vor, ein Reduktionsziel festzulegen, Lebensmittelverluste und -abfälle zu messen, um Brennpunkte zu ermitteln, und Maßnahmen zur Beseitigung dieser Brennpunkte zu ergreifen. Großbritannien war Vorreiter in diesem Bereich und konnte die Abfallmenge zwischen 2007 und 2018 um 27 % senken.

Auch die Technologie spielt hier eine Rolle, vom Bauernhof bis zu Ihnen nach Hause. Hier sind nur einige der jüngsten Innovationen:

• Ein Feuchtigkeitsmessgerät namens GrainMate hilft Landwirten in Afrika, sicherzustellen, dass ihr Getreide vor der Lagerung gründlich getrocknet ist, um den Verderb zu verringern.

• Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen hat nachhaltige Großverpackungskisten für den Transport von Frischwaren eingeführt. In süd- und südostasiatischen Ländern konnten dadurch die Verluste um bis zu 87 % reduziert werden.

• Apeel hat eine Beschichtung für Obst und Gemüse entwickelt, mit der es doppelt so lange frisch bleibt.

• Wasteless nutzt künstliche Intelligenz, um Einzelhändlern zu helfen, verderbliche Waren zu verkaufen, bevor sie verderben können.

• Coexshield-Verpackungen verwenden lebensmittelechte antimikrobielle und antivirale Substanzen, um z. B. Rinderhackfleisch 7 bis 12 Tage länger frisch zu halten.

• Bluapple liegt in Ihrem Gemüsefach und absorbiert das von Obst und Gemüse abgegebene Ethylengas - das Gas, das Obst und Gemüse schneller verderben lässt. Das verschafft Ihnen Zeit, alles zu essen.

In großen Dimensionen denken

Natürlich kann jede neue Innovation eine neue Herausforderung für die Nachhaltigkeit mit sich bringen - denken Sie nur daran, dass bis vor kurzem alles, was den Landwirten half, mehr anzubauen, als vorteilhaft angesehen wurde. Es dauerte Jahrzehnte, bis die Welt erkannte, welchen Schaden einige dieser Praktiken anrichteten.

"Wie können wir sicherstellen, dass wir die unbeabsichtigten Folgen unseres Handelns systematisch durchdenken? Es ist ein so kompliziertes, vernetztes System. Kleine Veränderungen haben große Auswirkungen", sagt Sarah Sha, Forscherin und Strategin bei KitchenTown, einem Inkubator der Lebensmittelindustrie im Silicon Valley. "Jeder, der in der Lebensmittelbranche arbeitet, muss lernen, seine Verbindung zum großen Ganzen zu verstehen und dann mit dieser längerfristigen Vision im Hinterkopf zu handeln.