Voedsel zonder landbouw kan misschien, maar willen we het ook?

De vraag naar voedsel neemt wereldwijd toe, terwijl beschikbare landbouwgrond door klimaatverandering schaarser wordt. Tot nu toe is er vooral aandacht voor pogingen om de negatieve milieu-impact van de landbouw te verminderen door minder dieren te houden, minder inputs te gebruiken en te streven naar minder voedselverspilling. Met het oog op de groeiende en rijkere wereldbevolking is het een vorm van dweilen met de kraan open, vinden sommigen. Dat het ook heel anders kan, wil een internationaal team van onderzoekers laten zien met een artikel op Nature Sustainability: waarom ontwikkelen we geen voedsel waar geen landbouw voor nodig is? Ze concentreren zich op vetten.

Er is nog maar betrekkelijk weinig aandacht voor de chemische en biologische processen die voedsel kunnen produceren zonder land. Ja, berichten over eiwitten uit lucht, kaas zonder koe en kweekvlees uit de bioreactor worden grif door de media verspreid. Maar, zeggen de auteurs van het Nature-artikel, wij kunnen laten zien dat we voor humane consumptie geschikte vetten kunnen synthetiseren met een uitstoot van minder dan 0,8 g CO₂-eq per kcal, wat veel minder is dan de meer dan 1,5 g CO₂-eq per kcal die nu wordt uitgestoten om palmolie te produceren in Brazilië of Indonesië.

Een breed scala aantrekkelijke voedingsmiddelen is chemosynthetisch te produceren. Maar het opschalen van dergelijke syntheses zet de bestaande landbouweconomie op zijn kop en is uiteraard afhankelijk van de acceptatie door consumenten

Chemosynthetische voedselproductie
Al in het komende decennium kan een breed scala aan aantrekkelijke voedingsmiddelen chemosynthetisch worden geproduceerd, voorspellen de auteurs. Daar zitten natuurlijk haken en ogen aan, want het opschalen van dergelijke syntheses zet de bestaande landbouweconomie op zijn kop en is uiteraard afhankelijk van de acceptatie door consumenten. Om het over de complexe matrix van micronutriënten en voedingswaarde nog maar niet te hebben.

Maar de potentiële reducties in broeikasgasemissies en in land- en watergebruik zijn wel degelijk een realistische mogelijkheid om de ecologische voetafdruk van de landbouw te verkleinen. Synthetische productie is namelijk minder afhankelijk van landbouwgrond en kan overal in fabrieken worden uitgevoerd, waardoor voedselproductie minder vatbaar wordt voor klimaatverandering en andere milieu-invloeden.

Voedsel zonder fotosynthese
Laten we eerst eens kijken naar het 'hoe' van het synthetiseren van macronutriënten: vetten, eiwitten en koolhydraten, zonder dat er landbouwgrondstoffen voor nodig zijn. Eiwitten op basis van planten, cellen of schimmels kennen we allemaal al in diverse vleesvervangers. Maar de eetbare moleculen in synthetisch geproduceerd voedsel kunnen ook koolstof bevatten uit fossiele brandstoffen, uit afval of de atmosfeer - dat wil zeggen grondstoffen die niet het product zijn van fotosynthese in levende organismen. Het idee is bepaald niet nieuw. In de twintiger jaren van de vorige eeuw ontwikkelden Franz Fischer en Hans Tropsch, twee Duitse scheikundigen, het Fischer-Tropsch-proces. Daarmee waren ze in staat om synthetische, vloeibare brandstoffen te produceren uit steenkool. Het bleek echter ook mogelijk om er andere producten, zoals margarine, mee te maken. Het proces werd tijdens de Tweede Wereldoorlog verder ontwikkeld en toegepast vanwege de schaarste aan natuurlijke olie- en vetbronnen in nazi-Duitsland.

Het idee is bepaald niet nieuw: al in de Tweede Wereldoorlog wisten Duitse scheikundigen een margarine te synthetiseren op basis van steenkool

Op dat al oudere pad gingen de onderzoekers verder. Ze focusten op vetten, omdat vetten van alle voedingsstoffen het gemakkelijkst thermochemisch te synthetiseren zijn en daarmee bewezen resultaat is geboekt. En omdat ze als smaakonafhankelijke basiscalorieën in veel voedingsmiddelen gebruikt worden. Bovendien hebben oliegewassen als soja en palm wereldwijd een substantiële ecologische voetafdruk. Ze worden op circa 7% van het landbouwareaal geteeld en stoten 2,89 gigaton CO₂-eq uit. Volgens de officiële berekeningen dragen ze zo'n 20% bij aan de jaarlijkse uitstoot van broeikasgassen door de landbouw, een aandeel dat is gegroeid door veranderingen in landgebruik in de afgelopen jaren.

De onderzoekers analyseerden de broeikasgasemissies en het landgebruik per kilocalorie (kcal) van synthetische vetten in vergelijking met traditionele landbouwmethoden (uiteraard zijn er nog veel andere factoren die relevant zijn voor de duurzaamheid van voedselsystemen, maar je moet ergens beginnen). Ze vergeleken het energieverbruik over de hele keten en de broeikasgasemissies van 'klassieke' landbouwvetten (soja-, palmolie) met moleculair identieke vetten die geproduceerd zijn door chemische synthese. Ze namen de data van verschillende energiebronnen (hernieuwbaar, aardgas, biogas, kolen) en de daarmee samenhangende emissies als uitgangspunt, zoals N₂O-uitstoot door kunstmest en CO₂-uitstoot door ontbossing en rekenden niet-CO₂ om naar CO₂-eq (koolstofequivalente) broeikasgassen.

De broeikasgasemissies per kcal vet uit landbouwgewassen bleken sterk te variëren per regio: soja uit de VS en Europa had een uitstoot van minder dan 1,0 g CO₂-eq/kcal, terwijl palmolie uit Afrika meer dan 3 g CO₂-eq/kcal uitstoot met zich meebracht. Bij synthetische vetten kwam de uitstoot uit op zo'n 0,8 g CO₂-eq/kcal, terwijl soja en palmolie uit Brazilië of Indonesië uitkwam op meer dan 1,5 g CO₂-eq/kcal.

Nog wat verder doorrekenen bracht de onderzoekers tot de schatting dat het landoppervlak dat nodig is per kilocalorie geproduceerd synthetisch vet van een totaal andere orde van grootte is dan dat van landbouwvetten. Een hectare landbouwgrond kan jaarlijks 15-20 miljoen kcal vetten in de vorm van soja en palmolie produceren. Met een vergelijkbare uitstoot aan broeikasgassen en landgebruik kun je van een hectare landbouwgrond meer dan 1 miljard kcal synthetische vetten per jaar synthetiseren.

Denkbaar is dat arme gemeenschappen die gevoed worden door kleine boeren gekoloniseerd worden door multinationale bedrijven die een enorme groeimarkt zien ontstaan

Duur en onwennig, mogelijke gevolgen voor kleine boeren
Natuurlijk, het zijn nog allemaal modellen, schattingen en berekeningen. En er zijn tal van tegenargumenten tegen het synthetiseren van vetten. De kosten, bijvoorbeeld. Zelfs met grootschalige thermochemische processen zullen de prijzen tot 20% hoger liggen dan de huidige marktprijzen van soja- en palmolie. Ook ligt er een grote uitdaging om het publiek te winnen voor synthetische vetten, vanwege de associatie met 'chemie'. Eigenlijk zouden we daar niet van moeten schrikken, omdat de helft van ons lichaam bestaat uit gesynthetiseerde stikstof die gemaakt is in kunstmestfabrieken. En ook niet omdat de tomaten en paprika's uit kassen daar eveneens van gemaakt zijn. Het is iets waar mensen zich niet van bewust zijn, maar al een eeuw een feit is dat geen gezondheidsproblemen lijkt te veroorzaken.

Nog niet duidelijk is wat de mogelijke (onverwachte) milieugevolgen zijn van radicaal verdergaande stappen op het gebied van synthetiseren voor onze manier van leven en onze leefomgeving. Al evenmin is bekend wat het betekent voor armere leefgemeenschappen die gevoed worden door kleine boeren. Denkbaar is dat deze gekoloniseerd worden door multinationale bedrijven die er een enorme groeimarkt door zien ontstaan. Wereldwijd zijn er naar schatting zo'n 500 miljoen kleine boerderijen. Ze zijn meestal minder dan 2 hectare groot en worden vaak beheerd door families die het voedsel voor zichzelf produceren. Dergelijke kleine boeren produceren ongeveer 70-80% van het voedsel dat wordt geconsumeerd in ontwikkelingslanden, met name in regio's zoals Azië en Afrika ten zuiden van de Sahara.

Als gesynthetiseerd voedsel het equivalent moet worden van traditioneel voedsel, hoeveel land of mijnbouw kost in de fabriek in elkaar gezet voedsel dan alsnog?

Volgens de FAO worden naar schatting 2,5 tot 3 miljard mensen wereldwijd gevoed door kleine boeren. Dit omvat niet alleen het voedsel dat rechtstreeks door de boeren zelf wordt geconsumeerd, maar ook hun overschotten die ze via lokale markten verkopen.

Maar wel voedselzeker
Toch benadrukken de auteurs dat synthetische vetten een waardevol nieuw hulpmiddel kunnen zijn om de milieu-impact en het landgebruik van de landbouw drastisch te verminderen. Synthetische vetten verbruiken volgens de door de onderzoekers gebruikte cijfers bovendien 100-800 keer minder water en kunnen overal worden geproduceerd. Dat vergroot de voedselzekerheid en verkleint de kwetsbaarheid voor plagen, extreme weersomstandigheden en onder druk komende handelsrelaties.

Last but not least kan het gebruik van duurzame energiebronnen en uit de atmosfeer gewonnen CO₂ verdere milieuvoordelen opleveren voor de productie van synthetische vetten. Uiteindelijk hopen de onderzoekers dat hun onderzoek kan bijdragen aan een duurzamere en veerkrachtigere voedselvoorziening in de toekomst. Wat blijft staan is de vraag: is dit soort voeding voldoende voedzaam? Anders gezegd: als gesynthetiseerde vetten, eiwitten en koolhydraten een voedingsequivalent moet worden van traditioneel voedsel en aanvulling behoeven van tal van micronutriënten en zelfs levend materiaal, hoeveel land of mijnbouw kost in de fabriek in elkaar gezet voedsel dan alsnog?