微藻可能成為可持續(xù)農業(yè)的未來
你可能無法在早餐、午餐和晚餐時消化大豆，但你吃的動物卻可以。主要農作物的種植面積是英國面積的五倍，其中85%用于動物飼料。由于預計世界人口和食肉的全球中產階級都將迅速增長，到2050年，大豆的需求將增長80%，超過任何其他主食作物。
由于可耕地的稀缺，我們對動物產品的需求已經導致了亞馬遜和其他熱帶雨林的大面積砍伐。需求的大幅增長很可能導致更多的破壞，而此時正是我們需要遏制全球變暖的第二大原因的時候。
但這種毀滅還不確定。我最近去冰島考察了一項提高光合作用的尖端商業(yè)技術。它可以幫助保存生物多樣性,CO?吸吮至關重要的生態(tài)系統(tǒng)的健康我們的地球。
光合作用的特點
光、二氧化碳和水賦予植物生命。通過光合作用，植物將這三種成分轉化為繁盛所需的重要碳水化合物。但令人驚訝的是，傳統(tǒng)農業(yè)對這些因素幾乎沒有控制。它依靠陽光來灌溉，雖然灌溉大大提高了作物產量，但水資源短缺往往是農民面臨的一個問題。
一片大豆地侵蝕著亞馬遜雨林。
這種新方法在冰島的Hellisheidi地熱公園進行了試驗，將陽光與LED燈、淡水與含鹽量更高的“微咸”水以及環(huán)境空氣與高濃度二氧化碳進行交換，控制它們在名為光生物反應器的創(chuàng)新模塊中的濃度。把它們想象成核反應堆，除了以高濃度的二氧化碳和光為輸入，以有機物質為輸出。
這些光生物反應器的設計目的不是種植大豆，而是種植植物微生物。在管不同的形狀和大小,富含微仔細攪拌,水分、光照、水,和?。使用與NASA太空旅行系統(tǒng)相同的邏輯，他們回收碳、磷和氮。與傳統(tǒng)農業(yè)相比,這些閉環(huán)模塊允許更大的控制和測量的肥料和水,更高效地利用有限公司?,風險低污染的農作物損失,害蟲,風暴。
最重要的是，它們最大化了光合作用的關鍵成分:光的效率。通過保持微藻液的不斷流動，密切調節(jié)溫度和采收時間，這些微生物暴露在最大健康的光照下，擺脫了晝夜循環(huán)和天氣的自然限制。
相當不同。
利用這一技術，光生物反應器可以提供與大豆相似的營養(yǎng)含量，且在土地和水的使用中所占比例不到0.6%。生產單位使用130 m2每年增長10500公斤的生物質–在資源效率提高200倍。
一種可伸縮的解決方案
這些反應堆的生態(tài)足跡很小。冰島的反應堆是地熱供電的，可以與任何形式的可再生電力配套使用。碳的生產成本后,他們公司?凈吸收器。它們消除了對殺蟲劑和除草劑的需求。它們可以放在貧瘠的土地上，也可以像樂高積木一樣垂直堆放。模塊化設計甚至可以部署在城市中心。
關鍵是，這項技術具有成本效益。主要得益于大麻的商業(yè)化，LED技術現在比以前便宜得多，效率也更高，最近的其他工程創(chuàng)新也進一步降低了成本。如果把大豆種植造成的環(huán)境和社會危害的貨幣成本考慮在內，微藻現在的性價比要高得多，盡管生產商需要更高水平的初始投資。雖然從傳統(tǒng)農業(yè)向技術技能的轉變需要短期的密集培訓，但對農民和各州來說，這種成本將被更大的利潤和更容易的生產所抵消。
外面的顏色就沒那么鮮艷了。
還需要進一步的實驗來證明完全以微藻為基礎的飲食從長遠來看并不會對動物的健康有害，但研究表明，它們有可能喂養(yǎng)小雞、母雞、豬和奶牛。光生物反應器已經可以用來培育適合人類食用的微藻菌株，比如流行的保健食品螺旋藻。
與許多其他行業(yè)一樣，畜牧業(yè)經濟往往難以改變。
但是這些替代的食物系統(tǒng)現在是可以實現的，如果有依賴大豆的政府的支持，這項技術可以拯救數百萬公頃的雨林，并為已經被砍伐的森林地區(qū)的恢復提供空間。隨著各國面臨的減排壓力加劇，這種轉變可能會變得越來越有吸引力。
它還可以騰出寶貴的土地和水資源來養(yǎng)活預計在未來80年將增長一半的人口。隨著全球變暖，洪水、干旱和農作物歉收的極端模式預計會出現，像這樣的光生物反應器可能會為數百萬人避免饑荒。就像地球上存在的許多問題一樣，解決之道就在那里。我們只需要實現它們。
本文由劍橋大學CSER食品安全研究助理兼首席研究員Asaf Tzachor撰寫。
