Hoe de energie sector de voedingsindustrie kan helpen

Voedselvoorziening versus uitstoot van broeikasgassen

De voedingssector staat voor een grote dubbele uitdaging: voldoen aan de toenemende vraag naar voedsel en tegelijkertijd de daarmee samenhangende uitstoot van broeikasgassen verminderen. De stijging van de vraag wordt veroorzaakt door een verwachte bevolkingsgroei tot 9,8 miljard in 2050¹ en een verwachte wereldwijde (mediaan) stijging van het bbp per hoofd van de bevolking van ca. 4,5% tussen 2020 en 2050. Naarmate de koopkracht van ontwikkelingslanden, de gemiddelde voedselconsumptie per hoofd van de bevolking² en het aandeel van vlees in onze voeding toeneemt, zal de druk op ons vermogen om iedereen te voeden toenemen.

Gelukkig zijn er oplossingen. Ze omvatten innovaties in voedselproductie, voedingskeuzes en efficiënte voedselverwerkingsmethoden die gericht zijn op het maximaliseren van het gebruik en het minimaliseren van verspilling³. Maar eerst gaan we hieronder dieper in op de uitdagingen voor de voedingsindustrie.

Uitdagingen voor de voedingsindustrie

De productie- en grondkloof

De sterke toename van de vraag naar voedsel tegen 2050 (56%, of 7.400 biljoen extra calorieën, vergeleken met de productieniveaus van 2010), creëert een kloof tussen vraag en aanbod. Bovendien wordt van de voedingsindustrie verwacht dat ze deze voedselkloof dichten zonder het land dat voor de productie wordt gebruikt uit te breiden. Deze 'landkloof' – het verschil tussen de verwachte toename van het landgebruik in 2050 en de beoogde toename van het landgebruik – wordt momenteel geschat op 593 miljoen hectare⁴.

De emissiekloof

Tegelijkertijd moet het voedselsysteem de uitstoot van broeikasgassen verminderen. Het totale voedselsysteem is verantwoordelijk voor 25% van de wereldwijde CO2-uitstoot⁵, 44% van de wereldwijde^{methaanuitstoot 6} en 80% van de wereldwijde stikstofuitstoot⁷.
Emissies in de voedsel- en landbouwindustrie zijn geconcentreerd in de vroege stadia van de voedselwaardeketen. Landgebruik en gewasproductie (zie figuur 2) zijn verantwoordelijk voor de meeste emissies in de waardeketen. Met inbegrip van de emissies van veeteelt en visserij, wordt 82% van de emissies gegenereerd door het doel van land te veranderen en het te gebruiken om voedsel te produceren. De overige 18% van de uitstoot wordt gegenereerd tijdens verwerking, transport, detailhandel en verpakking.

De kloven dichten

Om de kloven te dichten, moeten we de voedselsectoren transformeren. Dit vereist een nauwe samenwerking tussen systemen. De voedingsindustrie en energie sector zijn twee branches die al met elkaar verbonden zijn door klant- en leveranciersrelaties. Dit betekent dat de energie-industrie de transformatie van de voedingsindustrie naar netto nul kan ondersteunen of zelfs versnellen.

Hieronder bespreken we drie mogelijkheden waar de voedingsindustrie en energie sector synergie kan creëren door middel van samenwerking (zie figuur 3) en geven we verschillende voorbeelden om deze kansen te illustreren.

Figuur 3: Future of Food probleemstructuur

Kans 1: Landgebruik

De eerste mogelijkheid waarop de twee sectoren synergie kunnen creëren, is de optimalisatie van het landgebruik.

Neem bijvoorbeeld urban farming - een breed concept waarbij voedsel wordt geproduceerd in het stedelijke landschap. Dit concept⁸ vereist samenwerking met de energie-industrie. Een technologie binnen de urban farming is verticale landbouw (zie figuur 4), het verbouwen van gewassen door gebruik te maken op elkaar gestapelde bakken. Dit is een vorm van binnenteelt in een gecontroleerd klimaat die het hele jaar door oogst kan opleveren. Nu nog is het grootste nadeel van verticale landbouw dat het veel energie vereist en daarom duur en moeilijk op te schalen is. Aangezien steden echter geconcentreerde hubs zijn die een grote hoeveelheid energie uitstoten, is er een groot potentieel voor een circulair energiesysteem in die steden. De energie sector zou een dergelijk samenwerking kunnen faciliteren door een netwerk te bouwen om deze praktijken mogelijk te maken. Een voorbeeld is het leveren van overtollige warmte van de verticale boerderij aan een stadsverwarmingsnet of om de warmte van industriële locaties over te dragen naar een verticale boerderij om de energie-efficiëntie te verhogen⁹

Figuur 4: Verticale landbouw

Kans 2: Biologische meststoffen

De voedingsindustrie kan de energietransitie in haar voordeel benutten door bijproducten die worden gegenereerd door productieprocessen van hernieuwbare energie te gebruiken als biologische meststoffen.

Tegenwoordig zijn synthetische meststoffen essentieel voor hoge opbrengsten. Ze vormen 80% van de meststoffen die tegenwoordig worden geproduceerd en zijn gebaseerd op zwavel, een bijproduct van de raffinaderij van fossiele brandstoffen¹⁰. Deze aanvoer van zwavel zal afnemen door de wereldwijde energietransitie. Bovendien zijn synthetische meststoffen verantwoordelijk voor ongeveer 6% van de uitstoot voordat een voedingsproduct de boerderij verlaat¹¹. Ze kunnen bijvoorbeeld de bodem aantasten en watermassa's eutrofiëren. Dit benadrukt het belang van het ontwikkelen van een duurzame landbouwpraktijk om onafhankelijk te worden van de levering van fossiele brandstoffen.

Figuur 5: Biochar – biologische meststof

Een voorbeeld van een bijproduct uit de energie-sector is biochar (zie figuur 5). Wanneer biomassa door het proces van pyrolyse wordt gehaald, wordt de stof verwarmd in afwezigheid van zuurstof om bio-olie, biochar en gas te produceren. De energie sector kan bio-olie gebruiken om geavanceerde biobrandstoffen te upgraden¹², en biochar kan worden gedeeld met de voedingsindustrie om de bodemvruchtbaarheid te verbeteren om de opbrengst te beschermen en te verhogen zonder fossiele brandstoffen.

Kans 3: Sustainability tech

De voedingsindustrie kan profiteren van technologische innovatie in de hele waardeketen die zij samen met de energie-industrie kan benutten. Praktijken en ideeën variëren van het gebruik van informatietechnologie voor bodemmonitoring (zie figuur 6) tot geheel nieuwe bronnen van voedselproductie die CO2 als grondstof gebruiken om eiwitten te produceren¹³.

Microbiële brandstofcellen bestaan uit twee elektroden die met elkaar verbonden zijn door middel van een geleidende draad. Deze elektroden worden in de grond of het afvalwater geplaatst, waar ze de bacteriën verzamelen die aanwezig zijn in de stof waarin ze zijn gesuspendeerd. De bacteriën zetten de organische verbindingen in de bodem of het water vervolgens om in elektriciteit. Hoewel dit experiment alleen in een laboratorium is uitgevoerd, meldt Wageningen University dat de eerste resultaten veelbelovend zijn¹⁴.

Figuur 6: Microbiële brandstofcellen

Geïntegreerd ecosysteem

Zoals geïllustreerd, zouden de voedings- en energie-industrieën hun transformaties kunnen versnellen en uitbreiden door gebruik te maken van hun geïntegreerde ecosysteem. Veelbelovende synergieën kunnen hen helpen hun gedeelde duurzame doelen te bereiken. Wat zal uw bijdrage zijn aan een groenere toekomst en het veiligstellen van de voedselvoorziening voor een groeiende bevolking?

Vervolg.... Voedsel en energie: hoe de voedingsindustrie de energie sector kan helpen

Bronnen

1 Verenigde Naties. (z.d.). De wereldbevolking zal naar verwachting 9,8 miljard bedragen in 2050 en 11,2 miljard in 2100. https://www.un.org/en/desa/world-population-projected-reach-98-billion-2050-and-112-billion-2100
2 Gezamenlijke raadpleging van deskundigen van de WHO en de FAO over voeding, voeding en de preventie van chronische ziekten
3 Deloitte-analyse – Interviews met experts
4 World Resources Institute. (2018). World Resources Report: Creating a Sustainable Food Future. https://www.researchgate.net/publication/329453910_World_Resources_Report_Creating_a_Sustainable_Food_Future 5 Poore, Jozef, en Nemecek, Thomas. "Het verminderen van de milieueffecten van voedsel door producenten en consumenten." Wetenschap 360 (2018): blz. 987–992.
6 Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties, "Key facts and findings", geraadpleegd op 17 januari 2023.
7 Michigan State University, "Hoeveel kunstmest is te veel voor het klimaat?", geraadpleegd op 17 januari 2023.
8 Van den Dobbelsteen, A. (2023, 14 maart). Boerderijen in steden: nieuwe studie biedt planners en telers stof tot nadenken. The Conversation. https://theconversation.com/farms-in-cities-new-study-offers-planners-and-growers-food-for-thought-198166 9 Deloitte-analyse – Interview met experts
10 Vormt netto nul een bedreiging voor de voedselzekerheid? (2022, 30 augustus). World Economic Forum https://www.weforum.org/agenda/2022/08/sulfuric-acid-the-next-resource-crisis-that-could-stifle-green-tech-and-threaten-food-security 11 Publicatie voorbeeldpagina | FAO | Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties. (2021). FAODocumenten. https://www.fao.org/documents/card/en/c/cb5293en 12 Wang, G., Dai, Y., Yang, H., Xiong, Q., Wang, K., Zhou, J., Li, Y., & Wang, S. (2020). A Review of Recent Advances in Biomass Pyrolysis. Energie en brandstoffen, 34(12), 15557-15578. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c03107 13 Van koolstofdioxide eiwit maken voor innovatief veevoer. (2022, 29 juni). Horizon Tijdschrift. https://ec.europa.eu/research-and-innovation/en/horizon-magazine/making-carbon-dioxide-protein-innovative-animal-feed 14 Hamelers, H.V.M. (jaartal onbekend). Elektriciteit opwekken uit afvalwater. Universiteit van Wageningen. https://www.wur.nl/en/show/Generating-electricity-from-waste-water.htm