Toit ja toiduainetööstus

Kaasaegne põllumajandus on maa kasutamine bensiini toiduks muutmise eesmärgil.

Albert Bartlett

Peatükis Päike me juba arutasime, kui palju taastuvenergiat on võimalik rohelusest toota; selles peatükis arutame aga selle üle, kui palju kulub energiat meie igapäevaseks leivaks.

Kaasaegne kehaliselt aktiivne $65 k g$ kaaluv inimene tarbib päevas toitu, mille keemiline energia on ligikaudu $2600$ „Kalorit” päevas. Üks „Kalor” tähendab toiduringkondades $1000$ keemiku kalorit (nimetame seda edaspidi toidukaloriks, mis teeb $1 k c a l$ ). $2600$ toidukalorit päevas on umbes $3 k W h$ päevas. Suurem osa sellest energiast lahkub meie kehast soojusena, nii et igaüks meist funktsioneerib ka kui kosmose soojendaja võimsusega veidi üle $100 W$ - nagu üks keskmise võimsusega hõõglamp. Pange $10$ inimest väikesesse külma ruumi ja te võite $1 k W h$ küttekeha välja lülitada.

Joonis 13.2: Inimese minimaalne võimalik energiavajadus.

Kui palju me tegelikult tarbime energiat selleks, et saada kätte oma $3 k W h$ päevas? Kui laiendame oma vaadet nii, et arvestusse lisanduvad ka toidu tootmise energiakulud, siis muutub meie energiajalajälg palju suuremaks. Sõltuvalt sellest, kas oled vegan, taimetoitlane või lihasööja.

Veganitel on väikseim energiajalajälg: $3 k W h$ energiat päevas taimedest, mida ta sööb.

Piima joomise energiakulu

Ma armastan piima. Kui palju kulub energiat, kui joon ühe pindi piima päevas? Tüüpiline piimalehm toodab $16$ liitrit piima päevas. Nii et minu üks pint päevas (pool liitrit päevas) tähendab $1 / 32$ lehma tööle võtmist. Või oodake, mulle meeldib ka juust. Ja ühe $1 k g$ Irish Cheddar juustu tootmiseks kulub ligikaudu $9 k g$ piima. Nii et $50 g$ juustu söömine päevas nõuab tootmiseks veel $450 g$ piima. OK: minu piima joomise ja juustu söömise harjumus nõuab $1 / 16$ lehma palkamist. Ja kui suurt võimsust on vaja ühe lehma pidamiseks? Noh, kui lehm kaalub $450 k g$ ja vajab ühe kilogrammi kohta sama palju energiat kui inimene (kes põletab $65 k g$ kohta $3 k W h$ päevas), siis peaks lehm kasutama umbes $21 k W h / p$ .

Kas selline inimeste parameetrite lehmale ekstrapoleerimine paneb teid end imelikult tundma? Vaatame numbreid: www.dairyaustralia.com.au ütleb, et $450 k g$ kaaluv mullikas vajab $85 M J / p$ , mis teeb $24 k W h / p$ . Suurepärane, meie hinnang ei läinud väga palju mööda! Nii et mu $1 / 16$ osa lehmast tarbib umbes $1, 5 k W h$ päevas. See number ei sisalda energiat, mis kulub selleks, et lehm piima andma panna ja et piima juustuks muuta ja et piim ja juust jõuaksid ka lehma juurest minuni. Uurime mõningaid neid kulutusi, kui arutame kaubatransporti ja kaubanduskeskuseid peatükis Asjad.

Munad

Muneja kana sööb umbes $110 g$ kanasööta päevas. Eeldades, et sööda metaboliseeritav energiasisaldus on $3, 3 k W h$ kilogrammi kohta, teeb see võimsuskuluks $0, 4 k W h$ päevas kana kohta. Kana muneb keskmiselt $290$ muna aastas. Nii et süües kaks muna päevas kasutame me energiat $1 k W h$ päevas. Iga muna sisaldab $80 k c a l$ , mis on umbes $0, 1 k W h$ . Nii et energeetilisest vaatepunktist on munade tootmise kasutegur $20 %$ .

Liha söömise energeetiline hind

Ütleme, et entusiastlik lihasööja sööb umbes pool naela liha päevas ( $227 g$ ). (Just nii palju liha tarbib üks keskmine ameeriklane päevas.) Kui tahame teada võimsust, mis kulub, kuni lihasööjad ootavad oma lihalõigu saamiseks vajaliku looma kasvatamise ajal, peame teadma loomade eluiga, st aega, mille jooksul nad energiat tarbivad. Kana- sea- või loomaliha?

Joonis 13.5: Liha söömine nõuab lisavõimsust, sest me peame toitma tervet rida loomi, et neid oleks võimalik inimestele toiduks pakkuda.

Kanaliha, söör? Me sööme kanasid, kes on teri nokkinud ligikaudu $50$ päeva. Nii et igapäevane pool naela kaaluv söögikord summeerub lõpuks umbes $25$ naelaks kanaks, mis peavad elus püsima ja valmistuma selleks, et nad ära süüakse. Ja need $25$ naela kana vajavad energiat.

Sealiha, madaam? Sea elu kestab kauem – võib-olla $400$ päeva sünnist peekonini – nii et igapäevane poolenaelane sealiha tarbimine nõuab umbes $200$ naela elusa, inimeste toiduks mõeldud sea olemasolu.

Veised? Veiseliha tootmine sisaldab pikimat ettevalmistavat aega. Lihatüki saamiseks kulub $1000$ veise päeva. Nii et igapäevane poolenaelane veiseliha tarbmine nõuab $500$ naela elusa, inimese toiduks mõeldud veise olemasolu.

Kõigi nende mõtete üheks numbriks liitmiseks eeldame, et me sööme pool naela ( $227 g$ ) liha päevas, mis koosneb võrdsetest osadest kanast, sealihast ja veiselihast. Selline harjumus nõuab $8$ naela kanaliha, $70$ naela sealiha ja $170$ naela veiseliha pidevat elushoidmist. See on kokku $110 k g$ liha ehk $170 k g$ looma eluskaalu (kuna umbes kaks kolmandikku loomade eluskaalust saab lihaks). Ja kui $170 k g$ loomade energiavajadus on samasugune kui inimestel (kelle $65 k g$ põletab $3 k W h / p$ ), siis on lihasöömise tagamiseks vajalik võimsus

170 k g \times \frac{3 k W h / p}{65 k g} ≃ 8 k W h / p

Võtsin siingi füsioloogilise vabaduse eeldada, et „loomad on nagu inimesed;” täpsem hinnang kanaliha tootmiseks vajalikule energiale on toodud selle peatüki lõpumärkustes. Praegu tahame vaid umbkaudset hinnangut ja siin see on. Keskmise tarbija taimede, piimatoodete, munade ja liha tootmiseks vajaminev võimsus on $1 : 5 + 1 : 5 + 1 + 8 = 12 k W h$ päevas. (Sellise dieedi päevane kalorite jaotus on $1, 5 k W h$ taimedest; $0, 7 k W h$ piimatoodetest; $0, 2 k W h$ munadest; ja $0, 5 k W h$ lihast – kokku $2, 9 k W h$ päevas.)

See number ei sisalda võimsust, mis on vajalik põlluharimiseks, väetamiseks, toidu töötlemiseks, külmutamiseks ja transpordiks. Mõningaid neist kuludest hindame me peatükis Asjad.

Joonis 13.6: Will muudab roheluse toiduks.

Kas need arvutused annavad meile energiatarbimisel põhinevaid taimetoitlust toetavaid argumente? See sõltub sellest, kus loomi toidetakse. Võtke näiteks Walesi järsud künkad ja mäed. Kas neid alasid saab kasutada millekski muuks kui karjatamiseks? Neid karjamaid kasutatakse kas lammaste hoidmiseks või seisavad need inimeste jaoks kasutult. Võite neist looduslikest rohelistest nõlvadest mõelda kui hooldevabadest biokütuse kasvandustest ja lammastest kui automaatsetest ennast kopeerivatest biokütuse kombainidest. Energiakaod päiseseenergia toiduks muundamisel on arvestatavad, aga tõenäoliselt ei leidu paremat viisi, kuidas seda sealt sellistest kohtadest püüda. (Ma ei ole kindel, kas selline ettekujutus lambapidamisest Walesis ka tegelikult paika peab: halbade ilmade korral liiguvad Walesi lambad madalamatele aladele, kus neile antakse ka soja võrseid ja muud sööta, mis on kasvatatud energiamahukate väetiste abil; mis on tegelikt energiakulu? Ma ei tea.) Sarnaseid argumente võib kasutada lihatootmise toetuseks kohtades nagu võsastunud piirkonnad Aafrikas ja rohumaad Aurstraalias; ja piimatootmise toetuseks Indias, kus miljoneid lehmi toidetakse riisi ja maisi tootmise kõrvalproduktidega.

Teisalt, kui puurides hoitavatele loomadele söödetakse ka inimeste jaoks kõlblikku teravilja, siis ei ole küsimust - energeetiliselt efektiivsem oleks jätta need „vahekanad" ja „vahelehmad" ära ja toita selle viljaga otse inimesi.

Väetised ja teised põllumajanduse energiakulud

Koguenergia Euroopa väetistes on ligikaudu $2 k W h$ päevas inimese kohta. Vastavalt Warwick'i Ülikooli DEFRA raportile kasutas põllumajandus Ühendkuningriikides 2005. aastal masinatele, kütmisele (eriti kasvuhoonetes), valgusele, ventilatsioonile ja külmutamisele $0, 9 k W h$ päevas inimese kohta.

Joonis 13.7: Lemmikloomade toiduks kuluv energia.

Energiakulu lemmikloomatoidule

Lemmikloomad! Kas te olete koera, kassi või hobuse teener? Suurbritannias võib olla umbes $8$ miljonit kassi. Oletame, et te hoolitsete ühe sellise eest. Milline on Miisu söögi energiahind? Kui kass sööb $50 g$ liha päevas (kana, sealiha ja veiseliha), siis eelmise alajaotuse hinnang ütleb, et Miisu toidu tootmiseks vajalik energia on kübe vähem kui $2 k W h$ päevas. Taimetoitlasest kassile kulub vähem.

Sarnaselt, kui su koer Pontu sööb $200 g$ liha päevas ja tema tarbitavate süsivesikute energia on $1 k W h$ päevas, siis kulub tema toidu tootmiseks umbes $9 k W h$ päevas. Shadowfax tõugu hobuse kaal on umbes $400 k g$ ja ta tarvitab $17 k W h$ päevas.

Müütarusaamad

Ma olen kuulnud, et toidu energiajalajälg on nii suur, et „parem on sõita kui kõndida."

See sõltub teie söömisharjumustest. Kindlasti on võimalik leida toitu, mille fossiilkütuste jalajälg on suurem sellest, mille inimene sealt lõpuks kätte saab. Näiteks kartulikrõpsudesse on iga $k W h$ süües vabaneva keemilise energia kohta sisse pandud $1, 4 k W h$ fossiilkütuste energiat. Liha jaoks on see number suurem. Vastavalt Exeteri Ülikooli uurimusele sisaldub tüüpilises toidukorvis ligikaudu $6 k W h$ energiat $k W h$ toiduenergia kohta. Kui tahame teada, kas me kasutame rohkem energiat kõndides või autoga sõites, peame teadma mõlema transpordivahendi ligikaudset kasutegurit. Tüüpiline auto (peatükis Autod) energiakulu $100 k m$ kohta oli $80 k W h$ . Kõndimisele kuluv koguenergia on $3, 6 k W h$ $100 k m$ kohta – $22$ korda väiksem. Nii et jah, kui te elate täielikult toidul, mille energia jalajälg on suurem kui $22 k W h$ $k W h$ kohta, siis, oleks punktist A punkti B liikumise energiakulu fossiilkütusel töötava autoga tõepoolest väiksem kui kondiauruga minnes. Aga kui teie toidukorv on tüüpiline ( $6 k W h$ $k W h$ kohta), siis on väide „parem on sõita autoga kui kõndida” müüt. Kõndimiseks kulub vaid veerand sellest energiast.

Märkused ja edasine lugemine

Tüüpiline piimalehm toodab $16$ liitrit piima päevas. Ühendkuningriikides on $2, 3$ miljonit lüpsilehma, igaüks neist toodab ligikaudu $5900$ liitrit piima aastas. Umbes pool sellest kogusest müüaksegi maha piimana. www.ukagriculture.com, www.vegsoc.org/info/cattle.html

Lihatüki saamiseks kulub $1000$ veise päeva. 33 kuud eostamisest tapamajja: $9$ kuud tiinust ja $24$ kuud kasvamist. www.shabdenparkfarm.com/farming/cattle.htm

Kanad. Täiskasvanud ( $20$ -nädalane) muneja kana kaalub $1, 5$ või $1, 6 k g$ . Kanasööda energiasisaldus on $2850 k c a l$ $k g$ kohta, mis teeb $3, 3 k W h$ $k g$ kohta ja kanade sööda nädalane kogus kasvab $340 g$ -lt $6$ -nädalasele kanale kuni $500 g$ -ni, kui kana on saanud $20$ nädalat vanaks. Muneja kana tüüpiline sööda kogus on $110 g$ päevas.

Liha tootmiseks kasvatatava kana toidu energiasisaldus on $3, 7 k W h$ kilogrammi kohta. Kana energiatarbimine on $400 - 450 k c a l$ päevas kana kohta ( $0, 5 k W h / p$ kana kohta) $2 k g$ kaalu juures. $2, 95 k g$ lihakana tarbib kokku $5, 32 k g$ linnutoitu [5h69fm]. Nii et kanaliha tootmiseks kuluv energia on umbes $6, 7 k W h$ eluskaalu kilogrammi kohta või $10 k W h$ söödud liha kilogrammi kohta.

Selle numbri kasutamisel oleks kanaliha energeetiline panus pisut suurem. Aga see ei ole eriti oluline, kui arvestada, et linnuliha koos looma- ja veiselihaga tarbides domineerib veiseliha energiajalajälg. Allikad: Subcommittee on Poultry Nutrition, National Research Council (1994), www.nap.edu/openbook.php?isbn=0309048923, MacDonald (2008), and www.statistics.gov.uk/statbase/datasets2.asp.

Eeldame, et me sööme pool naela ( $227 g$ ) liha päevas, mis koosneb võrdsetest osadest kanast, sealihast ja veiselihast. See on keskmise ameeriklase ligikaudne päevane lihatarbimine, $251 g$ päevas – kus sisaldub $108 g$ kanaliha, $81 g$ loomaliha ja $62 g$ sealiha (MacDonald, 2008).

Koguenergia Euroopa väetistes on ligikaudu $2 k W h$ päevas inimese kohta. 1998 - 1999 aastatel kasutati Lääne-Euroopas $1, 6$ miljonit tonni ( $M t$ ) väetiseid aastas: $10 M t$ nitraate, $3, 5 M t$ fosfaate ja $4, 1 M t$ kaaliumkloriidi. Nende väetiste energiajalajäljed on vastavalt $21, 7$ , $4, 9$ ja $3, 8 k W h$ kilogrammi kohta. Jagades selle energia $375$ miljoni inimese vahel, saame jalajäljeks $1, 8 k W h$ päevas inimese kohta. Allikas: Gellings ja Parmenter (2004), International Fertilizer Industry Association [5pwojp].

Ühendkuningriikide põllumajandus kasutas 2005. aastal masinatele, kütmisele (eriti kasvuhoonetes), valgusele, ventilatsioonile ja külmutamisele $0, 9 k W h$ päevas inimese kohta. Allikas: Warwick HRI (2007).

Kartulikrõpsudesse on iga $k W h$ süües vabaneva keemilise energia kohta sisse pandud $1, 4 k W h$ fossiilkütuste energiat. Ma hindasin seda energiat paki kartulikrõpsude süsinikujalajälje kaudu: tavalise $35 g$ paki jaoks on see $75 g$ $C O_{2}$ [5bj8k3]. $44 %$ sellest jalajäljest tuleb põllumajandusest, $30 %$ töötlemisest, $15 %$ pakendamisest ja $11 %$ transpordist ja jäätmetest. Tarbija saab kätte keemilise energia $770 k J$ . Järelikult on selle toidu süsinikujalajälg $350 g$ $k W h$ kohta. Kui eeldame, et enamus sellest süsinikujalajäljest tuleb fossiilsetetes kütustest mahus $250 g$ $C O_{2}$ $k W h$ kohta, saame krõpsude energiajalajäljeks $1, 4 k W h$ fossiilkütuseid söömisel vabaneva keemilise energia $k W h$ kohta.

Kõndimise $C O_{2}$ jalajälg on $42 g / k m$ ; jalgrattaga sõitmisel $30 g / k m$ . Võrdluseks: sõites keskmise autoga on meie jalajälg $183 g / k m$ .

Tüüpilises toidukorvis on ligikaudu $6 k W h$ energiat $k W h$ toiduenergia kohta. Coley (2001) hinnangul on tüüpilise toidukorvi tootmisel kulutatav energia $5, 75$ suurem kui sellest saadav energia.

Kõndimisele kuluv koguenergia on $3, 6 k W h$ $100 k m$ kohta. Kõndimisel kasutab inimene kokku $6, 6 k W h$ $100 k m$ kohta [3s576h]; me lahutame sellest numbrist maha taastumiseks kuluva energia ja saame kõndimise energiajalajälje (Coley, 2001).

Edasine lugemine: Weber ja Matthews (2008). 113