Vår planet står inför en växande livsmedelskris. Enligt FN, mer än 800 miljoner människor är regelbundet undernärda. År 2050, ytterligare 2 till 3 miljarder nya gäster kommer att ansluta sig till det planetariska middagsbordet.

Att möta denna utmaning innebär inte bara att ge tillräckligt med kalorier för varje person, men också säkerställa en balanserad kost som innehåller protein och näringsämnen som är avgörande för god hälsa. I en nyligen publicerad studie, vi förklarar hur marina mikroalger kan vara en hållbar lösning för att lösa global makrohunger.

Problem med nuvarande livsmedelsproduktionssystem

Den nuvarande västerländska kosten kräver stora mängder mark, vatten och energi, är kraftigt förorenande och är en stor bidragande orsak till klimatförändringarna. Att tillhandahålla näringsrik mat till en ständigt växande global befolkning med ökande efterfrågan per capita pressar vårt nuvarande livsmedelsproduktionssystem bortom dess gränser.

Boskapsproduktionen ersätter skogar med åkermark och betesmarker för kött och djurfoder. Kväve och fosforgödsel som används för att odla foderspannmål och andra grödor försämrar jordar och skapar biologiska döda zoner i cirka 400 flodmynningar runt om i världen.

Fisk är en viktig källa till omega-3-fettsyror och essentiella aminosyror som utgör våra proteiner. Dock, att äta fisk har vissa nackdelar. De kan koncentrera tungmetaller och giftiga organiska kemikalier i sina vävnader och föra dem vidare till oss. Vidare, de flesta havsfisken är överfiskade eller vid maximal produktion.

Vattenbruket producerar en växande andel av världens skaldjur. Men fiskodlingar kan ha allvarliga miljöpåverkan, inklusive vattenföroreningar, sjukdomsöverföring till vild fisk och förstörelse av livsmiljöer. Efterfrågan på små havsfiskar för att mata dem som föds upp på gårdar utarmar vilda bestånd.

Ett alternativt tillvägagångssätt:skära ut "mellanfisken"

I vår tidning, vi föreslår en alternativ lösning:kommersiell produktion av marina mikroalger som basföda och foder för djur och odlad fisk. Dessa små organismer är den ultimata källan till omega-3-fettsyror och aminosyror som människor behöver i vår kost, och som många av oss får av att äta fisk. Men fisk är bara vattenlevande mellanhänder inom näringsbranschen. Vi kan mata världen mer effektivt genom att "klippa ut mellanfisken".

Mikroalger är en nästan outnyttjad resurs, och finns i både sötvatten och marina vattensystem. Även om de bara är några mikrometer stora, de producerar aminosyror, fettsyror, vitaminer, mineraler, antioxidanter, polymerer och kolhydrater.

Till exempel, de omega-3-rika mikroalgerna Nannochloropsis oculata , eller helt enkelt Nanno, är en lovande potentiell källa till näringsrika livsmedel och foder. Det är 40 procent protein i torrvikt, varav en tredjedel innehåller essentiella aminosyror, och 6 procent EPA omega-3 essentiell fettsyra i en mycket biotillgänglig form.

Endast en handfull algarter används kommersiellt nu, men hundratals stammar har potential att bli mat- och foderkällor. Mikroalger används för närvarande som livsmedelsingrediens, ett kosttillskott och som vattenfoder för fisk.

Producerar Nanno

Mikroalger odlas kommersiellt med flera metoder som har en rad hållbarhetsavtryck. Det första är ett aerobt fermenterat system, där odlingen utförs i mörker, blandningskärl som använder socker som den huvudsakliga energikällan för algerna. Alger kan också odlas i öppna dammar, använder antingen söt- eller saltvatten, koldioxid och solljus. Alternativt de kan odlas i bräckt vatten eller havsvatten i slutna, genomskinliga rör som kallas fotobioreaktorer.

Nanno odlas för närvarande i kommersiell skala med bräckt vatten i utomhusdammar med tillsatt koldioxid i Texas, och i fotobioreaktorer som använder havsvatten och koldioxid vid ett geotermiskt kraftverk på Island. Här ersätts solljus av effektiva LED-lampor som drivs av billiga, nollförorenande förnybar el från kraftverket.

Fotobioreaktorer kräver minst mängd vatten och bördig mark. Dessa reaktorer är som LEGO-block som kan staplas vertikalt. Eftersom det är ett slutet system, detta tillvägagångssätt minimerar förlust av vatten genom avdunstning.

Ett hållbarhetsmått för att jämföra proteinproduktion från djur, växter och marina alger är den mängd mark och vatten som behövs för att producera lika stora mängder essentiella aminosyror från varje typ av mat. Vi beräknar att för att producera ett kilogram essentiella aminosyror från nötkött krävs 148, 000 liter sötvatten och 125 kvadratmeter bördig mark. I kontrast, Att producera samma mängd från Nanno uppvuxen i en öppen damm med bräckt vatten kräver endast 20 liter sötvatten och 1,6 kvadratmeter icke-fertil mark.

kontraintuitivt, visst växtprotein kräver mycket stora mängder mark och vatten, även i förhållande till vissa köttkällor. Till exempel, ärter kräver ungefär dubbelt så mycket sötvatten och 6,5 gånger fotavtrycket från bördig mark för att producera samma mängd essentiella aminosyror som kyckling.

Förvandla mikroalger till livsmedel

Hur äter man Nanno? För närvarande kommer den som en mjuk gelkapsel av marin mikroalgolja, marknadsförs som ett alternativ till krill eller fiskolja som en daglig källa för omega-3. I pulverform, hela alger eller algextrakt kan fungera som en ingrediens i hälsobarer, sportsnacks eller pasta. Hela alger, Till exempel Spirulina och Chlorella , redan är kommersiellt gångbara och har kommit in på marknaden, tillsammans med andra algbaserade produkter som algete och algmjöl.

I sin nuvarande form kan Nanno användas som ett protein- och fettsyratillskott för att förbättra näringsnivån hos undernärda människor runt om i världen, och som foder för odlad fisk och boskap. De flesta algbaserade produkterna marknadsförs i USA som kosttillskott, men vi tror att det är dags att introducera algbaserade livsmedel till matbordet.

Ett antal företag erbjuder redan innovativa alternativa köttprodukter, som har potential att bli storskaliga livsmedelskällor med näringsinnehåll och smak jämförbar med kött. Men produkter baserade på potatis, vete och soja förbrukar fortfarande stora mängder sötvatten och åkermark, med samma miljömässiga nackdelar som dagens jordbruk.

Enligt vår beräkning, ärt- och sojabaserade alternativa köttprodukter med liknande näringsmässiga aminosyravärden som Nanno skulle kunna produceras med 6,4 gånger mindre sötvatten än nötkött, men skulle kräva 2,2 gånger mer bördig mark. I kontrast, användning av marina mikroalger minskar markanvändningen med över 75 gånger, eftersom ingen bördig mark krävs, och sänker sötvattenanvändningen med en faktor 7, 400.

Vår artikel beskriver ett hållbart system för att odla mikroalger som är ekonomiskt lönsamt. Nästa steg är att övertala livsmedelsforskare att använda den som bas för alternativa köttprodukter. Kockar och finsmakare, gastronomer och gourmander, Konsumenter och kritiker kan alla hjälpa planeten genom att delta i en global övergång till algburgare.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.