Die Ernährung des Planeten in einer unsicheren Zukunft

Warum sind Lebensmittel ein Problem?

Für die meisten von uns, zumindest in der westlichen Hemisphäre, waren Lebensmittel noch nie ein Problem. Sie waren immer leicht verfügbar, und wir mussten uns nie Sorgen machen, ob unser Land in der Lage ist, uns zu ernähren. Und doch gab es im Jahr 2022 immer noch 390 Millionen unterernährte Erwachsene und über 190 Millionen unterernährte Kinder weltweit.

Zwar ist diese Zahl im letzten Jahrhundert stetig gesunken, aber es gibt keine Garantie dafür, dass sich dieser Trend fortsetzen wird. Da die Weltbevölkerung nach jüngsten UN-Schätzungen bis 2050 auf 9,1 Milliarden Menschen anwachsen wird, müssen wir die Nahrungsmittelproduktion um 35 % steigern, um den Bedarf zu decken.

Traditionell wurde die Steigerung der Nahrungsmittelproduktion durch zwei Maßnahmen erreicht: Steigerung der Effizienz der Ernte und Steigerung der Flächennutzung. Letzteres ist zwar einfacher, bringt aber eine Reihe von Herausforderungen mit sich, die nicht zu übersehen sind. Die Landwirtschaft beansprucht bereits mehr als die Hälfte des gesamten bewohnbaren Landes, und obwohl dies reichlich Raum für Entwicklung lässt, befindet sich der verbleibende Platz oft in abgelegenen Gebieten, weit entfernt von den Gemeinden, die ihn benötigen. Mehr Land zu bewirtschaften bedeutet auch, mehr Ressourcen zu verbrauchen, z. B. Wasser, das oft knapp ist, und der Tier- und Pflanzenwelt mehr Land wegzunehmen, was den Verlust der globalen Vielfalt weiter beschleunigt.

Landnutzung nach Angaben der FAO

Wir wenden uns daher der Steigerung der Anbaueffizienz zu. Im letzten Jahrhundert wurde dies weitgehend durch die Erfindung neuer Pestizide oder Düngemittel, die genetische Veränderung von Nutzpflanzen oder den Einsatz innovativer Anbautechniken erreicht. Es ist jedoch zu erwarten, dass die Fortschritte in den kommenden Jahren abnehmen werden, da der weltweite Temperaturanstieg und die zunehmende Ressourcenknappheit den Anbau erschweren.

Erschwerend kommt hinzu, dass die meisten der Techniken, die wir entwickelt haben, um die derzeitige Effizienz der Kulturen zu erreichen, aufgrund ihrer Auswirkungen auf die Umwelt selbstzerstörerisch sind. Die moderne Landwirtschaft lässt Flüsse austrocknen, dezimiert einheimische Arten, belastet unser Wasser mit Schadstoffen und verbreitet giftige Chemikalien in der Luft. Die intensive Nutzung des Bodens verringert zudem die Nährstoffmenge und damit die Fruchtbarkeit des Bodens, was katastrophale Auswirkungen auf die Produktion haben kann. Um die Ernteerträge zu steigern und die Landwirtschaft langfristig nachhaltig zu gestalten, brauchen wir innovative Technologien. Zum Glück sind wir eine sehr kreative Spezies und haben im letzten Vierteljahrhundert unter dem Begriff "Nachhaltige Landwirtschaft" alle möglichen Methoden für den Anbau von Lebensmitteln erfunden.

Was ist nachhaltige Landwirtschaft?

Bei der nachhaltigen Landwirtschaft geht es im Grunde darum, mit weniger mehr zu erreichen: weniger Land, weniger Ressourcen, weniger Auswirkungen auf die Umwelt. Ihr einziges Anliegen ist es nicht, jetzt mehr Nahrungsmittel für die Welt zu erzeugen, sondern für immer mehr Nahrungsmittel für die Welt zu erzeugen, indem sie Techniken einsetzt, die über Jahrtausende hinweg beibehalten werden können, ohne ihre Umgebung zu schädigen.

Sie versucht, die Grundprinzipien der nachhaltigen Entwicklung auf die Landwirtschaft anzuwenden, indem sie die Produktion von Nahrungsmitteln, Holz und Fasern unter Beachtung der ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Grenzen, die die Dauerhaftigkeit dieser Produktion gewährleisten, sicherstellt. Es stützt sich auf die folgenden Grundprinzipien:

• Entwicklung effizienter, autarker und wirtschaftlicher Produktionssysteme, die ein angemessenes Einkommen ermöglichen

• Bewahrung und Schutz der biologischen Vielfalt und der Territorien

• Optimierung der Nutzung der natürlichen Ressourcen

• Bewirtschaftung der Qualität von Luft, Wasser und Boden

• Steigerung der Energieeffizienz in der Lebensmittelproduktion und -verteilung

Das hört sich alles schön und gut an, aber wie können wir diese Ideen konkret umsetzen? Werfen wir einen Blick auf drei grundlegende Möglichkeiten, wie wir die Landwirtschaft grüner gestalten können.

Die traditionelle Landwirtschaft effizienter machen

Weniger Pestizide und Düngemittel einsetzen

Die erste intuitive Möglichkeit, die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten, besteht darin, die traditionellen landwirtschaftlichen Praktiken zu ändern, um sie ressourceneffizienter zu machen. Warum versprühen wir tonnenweise Pestizide und Düngemittel auf unserem Land, wenn nur ein kleiner Teil den Boden erreicht und den Pflanzen tatsächlich nützt? Nun, weil es einfach ist und es nicht wirklich wichtig ist, wo die Reste hingehen, wir können einfach mehr davon kaufen. Aber wenn die Ressourcen knapp und Pestizide gefährlich für unsere Gesundheit sind, müssen wir uns etwas anderes einfallen lassen.
Präzisionslandwirtschaft ermöglicht es den Landwirten, genau die richtige Menge am richtigen Ort zu versprühen, um maximale Effizienz und minimale Umweltbelastung zu erreichen. Dies kann mit kleinen, wendigen Robotern wie dem Smartomizer oder mit riesigen Maschinen wie der ARA geschehen, die jeden Zentimeter und jede Pflanze der von ihnen überwachten Fläche kennen. Diese hochpräzise Feldspritze kann die Menge an Pestiziden, die zum Schutz eines Feldes benötigt wird, um mehr als 80 % reduzieren und wurde als eine der 1000 Solar Impulse Solutions vorgestellt.

Darüber hinaus können wir die Verarmung des Bodens bekämpfen, indem wir natürliche Booster einsetzen, die Nährstoffe regenerieren und Kohlenstoff und Wasser im Boden binden. Das französische Unternehmen Gaiago hat zum Beispiel Nutrigeo entwickelt, eine Formel zur Wiederbelebung des bereits im Boden vorhandenen Pilzes. Dieser Pilz kann 15 % der von der Pflanze benötigten Nährstoffe liefern, wodurch sich der Bedarf an synthetischen Düngemitteln um den gleichen Betrag verringert.

Weniger Wasser verbrauchen

Wie bei den Pestiziden gilt auch hier: Warum überall Wasser versprühen, das zum größten Teil sofort wieder verdunstet, wenn man es auch direkt an die Pflanze geben kann? Genau das tun intelligente Bewässerungssysteme: Sie erkennen die Luftfeuchtigkeit, berechnen die richtige Wassermenge für die Pflanze und leiten sie über ein umfangreiches Schlauchsystem direkt an die Wurzeln der Pflanze. Durch die Entwicklung solcher Systeme sind Unternehmen wie AQUA4D oder Hortau in der Lage, die Wassereffizienz um bis zu 92 % und die Ernteerträge um fast 100 % zu steigern.

Das Sammeln von Daten

Mit dem Aufkommen neuer Technologien können wir durch den Einsatz von Sensoren vor Ort, Drohnen und Satelliten riesige Datenmengen sammeln. Diese Instrumente können wertvolle Erkenntnisse über die von den Landwirten genutzten Flächen und den Erfolg ihrer Ernten liefern. In Kombination mit prädiktiver Analyse und KI kann diese Technologie die Ernteerträge erheblich verbessern. Systeme wie Farm Monitoring 2.0 haben dieses Konzept erfolgreich umgesetzt und die Umweltauswirkungen der von ihnen überwachten Betriebe um bis zu 70 % reduziert.

Wir können die Daten auch nutzen, um die Effizienz zu steigern, und zwar nicht auf dem Feld selbst, sondern indem wir sicherstellen, dass wir den vollen Nutzen aus dem ziehen, was das Feld produziert. Nach der Produktion können KI-Tools das Produkt nachverfolgen, sein Enddatum abschätzen und Landwirten und Verbrauchern helfen, es so gut wie möglich zu nutzen, um Verschwendung zu vermeiden und die Landwirtschaft effizienter zu machen. Das ist das Prinzip hinter einer unserer Lösungen: AgriTrack, ein Tool zur Optimierung der Nachernte, das Datenerfassung und KI kombiniert, um die Verschwendung entlang der Wertschöpfungskette verderblicher Lebensmittel zu reduzieren.

Landwirtschaft in neuen Dimensionen

Eine zweite Möglichkeit, die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten, besteht darin, neue Anbauflächen zu erschließen und dabei die traditionellen Anbaumethoden völlig außer Acht zu lassen.

Ein Beispiel dafür ist der sich ständig erweiternde Bereich der Agrivoltaik. Bei der Agri-Photovoltaik werden auf ein und demselben Feld sowohl Pflanzen angebaut als auch Solarzellen aufgestellt, wodurch die Landnutzung effizienter wird. Aber warum sollten wir das tun? Nun, damit die Solarenergie tatsächlich einen großen Einfluss auf unsere globalen Emissionen hat, brauchen wir viel davon, und das braucht wertvollen Platz. Das Land, das für Solarzellenfelder benötigt wird, hat in etwa die gleichen Eigenschaften wie das Land, das für Getreidefelder benötigt wird: flach, zugänglich und gut ausgerichtet. Um Konflikte zu vermeiden, haben Unternehmer Lösungen gefunden, um beides auf der gleichen Fläche unterzubringen. Dies kommt sowohl den Pflanzen zugute, die teilweise vor der harten Sonneneinstrahlung geschützt sind, die ihnen tagsüber schaden könnte, als auch den Solarmodulen, die von den zusätzlichen Einnahmen profitieren, die durch den Anbau entstehen. Einige unserer zertifizierten Partner haben kreative Lösungen gefunden, um diese Symbiose zu fördern: AgriEnergie entwickelt solche Projekte auf der ganzen Welt, während PanePowerSW ein transparentes Solarpanel erfunden hat, das Strom erzeugt, ohne die Pflanzen darunter zu stören.

Ein Solarfeld in Irland

Ein weiteres Beispiel sind die jüngsten Entwicklungen im Bereich des Indoor Farming, der vertikalen Landwirtschaft. Durch das Stapeln von Pflanzen in einer kontrollierten Umgebung kann die Landwirtschaft viel platz- und ressourceneffizienter gestaltet werden! Vertikale Farmen können das ganze Jahr über frische Pflanzen produzieren, unabhängig von den Witterungsbedingungen und in unmittelbarer Nähe von Stadtzentren, wo sie verbraucht werden. Diese Technologie ist zwar sehr vielversprechend, hat aber auch einige große Schwachstellen: Es können nicht alle Arten von Pflanzen angebaut werden, und diese Farmen sind sehr energieintensiv, so dass sie mit sauberen Energien versorgt werden müssen, um wirklich nachhaltig zu sein. Dank der großen Aufmerksamkeit, die ihnen zuteil wird, verbessern sich die vertikalen Farmen täglich mit Hilfe zahlreicher von uns gelabelter Lösungen: Vertikale Landwirtschaft der nächsten Generation, Ifarm-Technologie, schlüsselfertige vertikale Landwirtschaft, Bubble TECH ILB, CloudFarm, Greenova, The Grow Container Farm. Indoor-Farming ist nicht nur auf Nutzpflanzen beschränkt, denn Tru Shrimp hat die erste nachhaltige Indoor-Flachwasser-Garnelenzucht entwickelt.

Und schließlich kann die Landwirtschaft mit Urban Farming direkt in die Städte gebracht werden! Durch die Bewirtschaftung kleiner Parzellen auf Dächern und in Parks erzeugt die urbane Landwirtschaft frische lokale Produkte für die Stadtbewohner. Die urbane Landwirtschaft trägt nicht nur zu einer saubereren Luft in den Stadtzentren bei, sondern hilft auch bei psychischen Problemen und kann eine großartige Fluchtmöglichkeit für Stadtbewohner sein. Allerdings sind die Produktionsmöglichkeiten in der städtischen Landwirtschaft begrenzt, sowohl was die Vielfalt als auch die Menge der angebauten Produkte betrifft. Das Team von Saffron Urban Farming hat eine ehemals nicht nachhaltige Produktion von Safran, der den ganzen Weg aus dem Iran importiert wurde, in eine nachhaltige Produktion umgewandelt, indem es den Safran direkt in den Städten anbauen lässt, in denen er konsumiert wird.

Beispiel für eine urbane Farm

Es geht nicht darum, wo man anbaut, sondern darum, was man anbaut

Wie in vielen anderen Sektoren wird es sehr schwierig sein, globale Nachhaltigkeit zu erreichen, wenn wir unseren Verbrauch an landwirtschaftlichen Produkten beibehalten. Eine der ressourcenintensivsten Komponenten unserer Ernährung ist Fleisch: Es ist flächenintensiv, sehr energieineffizient und extrem umweltschädlich. Heute werden mehr als 80 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche für die Viehzucht verwendet (unter Berücksichtigung der Flächen für Weideflächen und Futtermittelanbau). Aber wir brauchen Tierfleisch, weil es unsere Hauptproteinquelle ist. Proteine sind große Moleküle, die für unseren Körper lebenswichtig sind und die wir größtenteils aus unserer Nahrung aufnehmen. Sie sind in Fleisch in großer Menge vorhanden, während sie in den übrigen Nahrungsmitteln nur in Spuren zu finden sind. Um von Fleisch wegzukommen, müssen wir daher alternative Proteinquellen finden, die energieeffizienter sind und eine ausreichend hohe Konzentration aufweisen.

Eine dieser möglichen Quellen ist die Insektenzucht. Insekten sind eine hervorragende Eiweißquelle und lassen sich unglaublich leicht in großer Zahl züchten. Sie können mit wiederverwerteten organischen Abfällen oder mit so ziemlich allem gefüttert werden. Vereinfacht gesagt, verursachen Insekten bei gleicher Proteinmenge weniger als 1 % der CO2-Emissionen von Kuhfleisch und benötigen dabei bis zu 90 % weniger Land. Sobald die Insekten ausgewachsen sind, können sie an andere große Tiere verfüttert werden, um die Auswirkungen der Fleischproduktion zu verringern, oder zu Pulver für den menschlichen Verzehr zermahlen werden. Unternehmen wie Entomo, InsectiPro, YnMeal, La compagnie des Insectes oder InnovaFeed setzen diese Idee bereits in großem Maßstab um und produzieren auf nachhaltige Weise alles vom Tierfutter bis zum Kuchenteig, alles aus Insekten wie Ameisen oder Würmern.

Vergleich der verschiedenen Proteinquellen

Eine weitere Eiweißquelle ist die bakterielle Fermentation. Bestimmte Bakterien können große Mengen an Eiweiß produzieren, wenn sie nur mit Wasser, CO2 und ein wenig Energie gefüttert werden. Die Forschung zeigt, dass Anlagen, die diesem Prinzip folgen, fünfmal flächeneffizienter Proteine produzieren könnten als selbst die besten Nutzpflanzen. Das Team von Power to Protein verfügt bereits über kommerziell nutzbare Demonstrationen dieses Prinzips und hat gezeigt, dass ihre Produktion nur 0,85 kg CO2 pro kg Protein ausstößt, während die gleiche Menge Rinderprotein 106 kg CO2 ausstößt.

Vergleich der Flächennutzung für verschiedene Proteinquellen

Auf dem Weg zu einem nachhaltigen und widerstandsfähigen Lebensmittelsystem

Eine nachhaltige Landwirtschaft und den Zugang zu Lebensmitteln für alle zu ermöglichen, ist eines der wichtigsten Ziele dieses Jahrhunderts. Glücklicherweise gibt es eine Reihe von Technologien und Innovationen, die uns dabei helfen können. Mit diesen Methoden können wir mehr, besser und preiswerter produzieren. Zwar ist keine von ihnen ein Wundermittel, das unsere Probleme allein lösen wird, doch wird die Entwicklung einer Kombination aus allen in den kommenden Jahrzehnten zu einer gesunden und lebensmittelsicheren Zukunft für alle führen.