Gospodarka o obiegu zamkniętym w odniesieniu do żywności: 5 studiów przypadków

W jaki sposób pionierskie firmy w sektorze spożywczym stosują gospodarkę o obiegu zamkniętym

Zdjęcie NeONBRAND na Unsplash

Czy zakupy żywności stały się bardziej skomplikowane? Niezależnie od tego, czy chodzi o mięso czy warzywa, tradycyjne czy ekologiczne, lokalne czy globalne, przemysłowe czy drobnych właścicieli, nawet eksperci nie są zgodni co do tego, co jest „lepsze”. Odpowiedzi nie są jedno, a drugie, ale bardziej szczegółowe i zależne od kontekstu. Nic więc dziwnego, że globalny system żywnościowy został opisany jako „matka wszystkich złożonych systemów”. Chociaż uzgodnienie niektórych podstawowych faktów jest trudne, istnieje co najmniej dość powszechny konsensus w jednej sprawie - system obecnie nie działa i musi się zmienić. W jaki sposób możemy zapewnić wystarczającą ilość zdrowego i pysznego jedzenia rosnącej populacji świata bez negatywnego wpływu na środowisko i społeczeństwo?

Zdjęcie: białko rolne

Model produkcji przemysłowej, którego używamy do produkcji i dystrybucji dużej części naszej żywności, nie wykorzystuje zasobów skutecznie i wiąże się z szeregiem poważnych problemów. Na przykład marnuje się od jednej trzeciej do połowy jedzenia, a sposób, w jaki produkujemy większość tego jedzenia, powoduje powszechną degradację naturalną. Sytuację tę znacznie pogorszy wzrost liczby ludności i zmiany demograficzne w ciągu najbliższych 30 lat.

Mówiąc w skrócie, nasz obecny system żywnościowy działa na marnotrawczym modelu liniowym z wieloma utraconymi możliwościami i wynikającymi z tego negatywnymi skutkami społecznymi i środowiskowymi, z których wszystkie mają wzrosnąć.

Ogromny i złożony

Przemysł spożywczy został nazwany przez „największy przemysł na świecie” - ponad miliard ludzi pracuje każdego dnia, aby się rozwijać, przetwarzać, transportować, sprzedawać, gotować, pakować, sprzedawać lub dostarczać żywność. Zasoby potrzebne do utrzymania tego są ogromne: 50% powierzchni mieszkalnej planety i 70% zapotrzebowania na słodką wodę jest zajmowane przez rolnictwo.

Globalny system żywności jest bardzo złożony i wzajemnie powiązany. Te wzajemne powiązania sięgają daleko poza sam system żywnościowy, bezpośrednio wpływając na wiele innych ważnych systemów fizycznych i społecznych, w tym klimat, energię i wodę, a także na użytkowanie gruntów, różnorodność biologiczną i kulturę. Ta wzajemna łączność oznacza, że ​​potencjalne efekty zwielokrotnienia są rozległe i nieuchronnie się komplikują. Na przykład globalne marnotrawienie żywności prowadzi do wyższej emisji dwutlenku węgla niż wszystkie oprócz dwóch największych krajów. Ma to również wpływ na nasze systemy opieki zdrowotnej: niekontrolowane stosowanie antybiotyków w celu utuczenia zwierząt gospodarskich zmniejsza skuteczność leków niezbędnych do zwalczania chorób zakaźnych u ludzi.

Sposób produkcji żywności można podzielić na dwa sposoby: łańcuch przemysłowy i system drobnych gospodarstw rolnych. To rozróżnienie pozwala nam zwięźle zdefiniować istniejący problem: system przemysłowy wytwarza 30% żywności, ale zużywa 70% zasobów, a jednocześnie znacznie degraduje środowisko. System drobnych gospodarstw / chłopów wytwarza 70% żywności i zużywa tylko 30% zasobów, przy znacznie mniejszym wpływie na środowisko.

Uprzemysłowienie żywności

W ciągu ostatnich 100 lat pojawienie się wielu kluczowych technologii zakłóciło sektor rolny. W szczególności trzy doprowadziły do ​​gwałtownego wzrostu wydajności upraw: synteza nawozów chemicznych w procesie Haber-Bosch, mechanizacja sprzętu rolniczego i hybrydyzacja odmian nasion. Pozytywne skutki były znaczące, wystarczające, aby zarobić Normana Borlauga, architekta tej „Zielonej Rewolucji”, nagrodę Pokojową Nobla za wyrwanie niezliczonych rolników z stylu życia i uratowanie setek milionów ludzi przed głodem.

Zdjęcie Matt Benson na Unsplash

Nowoczesny, uprzemysłowiony system żywności, który stworzyły te technologie, przekształcił podaż żywności z głównie lokalnych gospodarstw obsługujących rynki lokalne, w złożoną sieć rolników, przedsiębiorstw rolnych i zainteresowanych stron („łańcuch wartości żywności”) działającą na w pełni globalnym rynku, który dąży do tego aby wszystkie posiłki były dostępne we wszystkich miejscach i przez cały czas.

Jednak dążenie do wysokiej wydajności i niższych kosztów, podobnie jak w wielu innych sektorach gospodarki, doprowadziło do wielu niepożądanych problemów. Te „efekty zewnętrzne” rzadko są uwzględniane w tradycyjnych wskaźnikach ekonomicznych, więc chociaż wydaje się, że płacimy mniej za żywność, nie odzwierciedla to rzeczywistych szerszych kosztów dla środowiska i społeczeństwa. Kluczowym niezbadanym kosztem jest to, że produkcja żywności w ten sposób oznacza, że ​​naturalne systemy, na których tak bardzo polegamy, stają się bardziej zdegradowane i nieproduktywne.

Wyzwania, przed którymi stoimy

Osiągnięcie konsensusu w sprawie wszystkich niedociągnięć współczesnego przemysłowego systemu żywności może być trudne, ponieważ to, co dla niektórych jest interpretowane jako problem, dla innych wydaje się błogosławieństwem. Na przykład przemysłowa hodowla drobiu pozwala biednym rodzinom na wyżywienie się przystępnym cenowo białkiem, ale stwarza wyraźne problemy związane z dobrostanem zwierząt. Szeroki wybór owoców tropikalnych w europejskich supermarketach zimą jest dobrodziejstwem dla klientów, ale z drugiej strony ma duży ślad węglowy i może zwiększać stres wodny w kraju pochodzenia.

Pomimo niektórych z tych subiektywności istnieje dość powszechna zgoda co do trzech głównych problemów systemowych:

  1. Przemysłowy system żywnościowy przyczynia się do degradacji środowiska: każdego roku wycina się 7,5 miliona hektarów lasów i traci 75 miliardów ton wierzchniej warstwy gleby.
  2. System jest marnotrawny: średnio 30% całej produkowanej żywności nie trafia na talerz, w Chinach 500 milionów ludzi może być karmionych produkowaną, ale odrzucaną żywnością.
  3. System nie jest odporny i nie przynosi zdrowych rezultatów: najostrzejszym wskaźnikiem tego jest to, że prawie 1 miliard ludzi jest głodnych lub niedożywionych; podczas gdy w tym samym czasie 2,1 miliarda ludzi jest otyłych lub ma nadwagę.

Są to wszystkie cechy liniowego modelu ekonomicznego, który osiągnął swój limit i który pilnie potrzebuje nowego kierunku, zwłaszcza gdy presja na system będzie rosła wraz ze wzrostem liczby ludności, zmianami wzorców żywieniowych i nieprzewidywalnymi skutkami zmian klimatu wpływają na to, w jaki sposób może korzystać z naszej ziemi.

Zasady i mechanizmy tego nowego kierunku można znaleźć w systemie, który w pierwszej kolejności zapewnia wszystkie nasze zapasy żywności - przyrodę.

Procesy naturalne i gospodarka o obiegu zamkniętym

Podstawą globalnego systemu żywnościowego są naturalne procesy fotosyntezy i biodegradacji. Pozwalają one na tworzenie obfitej biomasy z zasobów odnawialnych, które są cyklicznie przemieszczane przez ekosystemy planety, ostatecznie ulegając degradacji do prostych bloków budulcowych, które regenerują biosferę, umożliwiając rozwój nowej generacji roślin i zwierząt.

Zdjęcie Casey Horner na Unsplash

Gospodarka o obiegu zamkniętym świadomie naśladuje te procesy, dzięki czemu odpady nie istnieją, lecz są wykorzystywane jako cenny surowiec na następny etap cyklu. W cyklu biologicznym gospodarki o obiegu zamkniętym materia organiczna, wolna od toksycznych zanieczyszczeń, stopniowo rozpada się, przechodząc kaskadowo przez różne etapy wydobywania wartości, zanim bezpiecznie powróci do gleby. W ten sposób cykl się regeneruje, a tym samym zapożycza słowa pionierki biomimikrii Janine Benyus: „życie stwarza warunki sprzyjające nowemu życiu”.

W 2011 r. Fundacja Ellen MacArthur przedstawiła zasady, które mogą stanowić podstawę bardziej okrągłego i skutecznego systemu żywności w Towards a Circular Economy vol. 2. Teorię zastosowano następnie w różnych kontekstach gospodarczych, w Europie (2015), Indiach (2016), a ostatnio w chińskich miastach. W każdym regionie potencjalne korzyści wynikające z zastosowania bardziej okrągłych metod okazały się znaczące. Na przykład w Europie zastosowanie bardziej okrągłego scenariusza rozwoju w 2050 r. Może oznaczać zmniejszenie zużycia nawozów, pestycydów i wody o 45–50%; podczas gdy jednocześnie emisje GHG oraz zużycie gruntów, paliw i energii elektrycznej można obniżyć o 10–20%.

Gospodarka o obiegu zamkniętym dla żywności

Oczywiste jest, że klimat, położenie geograficzne, infrastruktura, dostępność zasobów, metody produkcji żywności, nawyki żywieniowe i wiele innych czynników mających wpływ na środowisko są bardzo zróżnicowane na całym świecie, a zatem wyzwania związane z produkcją żywności są bardzo specyficzne dla danego kontekstu.

Wcześniejsze badania przeprowadzone w wielu regionach wykazały jednak, że istnieje spójny zestaw dźwigni, które mogłyby pomóc w stworzeniu systemu żywienia o obiegu zamkniętym, który jest regeneracyjny, odporny, mniej marnotrawny i zdrowszy

Cztery dźwignie w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym:

  1. Zamknij pętle składników odżywczych i innych materiałów - zwracanie składników odżywczych do gospodarstw, regeneracja gleb, kierowanie przepływem składników odżywczych ze ścieków, wzmacnianie gleb i zmniejszanie zależności od nawozów sztucznych
  2. Kaskadowa wartość produktów ubocznych - odzyskiwanie cennych chemikaliów, leków i energii, a tym samym zapewnianie - alternatywnych surowców odnawialnych, stymulowanie biogospodarki i eliminowanie efektów zewnętrznych.
  3. Różnorodność produkcji - ustanowienie krótszych łańcuchów dostaw między rolnikami a detalistami / konsumentami, ograniczenie marnotrawstwa związanego z transportem, tworzenie lokalnych miejsc pracy i wzmacnianie odporności, a także powiązań miejsko-wiejskich.
  4. Potęga cyfrowych i innych czynników umożliwiających - cyfrowy pozwala mierzyć, śledzić i lokalizować żywność i inne materiały organiczne z większą precyzją, umożliwiając lepsze zarządzanie i alokację zasobów; polityka i edukacja są również potężnymi czynnikami umożliwiającymi sterowanie i wzmacnianie pozycji.

Wiele firm i projektów zaczęło stosować jedną, a nawet kilka z tych dźwigni, opracowując innowacyjne produkty i usługi, które efektywnie wykorzystują zasoby, obejmując takie cechy okrężne, jak myślenie systemowe, regeneracja kapitału naturalnego i idea, że ​​marnotrawstwo = żywność . W ten sposób firmy te zmniejszyły koszty utylizacji i wygenerowały przychody ze strumieni materiałów, które wcześniej mogły prowadzić do zanieczyszczenia, wzrostu emisji dwutlenku węgla z atmosfery lub innych problemów.

Kołowe skrzynki w sektorze spożywczym

Zamykanie pętli składników odżywczych

Uprawa roślin w wiejskich gospodarstwach transportowanych do głodnej populacji miejskiej oznacza usuwanie niezbędnych składników odżywczych z gleby. W przypadku zbiorów w następnym roku utracone składniki odżywcze są zastępowane drogimi i często szkodliwymi dla środowiska nawozami chemicznymi pochodzącymi ze skończonych zasobów. To prawie podręcznikowy opis liniowego procesu gospodarczego. Jednym z najważniejszych z tych składników odżywczych jest fosfor, ważny wymóg dla ogólnego stanu zdrowia rośliny i kluczowy składnik chemiczny do fotosyntezy.

Ostara Nutrient Recovery Technology, firma z Vancouver, opracowała nową „technologię Pearl”, która może odzyskiwać 85% fosforu i do 15% azotu ze ścieków, przekształcając odzyskane materiały w wysokiej jakości nawóz o nazwie „Crystal Green” ® ”. Produkt został zaprojektowany tak, aby uwalniać składniki odżywcze tylko wtedy, gdy pewne kwasy są wydzielane przez rosnące korzenie roślin, co zapewnia optymalne wykorzystanie nawozu i pozwala uniknąć szkodliwego spływu do pobliskich dróg wodnych. Zastąpienie jednej tony konwencjonalnego nawozu jedną toną Crystal Green eliminuje również 10 ton emisji CO2 e. Oprócz redukcji emisji dwutlenku węgla i dodatkowych przychodów ze sprzedaży nawozów, istotną dodatkową korzyścią dla firm zajmujących się oczyszczaniem ścieków jest unikanie osadzania struwitu na rurach i pompach, co jest powszechnym problemem operacyjnym, którego zarządzanie jest kosztowne.

Ratowanie naszych mórz, jedna fabryka na raz

Znaczna część żywności wytwarzanej przez system przemysłowy służy do karmienia zwierząt w celu produkcji mięsa. Proces ten jest bardzo nieefektywny - rosnąca pasza dla zwierząt gospodarskich wykorzystuje ponad jedną trzecią naszej ziemi uprawnej, ale wytwarza tylko 1,2% naszego białka. Agriprotein, południowoafrykańska firma, opracowała proces, który odpowiada na zapotrzebowanie na zasobooszczędną paszę dla zwierząt poprzez waloryzację materii organicznej w produktach ubocznych rolnictwa i marnotrawieniu żywności.

Zdjęcie: białko rolne

Proces Agriprotein wykorzystuje żarłoczny apetyt i zdolność recyklingu składników odżywczych w Czarnym Żołnierzu. Podczas stadium larwalnego owad może zwiększyć swoją wagę 200 razy w ciągu zaledwie 10 dni, żywiąc się odpadami organicznymi.

Larwy są następnie suszone i przekształcane w pożywkę o wysokiej wartości odżywczej do stosowania w akwakulturze lub hodowli drobiu i świń. Pozostały materiał, teraz przekształcony w kompost bogaty w składniki odżywcze, można następnie wykorzystać do wzbogacenia ziemi uprawnej. Takie podejście może mieć największy wpływ na kurczące się stada ryb oceanicznych, które są obecnie głównym źródłem pasz dla przemysłu akwakultury. Przy pełnej wydajności fabryka Agriprotein, która przetwarza 250 ton materiału organicznego dziennie, może wyprodukować mączkę dla owadów, która pozwoli uniknąć sieci i transportu 15 milionów dzikich ryb.

Wysokie plony, wysoko nad miastem

Różnorodność jest ważną częścią zdrowego i odpornego naturalnego ekosystemu i dlatego jest pożądana w okrągłym systemie żywnościowym. Wiele firm przyjęło alternatywne podejście na małą skalę do miejskiej produkcji żywności i bioprzetwarzania, wykorzystując różne nisze i podsystemy w przestrzeni miejskiej.

Zdjęcie: Lufa Farms

Lufa Farms to montrealska firma spożywcza, która jest pionierem w dziedzinie rolnictwa miejskiego. W 2011 roku Lufa posadziła pierwsze nasiona w pierwszej na świecie komercyjnej hydroponicznej szklarni na dachu. Rok później warzywa zebrane z tego obszaru o powierzchni 0,75 akta wystarczały na wyżywienie 2000 lokalnych mieszkańców. Produkcja żywności na niewykorzystanych dotąd miejskich przestrzeniach dachowych nie tylko stanowi skuteczne rozwiązanie kluczowego wyzwania, jakim jest wyżywienie rozwijających się miast na świecie, ale także przynosi korzyści środowisku budowlanemu w szerszym zakresie, zmniejszając zapotrzebowanie na energię w budynku i łagodząc przepływy do kanalizacji deszczowej.

Nowoczesne przetwarzanie odpadów komunalnych

Na drugim końcu łańcucha wartości, węgierski startup i innowator CE100, Biopolus, przyjęli nowe podejście do zapewniania infrastruktury miejskiej, odchodząc od lokalizacji dużych scentralizowanych obiektów w odizolowanych lokalizacjach podmiejskich. Biopolus postrzega przestrzenie miejskie jako serię dyskretnych „komórek”, z których każda ma własne cechy i przybliżoną populację od 10 do 20 000. Dzięki zaprojektowaniu zdecentralizowanych „miejskich ośrodków metabolicznych” w celu spełnienia specyficznych wymagań poszczególnych komórek, można uniknąć nadmiernej inżynierii i wynikającego z tego marnotrawstwa powszechnie występującego w tradycyjnych systemach.

Centralnym obiektem każdego węzła Biopolus jest „biomakery”, które przekształcają ścieki i odpady organiczne w czystą wodę, energię, żywność, produkty biochemiczne i inne przydatne materiały. Ogólnie rzecz biorąc, instalacje są przewidziane jako platformy technologiczne, do których mogą się podłączyć programiści z innych sektorów (np. Ponowne wykorzystanie wody, odzysk energii, produkcja żywności, rekreacja), tworząc w ten sposób „sieci tętniących życiem i estetycznych przestrzeni społeczności”.

Historie danych, które napędzają zmiany

Epoka cyfrowa doprowadziła do łączności między ponad miliardem ludzi a 100 miliardami urządzeń. Ta nowa łączność stworzyła „nowy układ nerwowy i mózgowy ludzkości”, otwierając niezliczone synergie i możliwości. Wiele firm zaczyna wykorzystywać ten potencjał na różne sposoby.

Winnow, to oprogramowanie jako firma usługowa założona przez byłego konsultanta ds. Zarządzania Marca Zornesa w 2014 r., Oparta na przekonaniu, że do 2030 r. Możliwe byłoby zaoszczędzenie zasobów o wartości 252 miliardów dolarów dzięki redukcji marnotrawienia żywności. Winnow zapewnia bardzo podstawowy sprzęt umożliwiający proste zbieranie danych (wagi i rodzaju żywności) w dużych komercyjnych kuchniach. Model subskrypcji zapewnia codzienne, cotygodniowe i indywidualne raporty na temat wzorców i trendów marnotrawienia żywności. Sprzęt i raporty Winnow są obecnie dostarczane do 1000 kuchni w 30 krajach, co pozwala zaoszczędzić klientom 9 milionów funtów rocznie, a także znaczną związaną z tym emisję dwutlenku węgla.

Niezamierzony bonus? Około 50% pracowników zaangażowanych w produkcję żywności u jednego z największych klientów Winnow pochłonęło wnioski wyciągnięte z pracy i teraz podejmuje bardziej aktywne działania w celu ograniczenia marnotrawienia żywności po powrocie do domu.

To tylko kilka przykładów innowacyjnych i ambitnych firm, które opracowały nowe technologie, procesy i modele biznesowe, aby pomóc w przejściu na gospodarkę o obiegu zamkniętym. Przyjmując nowe podejścia, firmy te nie tylko zmniejszają wpływ naszego systemu żywności na środowisko, ale także czerpią znaczne korzyści finansowe, wykorzystując ogromny potencjał „łańcucha wartości biomasy”, który WEF szacuje na 295 mld USD rocznie do 2020 r.

Oprócz korzyści ekonomicznych, pionierzy żywności o obiegu zamkniętym zmniejszają również marnotrawstwo i zamykają pętle składników odżywczych, zmniejszając intensywność emisji dwutlenku węgla związaną z produkcją żywności i regeneracją gleb. Rezultat - naturalnie nawożone pola uprawne, produkujące rośliny bogate w składniki odżywcze, prowadzące do zdrowszych rezultatów dla ludzi i planety.

W 2018 r. Fundacja planuje rozszerzyć zakres ustaleń z raportu Urban Biocycles 2017, przeprowadzając szczegółowe badania dotyczące potencjału okrągłych systemów żywnościowych w kontekście miejskim. Badania są planowane jako pierwszy etap ważnej nowej inicjatywy systemowej zatytułowanej Miasta i gospodarka o obiegu zamkniętym na rzecz żywności. Jeśli chcesz się do tego przyczynić lub natknąłeś się na dobre przykłady inicjatyw związanych z żywnością o obiegu zamkniętym, skontaktuj się z nami.

Smacznego i bądź zdrowy!

Jest to trzeci z serii artykułów towarzyszących publikacji grup tematycznych nowych studiów przypadku zebranych z określonego regionu lub sektora. Ta trzecia grupa przypadków pokazuje, w jaki sposób pionierskie firmy z sektora spożywczego stosują gospodarkę o obiegu zamkniętym.