5 min
Voor Tiny van Boekel, emeritus professor voedselkwaliteit en -ontwerp, zijn de basisprincipes van de thermodynamica leidend voor zijn kijk op de vraag wat duurzame voedselproductie is.
Bij de vraag wat duurzaam voedsel is, zit ik al meteen met een taalprobleem. Voedsel is immers per definitie niet duurzaam. Het is bedoeld om te worden verteerd en als het niet gegeten wordt zal het vrij snel bederven. Dat is niet duurzaam. Ik neem daarom aan dat de vraagstellers bedoelen: wat is duurzaam geproduceerd voedsel? Zelfs dan blijft duurzaamheid een relatief begrip. Mijn kijk op de wereld is vooral ingegeven door wat ik geleerd heb over thermodynamica.
Thermodynamisch evenwicht
Energie gaat niet verloren (1e hoofdwet) maar de kwaliteit van de energie gaat wel verloren (2e hoofdwet, productie van entropie) en alle processen om ons heen (inclusief voedselproductie) kunnen alleen maar verlopen als de entropie toeneemt. Een systeem is in thermodynamisch opzicht in perfect evenwicht als er niets meer verandert (als de maximale entropieproductie is bereikt), en dat is - letterlijk - de dood in de pot.
Alle levende systemen zijn erop gericht dit dodelijke evenwicht zo lang mogelijk uit te stellen. Daartoe worden we in staat gesteld door de zon en planten die zonne-energie kunnen omzetten in suikers. Mijn relatieve interpretatie van duurzaamheid is dan dat we binnen dit beperkende thermodynamische kader maximale voedselproductie moeten zien te realiseren met minimale entropieproductie. Ik ben me ervan bewust dat dit een technologische benadering is en ik besef ook goed dat er nog andere manieren zijn om naar duurzaamheid te kijken. Maar gezien deze onontkoombare fysische werkelijkheid is het voor mij een essentieel startpunt voor een beschouwing over duurzame voedselproductie.
Concreet betekent dit dat we het systeem van gebruik en hergebruik van voedingsstoffen zo volledig mogelijk aan de gang moeten houden. Grondstoffen niet verspillen maar ze waar mogelijk gebruiken voor menselijke consumptie, het vermijden van afvalstromen, productie van reststromen voor ander gebruik (bijv. diervoeding, of niet-voedselproducten).
Het betekent ook zo min mogelijk gebruik maken van fossiele energiebronnen (die immers eindig zijn), maximaal gebruik van niet-fossiele bronnen (zonne-energie, windenergie, waterkracht), geen verspilling van waterbronnen en voorkomen van watervervuiling. Zuivering gaat immers gepaard met veel entropieproductie en is soms zelfs energetisch onmogelijk (uitspoeling van mineralen naar de zee is daarvan zo’n voorbeeld, die kun je nooit meer terugwinnen).
Duurzame voedselproductie is voor mij vooral een poging om zover mogelijk van dat dodelijke thermodynamische evenwicht te blijven. Daarnaast zijn er dan nog vele andere aspecten die effect hebben op een duurzame voedselproductie. Verlies aan biodiversiteit is er een, verlies aan bodemkwaliteit en erosie een ander, dierenwelzijn weer een ander, en een eerlijke verdeling van schaarse grondstoffen nog weer een ander.
Altijd verliezen
Belangrijk is te beseffen dat een volledig duurzame voedselproductie zonder entropieproductie onmogelijk is en we dus moeten accepteren dat er altijd verliezen optreden. De kunst is dan om die verliezen zoveel mogelijk te beperken, maar dat leidt ook tot sociaal-economische en daardoor politieke afwegingen en keuzen. Tot het uiterste willen gaan om entropieproductie te beperken betekent ook het opgeven van veel verworvenheden op het gebied van voedselzekerheid, -veiligheid en -kwaliteit.
Verpakkingen bijvoorbeeld leiden tot een hogere entropieproductie maar hebben ook veel voordelen om voedsel betaalbaar en beschikbaar te houden in onze moderne levens.
De productie van vlees is thermodynamisch gezien ook erg ongunstig, maar speelt wel een rol in kringlopen als we die willen sluiten (reststromen, mest). Er zal een balans moeten worden gezocht tussen ongebreidelde consumptie en gewenst volume.
Kortom, duurzame voedselproductie in moderne samenlevingen kost heel wat meer entropie dan puur voor het voedsel zelf. Ik vind dat op zich goed te verdedigen, mits het niet tot onnodige en te vermijden verspilling leidt. Daarom vind ik ook gebruik van pesticiden en kunstmest te verdedigen maar dan zoals nagestreefd wordt in precisielandbouw (zo min mogelijk maar heel doelgericht), omdat zonder kunstmest en bestrijdingsmiddelen de verliezen (minder productie, meer bederf) groter zullen zijn dan de winst in ecologisch opzicht.
Duurzame voedselproductie is voor mij productie van voedsel op een zodanige manier dat in de behoeften van de huidige en toekomstige generaties kan worden voorzien. Daarmee ben ik terug bij de Brundtland definitie uit 1987. Om die goed in de praktijk te brengen, moeten we een discussie aangaan over de vraag welke behoeften we echt noodzakelijk vinden en welke niet. Daarin moet de focus politiek wat mij betreft komen te liggen op producten die bijdragen aan een gezond voedselpakket. De entropieproductie daarvan is aanvaardbaar. Producten die niet bijdragen aan gezonde voeding en onnodige entropie veroorzaken, verdienen veel minder ruimte.
Optimale duurzaamheid vereist systeemverandering
Ons huidige voedselproductiesysteem kan op een aantal punten wel verbeterd worden maar optimale duurzaamheid vergt grote stappen die een systeemverandering vereisen. Die zal veel discussie en verzet opleveren, want we zijn gewend geraakt aan een systeem dat ons alles levert wat we maar op bestelling willen. Dat is dus niet duurzaam. De huidige stikstofproblematiek is nog maar een kleine voorbode van de maatschappelijke onrust als we politiek besluiten tot de realisatie van een echt duurzamere voedselproductie. Het betekent namelijk dat we moeten gaan inleveren. Een diepgaande discussie daarover lijkt me heel hard nodig, en het zal op mondiale schaal moeten. Een duurzame voedselproductie gaat daarom niet alleen maar over voedsel maar ook over hoe we onze samenlevingen willen inrichten op een duurzame manier.
Dit artikel afdrukken
Thermodynamisch evenwicht
Energie gaat niet verloren (1e hoofdwet) maar de kwaliteit van de energie gaat wel verloren (2e hoofdwet, productie van entropie) en alle processen om ons heen (inclusief voedselproductie) kunnen alleen maar verlopen als de entropie toeneemt. Een systeem is in thermodynamisch opzicht in perfect evenwicht als er niets meer verandert (als de maximale entropieproductie is bereikt), en dat is - letterlijk - de dood in de pot.
Alle levende systemen zijn erop gericht dit dodelijke evenwicht zo lang mogelijk uit te stellen. Daartoe worden we in staat gesteld door de zon en planten die zonne-energie kunnen omzetten in suikers. Mijn relatieve interpretatie van duurzaamheid is dan dat we binnen dit beperkende thermodynamische kader maximale voedselproductie moeten zien te realiseren met minimale entropieproductie. Ik ben me ervan bewust dat dit een technologische benadering is en ik besef ook goed dat er nog andere manieren zijn om naar duurzaamheid te kijken. Maar gezien deze onontkoombare fysische werkelijkheid is het voor mij een essentieel startpunt voor een beschouwing over duurzame voedselproductie.
We zijn gewend geraakt aan een systeem dat ons alles levert wat we maar op bestelling willen. Dat is dus niet duurzaamProductie van entropie zoveel mogelijk beperken
Concreet betekent dit dat we het systeem van gebruik en hergebruik van voedingsstoffen zo volledig mogelijk aan de gang moeten houden. Grondstoffen niet verspillen maar ze waar mogelijk gebruiken voor menselijke consumptie, het vermijden van afvalstromen, productie van reststromen voor ander gebruik (bijv. diervoeding, of niet-voedselproducten).
Het betekent ook zo min mogelijk gebruik maken van fossiele energiebronnen (die immers eindig zijn), maximaal gebruik van niet-fossiele bronnen (zonne-energie, windenergie, waterkracht), geen verspilling van waterbronnen en voorkomen van watervervuiling. Zuivering gaat immers gepaard met veel entropieproductie en is soms zelfs energetisch onmogelijk (uitspoeling van mineralen naar de zee is daarvan zo’n voorbeeld, die kun je nooit meer terugwinnen).
Duurzame voedselproductie is voor mij vooral een poging om zover mogelijk van dat dodelijke thermodynamische evenwicht te blijven. Daarnaast zijn er dan nog vele andere aspecten die effect hebben op een duurzame voedselproductie. Verlies aan biodiversiteit is er een, verlies aan bodemkwaliteit en erosie een ander, dierenwelzijn weer een ander, en een eerlijke verdeling van schaarse grondstoffen nog weer een ander.
Altijd verliezen
Belangrijk is te beseffen dat een volledig duurzame voedselproductie zonder entropieproductie onmogelijk is en we dus moeten accepteren dat er altijd verliezen optreden. De kunst is dan om die verliezen zoveel mogelijk te beperken, maar dat leidt ook tot sociaal-economische en daardoor politieke afwegingen en keuzen. Tot het uiterste willen gaan om entropieproductie te beperken betekent ook het opgeven van veel verworvenheden op het gebied van voedselzekerheid, -veiligheid en -kwaliteit.
Verpakkingen bijvoorbeeld leiden tot een hogere entropieproductie maar hebben ook veel voordelen om voedsel betaalbaar en beschikbaar te houden in onze moderne levens.
De productie van vlees is thermodynamisch gezien ook erg ongunstig, maar speelt wel een rol in kringlopen als we die willen sluiten (reststromen, mest). Er zal een balans moeten worden gezocht tussen ongebreidelde consumptie en gewenst volume.
Ik vind het gebruik van pesticiden en kunstmest te verdedigen zijn in de vorm van precisielandbouwBrundtland
Kortom, duurzame voedselproductie in moderne samenlevingen kost heel wat meer entropie dan puur voor het voedsel zelf. Ik vind dat op zich goed te verdedigen, mits het niet tot onnodige en te vermijden verspilling leidt. Daarom vind ik ook gebruik van pesticiden en kunstmest te verdedigen maar dan zoals nagestreefd wordt in precisielandbouw (zo min mogelijk maar heel doelgericht), omdat zonder kunstmest en bestrijdingsmiddelen de verliezen (minder productie, meer bederf) groter zullen zijn dan de winst in ecologisch opzicht.
Duurzame voedselproductie is voor mij productie van voedsel op een zodanige manier dat in de behoeften van de huidige en toekomstige generaties kan worden voorzien. Daarmee ben ik terug bij de Brundtland definitie uit 1987. Om die goed in de praktijk te brengen, moeten we een discussie aangaan over de vraag welke behoeften we echt noodzakelijk vinden en welke niet. Daarin moet de focus politiek wat mij betreft komen te liggen op producten die bijdragen aan een gezond voedselpakket. De entropieproductie daarvan is aanvaardbaar. Producten die niet bijdragen aan gezonde voeding en onnodige entropie veroorzaken, verdienen veel minder ruimte.
Duurzame voedselproductie gaat niet alleen maar over voedsel maar ook over hoe we onze samenlevingen willen inrichtenVoor alle duidelijkheid: industriële productie staat wat mij betreft niet per definitie haaks op dit uitgangspunt omdat ze qua entropieproductie door schaalvoordelen efficiënt en effectief kan werken. Wel moeten we het hebben over de consequenties van de sociaaleconomische context van industriële productie in een vrije, ongereguleerde markt. Die kan wel tegen het principe ingaan omdat het doel winstmaximalisatie en niet minimalisatie van verspilling is.
Optimale duurzaamheid vereist systeemverandering
Ons huidige voedselproductiesysteem kan op een aantal punten wel verbeterd worden maar optimale duurzaamheid vergt grote stappen die een systeemverandering vereisen. Die zal veel discussie en verzet opleveren, want we zijn gewend geraakt aan een systeem dat ons alles levert wat we maar op bestelling willen. Dat is dus niet duurzaam. De huidige stikstofproblematiek is nog maar een kleine voorbode van de maatschappelijke onrust als we politiek besluiten tot de realisatie van een echt duurzamere voedselproductie. Het betekent namelijk dat we moeten gaan inleveren. Een diepgaande discussie daarover lijkt me heel hard nodig, en het zal op mondiale schaal moeten. Een duurzame voedselproductie gaat daarom niet alleen maar over voedsel maar ook over hoe we onze samenlevingen willen inrichten op een duurzame manier.
In Wat is ...? gaan we met bekende en minder bekende mensen op zoek naar wat hen motiveert om te ontdekken of we elkaar van daaruit weer kunnen vinden. De introductie tot de duurzaam voedselreeks vind je hier. Waarom we dit doen lees je in De ontdekking van de ander.
ENTROPIE
Tiny van Boekel gebruikt het begrip entropie, dat - hoe basaal ook - wellicht niet voor iedereen dagelijkse kost is. Daarom een korte uitleg. Een ijsklontje dat je hebt bevroren in je koelkast is het resultaat van opgewekte energie (in ons land meestal gas) die via een elektriciteitscentrale door verbranding in een kabel geordend naar je huis is gestuurd. De koelkast kan daardoor water ordenen in ijs, dat wil zeggen daar de structuur aangeven die je wilt. Doe je dat ijsklontje in een glas water dan wordt het weer water en gaat de ordening in de vorm van ijs verloren. De energie die voor die orde zorgde, blijft behouden maar kun je niet meer gebruiken om er opnieuw ijs van te maken, mee te koken, je huis te verwarmen, een autoritje mee te maken of er een iPhone of kleding mee te maken. Met het afval dat wij maken door voedsel te produceren en consumeren (met als resultaat: schillen, stengels, poep en pies) kan dat wel: je kunt er bijvoorbeeld dieren mee voeden en vervolgens - net als met humane mest - aarde mee voeden en daar aardappelen of aardbeien op telen. De natuurwetten van de thermodynamica ordenen energie steeds weer in nieuwe vormen. Door energie te verspillen en dat proces als gevolg van menselijke interventie (technologie die energie gebruikt) aan te jagen, versterken we overal het effect van het smeltende ijsklontje. Jopie Duijnhouwer rekende ooit voor hoe groot dat effect is op het gebied van voedselproductie.
Tiny van Boekel gebruikt het begrip entropie, dat - hoe basaal ook - wellicht niet voor iedereen dagelijkse kost is. Daarom een korte uitleg. Een ijsklontje dat je hebt bevroren in je koelkast is het resultaat van opgewekte energie (in ons land meestal gas) die via een elektriciteitscentrale door verbranding in een kabel geordend naar je huis is gestuurd. De koelkast kan daardoor water ordenen in ijs, dat wil zeggen daar de structuur aangeven die je wilt. Doe je dat ijsklontje in een glas water dan wordt het weer water en gaat de ordening in de vorm van ijs verloren. De energie die voor die orde zorgde, blijft behouden maar kun je niet meer gebruiken om er opnieuw ijs van te maken, mee te koken, je huis te verwarmen, een autoritje mee te maken of er een iPhone of kleding mee te maken. Met het afval dat wij maken door voedsel te produceren en consumeren (met als resultaat: schillen, stengels, poep en pies) kan dat wel: je kunt er bijvoorbeeld dieren mee voeden en vervolgens - net als met humane mest - aarde mee voeden en daar aardappelen of aardbeien op telen. De natuurwetten van de thermodynamica ordenen energie steeds weer in nieuwe vormen. Door energie te verspillen en dat proces als gevolg van menselijke interventie (technologie die energie gebruikt) aan te jagen, versterken we overal het effect van het smeltende ijsklontje. Jopie Duijnhouwer rekende ooit voor hoe groot dat effect is op het gebied van voedselproductie.
Nog 3
Je hebt 0 van de 3 kado-artikelen gelezen.
Op 5 mei krijg je nieuwe kado-artikelen.
Op 5 mei krijg je nieuwe kado-artikelen.
Als betalend lid lees je zoveel artikelen als je wilt, én je steunt Foodlog
Lees ook
Ik kreeg nog wat aanvullend commentaar van Prof. Willem Norde (van wie ik lang geleden thermodynamica colleges heb gehad): "Entropie toename manifesteert zich in afgifte van warmte en verspreiding van materie, waarbij materieverspreiding het grootste probleem vormt voor de aarde, veel meer dan warmtedissipatie. Dit omdat materie de aarde niet kan verlaten en materie verspreiding leidt tot vervuiling en opwarming door broeikasgassen, en tot de onmogelijkheid om grondstoffen opnieuw te gebruiken, Grondstoffen zijn eindig en kunnen niet worden aangevuld. Verspreiding van materie kunnen we beperken door de -vanwege de Tweede Hoofdwet- onvermijdelijke entropie toename zo veel mogelijk in de vorm van warmteafgifte te laten plaats vinden. Dat vereist gebruik van zo weinig mogelijk grondstoffen, schone energiebronnen en end-of-pipe afvangen van materie-emissies." Waarvan acte!
Het sluiten van kringlopen? Het tegenovergestelde is het geval!
Tiny, ik heb tientallen LCA's voorbij zien komen. Die zijn vreselijk moeilijk om te maken. Een exergie analyse op een voedselproces of supplychain zou interessant zijn hoor! Maar ik heb ze nog nooit gezien. De vraag is waar de grootste onzekerheid van inputs ligt, en daar heb ik bij de nodige LCA's bijvoorbeeld al behoorlijk wat kritiek over. Kan je niet beter een extensief gehouden rund uit Brazilië slachten en de dure delen per schip bevroren naar Europa brengen? Of is een melk-koe duurzamer (ook als deze via feed met kunstmest wordt gevoerd? Is bonen in blik niet veel duurzamer dan verse bonen van het land? En zijn moderne vleesvervangers nu duurzamer dan vlees (of niet) **; er zijn echt heel veel lijstjes/papers/modellen waar ik grote vraagtekens bij heb.
** Vleesvervangers van TVP (zit een extrusie en droogstap in) vs de korte methaan en CO2 cyclus van gras-->rund-->gras? Wie zal het vertellen?
#12 en #13: Wouter, het is natuurlijk prima om het oneens te zijn, dat leidt tot beter wegen van argumenten en verhoogt inzicht. Maar ik zie hier niet echt een tegenstelling. Uiteraard zijn massabalansen van groot belang, en het sluiten van kringlopen. Wel lijkt het me nog goed om aan te vullen dat ik het niet alleen over energiebalansen heb; ook voor massabalansen geldt een thermodynamische benadering. Als je de balans sluitend wilt krijgen zul je "iets" moeten doen om dat te bereiken en dat "iets' gaat onvermijdelijk gepaard met entropieproductie. Mijn punt is dan dat je die entropieproductie zo minimaal mogelijk moet zien te houden uit duurzaamheidsoverwegingen. Mijn stuk was heel algemeen (en misschien te abstract) maar het slaat op alles wat we doen, of het nou over massa of over energie gaat, en dus ook over de punten die jij als belangrijk kenschetst (en die ik ook belangrijk vind).
PS natuurlijk kan je Einstein erbij halen E = M C^2 en dus zeggen dat massa energie, feitelijk klopt dat, en daarom kan je zeggen dat een massabalans automatische ook de eerste hoofdwet (behoud van energie) is, maar dan maken we het iets ingewikkelder dan nodig is. Ik denk dat de energiebalans ondergeschikt is aan de massabalans als we het hebben over landbouw (=maken van planten).