Rader av romansallad växer på en vertikal gård. (Brandon Wade/AP-bilder för Eden Green)
Globalt, ungefär en tredjedel av alla utsläpp av växthusgaser kommer från jordbruk och livsmedelssystem. Matsystemens koldioxidavtryck inkluderar alla utsläpp från odling, bearbetning, transport och avfall.
Jordbruk är också sårbara för effekterna av klimatförändringar och som konflikten i Ukraina visar att livsmedelssystem kan exponeras för geopolitik.
Flera tekniker finns redan tillgängliga som kan hjälpa till att minska koldioxidutsläppen i de komplexa system som länkar samman producenter och konsumenter. Dessa teknologier kan också göra våra livsmedelssystem mycket mer motståndskraftiga mot globala hot. Här är fem som vi tycker visar en enorm potential.
1. Kolodlingar och regenerativt jordbruk
Idag kommer de flesta av de växthusgasutsläpp som är kopplade till vår mat från att producera maten och släpps ut när jorden plöjs. Detta är viktigt som ostörda jordar lagrar kol.
Men med några relativt små förändringar i förvaltningen kan jordar återigen bli kolsänkor. Till exempel att plantera baljväxter och fodergrödor med några års mellanrum, snarare än att bara odla varor som vete eller majs, eller så en täckskörd på hösten, när fälten annars skulle vara kala, tillåta organiskt material att byggas upp och hjälpa jord för att absorbera kol. Detta bidrar inte bara till att bromsa klimatförändringarna, det skyddar också jordar från erosion.
Tanken att bönder helt enkelt kan använda fler grödor kanske inte verkar tekniskt sofistikerad, men den fungerar. Och en ny generation av smarta jordbruksverktyg, som inkluderar jordbruksutrustning som använder stor data och artificiell intelligens, kommer snart att hjälpa bönder att anta dessa metoder som producerar mat och fångar kol.
Dessa smarta jordbruksverktyg är en del av en bredare digital jordbruksrevolution, även känd som precisionsjordbruk, som kommer göra det möjligt för jordbrukare att minska sin miljöpåverkan och spåra hur mycket växthusgaser deras fält fångar upp, vilket skapar en koldioxidbok som dokumenterar deras ansträngningar.
2. Smarta gödselmedel
Traditionellt krävs det mycket fossila bränslen för att omvandla kväve från luften till gödningsmedel. Dessutom är det utmanande för bönder att lägga exakt rätt mängd gödselmedel på rätt plats, vid rätt tidpunkt, för att grödor ska kunna använda det effektivt.
Gödselmedel är ofta överapplicerat, och inte används av grödor, slutar som förorening, antingen som växthusgaser or vattenföroreningar. Men en ny generation gödselmedel syftar till att åtgärda dessa problem.
Smarta biogödselmedel, använd mikroorganismer som är uppfödda eller konstruerade för att leva i harmoni med grödor och fångar upp näringsämnen från miljön och ger dem till grödorna utan avfall.
Smarta biogödselmedel som använder mikroorganismer för att fånga upp näringsämnena från miljön kan undvika de avfalls- och föroreningsproblem som är förknippade med konventionella gödselmedel. (Shutterstock)
3. Precisionsjäsning
Människor har använt mikroorganismer för att omvandla socker och stärkelse till fermenterade produkter som öl, vin och bröd sedan historiens gryning. Men inom kort kommer precisionsjäsning att användas för att producera väldigt många fler produkter.
I decennier har denna teknik använts för att skapa det mesta av världens insulin och enzymet löpe som används vid osttillverkning. USA tillät nyligen djurfritt fermenterat mejeriprotein — tillverkad genom att infoga mjölkproducerande gener i mikrober — för att användas i glass, som nu finns till försäljning. Det är bara en tidsfråga innan produkter från precisionsjäsning blivit vanligt i stormarknader överallt.
I framtiden, om jäsningsmikroorganismer matas med avfallsprodukter (som överbliven "förbrukad spannmål" från bryggning eller avfallsstärkelse från växtbaserade proteiner), skulle bönder kunna skapa lågpåverkande, högvärdiga produkter av organiskt material som skulle annars går till spillo och bryts ner till växthusgaser.
4. Vertikalt jordbruk
Även om ingenting slår färsk frukt och grönsaker, plockade mogna och äts omedelbart, är den sorgliga verkligheten att de flesta färskvaror som äts i Kanada, norra USA och norra Europa kommer från industrigårdar i sydvästra USA eller på södra halvklotet. De koldioxidavtryck från denna långväga kylkedja är stor och kvaliteten på produkterna är inte alltid den bästa.
En ny generation av vertikala gårdar siktar på att förändra detta genom att använda energieffektiva LED-lampor för att producera året runt grödor nära hemmet. Dessa jordbruksanläggningar med kontrollerad miljö använder mindre vatten och arbetskraft än konventionella gårdar och producerar stora mängder färsk frukt och grönsaker på små tomter.
Dessutom dyker dessa anläggningar upp överallt Nordamerika och Europa, men särskilt i Singapore och Japan. Även om det fortfarande finns stor debatt om huruvida den nuvarande generationen av vertikala gårdar är det bättre när det gäller energianvändning, är de alltmer redo att använda förnybar energi för att säkerställa en koldioxidneutral tillgång på färskvaror året runt, även i Kanadas norra.
5. Biogas
Gödseln från boskapsanläggningar är utmanande att hantera eftersom den kan bli en källa till vattenföroreningar och utsläpp av växthusgaser. Men om boskapsgödsel läggs i en anaerob kokare, är det möjligt att fånga den naturligt förekommande metanen som en grön naturgas.
Rätt planerade kan biogasrötkammare även omvandla kommunalt organiskt avfall till förnybar energi och därmed ge lantbruket möjlighet att bidra till en hållbar energiportfölj. Detta händer redan på gårdar i Ontario, där en ny generation biogaskammare hjälper till öka jordbruksinkomsterna och tränga undan fossila bränslen.
Körsystem förändras
Dessa tekniker blir mycket mer spännande när de är länkade. Biogasuppsamlare kopplade till djurgårdar skulle till exempel kunna användas för att skapa den energi som krävs för att driva jäsningsanläggningar som producerar djurfria mejeriprodukter.
På liknande sätt, om växtbaserade proteiner, såsom de som kommer från baljväxter som ärter, produceras på gårdar med regenerativ jordbruksteknik och bearbetas lokalt, kan överbliven stärkelse användas för precisionsjäsning. Även om vi inte är medvetna om att denna process görs i stor skala, är den potentiella hållbarhetsvinsten enorm.
Nyckeln till att låsa upp dessa fördelar är att utveckla livsmedelsföretag som är det cirkulära matsystem, så att restprodukterna från ett steg blir värdefulla insatser i ett annat. Ett viktigt tillskott till cirkulära livsmedelssystem kommer att vara kolspårning från fält till bord, där fördelarna belönas.
Teknik för att uppnå en koldioxidneutral, cirkulär livsmedelsekonomi närmar sig snabbt mognad. Det kommer sannolikt bara att dröja några år innan de fem teknik som beskrivs ovan blir mainstream.
Idag står världen inför en av århundradets största utmaningar: hur man näringsrikt ska mata världens växande befolkning, ta itu med klimatförändringarna och inte förstöra de ekosystem som vi alla är beroende av för livet. Men vi är på randen av att ha verktygen för att föda framtiden och skydda planeten.
Om författaren
Rene Van Acker, professor och dekanus vid Ontario Agricultural College, University of Guelph; Evan Fraser, chef för Arrell Food Institute och professor vid avdelningen för geografi, miljö och geomatik, University of Guelphoch Lenore Newman, Canada Research Chair, Food Security and the Environment, University of the Fraser Valley
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Framtiden vi väljer: överleva klimatkrisen
av Christiana Figueres och Tom Rivett-Carnac
Författarna, som spelade nyckelroller i Parisavtalet om klimatförändringar, erbjuder insikter och strategier för att hantera klimatkrisen, inklusive individuella och kollektiva åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den obebodliga jorden: livet efter uppvärmningen
av David Wallace-Wells
Den här boken utforskar de potentiella konsekvenserna av okontrollerade klimatförändringar, inklusive massutrotning, mat- och vattenbrist och politisk instabilitet.
Klicka för mer info eller för att beställa
Framtidsministeriet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Den här romanen föreställer en nära framtidsvärld som brottas med effekterna av klimatförändringar och erbjuder en vision för hur samhället kan förändras för att hantera krisen.
Klicka för mer info eller för att beställa
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Författaren utforskar den mänskliga påverkan på naturen, inklusive klimatförändringar, och potentialen för tekniska lösningar för att hantera miljöutmaningar.
Klicka för mer info eller för att beställa
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
redigerad av Paul Hawken
Den här boken presenterar en omfattande plan för att hantera klimatförändringar, inklusive lösningar från en rad sektorer som energi, jordbruk och transport.
