Cultivarea alimentelor cu nucleare

Știm cu toții despre Calorii. Adesea, pentru persoanele care urmează o dietă, caloriile sunt dușmanul. Sunt o măsură a cantității de energie din alimente (și sunt un memento dur că nu ar fi trebuit să mănânci acel Oreo în plus!). Alimentele conțin energie și, adesea, destul de multă, dar această cantitate se estompează în comparație cu cantitatea de energie necesară pentru a crea alimentele. Boabele precum grâul și porumbul necesită luni de soare (energie), iar cantități mari de apă și îngrășăminte să crească. Vacile mănâncă boabele alea, iar noi (cu bucurie) mâncăm vacile. Este vorba despre tractoare care alimentează energia pentru cultivarea solului, factori care alimentează energia pentru a produce îngrășământ, energie pentru tratarea apei, energie pentru creșterea boabelor și energie pentru hrănirea vacii. Asta fără a menționa faptul că culturile cultivate în sol necesită pesticide pentru a le proteja de bug-uri și alte organisme.

De unde vine energia?

În acest moment, energia provine din două locuri: soarele și combustibilii fosili. Sistemul actual are o mulțime de pași, ocupă o mulțime de terenuri și resurse naturale și are ca rezultat o mulțime de deșeuri. Faptul că balegă de vacă este folosită ca combustibil în multe țări din întreaga lume ne spune că nu toată energia care intră în vaci (furaje) se transformă în calorii (carne comestibilă). Există poluare de la pesticide și poluare de la combustibili fosili necesari în acest proces. Dar putem face mai bine.

O cale mai bună

Pașii descriși mai sus se concentrează pe o temă centrală: energia. Totul în viață necesită energie. Dar pe măsură ce știința se îmbunătățește, suntem din ce în ce mai buni folosind energia direct către produsul final. De exemplu, creșterea plantelor hidroponice îndepărtează solul, eliminând nevoia de pesticide, tractoare și ploaie.

Dar ce zici de carne? În ultimele decenii, s-au efectuat cercetări semnificative în jurul creșterii directe a cărnii. Prin introducerea directă a energiei în producția de carne, pașii sunt eliminați și energia este economisită.

Devenind energizat

În ciuda scăderii necesităților de energie, trebuie să obținem energia de undeva. În mod tradițional, ardem combustibili fosili precum cărbune, gaze naturale și benzină. Cu toate acestea, procesul de ardere produce emisii care pot fi dăunătoare mediului și sănătății umane. Putem recolta energie de la soare. Din păcate, există și unele probleme cu asta. Soarele nu strălucește 24 de ore pe zi și este relativ greu să valorifici acea energie. Cu toate acestea, există o altă opțiune și produce peste zece la sută din electricitatea mondială și aproape 20% pentru Statele Unite: Energia nucleară1. Centralele nucleare utilizează în general uraniu, un element relativ ușor de obținut cu o densitate uimitoare de energie; un kilogram de uraniu conține optzeci și patru de mii (.) de ori mai multă energie decât aceeași masă de benzină. Asta înseamnă că, deși un kilogram de benzină vă va permite să conduceți în jur de 20 de kilometri, aceeași cantitate de uraniu vă va duce pe Lună și înapoi. De două ori.

Lumea se schimbă. Mai mulți oameni înseamnă că avem nevoie de mai multe alimente, ceea ce necesită cantități din ce în ce mai mari de energie. Pe măsură ce se schimbă tehnologiile de producție a alimentelor, va fi nevoie de mai multă energie electrică și, în special, de energie electrică care poate fi produsă fără poluare sau daune semnificative asupra mediului. Deși nicio tehnologie nu poate furniza toată energia electrică și de care avem nevoie, va fi nevoie de energie nucleară pentru a asigura coloana vertebrală pentru noua noastră economie energetică.

Tabelul 1. Densitatea energetică (din educația energetică - Densitatea energetică) 2

Lemn - 16 MJ/kg

Cărbune - 24 MJ/kg

Benzină - 46,4 MJ/kg

Fisiunea uraniului - 3.900.000 MJ/kg

  1. Densitatea energiei. (nd) În educația energetică. Calgary: Universitatea din Calgary. Adus mai 2018, de pe http://energyeducation.ca/encyclopedia/Energy_density
  2. Generarea electrică. (n.d.). În educația energetică. Calgary: Universitatea din Calgary. . Adus mai 2018, de pe http://energyeducation.ca/encyclopedia/Electrical_generation

Cultivarea alimentelor cu nucleare, partea II

Din partea I, am aflat că totul necesită energie și că eliminarea pașilor din procesul de conversie a energiei poate economisi energie. Noi chiar că există potențialul de a crește alimentele direct cu electricitate. Întrebarea care apare din aceste presupuneri este: cât de aproape suntem de acea realitate?

Procesul Haber

Prima parte a procesului de îmbunătățire a producției agricole a venit de la chimistul german Fritz Haber și ulterior a fost transformată la scară industrială de către inginerul Carl Bosch. În general, este cunoscut sub numele de Procesul Haber (care este un motiv bun pentru a fi primul nume enumerat într-o descoperire științifică. Bietul Carl.). Procesul Haber este utilizat pentru producerea amoniacului, care este un ingredient cheie pentru îngrășăminte (deși una dintre utilizările sale inițiale a fost de a furniza germanilor explozivi în primul război mondial). Procesul ne permite să transformăm azotul atmosferic (N2) în amoniac (NH3), combinând azotul cu hidrogenul pe un catalizator metalic la temperatură și presiune ridicate (până la 500 C și 3.600 psi). Descoperirea acestui proces a schimbat radical agricultura, deoarece, alături de creșterea culturilor și pesticide, a permis fermierilor să crească radical randamentul culturilor lor. În secolul al XX-lea în Statele Unite, producția de porumb a crescut de la 1,6 tone pe hectar la 8,5 t/Ha (creștere de 531%), iar în Japonia, producția de orez a crescut cu 295% .1

Agricultura hidroponică

Dacă primul pas în îmbunătățirea agriculturii a fost un îngrășământ sintetic, atunci care este al doilea? Oarecum surprinzător, de fapt îndepărtează solul. Ceea ce majoritatea dintre noi consideră a fi ingredientul cheie al creșterii culturilor are de fapt multe dezavantaje. În primul rând, nu tot solul este creat egal. Trebuie să aibă combinația corectă de minerale, precum și capacitatea de a reține apa pentru o perioadă corectă de timp. În al doilea rând, plantele nu sunt singurele lucruri care iubesc solul; bug-urile și dăunătorii sunt și fani destul de mari. Se pare că plantele vor crește foarte bine fără sol, cu condiția să fie alimentate cu suficiente substanțe nutritive și, atunci când îndepărtați solul, îndepărtează și un număr semnificativ de bug-uri și dăunători, reducând nevoia de pesticide.

Alte beneficii ale eliminării solului din procesul de creștere au legătură cu spațiul și consistența. În prezent, aproximativ 15% din toată suprafața de pe pământ este dedicată creșterii culturilor. În plus, un număr semnificativ de culturi sunt distruse în fiecare an de evenimentele meteorologice și de alte probleme climatice. În cazuri grave, acest lucru poate duce la foamete. World Peace Foundation estimează că, din anii 1870 până în anii 1970, foametea a ucis în medie aproape un milion de oameni pe an. Datorită parțial îmbunătățirilor în agricultură, acest număr a scăzut cu peste 90% începând cu anii '70, dar cu agricultura hidroponică, ne putem descurca chiar mai bine2. Eliminând necesitatea luminii solare prin utilizarea iluminării UV cu LED, plantele pot fi cultivate vertical, în interior, permițând mai multe straturi de creștere pe o singură secțiune de teren. Acest lucru ne-ar permite să creștem și mai mult densitatea culturilor pe un singur teren, precum și să creăm mai multă flexibilitate în ceea ce privește locul și momentul cultivării alimentelor, ceea ce ne conduce la:

Intensitatea agricolă și accesul la alimente

Intensitatea agricolă se referă la câtă masă agricolă (hrană, în cazul nostru) este produsă pe unitate de suprafață și timp. În mod tradițional, culturile majore sunt cultivate pe un ciclu anual, ceea ce înseamnă plantarea primăverii și recoltarea la sfârșitul verii. Acest ciclu lasă terenul gol și nu produce o parte semnificativă a anului. Cu ajutorul hidroponiei verticale, plantele pot fi întotdeauna cultivate în condiții ideale, astfel încât să crească cât mai repede posibil și, deoarece sunt în interior, creșterea lor nu se bazează pe ciclurile anuale. Acest lucru permite cultivarea mai multor seturi de culturi pe tot parcursul anului, ceea ce crește și mai mult intensitatea agricolă. Flexibilitatea sporită pe care o oferă hidroponica verticală este de asemenea importantă atunci când vine vorba de Food Access. Prin scăderea necesarului de spațiu pentru agricultură și minimizarea factorilor de mediu, alimentele pot fi cultivate mai aproape de locul în care sunt consumate. Acest lucru are dublu efect al scăderii emisiilor asociate transportului și al creșterii accesului la produsele cultivate local.

Carne sintetică

Potrivit Organizației SUA pentru Alimentație și Agricultură, la nivel global, animalele reprezintă 14,5% din toate emisiile de gaze cu efect de seră. Pe de altă parte, friptura este delicioasă. Deci, în ceea ce privește mediul înconjurător, există o modalitate prin care să putem mânca friptura și să o mâncăm? Răspunsul aici este, în general, un „fel de”. Carnea sintetică este o piață emergentă și se împarte în două tabere: proteine ​​din carne cultivate în laborator și „carne” pe bază de plante. Așa cum ne-am putea aștepta, creșterea cărnii într-un laborator este ineficientă și costisitoare, așa că, deși poate fi o opțiune legitimă într-o zi, deocamdată, carnea pe bază de plante pare să fie calea de urmat. Acestea sunt create prin utilizarea proteinelor vegetale pentru a imita carnea de vită și adăugarea unui compus numit hem, care face carnea roșie și le conferă o aromă ușor metalică. O opțiune specială, burgerul imposibil, a devenit destul de disponibilă și puteți chiar să încercați unul la un pub sau restaurant local. Prin producerea de carne pe bază de plante care are un gust la fel de bun ca și adevăratul lucru, putem pune un picaj semnificativ în emisiile de gaze cu efect de seră și putem limita sacrificarea animalelor pentru hrană.

Aducând totul împreună

Așa cum am discutat în partea I, energia este cea care reunește toate aceste lucruri. Agricultura tradițională se bazează pe soare și pe alte procese naturale pentru fotosinteză, fertilizare și controlul temperaturii. Creșterea animalelor necesită atât pământ, cât și soare. Îngrășămintele sintetice, hidroponica verticală interioară și carnea sintetică elimină necesitatea acestor factori externi, dar energia trebuie să provină de undeva. Dacă această energie este obținută din surse tradiționale de hidrocarburi, creșterea emisiilor de carbon și a poluării compensează semnificativ câștigurile din aceste actualizări în agricultură. Cu toate acestea, dacă acea energie poate proveni din surse de carbon și aeriene fără poluanți, cum ar fi energia nucleară avansată sau fotovoltaica solară, beneficiile potențiale pentru umanitate sunt substanțiale și, în timp, ar putea duce chiar la eliminarea foametei mondiale în întregime . Am ajuns? Nu. Dar cu investiții continue în aceste tehnologii și o perspectivă holistică asupra dezvoltării, putem fi.

  1. Smil, V. (2011). Ciclul azotului și producția mondială de alimente. Adus mai 2018, de pe http://vaclavsmil.com/wp-content/uploads/docs/smil-article-worldagriculture.pdf
  2. Conley, B. (n.d.). Set de date, tabele și grafice ale tendințelor despre foamete. Adus mai 2018, de pe https://sites.tufts.edu/wpf/famine/ (Fundația pentru Pace Mondială)

2018 http

"James Jenden este un om de știință în sistemele energetice care trăiește în Calgary, Canada. Îi place să studieze modul în care se potrivesc diferitele aspecte ale producției și consumului nostru de energie și cum optimizarea acestor sisteme poate îmbunătăți calitatea vieții și reduce efectele negative ale umanității asupra mediului. În în timpul liber, lui James îi place să facă rucsaci, ciclism, softball și alpinism. "