Du kanske inte kan få i dig sojabönor till frukost, lunch och middag, men det gör djuren du äter. Odling av stapelgrödan tar upp en yta som är fem gånger så stor som Storbritannien, och 85% av det området används till djurfoder. Tack vare förväntad snabb tillväxt i både världens befolkning och i den köttätande globala medelklassen, efterfrågan på sojabönor kommer att växa med 80 % till 2050 – mer än någon annan basgröda.

Med åkermark till en premie, vår önskan om animaliska produkter är redan ansvarig för avskogningen av stora delar av Amazonas och andra regnskogar. Denna massiva ökning av efterfrågan kommer sannolikt att leda till mycket mer förstörelse, just vid den tidpunkt då vi måste stävja det som är den näst största orsaken till global uppvärmning.

Men denna förstörelse är ännu inte en säkerhet. Jag reste nyligen till Island för att undersöka en banbrytande kommersiell teknologi som soppar upp fotosyntesen. Det kan hjälpa till att rädda den biologiska mångfalden, CO₂-sugande ekosystem som är så viktiga för vår planets hälsa.

Hackande fotosyntes

Ljus, koldioxid, och vatten är det som ger växter liv. Genom fotosyntes, växter omvandlar dessa tre ingredienser till de viktiga kolhydrater som behövs för att blomstra och blomma. Men det konventionella jordbruket har förvånansvärt lite kontroll över dessa faktorer. Det är beroende av att solen skiner, och medan bevattning har förbättrat skörden avsevärt, Vattenbrist är ofta ett problem för jordbrukare.

Denna nya metod, testades i Islands geotermiska park Hellishheidi, byter solljus med LED-ljus, färskvatten med saltare "bräckt" vatten, och omgivande luft med koncentrerad koldioxid, kontrollera sina koncentrationer i innovativa moduler som kallas foto-bioreaktorer. Tänk på dem som kärnreaktorer, förutom med koncentrerad CO2 och ljus som tillförsel och organiskt material som utgång.

Dessa fotobioreaktorer är designade för att inte odla sojabönor, men växtmikroorganismer. I rör av olika former och storlekar, vätskor rika på mikroalger rörs försiktigt, och utsatt för ljus, vatten, och CO2. Med samma logik som system som designats av NASA för rymdresor, de återvinner kol, fosfor och kväve. Jämfört med konventionellt jordbruk, dessa slutna kretsmoduler möjliggör mycket större kontroll och mätning av gödningsmedel och vatten, använda CO₂ mer effektivt, har lägre risk för skördförlust på grund av kontaminering, skadedjur, och stormar.

Viktigast, de maximerar effektiviteten hos den viktigaste ingrediensen i fotosyntesen:ljus. Genom att hålla mikroalgvätskan ständigt i rörelse och noggrant reglera temperatur och skördetid, dessa mikroorganismer utsätts för den maximala friska mängden ljus, avskaffa de naturliga begränsningarna för dag-natt-cykeln och vädret.

Genom att använda denna teknik, fotobioreaktorer kan ge liknande näringsinnehåll som sojabönor vid mindre än 0,6 % av mark- och vattenanvändningen. En produktionsenhet använder 130 m² för att växa 10, 500 kg biomassa per år-en 200-faldig förbättring av resurseffektiviteten.

En skalbar lösning

Reaktorerna har ett minimalt ekologiskt fotavtryck. Islands reaktorer drivs geotermiskt, och kan kombineras med någon form av förnybar el. Efter koldioxidkostnaderna för produktionen, de är nettoabsorbenter av CO₂. De eliminerar behovet av bekämpningsmedel och herbicider. De kan placeras på oproduktiva marker, och kan staplas vertikalt som LEGO-klossar. Den modulära designen skulle till och med kunna användas i stadskärnor.

Avgörande, tekniken är kostnadseffektiv. främst tack vare kommersialiseringen av cannabis, LED-tekniken är nu mycket billigare och effektivare än tidigare, och andra nya tekniska innovationer har ytterligare minskat kostnaderna. Om man tar hänsyn till de ekonomiska kostnaderna för den miljömässiga och sociala skada som sojaodlingen orsakar, mikroalger ger nu mycket bättre valuta för pengarna – om än med en högre nivå av initiala investeringar som krävs för producenterna. Även om övergången från konventionellt jordbruk till tekniska färdigheter skulle kräva en kort period av intensiv utbildning, för både jordbrukare och stater skulle denna kostnad vida uppvägas av större vinster och enklare produktion.

Ytterligare prövningar behövs för att bevisa att en helt mikroalgenbaserad kost inte är skadlig för djurs hälsa på lång sikt, men forskning tyder på att de har potential att mata kycklingar, höns, grisar, och kor. Fotobioreaktorer skulle redan kunna användas för att odla mikroalgstammar som också är lämpliga för mänsklig konsumtion, såsom populär hälsokost spirulina.

Boskapsekonomin, som många andra branscher, tenderar att vara resistent mot förändringar. Men dessa alternativa livsmedelssystem är nu uppnåbara, och om de stöds av sojaberoende regeringar, tekniken kan rädda miljontals hektar regnskog, och ge utrymme för återuppbyggnad av redan avskogade områden. När trycket på länder att minska utsläppen ökar, en sådan byte kommer sannolikt att bli allt mer attraktiv.

Det kan också frigöra värdefulla mark- och vattenresurser för att föda en befolkning som förväntas öka med hälften under de kommande 80 åren. Med mer extrema översvämningsmönster, torka, och missväxt förväntas när planeten värmer fotobioreaktorer som dessa kan avvärja hungersnöd för miljoner. Som med många av planetens existentiella problem, lösningarna finns där ute. Vi måste bara genomföra dem.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.