Hur ökar vi livsmedelsproduktionen med mer än 50 %, på en begränsad mängd åkermark, för att föda uppskattningsvis 10 miljarder människor år 2050?

Lösningen kan komma i form av näringsrika och proteintäta mikroalger (encelliga), odlade i landbaserade vattenbrukssystem som matas med havsvatten.

En artikel, "Transforming the Future of Marine Aquaculture:A Circular Economy Approach", publicerad i septembernumret av Oceanography , beskriver hur odling av alger på land kan täppa till en prognostiserad lucka i samhällets framtida näringsbehov och samtidigt förbättra miljömässig hållbarhet.

"Vi har en möjlighet att odla mat som är mycket näringsrik, snabbväxande, och vi kan göra det i miljöer där vi inte konkurrerar om andra användningsområden", säger Charles Greene, professor emeritus i jord- och atmosfärsvetenskap och tidningens senior författare. "Och eftersom vi odlar det i relativt slutna och kontrollerade anläggningar har vi inte samma typ av miljöpåverkan."

Även när jordens befolkning växer under de kommande decennierna kommer klimatförändringar, begränsad åkermark, brist på sötvatten och miljöförstöring alla att begränsa mängden mat som kan odlas, enligt tidningen.

"Vi kan helt enkelt inte uppfylla våra mål med hur vi för närvarande producerar mat och vårt beroende av markjordbruk," sa Greene.

Med vilda fiskbestånd som redan är hårt exploaterade, och med begränsningar för havsfisk-, skaldjurs- och tångvattenbruk i kusthavet, argumenterar Greene och kollegor för att odla alger i vattenbruksanläggningar på land. GIS-baserade modeller, utvecklade av tidigare Cornell-student, Celina Scott-Buechler '18, M.S. '21, förutsäga avkastningen baserat på årligt solljus, topografi och andra miljömässiga och logistiska faktorer. Modellresultaten visar att de bästa platserna för anläggningar för algodling på land ligger längs kusterna i den globala södern, inklusive ökenmiljöer.

"Alger kan faktiskt bli brödkorgen för den globala södern," sa Greene. "I den smala landremsan kan vi producera mer än allt protein som världen kommer att behöva."

Tillsammans med högt proteininnehåll noterade forskarna att alger ger näringsämnen som saknas i vegetarisk kost, såsom essentiella aminosyror och mineraler som finns i kött och omega-3-fettsyror som ofta kommer från fisk och skaldjur.

Alger, som växer 10 gånger snabbare än traditionella grödor, kan produceras på ett sätt som är mer effektivt än jordbruket i sin användning av näringsämnen. Till exempel, när bönder tillsätter kväve och fosforgödselmedel för att odla markbaserade grödor, rinner ungefär hälften av åkrarna och förorenar vattendrag. Med alger som odlas i slutna anläggningar kan överskott av näringsämnen fångas upp och återanvändas.

På samma sätt måste koldioxid tillsättas vattenbruksdammar för att odla alger. Forskare och företag har experimenterat med att tillsätta alger till byggmaterial och cement, där kolet binds och avlägsnas från atmosfären. "Om vi ​​använder alger i dessa långlivade strukturella material, då har vi potentialen att vara kolnegativa och en del av lösningen på klimatförändringarna," sa Greene.

En utmaning är att anskaffa CO₂ är för närvarande dyrt och energiineffektivt, men ingenjörer experimenterar med koncentrerad solenergiteknik som använder speglar för att fokusera och koncentrera solljus för att värma upp en arbetsvätska, som i sin tur kan användas i direkt luftinfångningsteknik som fångar upp koldioxid från luften.

Även om algodling löser många livsmedelsrelaterade och miljöproblem på papper, kan det bara bli framgångsrikt om människor använder det i dieter och för andra ändamål. Att lägga till näringsrika alger som en viktig ingrediens eller tillskott i växtbaserat kött, som för närvarande är beroende av mindre näringsrika ärter och soja, är en möjlighet. + Utforska vidare

Alg-skogsbruk, bioenergimix kan hjälpa till att få CO2 att försvinna från tomma luften