Если вы хотите по-настоящему возиться с мировым производством продуктов питания, хорошим местом для начала будет Марокко. Они здесь мало растут, но здесь находятся шахты, содержащие большую часть известных в мире запасов фосфатной породы, основного источника питательного фосфора. Большинство из нас по всему миру большую часть дней будут есть пищу, выращенную на полях, удобренных фосфоритами из этих шахт.
Фосфор является важным минералом для выращивания продуктов питания, но исследования показывают, что его добыча ведется нерационально. Если запасы иссякнут, производство продуктов питания будет ограничено, и вполне возможна голодная смерть.
Теперь Дэвид Ваккари, инженер-эколог из Технологического института Стивенса, и его коллеги разработали модель, описывающую, как фосфор проходит через глобальную пищевую систему. Модель, описанная в выпуске журнала «Environmental Science & Technology» от 4 сентября, может предсказать, как несколько различных подходов к сохранению окружающей среды могут снизить спрос на невозобновляемый ресурс, который абсолютно необходим для питания мира.
«Фосфаты распространены по всей планете, но почти не перерабатываются», - сказал Ваккари, пионер в области исследований фосфатов, руководивший работой. «Модель позволяет нам ответить на конкретные вопросы «что, если», чтобы увидеть, как определенные изменения в поведении человека могут значительно улучшить сохранение этого ресурса и, в более широком смысле, помочь поддерживать производство продуктов питания в мире».
В прошлом круговорот фосфора был практически замкнут: урожай съедали люди и домашний скот, а их фекалии использовались в качестве естественных удобрений для повторного выращивания сельскохозяйственных культур. В эти дни цикл нарушен. Каждый год фосфориты добываются и превращаются в удобрения. Это превращается в урожай, который транспортируется в города для еды. Некоторое количество фосфора теряется на каждом этапе пути и попадает в окружающую среду. Сток с ферм попадает в водные пути, пищевые отходы отправляются на свалки, а человеческие отходы отправляются в канализацию, большая часть которых в конечном итоге попадает в море. Цикл стал линейным процессом.
Ваккари и его коллеги моделируют этот цикл с помощью «ручек», которые можно поворачивать вверх или вниз для создания различных сценариев сохранения. Когда ручка повернута - например. доля мяса животных в рационе, доля продуктов, выбрасываемых в отходы, доля перерабатываемых отходов жизнедеятельности человека - модель, учитывающая утечки и потери из продовольственной системы, возвращается назад, чтобы рассчитать степень, до которой можно было бы сократить добычу фосфатов.
Модель показывает несколько интересных результатов:
- Коллективные изменения в рационе могут существенно снизить потребность в добыче фосфатов. Поскольку разные животные по-разному влияют на добычу фосфатов, эти изменения могут включать сокращение общего потребления мяса или переход на мясо, для производства которого требуется меньше корма; например, для производства съедобной говядины требуется 32 фунта корма; 11 фунтов для производства съедобной свинины; и четыре для производства съедобной курицы и около одного или двух для молока и яиц. Чем меньше фунтов корма требуется, тем меньше спрос на добычу фосфатов.
- Изменения в питании снизят спрос на добычу фосфора лишь до определенного предела; тогда, как ни удивительно, спрос увеличился бы. Это связано с тем, что потребление меньшего количества мяса обязательно приведет к потреблению большего количества сельскохозяйственных культур, и первоначально сельскохозяйственные культуры могли использовать фосфор из недобываемых ресурсов, таких как естественная эрозия минералов в почве. Однако естественной эрозии полезных ископаемых будет недостаточно для поддержания возросшего спроса на сельскохозяйственные культуры, поэтому снова придется использовать фосфатные рудники.
- Расчеты показывают, что сокращение количества пищевых отходов, которые мы выбрасываем, примерно в 80 раз эффективнее сохраняет фосфор, чем переработка тех же отходов.
- Даже если бы 100 процентов фосфора в наших человеческих отходах было переработано, добыча фосфора сократилась бы только примерно на 16 процентов; переработка 100 процентов пищевых отходов сократит добычу полезных ископаемых на 5 процентов. Переработка оказывает столь незначительное влияние на сохранение, потому что переработанный фосфор подвергается почти таким же потерям в пищевой системе, как и удобрения. Таким образом, хотя переработка по-прежнему является частью решения, гораздо лучше в первую очередь уменьшить количество отходов, которые мы производим.
- Если бы мир полностью зависел от фосфора, а не от добычи полезных ископаемых, он был бы в состоянии поддерживать только одну треть нынешнего населения мира, используя текущие уровни использования и эффективности переработки.
- Однако, если бы мы существенно увеличили нашу эффективность, можно было бы прокормить почти вдвое больше нынешнего населения мира.
Мир, однако, не скоро исчерпает запасы фосфора. По словам Ваккари, при нынешних темпах использования известные запасы фосфора могут поддерживать сельскохозяйственное производство в течение нескольких столетий. Но в отличие от азота, который составляет 78 процентов атмосферы (и является основным ингредиентом удобрений), фосфат - это исчерпаемый ресурс, и «будет трудно найти новые источники фосфора», - сказал Ваккари..
Сокращение добычи фосфатов имеет и другие преимущества. Когда фосфор «просачивается» из систем сельского хозяйства, производства продуктов питания и удаления отходов, это способствует серьезным проблемам загрязнения воды, таким как вредоносное цветение водорослей в озерах и прибрежной зоне. Помимо давно известных проблем со здоровьем населения и экономических последствий цветения водорослей в рыбацких общинах, смертоносное разнообразие водорослей недавно стало причиной гибели нескольких собак на юге Соединенных Штатов.
«Фосфор необходим для жизни», - сказал Ваккари. «Итак, план состоит в том, чтобы сохранить его в течение длительного времени за счет устойчивой и ответственной добычи фосфатов, и эта модель помогает нам найти оптимальные способы того, как это сделать».