Klimaat is funest voor de voedselketen

Planten lopen vol met CO₂

De klimaatverandering die nu plaatsvindt, wordt veroorzaakt door de verbranding van fossiele brandstoffen – kolen, gas en olie – waarbij broeikasgassen vrijkomen. Door die verbranding wordt het gehalte CO₂ in de atmosfeer groter en ontstaat er een zogeheten broeikaseffect.

‘Broeikas’ klinkt misschien als iets wat goed is voor planten, maar dat is het niet.

Planten – van de distels in de berm tot de maïs op het veld – voeden zich met energie uit zonlicht, voedingsstoffen uit de bodem en koolstof die de bladeren onttrekken aan CO₂ in de atmosfeer: fotosynthese. Naarmate er meer CO₂ in de lucht zit, hebben de planten dus meer koolstof en groeien ze beter.

Het punt is dat we aan een bepaalde hoeveelheid voedsel niet genoeg hebben: het moet een mix van eiwitten, vitaminen en mineralen zijn, en naarmate planten groter worden, kunnen ze minder goed in deze behoeften voorzien.

Rijst is de primaire voedselbron voor zeker 2 miljard mensen, en het Chinese Instituut voor Bodemkunde in Nanjing heeft bestudeerd hoe een hoger gehalte CO₂ in de atmosfeer van invloed is op dit belangrijke gewas.

De onderzoekers stelden proefvelden met 18 rijstvariëteiten bloot aan dezelfde verhoogde CO₂-niveaus als deskundigen later deze eeuw verwachten.

Na de oogst ontdekten ze dat het gehalte aan eiwit, ijzer, zink en vitaminen fors minder was dan bij rijst die geoogst was van een controleveld.

Wetenschappers kennen het verband niet, maar het lijkt erop dat de gekweekte soorten gewassen die we overal op aarde produceren afhankelijk zijn van een precair evenwicht tussen voedingsstoffen in de bodem en beschikbaar CO₂.

Als dat evenwicht wordt verstoord, kan dat negatieve gevolgen hebben voor het vermogen van de plant om voor ons als voedselbron te dienen.

Andere studies laten zien dat tarwe en sojabonen ook achteruitgaan bij meer CO₂, maar het team hoopt deze kennis te kunnen gebruiken om rassen te selecteren die het best bestand zijn tegen een hoog gehalte CO₂ en deze te veredelen tot de hoogproductieve gewassen van de toekomst.

Supertarwe kan de hitte aan

Maar granen moeten zich niet alleen aanpassen aan steeds meer broeikasgassen. Een andere grote uitdaging is het drogere en warmere klimaat van de toekomst, dat de oogst op productieve landbouwgrond zal verminderen. Een temperatuurstijging van slechts 2 °C kan de opbrengst van een tarweveld halveren.

Planten kunnen zich door duizenden jaren heen best aanpassen aan klimaatveranderingen, maar bij het tempo van nu hebben ze hulp nodig – van biologen als Elizabete Carmo-Silva van de Britse Lancaster University. Samen met collega’s heeft zij een tarwesoort ontwikkeld die veel beter bestand is tegen de hitte.

Bij planten wordt de groei gereguleerd door een enzym: als er overdag veel licht is, wordt de groei versneld, en bij zwak licht laat het enzym de plant rusten.

Helaas is het enzym in gewone tarwe niet hittebestendig. Boven de 30 °C kan de stof de groei van de plant niet bevorderen en daalt de opbrengst op het veld.

Carmo-Silva en haar collega’s hebben echter een enzym in de plant gevonden dat geen problemen heeft met hitte, en in het laboratorium hebben ze het zodanig gemodificeerd dat het de groei activeert.

Het resultaat is een tarwesoort die zelfs bij 35 °C een grote oogst oplevert.

Aangepaste gewassen als de tarwe van Carmo-Silva kunnen in de toekomst de honger helpen bestrijden. Een andere aanpak is om bestaande gewassen in te zetten, maar de groeiplaats aan te passen. Dit doet het bedrijf Nordic Harvest.

Nordic Harvest loopt voorop in de ‘verticale landbouw’, waarbij de teelt binnen plaatsvindt op vele etages onder streng gecontroleerde omstandigheden.

Het licht komt van ledlampen, water wordt gerecycled, en in de plantenbakken wordt de aarde vervangen door voedselrijk water dat vrij is van plagen en ziekten die anders het gebruik van pesticiden noodzakelijk zouden maken.

Het resultaat is schoon voedsel met een lange houdbaarheid, dat 14 keer per jaar geoogst kan worden en weinig plek inneemt. Een hal van 1000 m² levert een even grote oogst als een veld van 250.000 m² in de open lucht.

De methode werkt zo goed dat NASA iets soortgelijks gaat gebruiken bij reizen naar Mars. Met een schone en efficiënte teelt die niet afhankelijk is van het weer, kunnen toekomstige astronauten gevriesdroogd voedsel aanvullen met verse groenten die ze onderweg verbouwen.

Tot nu toe worden met deze methode vooral populaire gewassen als kruiden en sla geteeld. Maar verticale farms experimenteren ook met een combinatie van verticale landbouw en visteelt.

Bij die methode, aquaponics geheten, leven vissen in water waarin de planten groeien. De vissen voorzien het water van de voedingsstoffen die nodig zijn.

De uitdaging is om het visvoer heel precies af te passen, zodat de verticale boerderij een gesloten omgeving wordt die perfect in balans is. Het overschot aan zowel planten als vissen kan geoogst worden.

Landbouw kiest het ruime sop

Andere projecten halen geen vissen aan land, maar kweken juist in het domein van de vissen: onder de zeespiegel.

Zo’n 70 procent van de aarde is bedekt door zee met een gemiddelde diepte van bijna 4 kilometer. Maar langs de meer dan 1 miljoen kilometer continentale kustlijn zijn er tal van gebieden met ondiep water die ideaal zijn voor voedselproductie. Het landbouwareaal op aarde kan in principe verveelvoudigd worden.

Zeewier – dat kan bestaan uit planten en grote algen – wordt al duizenden jaren gebruikt als voedselbron en heeft veel voordelen ten opzichte van bijvoorbeeld rijst, maïs en tarwe. Het gewas heeft geen irrigatie, pesticiden of kunstmest nodig en is rijk aan eiwitten en vitaminen.

Zeewier kan bovendien extreem snel groeien, bevordert de biodiversiteit door het zeemilieu te verbeteren en huisvest zeer veel dieren.

Momenteel wordt jaarlijks 35 miljoen ton zeewier geoogst – bijna allemaal in Azië, maar het Nederlandse consortium North Sea Farmers heeft ambities om in Europa nog veel meer te produceren.

Op een testlocatie 12 kilometer uit de kust experimenteert North Sea Farmers al enkele jaren met een drijvende boerderij waar bruinwieren groeien in speciale groeibuizen bij het oppervlak, die op hun plek blijven door een anker op de bodem.

De volgende stap is de opening van een commerciële farm van 1,6 miljoen m². De oogst zal niet met de hand gaan, zoals op Aziatische boerderijen, maar met efficiënte machines die onder alle weersomstandigheden kunnen werken.

De nieuwe zeewierboerderij komt in de buurt van een offshore windmolenpark, zodat het scheepvaartverkeer niet wordt gehinderd, en zal meer dan 1000 ton per jaar produceren.

Er is veel ruimte voor onderwaterlandbouw: de autoriteiten reserveren 400 km² zee voor deze teeltvorm, waardoor een jaarlijkse productie van 250 miljoen ton zeewier mogelijk wordt.

Al dat zeewier is niet alleen voor ons, maar kan ook worden gebruikt voor veevoer, kunstmest en geneesmiddelen.

Verder kan bruinwier twee keer zo veel CO₂ vastleggen als eenzelfde gebied met bossen. Zeewiervelden kunnen dus niet alleen verdorde akkers vervangen, maar ook de oorzaak van de opwarming en verdorde akkers tegengaan.