Wageningen, The Netherlands
June 21, 2024
Redesigning the European food system will reduce agricultural land by 44% while dramatically reducing greenhouse gas emissions from agriculture by 70%. This reduction is possible with the current consumption of animal protein. If we also reduce the amount of animal protein we eat, replacing it with plant-based protein, land use could reduced by 60% and emissions by 81%.
These are the remarkable results of model calculations by PhD candidate Wolfram Simon. He is conducting his research at the Department of Farming Systems Ecology at Wageningen University & Research. An article about his study was recently published in the renowned academic journal Nature Food.
Simon: "We combine two approaches: circular agriculture (reusing residue streams and preventing waste) and the protein transition (increased consumption of plant protein as a replacement for animal protein). We also factored in the healthiness of the food. For example, if you were to eat a completely vegan diet, you would have a higher risk of vitamin B12 and omega-3 fatty acid deficiencies. That needs to be compensated, which has implications for the food system. We modelled 18 scenarios to model the protein transition in the European food system. Using this holistic circular food systems modelling approach is quite unique and challenging. I spent most of my PhD timedeveloping the optimization model (called CiFoS)."
Optimal ratio between animal and plant-based
A transition to a fully plant-based diet is often thought to be best for the planet. However, Simon's calculations show that this is not necessarily the case. There is a certain optimum for animal consumption, which is 40% animal protein (instead of the current 60%). This is partly due to the nutrients that animal products can provide. Below 18 grams of animal protein, deficiencies occur. Incidentally, these can be compensated by taking supplements and fortification of diets. But if you don't take supplements or fortification, land use and greenhouse gas emissions go back up from the optimum to solve the deficiencies. "Moreover, animals are recyclers in the system. They can recycle nutrients from human-inedible parts of the organic waste and by-products in the food system and convert them to valuable animal products," Simon says.
An optimal food system looks very different from today's agriculture. We need a different consumption pattern. For example, we now eat more protein than is necessary (and healthy).
"You might expect that reducing protein consumption would greatly impact sustainability, but that was not the case in our study. The biggest contribution comes from consuming protein sources with a lower environmental impact and redesigning agricultural production. Grow crops in places that yield the most and have an ideal climate and fertile soil, and less in places where production conditions are difficult due to the harsher growing conditions.
Avoiding organic waste as much as possible and reusing all residue streams as animal feed or crop fertilizers is essential. In addition, minimizing transport makes for improvement," says Simon.
Less beef, more chicken
Although achieving dramatically more sustainable food systems with the same amount of total animal protein is possible, the composition of protein sources in diets changes strongly. More chicken and fish, less beef, dairy and eggs. This is because cattle farming requires a great deal of land and produces a lot of greenhouse gas emissions (i.e., methane). Reducing the share of this sector in agriculture ensures greater sustainability.
Reducing animal consumption makes a further contribution to sustainability. An important way to achieve this is to drastically increase pulses' acreage, especially soybeans, where climatically possible. These have a high protein content and contain many essential amino acids. The crop can fix atmospheric nitrogen, reducing the nitrogen application from synthetic nitrogen fertilizers. Grains and dairy remain essential sources of protein in diets.
Simon: "This research is useful for setting long-term objectives. When you think about changes in the production system and nutrition, what are the best strategies and direction of change to achieve greater sustainability? We want to offer ideas for redesigning the food system and quantify and test the impact of the proposed measures, such as circularity and protein transition. Government and public agencies can then make more informed decisions to redesign the current food system to reduce environmental impacts."
Ander voedselsysteem dringt uitstoot broeikasgas fors terug en vraagt veel minder landbouwgrond
Door het Europese voedselsysteem anders in te richten is er 44% minder landbouwgrond nodig, terwijl de uitstoot van broeikasgassen uit de landbouw, zoals CO2 en methaan, drastisch daalt met 70%. Dat is ook mogelijk bij de huidige consumptie van dierlijk eiwit. Als we daarnaast nog minder dierlijk eiwit gaan eten, en vervangen door plantaardig, kan het landgebruik met 60% omlaag en de uitstoot met 81%.
Dit zijn de opmerkelijke resultaten van modelberekeningen door promovendus Wolfram Simon. Hij doet zijn onderzoek bij de vakgroep Farming Systems Ecology van Wageningen University & Research. Een artikel over zijn onderzoek is vorige week verschenen in het gerenommeerde wetenschappelijk tijdschrift Nature Food.
Simon: “We combineren twee benaderingen: een circulaire landbouw (hergebruik van reststromen, voorkomen van afval) en de eiwittransitie (meer consumptie van plantaardig eiwit als vervanging van dierlijk eiwit). Daarbij hebben we de gezondheid van het eten laten meewegen. Als je bijvoorbeeld helemaal vegan zou eten, krijg je sneller tekorten aan vitamine B12, en omega 3-vetzuren. Dat moet je compenseren en dat heeft weer consequenties voor het voedselsysteem. Zo hebben we 18 scenario’s doorgerekend. Deze allesomvattende benadering is uniek. Het was niet eenvoudig; het grootste deel van mijn promotietijd heb ik besteed aan het bouwen van het rekenmodel.”
Optimale verhouding tussen dierlijk en plantaardig
Vaak wordt gedacht dat een overgang op een volledig plantaardig dieet het beste zou zijn voor de planeet. Maar uit Simons berekeningen blijkt dat dat niet per se zo is. Er is een bepaald optimum aan dierlijke consumptie, namelijk 40% dierlijk eiwit (in plaats van de huidige 60%). Dat heeft mede te maken met de voedingstoffen die dierlijke producten kunnen leveren. Beneden 18 gram dierlijk eiwit ontstaan tekorten. Die kunnen overigens wel opgevangen worden door supplementen te consumeren. Maar als je geen supplementen gebruikt, moeten het landgebruik en broeikasgasemissies weer omhoog ten opzichte van het optimum om de tekorten op te lossen.
“Bovendien zijn dieren recyclers in het systeem. Zij kunnen reststromen verwerken uit plantaardige productie”, vertelt Simon.
Een optimaal voedselsysteem ziet er heel anders uit dan de huidige landbouw. Er is dan een andere consumptie nodig. We eten nu bijvoorbeeld meer eiwit dan nodig (en gezond) is.
“Hoewel je wellicht zou verwachten dat terugdringen van de eiwitconsumptie veel effect zou hebben op de duurzaamheid, is dat toch niet zo. De grootste bijdrage komt van het consumeren van eiwitbronnen die een lagere impact op het milieu hebben en van het herontwerpen van de landbouwproductie. Bijvoorbeeld gewassen daar telen waar dat het meeste oplevert. Zoveel mogelijk voorkomen van organisch afval. Alle reststromen hergebruiken, als veevoer of als compost. Transport minimaliseren”, benoemt hij een aantal van de veranderingen.
Minder rund, meer kip
Hoewel met dezelfde hoeveelheid dierlijk eiwit al een drastisch duurzamere landbouw te bereiken is, verandert het menu op dit vlak dan wel. Meer kip en vis, minder rund, zuivel en eieren. Rundveehouderij kost namelijk veel grond en zorgt voor veel uitstoot van methaan, een broeikasgas. Verkleining van het aandeel van deze sector in de landbouw zorgt voor meer duurzaamheid. Vermindering van de dierlijke consumptie levert zeker nog een extra bijdrage aan de duurzaamheid. Een belangrijke manier om dat te bereiken is drastische verhoging van het areaal peulvruchten, met name sojabonen.
Sojabonen hebben een hoog eiwitgehalte, bevatten de juiste aminozuren en het gewas kan stikstof uit de lucht fixeren, wat tot een lager gebruik van kunstmest leidt. Ook granen nemen in belang toe als eiwitbron.
Simon: “Dit onderzoek is nuttig om een stip op de horizon te zetten. Als je denkt aan veranderingen in het productiesysteem en de voeding, wat is dan de beste richting om meer duurzaamheid te bereiken? Wij willen niet zomaar ideeën aanreiken, maar kwantificeren wat het effect is van de maatregelen. Dan kunnen overheden beter onderbouwde beslissingen nemen voor een duurzame landbouw en een duurzaam voedselsysteem.”
Topics
Species
