Abstract: Actualul nostru sistem alimentar industrializat nu este durabil datorită dependenței excesive de energia combustibililor fosili neregenerabili și degradării sistemelor naturale de care depinde pentru existența sa. Dacă nu se iau măsuri pentru schimbarea acestor aspecte ale sistemului alimentar, convocarea epuizării și degradării resurselor va provoca prăbușirea sistemului alimentar. Sistemul nostru alimentar este rezultatul „revoluției verzi” care a creat producții crescute mult folosind cantități mari de energie fosilă sub formă de îngrășăminte sintetice cu azot, produse chimice pe bază de petrol, utilaje diesel, refrigerare, irigații și o distribuție dependentă de petrol sistem. Acest sistem distruge biodiversitatea, contribuie la schimbările climatice globale și degradează calitatea solului și a apei.

Disponibilitatea a zeci de ani de energie ieftină a combustibililor fosili a permis sistemului alimentar să devină dependent de resursele finite care se epuizează rapid. Datorită constrângerilor primelor și celei de-a doua legi ale termodinamicii, acest sistem nu poate fi menținut în forma sa actuală. Componentele esențiale ale sistemului actual, cum ar fi îngrășămintele sintetice cu azot, care necesită gaze naturale ca materie primă și distribuția dependentă de petrol, exemplifică natura fragilă a sistemului alimentar. Trebuie implementată o conversie la scară largă în agricultură durabilă din punct de vedere ecologic, cu energie redusă, pentru a evita prăbușirea sistemului alimentar și viitoarele penurii de aprovizionare cu alimente.

Introducere

Sistemul alimentar actual depinde de resursele de combustibili fosili neregenerabili care vor deveni în curând din ce în ce mai puține și mai scumpe. Această dependență reprezintă o amenințare la adresa securității alimentare și a aprovizionării cu alimente viitoare.

Discuţie

Dependența de combustibil fosil

Sistemul alimentar este în prezent dependent de combustibilii fosili pentru alimentarea pompelor de irigare, pesticide și erbicide pe bază de petrol, mecanizarea atât pentru producția culturilor, cât și pentru prelucrarea alimentelor, producția de îngrășăminte, întreținerea operațiunilor pe animale, depozitarea și uscarea culturilor și pentru transportul intrărilor și ieșirilor fermei . Dintre aceste dependențe de combustibilii fosili, unele sunt mai ușor de depășit decât altele (Ruttan 1999). Cu toate acestea, datorită necesității lor actuale, dependența de îngrășăminte sintetice cu azot și transportul pe distanțe lungi de intrări și ieșiri ale fermei sunt doi factori limitativi periferici care exemplifică vulnerabilitatea sistemului alimentar actual și, prin urmare, necesită o analiză suplimentară (Smil 1991, Pirog et al 2001 ).

În ceea ce privește necesitatea sa pentru existența unei părți mari a populației globale, cea mai importantă invenție a secolului al XX-lea este procesul Haber-Bosch pentru sinteza îngrășămintelor azotate. Azotul reprezintă 80% din volumul de gaz atmosferic, dar este într-o formă non-reactivă care nu este ușor disponibilă plantelor, făcându-l principalul factor de limitare pentru producția globală de culturi și creșterea umană. Este o componentă vitală a clorofilei, aminoacizilor, acizilor nucleici, proteinelor și enzimelor. N sintetic este responsabil pentru creșterea randamentelor culturilor de aproximativ 35 până la 50% în ultima jumătate de secol, reprezentând 80% din creșterea culturilor de cereale, fără de care o mare parte a populației lumii nu ar exista (Smil 1991).

Pentru cea mai mare parte a existenței umane, fixarea N (divizarea N2 pentru a forma amoniac) a fost limitată la bacterii (în principal Rhizobium). Odată cu invenția procesului Haber-Bosch în 1913, oamenii au început dominarea ciclului N (Smil 1991). Acest proces este extrem de consumator de energie și necesită reacția a 1 mol de azot gazos cu 3 moli de hidrogen gazos la temperaturi de aproximativ 400 ° C și presiuni de aproximativ 200 de atmosfere (Marx 1974). Aceasta reprezintă 30% din cheltuielile cu energia în agricultură. Hidrogenul gazos pentru acest proces provine aproape exclusiv din gazul natural, care este considerat materie primă și nu este luat în considerare ca parte a cheltuielilor de energie (Hendrickson 1996). De asemenea, este posibil să obțineți hidrogenul necesar prin electroliza apei, dar acest lucru necesită mai multă energie, făcându-l o alternativă nefavorabilă în acest moment (Gilland 1983). Gazul natural reprezintă în prezent 90% din costul monetar al îngrășămintelor cu azot (Wenzel 2004).

Alte obstacole asociate cu îngrășământul N sunt capacitatea de producție, transportul, depozitarea, aplicarea și saturația de N. Culturile absorb doar aproximativ jumătate din azotul la care sunt expuși, o mare parte din restul curge de pe câmpuri cu flux de apă, saturând mediul și poluând ecosistemele acvatice (Matthews și Hammond 1999, Smil 1991). Între 1950 și 1989, utilizarea îngrășămintelor a crescut cu un factor de 10 și de atunci a continuat să crească. În țările dezvoltate, o mare parte din aceste utilizări produc furaje pentru animale, care se transformă într-un consum mai mare de produse de origine animală. Cu toate acestea, în părți mai puțin dezvoltate ale lumii, cum ar fi Asia, care reprezintă în prezent 50% din utilizarea îngrășămintelor, randamentul culturilor pentru consumul uman direct a fost crescut (Matthews și Hammond 1999). În multe țări în curs de dezvoltare, accesul la îngrășăminte și aplicarea corespunzătoare sunt încă deseori o limită pentru producția de culturi (Hardy și Havelka 1975).

Deși îngrășămintele sintetice cu azot și dependența acestuia de gazele naturale sunt un factor limitativ major al sistemului alimentar industrializat, probabil cea mai mare vulnerabilitate este dependența de sistemul de transport pentru intrările și ieșirile fermei; de exemplu, îngrășămintele sunt de mică valoare dacă nu pot fi livrate în mod eficient acolo unde este necesar (Hardy și Havelka 1975, Pirog et al 2001). Transportul de intrări și ieșiri agricole consumă o cantitate mare de combustibil. Datele din 1977 arată că 2.892 milioane de galoane de motorină și 411 milioane de galoane de benzină au fost consumate în acest scop în S.U.A. Din această sumă, 195 de milioane de galoane au fost utilizate pentru transportul de îngrășăminte. In Statele Unite ale Americii. transportul de alimente pe distanțe lungi este adesea un lux, oferindu-ne produse „proaspete” și fructe de mare din locuri exotice în orice moment al anului (Gever și colab. 1991).

fosili

figura 1. (Pirog și colab. 2001).

Distanța medie SUA călătoriile cu mâncarea sunt acum estimate la 1.546 mile, dar această distanță variază foarte mult în funcție de produsul alimentar (Figura 1) (Pirog et al 2001).

Deși transportul alimentelor folosește o cantitate relativ mică din S.U.A. bugetul energetic, este important să ne dăm seama că este o vulnerabilitate pentru securitatea alimentară, adică multe comunități nu au infrastructura pentru a produce chiar și produse alimentare non-luxoase.

În prezent, 6 până la 12% din dolarul alimentar este cheltuit pentru a ține cont de costurile de transport, totuși S.U.A. dolarii fiscali subvenționează puternic întreținerea autostrăzilor și industria petrolieră, astfel încât costul real este mult mai mare (Hendrickson 1996). Având în vedere importanța transportului pe distanțe lungi către aprovizionarea cu alimente, costul alimentelor este foarte dependent de costul petrolului (Gever și colab. 1991).

Epuizarea combustibilului fosil

Combustibilii fosili care sunt cei mai importanți pentru sistemul alimentar sunt petrolul și gazele naturale. Ambele sunt resurse finite și, prin urmare, au început să fie epuizate în momentul în care oamenii au început să le folosească. Când este reprezentată grafic în timp, producția (sinonimă cu extracția) acestor resurse urmează o curbă în formă de clopot (Figura 2). Resursa de înaltă calitate ușor de produs (ieftin) este produsă mai întâi (pe panta ascendentă), urmată de un vârf sau platou în producție, apoi resursa progresiv mai greu de extras de calitate (scumpă) este produsă pe panta descendentă a curbei Bently 2002, Campbell 2004, Gever și colab. 1991). Atunci când are loc producția de vârf, știm că aproximativ jumătate din resursă rămâne, cu toate acestea o mare parte din aceasta nu va fi produsă niciodată, deoarece aceasta devine consumatoare de energie (costisitoare), adică este nevoie de mai multă energie pentru a produce mai puțină energie și atunci când acel raport (raportul profitului energetic) ajunge la 1, nu mai este o sursă de energie, este o chiuvetă de energie. Acest model pentru epuizarea resurselor este ceea ce este cunoscut sub numele de vârf Hubberts (Gever și colab. 1991). Producția tuturor hidrocarburilor convenționale va începe în curând să scadă, iar penuria de aprovizionare va fi inevitabilă (Figura 2) (Bentley 2002, Campbell 2004).

Figura 2.
Producția cunoscută și proiectată a tuturor hidrocarburilor din 1930-2050 (Campbell 2004).

Rezervele globale de gaze naturale sunt dificil de evaluat în raport cu cea a petrolului din cauza lipsei de date fiabile, cu toate acestea știm că majoritatea gazelor rămase de extras se află în Orientul Mijlociu și Rusia (Bentley 2002). Rezervele globale de gaze sunt, de asemenea, o oarecum mai puține aprovizionări viabile decât rezervele regionale, din cauza costului și capacității limitate de a transporta gazul pe navă. Pentru a transporta gazul peste ocean, acesta trebuie mai întâi lichefiat și transportat în tancuri special concepute în acest scop, apoi trebuie să aducă gazul lichid la instalațiile de regazificare a căror capacitate este limitată. Toți acești pași scad raportul profitului energetic. Toate cele 156 de nave petroliere din lume sunt în prezent sub contract pe termen lung. Capacitatea mondială de construire a navelor este de 20 de nave/an, iar S.U.A. a comandat 18 nave pentru livrare până în 2008 (Duffin 2004).

Înțelegerea aprovizionării regionale cu gaze este importantă, deoarece gazul este cel mai ușor de transportat prin conducte. S.U.A. producția de gaz a atins punctul culminant în 1973 și producția a rămas relativ constantă în ultimele două decenii (Figura 3) (Paris 2004). Mai recent, noile fântâni au fost progresiv mai mici, iar acum se diminuează în medie cu 56% în primul an. În ultimii ani, forajul a crescut, în timp ce producția a scăzut. Se preconizează că cererea de gaz va crește cu 50% până în 2020, iar SUA rezervele cunoscute sunt de așteptat să dureze mai puțin de 8 ani (Duffin 2004). Se așteaptă ca producția mondială de gaze naturale să atingă un maxim în următorii 20 de ani și cu o scădere de 2% a producției de gaze din America de Nord, se așteaptă ca oferta să scadă sub cererea preconizată până în jurul anului 2008 (Bentley 2002, Duffin 2004).

Figura 3. S.U.A. producția de gaze naturale în timp (Paris 2005).

S.U.A. producția de petrol a atins punctul culminant în 1971, însă, spre deosebire de gazele naturale, petrolul este mai ușor de transportat, ceea ce face importantă înțelegerea producției globale (Bentley 2002). Vârful producției convenționale de petrol la nivel mondial este de așteptat să aibă loc undeva în acest deceniu și mulți experți cred că este posibil să fi ajuns deja la un platou de producție (Bentley 2002, Gever și colab. 1991, Pirog și colab. 2001). O parte din modul în care se estimează producția maximă de petrol este cunoașterea vârfului descoperirii petrolului, deoarece nu se poate produce mai mult petrol decât este descoperit (Figura 4) (Ivanhoe 1997).

Descoperirile globale ale petrolului au atins apogeul în 1962 și au scăzut constant de atunci (Bentley 2002). Acum consumăm aproximativ 5 barili de petrol pentru un baril nou, descoperit în fiecare an, folosind din ce în ce mai multe rezerve din descoperirile anterioare (Figura 4) (Ivanhoe 1997). Tendința care poate este cel mai descurajantă este scăderea dramatică și scăderea progresivă a raportului profitului energetic începând cu anii 1970 (Gever și colab. 1991). Cererea de petrol continuă să crească cu aproximativ 2% pe an (Wood et al 2004).

Figura 4. Descoperiri cunoscute și proiectate și producția aprovizionării globale cu petrol (Ivanhoe 1997).

Aceste tendințe indică faptul că, dacă vom continua pe drumul nostru actual de consum, vom experimenta în curând lipsuri de aprovizionare cu combustibili fosili.

Concluzie

SUA. sistemul alimentar a trecut prin trei perioade principale; expansiune, intensificare și saturație. Dezvoltarea acestor perioade a adus sistemul alimentar actual la o stare de dependență de combustibilii fosili neregenerabili. Gazul natural este necesar pentru îngrășămintele sintetice cu azot, iar uleiul este necesar pentru transportul de intrări și ieșiri ale fermei. Acești combustibili fosili sunt resurse finite, iar dovezile crescânde susțin ipoteza că producția lor va intra în curând în declin terminal. Sistemul alimentar actual degradează și sistemele naturale de care depinde pentru existența sa.

Principalele concluzii ale acestui studiu sunt; (A) Sistemul alimentar actual este nedurabil deoarece depinde excesiv de resursele de combustibili fosili neregenerabili care vor deveni în curând mai puține (B) Acest lucru prezintă o amenințare la adresa securității alimentare, deoarece, odată cu sistemul actual, lipsa aprovizionării cu combustibil fosil înseamnă aliment deficit de aprovizionare (C) Pentru a asigura securitatea alimentară, sistemul alimentar actual ar trebui transformat într-un sistem care utilizează eficient energia regenerabilă locală, îmbunătățește regenerarea resurselor regenerabile și este ecologic durabil. Este timpul să lăsăm în urmă perioada de saturație a agriculturii și să dezvoltăm un nou sistem mai eficient și mai durabil.

CITATE DIN LITERATURA
Bender, M. 2001. Energia în agricultură și societate: perspective de la ferma de soare. Institutul funciar.

Bentley, R.W. 2002. Epuizarea globală a petrolului și gazelor: o privire de ansamblu. Politica energetică.
30: 189-205.

Campbell, C.J. 2004. Profilurile producției de petrol și gaze. Asociația pentru studiul vârfului de petrol și gaze.

Cancelar, W.J. Și J.R. Brut. 1976. Echilibrarea producției de energie și alimente, 1975- 2000. Știință, Seria nouă. 192: 213-218.

Duffin, M. 2004. Provocarea energetică 2004: gazul natural. Pulsul energetic.

Gever, J., și colab. 1991. Dincolo de petrol: amenințarea la alimente și combustibil în deceniile următoare, ediția a treia. University Press Colorado.

Gilland, B. 1983. Considerații privind populația mondială și aprovizionarea cu alimente. Analiza populației și dezvoltării. 9: 203-211.

Hardy, R.W.F. și U.D. Havelka.1975. Cercetarea fixării azotului: o cheie pentru alimentația mondială? Ştiinţă. 188: 633-643.

Hendrickson, J. 1996. Utilizarea energiei în S.U.A. sistemul alimentar: un rezumat al cercetărilor și analizelor existente. Centrul pentru sisteme agricole integrate, UW-Madison.

Ivanhoe, L.F. 1997. Pregătește-te pentru un alt șoc petrolier. Futuristul.

Marx, J.L. 1974. Fixarea azotului: intensificarea eforturilor de cercetare. Ştiinţă. 185: 132-136.

Matthews, E. și A. Hammond. 1999. Tendințele și implicațiile critice ale consumului care degradează ecosistemele terestre. Institutul Mondial de Resurse.

Paris, J. 2005. Epuizarea gazelor naturale și ce va însemna în această iarnă. Kos zilnic.

Pimentel, D. și M. Giampletro. 1994. Hrană, pământ, populație și S.U.A. economie. Rețea de capacitate de transport.

Pirog, R., și colab. 2001. Alimente, combustibil și autostrăzi: o perspectivă din Iowa cu privire la distanța călătoriei cu alimentele, consumul de combustibil și emisiile de gaze cu efect de seră. Centrul Leopold.

Ruttan, V.W. 1999. Tranziția la durabilitatea agricolă. Lucrări de la Academia Națională de Științe din S.U.A. 96: 5960-5967.

Smil, V. 1991. Creșterea populației și azotul: o explorare a unei legături existențiale critice. Revizuirea populației și dezvoltării. 17: 569-601.