Hvordan marine alger kunne hjælpe med at brødføde verden

Vores planet står over for en voksende fødevarekrise. Ifølge FN, mere end 800 millioner mennesker er regelmæssigt underernærede. I 2050, yderligere 2 til 3 milliarder nye gæster vil slutte sig til det planetariske middagsbord.

At klare denne udfordring indebærer ikke kun at give tilstrækkelige kalorier til hver person, men også at sikre en afbalanceret kost, der indeholder de proteiner og næringsstoffer, der er afgørende for et godt helbred. I en nyligt offentliggjort undersøgelse, vi forklarer, hvordan marine mikroalger kan være en bæredygtig løsning til at løse global makro-sult.

Problemer med nuværende fødevareproduktionssystemer

Den nuværende vestlige kost kræver enorme mængder jord, vand og energi, er stærkt forurenende og er en væsentlig bidragyder til klimaændringer. At levere næringsrig mad til en stadigt voksende global befolkning med stigende efterspørgsel pr. indbygger skubber vores nuværende fødevareproduktionssystem ud over dets grænser.

Husdyrproduktionen erstatter skove med dyrkede arealer og græsgange til kød og dyrefoder. Kvælstof- og fosforgødning, der bruges til at dyrke foderkorn og andre afgrøder, nedbryder jordbunden og skaber biologiske døde zoner i omkring 400 flodmundinger rundt om i verden.

Fisk er en vigtig kilde til omega-3 fedtsyrer og essentielle aminosyrer, der udgør vores proteiner. Imidlertid, at spise fisk har nogle ulemper. De kan koncentrere tungmetaller og giftige organiske kemikalier i deres væv og give dem videre til os. Desuden, det meste havfiskeri er overfisket eller ved maksimal produktion.

Akvakultur producerer en voksende andel af verdens fisk og skaldyr. Men dambrug kan have alvorlige miljøpåvirkninger, herunder vandforurening, sygdomsoverførsel til vilde fisk og ødelæggelse af levesteder. Efterspørgslen efter små havfisk til at fodre dem, der opdrættes på gårde, udtømmer vilde bestande.

En alternativ tilgang:Skæring af 'mellemfisken'

I vores avis, vi foreslår en alternativ løsning:kommerciel produktion af marine mikroalger som et hovedføde og foder til dyr og opdrættede fisk. Disse små organismer er den ultimative kilde til omega-3 fedtsyrer og aminosyrer, som mennesker har brug for i vores kostvaner, og som mange af os får ved at spise fisk. Men fisk er kun akvatiske mellemled i ernæringsbranchen. Vi kan brødføde verden mere effektivt ved at "skære mellemfiskene ud".

Mikroalger er en næsten uudnyttet ressource, og findes i både ferskvands- og marine akvatiske systemer. Selvom de kun er få mikrometer store, de producerer aminosyrer, fedtsyrer, vitaminer, mineraler, antioxidanter, polymerer og kulhydrater.

For eksempel, de omega-3-rige mikroalger Nannochloropsis oculata , eller bare Nanno, er en lovende potentiel kilde til fødevarer og foder med højt næringsindhold. Det er 40 procent protein i tørvægt, hvoraf en tredjedel indeholder essentielle aminosyrer, og 6 procent EPA omega-3 essentiel fedtsyre i en meget biotilgængelig form.

Kun en håndfuld algearter bruges nu kommercielt, men hundredvis af stammer har potentiale til at blive føde- og foderkilder. Mikroalger bruges i dag som fødevareingrediens, et kosttilskud og som vandfoder til fisk.

Producerer Nanno

Mikroalger dyrkes kommercielt ved hjælp af flere metoder, der har en række bæredygtighedsaftryk. Den første er et aerobt fermenteret system, hvor dyrkning udføres i mørke, blandekar, der bruger sukker som den vigtigste energikilde for algerne. Alger kan også dyrkes i åbne damme, ved at bruge enten fersk- eller saltvand, kuldioxid og sollys. Alternativt de kan dyrkes i brakvand eller havvand i lukket, gennemsigtige rør kaldet fotobioreaktorer.

Nanno dyrkes i øjeblikket i kommerciel skala ved hjælp af brakvand i udendørs damme med tilsat kuldioxid i Texas, og i fotobioreaktorer, der bruger havvand og kuldioxid på et geotermisk kraftværk i Island. Her erstattes sollys af effektive LED-lys drevet af billige, nul-forurenende vedvarende elektricitet fra kraftværket.

Fotobioreaktorer kræver den mindste mængde vand og frugtbar jord. Disse reaktorer er som LEGO-klodser, der kan stables lodret. Da det er et lukket system, denne tilgang minimerer tab af vand gennem fordampning.

En bæredygtighedsmåling til at sammenligne proteinproduktion fra dyr, planter og marine alger er mængden af ​​jord og vand, der skal til for at producere en lige stor mængde essentielle aminosyrer fra hver type mad. Vi beregner, at produktion af et kilogram essentielle aminosyrer fra oksekød kræver 148, 000 liter ferskvand og 125 kvadratmeter frugtbar jord. I modsætning, at producere den samme mængde fra Nanno opdrættet i en åben dam med brakvand kræver kun 20 liter ferskvand og 1,6 kvadratmeter ikke-frugtbar jord.

Kontraintuitivt, noget planteprotein kræver meget store mængder jord og vand, selv i forhold til nogle kødkilder. For eksempel, ærter kræver omkring dobbelt så meget ferskvand og 6,5 gange fodaftryk af frugtbar jord for at producere den samme mængde essentielle aminosyrer som kylling.

Forvandling af mikroalger til fødevarer

Hvordan spiser man Nanno? I øjeblikket kommer den som en blød gelkapsel af marine mikroalgeolie, markedsføres som et alternativ til krill eller fiskeolie som en daglig kilde til omega-3. I pulverform, hele alger eller algeekstrakt kunne tjene som ingrediens i helsebarer, sportssnacks eller pasta. Hele alger, såsom Spirulina og Chlorella , allerede er kommercielt levedygtige og er kommet ind på markedet, sammen med andre algebaserede produkter som algete og algemel.

I sin nuværende form kan Nanno bruges som et protein- og fedtsyretilskud til at forbedre ernæringsniveauet hos underernærede mennesker rundt om i verden, og som foder til opdrættede fisk og husdyr. De fleste algebaserede produkter markedsføres i USA som kosttilskud, men vi mener, at tiden er inde til at introducere algebaserede fødevarer til spisebordet.

En række virksomheder tilbyder allerede innovative alternative kødprodukter, som har potentiale til at blive store fødevarekilder med næringsindhold og smag sammenlignelig med kød. Men produkter baseret på kartofler, hvede og soja forbruger stadig store mængder ferskvand og agerjord, med de samme miljømæssige ulemper som det nuværende landbrug.

Efter vores beregning, ærte- og sojabaserede alternative kødprodukter med samme ernæringsmæssige aminosyreværdi som Nanno kunne fremstilles ved at bruge 6,4 gange mindre ferskvand end oksekød, men ville kræve 2,2 gange mere frugtbar jord. I modsætning, brug af marine mikroalger reducerer arealanvendelsen med over 75 gange, da der ikke kræves frugtbar jord, og sænker ferskvandsforbruget med en faktor 7, 400.

Vores papir beskriver et bæredygtigt system til dyrkning af mikroalger, som er økonomisk rentabelt. Næste skridt er at overtale fødevareforskere til at bruge det som grundlag for alternative kødprodukter. Kokke og kendere, gastronomer og gourmander, forbrugere og kritikere kan alle hjælpe planeten ved at tage del i en global overgang til alge-burgere.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.