En måde at reducere madspild på:Brug det til at gøre jorden sundere

Forestil dig, at en tredjedel af biler fremstillet af Ford eller GM aldrig blev kørt én gang, men i stedet blev overladt til rust og endte på lossepladser. Denne nøjagtige situation er sand i dag i landbruget, hvor op til 40 procent af den mad, der produceres hvert år i USA, aldrig bliver spist.

Ifølge U.S. Environmental Protection Agency, USA genererer over 39 millioner tons madaffald årligt. Jordbær rådner på vinstokken på grund af manglende arbejdskraft til at plukke dem. Mad fordærves under transport, i købmanden eller i vores hjem. Mere går tabt under behandlingen, på grund af ineffektivitet og mangel på markeder for biprodukter.

Madspild indeholder værdifulde næringsstoffer, der kan gøre jorden sundere og mere produktiv. Vores forskningsgruppe ved Colorado State University arbejder med Leprino Foods, en global leverandør af mejeriprodukter, at udforske potentialet for at omdanne laktose – det naturlige sukker i mælk – til en ressource, der kan forbedre landbrugets bæredygtighed.

Hjælper jorden med at holde fugt

Fremstilling af mejeriprodukter genererer store mængder rester af naturlige materialer, herunder laktose. I øjeblikket er det dominerende marked for laktose for modermælkserstatning, men virksomheder som Leprino producerer mere laktose end formelmarkedet efterspørger. I stedet for at sende resten til lossepladser, de gik sammen med vores team på Colorado State University for at udforske potentielle landbrugsanvendelser for det.

Leprino henvendte sig til os efter at have observeret dramatiske effekter i en simpel undersøgelse. De bemærkede, at potteplanter behandlet med lactobionat - en mineralstabiliseret opløsning - var meget mere tolerante over for vandstress. De gav os et forskningslegat til yderligere at udforske de potentielle fordele ved lactobionat til landbruget.

Lactobionat har unikke kemiske egenskaber:Det holder på vandet i jorden og er rig på energi (sukker). Vi spekulerede i, at det kunne forvandle jord til svampe, opsuge vand og holde det i afgrødens rodzone, hvor planterne let kunne trække det op.

En nøglebetingelse for at brødføde en voksende global befolkning er effektiv brug af vand. Især efterhånden som klimaforholdene bliver mere variable, og mennesker udtømmer grundvandsmagasiner, det er vigtigt at få mere afgrøde pr. dråbe. Jordens evne til at absorbere regn- og kunstvandingsvand og opbevare det i plantens rodzone er nøglen til smart vandanvendelse.

Jordvandsophobning kan forbedres gennem praksisser som jordbearbejdning og plantning af dækafgrøder, og jordens tekstur kan forbedres ved at tilføje kompost eller gødning. Der er også nogle kommercielle produkter, herunder geler, der forbedrer jordfugtigheden. Men for mange landmænd er disse muligheder for dyre, og det er upraktisk at bruge dem. For eksempel, store foderpladser (som er gødningskilder) har tendens til at være koncentreret i nogle få højproduktionsområder, og gylle er dyrt at transportere.

Mange andre videnskabsmænd og virksomheder undersøger mulighederne for at få madspild til at virke. En udfordring er, at de fleste madaffaldsstrømme indeholder komplekse blandinger af forskellige typer affald, der varierer over tid, og det kan være svært at skabe et ensartet produkt. I modsætning, lactobionat er kemisk simpelt og kan fremstilles konsekvent i store mængder.

Mikrobiel fodringsvanvid

For at se, om lactobionat kunne forbedre jordens vandophobning, vi testede det på tørkeudsat landbrugsjord i et laboratorieeksperiment. Resultaterne var dramatiske. To uger efter tilsætning af lactobionat, vi så en syvdobling af jordens fugtindhold. Selv efter to måneder, jordbundene registrerede stadig en tredobling. For planter, dette svarer til en stigning på 40 procent i vandtilgængeligheden.

Vi troede oprindeligt, at alle fordele ved at tilføje lactobionat ville være kortvarige, fordi jordmikrober hurtigt kunne nedbryde og forbruge det. Og sandelig, mikrobielle populationer i jorden eksploderede efter tilsætning af laktobionat. Imidlertid, vi fandt, at forbedringer i jordens vandophobning fortsatte. Vi tror, ​​det kan skyldes, at da mikrober sluger lactobionat, de dør hurtigt og omdannes hurtigt til organisk materiale i jorden – et svampet materiale, der er nøglen til jordens sundhed og vandretention.

Ja, vi fandt ud af, at selvom mikrober indtog lactobionat, niveauer af jordens kulstof - hovedbestanddelen af ​​jordens organiske stof - var næsten dobbelt så høje i jord behandlet med lactobionat sammenlignet med ubehandlet jord. Dette resultat bidrager til en voksende mængde beviser for, at vi kan genoprette vores jord ved at fodre mikroberne.

Bankjordens næringsstoffer

Selvom det ser ud til, at fodring af lactobionat til mikrober gør jorden sundere, det er stadig muligt, at behandling af jord med denne slags kulstofrige materialer kan give bagslag for landbruget. Mikrobielle kroppe indeholder molekyler som proteiner, fedtstoffer og nukleinsyrer, som består af kulstof, nitrogen, fosfor og andre grundstoffer. For at øge deres befolkning, mikrober skal balancere rigeligt kulstof med andre grundstoffer. Som resultat, de konkurrerer med planter om disse essentielle næringsstoffer.

Dette betyder, at kulstoftilsætning til landbrugsjord faktisk kan reducere afgrødeudbyttet ved at mindske tilgængeligheden af ​​næringsstoffer – i det mindste, midlertidigt. Hvis mikrober optager næringsstoffer i perioder med lav planteefterspørgsel, når planterne er små, de kan faktisk hjælpe med at bevare næringsstoffer fra gødning på gården. Dette ville være en vigtig fordel, da påførte næringsstoffer ofte skylles af gårdens marker, når det regner, fremme næringsstofforurening i floder og søer.

Når disse mikrober dør senere på sæsonen, næringsstoffer kan blive tilgængelige for planterne, når de har brug for dem. Træde i kræft, mikrobielle kroppe kunne tjene som "batterier" for næringsstoffer, opbevare dem sikkert i jorden, indtil planterne kan bruge dem til vækst.

Mens lactobionat viste meget lovende i laboratoriet, det skal bevises i marken. Vi har testet det på vinterhvede og majs i markforsøg i Colorado. Tidlige resultater tyder på, at ved økonomisk praktiske anvendelsesmængder, lactobionatet bruges af naturlige mikrober og kan således understøtte jordens sundhed.

Dernæst skal vi teste lactobionat i regioner som Californien, hvor vand er en knap ressource, og jordens vandophobning kunne forbedres. Ultimativt, det vil kun blive en levedygtig mulighed, hvis vi kan vise, at brugen af ​​det giver en klar økonomisk fordel for landmændene.

Afledning af fødevarebiprodukter tilbage til gården, hvor de kan hjælpe med at holde på vand og næringsstoffer, er en måde at gøre vores fødevaresystem mere effektivt på. Innovationer som denne kan føre til en cirkulær økonomi, der minimerer spild og optimerer vores brug af knappe naturressourcer.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.