Moderna hållbarhetsmetoder uppmuntrar ofta resurseffektivitet och energieffektivitet inom olika sektorer, såsom livsmedelsproduktion eller biobränslen, men detta försugna tillvägagångssätt kan faktiskt leda till pågående miljöförfall, enligt en färsk kommentar från forskare vid University of Georgia College of Engineering.

Med hjälp av ny teknik för att förbättra effektiviteten, särskilt, kan påskynda detta miljöförfall genom att skapa fler produkter till billigare priser. Materialet och energin "sparad" bevaras faktiskt inte utan avleds till andra användningsområden, skrev författarna i en tidning som nyligen publicerades i Naturens hållbarhet .

"Hållbarhet kräver att människor väljer att göra mindre med mindre, " sa huvudförfattaren John Schramski, en docent vid Ingenjörshögskolan. Schramski och kollegor inbjöds att skriva kommentaren till tidskriften.

"Vi försöker balansera material som kväve eller vatten, som är tekniskt förnybara, men övervikten av energi är inte, " sa han. "När energin är bränd, det är borta. Vi kommer aldrig att få tillbaka biomassa eller fossila bränslen."

Schramski, Brock Woodson från College of Engineering och James Brown från University of New Mexico har undersökt frågorna som är förknippade med energibalans i ekosystem och industrier och hur civilisationens energianvändning fortsätter att skjuta i höjden.

Att använda premissen att energi är "förmågan att orsaka förändring, " Författarna noterar att energiförbrukningen har ökat avsevärt under de senaste 70 åren, och det fortsätter att växa. Väsentligen, en exponentiellt stigande energiladdning skapar en exponentiellt stigande miljöförändring.

"En anledning till att vi inte förstår allvaret i dessa omständigheter är att få verkligen förstår det grundläggande energibegreppet, "skrev de i kommentaren. Energivetenskap fokuserar på kvalitet, kvantitet och källa, ändå fortsätter all energianvändning av något slag att förändra miljön, från förnybara eller icke förnybara bränslen.

"När typisk hållbarhetsvetenskap säger att en ny process är designad med 20 % mindre bränsle, allt som egentligen gör är att göra dessa resurser tillgängliga för någon annan, " sa Schramski.

I verkligheten, minska förbrukningen av skogsresurser, till exempel, betyder inte att skogen aldrig kommer att användas igen. Istället, skogen kommer att skjutas upp för annan användning vid ett senare tillfälle, han sa. I sista hand, i ett slutet system, inget mekaniskt eller miljömässigt system kan på obestämd tid motstå denna typ av exponentiellt stigande aktivitet.

"Allt vi gör kostar energi, och vi har inte oändliga förråd av det, ", sa Woodson. "Vi vet detta från våra dagliga liv, när vi vaknar hungriga och har slut på våra personliga bränslereserver."

Redan i mitten av 1800-talet Den engelske ekonomen William Stanley Jevons visade att en förbättring av effektiviteten i teknisk design ofta leder till ökad energi- och resursförbrukning snarare än en minskning. Innovationer gör att teknik kan bli mer lönsam, och lägre priser leder till ökad efterfrågan, samt en snabbare uttömning av resurser.

"Forskare letar efter bättre sätt att förklara förhållandet mellan teknik och energi, " Sa Schramski. "Teknikens energibehov är en tvingande funktion på miljön."

I tidningen, författarna pekade på matsystem, kött och biobränslen som exempel på de "komplexa och ibland kontraintuitiva" utmaningar som ligger framför hållbarhetsinitiativ. Matproduktion, till exempel, har blivit allt mer komplex med tiden. Jägare-samlare-samhällen använde en liten mängd av jordens biomassa för att tillgodose sina biologiska behov, som utvecklades i takt med att jordbruks- och industrisamhällen använde fler processer för att skaffa och distribuera mat.

"De flesta människor idag inser inte hur mycket energi som går in i matsystemet. Det är en medvetenhetsfråga, och när folk lär sig mer, de kan göra bättre val, Woodson sa. "Även om det här inte kommer att sluta på en generation, vi kan börja göra denna diskussion till en del av vårt kulturella beslutsfattande."

I dagens samtida civilisation, cirka 15% -30% av all energiförbrukning används för det globala livsmedelssystemet för maskiner, gödselmedel, bekämpningsmedel, bevattningssystem, skörd, transport, lagring, marknadsföring och förberedelser. Detta inkluderar mindre trädgårdar och betesmarker upp genom industriellt jordbruk och marint fiske, skrev författarna.

Människor behöver cirka 2, 000-2, 400 kalorier per dag. För att möta detta behov, baserat på 2013 års data, författarna beräknade, en global befolkning med 7 miljarder människor skördar ungefär fyra gånger den växtenergi som behövs för varje nedströms enhet matenergi på middagsbordet. Kött är den största bidragsgivaren till denna ineffektivitet och kräver att cirka 60 % av dessa skördade växtenergier endast producerar 20 % av de slutliga kalorierna som konsumeras.

Biobränsleberäkningar visar ett liknande resultat. Dubbla växtenergin skördas för varje nedströms enhet av etanol och biodieselenergi, skrev författarna. Ironiskt, författarna påpekar att lika mängder fossila bränslen används för att destillera flytande biobränslen från växter, och flytande biodrivmedel utgör endast cirka 2,6% av den petroleum som används för globala transporter. "Det här är löjligt ineffektiva siffror, "Sa Schramski.

"Ur detta perspektiv, Att minska konsumtionen av kött och flytande biobränsle ger en anmärkningsvärt tydlig förbättring, " skrev författarna. "Självklart, vi inser hur stor den socioekonomiska, beteendemässiga och näringsmässiga komplexitet och utmaningar förknippade med dessa vägar framåt."

Dock, en hållbar framtid utan en avsevärd minskning av energianvändningen är inte möjlig, lade de till. När Schramski presenterar denna typ av data offentligt, han visar ofta bilder av jorden från rymden på natten, där lamporna lyser starkt i större städer.

"Verkligheten är att dessa ljus är en kontrollerad explosion, "berättar han ofta för publiken." Planeten ulmar. "

Den nuvarande förödande coronavirus-pandemin ger en kortsiktig inblick i vad som är möjligt. Med hundratals länder över hela planeten låsta under beställningar på plats, människor stannar hemma, begränsa resor och överväga sina resurser mer medvetet.

"Vi kan inte hänga med på den här nivån, men med några små modifieringar av vår livsstil, vi kan minska en betydande mängd energianvändning, Woodson sa. "Till och med att tillåta anställda att arbeta hemma en eller två dagar per vecka kan ha en inverkan. Vi får se vad som händer när ekonomin kommer tillbaka."