Hannah van Zanten ist Assistenz-Professorin am Institut für zirkuläre Agrolebensmittelsysteme an der Wageningen Universität. Bei der dort durchgeführten Forschung dreht sich alles um die optimale Verwendung der Biomasse, welche nur in zirkulären Agrolebensmittelsystemen gewährleistet ist.
AVINA unterstützt Hannah van Zanten dabei ein global anwendbares Modell zu entwickeln, welches basierend auf einer vorgegebenen Ernährung die optimale, zirkuläre landwirtschaftliche Nutzung eines Gebietes berechnet.
Hannah van Zanten
Hannah van Zanten beschäftigt sich in ihrem Forschungsprojekt mit einem äußerst komplexen und ehrgeizigen Thema. In unserem Interview gibt Hannah van Zanten einen Einblick in ihre Arbeit, beschreibt ihr Zielpublikum und spricht über die weitere Forschung.
Beschreiben Sie das Projekt bitte in fünf Sätzen oder weniger.
Es ist allgemein anerkannt, dass wir das Ernährungssystem umgestalten müssen, um zu vermeiden, dass die biophysikalischen Grenzen der Erde überschritten werden. Unser Projekt zielt darauf ab, uns neuen Wegen zur Ernährung der Weltbevölkerung näher zu bringen und gleichzeitig den Planeten zu schützen. Obwohl die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft wissenschaftlich sinnvoll sind und derzeit im Trend liegen, wissen wir nicht wirklich, inwieweit ein kreislauforientiertes Lebensmittelsystem den Druck auf das System der Erde verringern kann. Unser Ziel ist es, ein Modell zu erstellen, das einen Entwurf für ein zirkuläres Lebensmittelsystem auf der Grundlage einer Reihe verschiedener Variablen liefert.
Können Sie das Modell ausführlicher beschreiben? Welche Komponenten und Variablen verwendet Ihr Modell, um ein Kreislaufsystem für Lebensmittel zu schaffen?
Technisch gesehen ist das Circular Food System Modell (CiFoS) ein in GAMS kodiertes bio-physikalisches Optimierungsmodell für Lebensmittelsysteme, das aufgrund seiner einzigartigen Modellstruktur von Natur aus die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft berücksichtigt. Stellen Sie es sich wie folgt vor: Man nimmt geografische und klimatische Daten (Ackerland, Grünland und Fischerei, Niederschlag, Klima usw.) als Berechnungsgrundlage, erweitert sie um die Ernährungsbedürfnisse der Bevölkerung und das Modell erstellt eine Vorlage für die optimale Nutzung der verfügbaren landwirtschaftlichen Flächen, um die für die Ernährung der Bevölkerung erforderlichen Nahrungsmittel bereitzustellen.
CiFoS erleichtert die Wahl von Lebensmittelsystemkonfigurationen, die eine bestimmte Umweltauswirkung (z. B. Landnutzung oder Treibhausgasemissionen) minimieren. Das bedeutet, dass das System innerhalb der planetarischen Grenzen arbeitet, die uns die Natur gesetzt hat. Diese bestehen aus Treibhausgasemissionen, Flächennutzung, Wassernutzung, Stickstoff- und Phosphorversorgung und biologischer Vielfalt.
Wir sind uns bewusst, dass die Umstellung auf ein kreislauforientiertes Lebensmittelsystem nicht von heute auf morgen erfolgen kann. Deshalb arbeiten wir mit Zeitszenarien (z. B. 2030-2050), um das Produktionssystem, das Abfallrecycling und die Ernährung schrittweise auf kreislauforientierte Muster umzustellen.
Das Modell kann je nach Bedarf skaliert werden. Es verwendet eine Aggregation auf Länderebene mit einem Bottom-up-Ansatz, kann aber auch auf globaler Ebene angewendet werden. Die Optimierung kann auf Länderebene erfolgen, wobei von einem "geschlossenen System" oder einem "offenen System" ausgegangen wird, das den Handel mit Agrarrohstoffen zulässt. Um den von der WHO empfohlenen täglichen Nährstoffbedarf zu decken, wählt das Modell eine Kombination von Nahrungsmitteln aus Pflanzen, Nutztieren oder gefangenen Fischen, die den Landverbrauch oder die Treibhausgasemissionen minimiert. Die Komponenten können daher in pflanzliche Lebensmittel, tierische Lebensmittel und gefangene Fische unterteilt werden.
Pflanzlich erzeugte Lebensmittel: Die Art und Menge der pflanzlichen Nahrungsmittel in der Ernährung wird durch optimale Fruchtfolgen bestimmt, einschließlich der Erträge der möglichen Fruchtfolgen in allen Ökoregionen der Welt. Die endgültige Wahl der genauen Fruchtfolge richtet sich nach ihrem Potenzial für die menschliche Ernährung (d. h. nach der Kombination von Ernteerträgen und ihrer Ernährungsqualität für den Menschen) und dem Potenzial der damit verbundenen Ernterückstände und Nebenprodukte für die Fütterung von Nutztieren oder die Düngung des Bodens.
Von Tieren stammende Lebensmittel: Die Menge der in verschiedenen Systemen erzeugten tierischen Lebensmittel hängt von der Menge und Qualität der für Nutztiere verfügbaren Reste und Grasressourcen, von der Fähigkeit dieser Tiere, diese Biomasseströme in tierische Lebensmittel umzuwandeln, und vom Nährwert der tierischen Lebensmittel ab.
Gefangener Fisch: Zusätzlich zu den Zuchtfischen liefern gefangene Fische eine bestimmte Menge an Fischfleisch für den menschlichen Verzehr sowie Fischöl und -mehl, die als Futtermittelquelle im Sinne des nachhaltigen Höchstertrags zur Verfügung stehen.
Ich habe den Rest meiner Doktorarbeit damit verbracht, eine Vision für einen Kreislauf zu entwickeln.
Den Rest meiner Doktorarbeit verbrachte ich damit, eine Vision für ein kreislauforientiertes Lebensmittelsystem zu entwickeln, die insofern revolutionär ist, als sie entgegen den derzeitigen Trends auch eine Rolle für Tiere vorsieht, um eine optimale Ernährung mit minimalen Auswirkungen auf den Planeten zu erreichen.
Abgesehen von der Einbeziehung von Tieren, wie unterscheidet sich Ihr Modell von anderen?
Um einen Paradigmenwechsel herbeizuführen, ist jedoch ein Konsens zwischen den Beteiligten über die Lösungen zur Umgestaltung der Lebensmittelsysteme erforderlich. Die Interessengruppen müssen in der Lage sein, die vielfältigen Auswirkungen und Kompromisse potenzieller Lösungen mit größerer Sicherheit zu bewerten, um die notwendigen Investitionen zu gewährleisten. Um radikale Umgestaltungen des heutigen Lebensmittelsystems zu entwerfen, brauchen wir Optimierungsmodelle, die diese Unsicherheit quantifizieren können. Die derzeitigen globalen Umweltmodelle ignorieren jedoch das Potenzial, natürliche Prozesse und Kreisläufe zu nutzen, um sicherzustellen, dass Abfälle aus einem Prozess den Input für einen anderen bilden. Mit anderen Worten: Das Potenzial ökologischer Grundsätze, die für die Erhaltung der verbleibenden natürlichen Ökosysteme (z. B. Null-Abholzung) und die Regeneration oder Wiederherstellung geschädigter Agrarökosysteme (z. B. Wiederherstellung der Bodengesundheit, Förderung von Praktiken zur Steigerung der biologischen Vielfalt) innerhalb des Lebensmittelsystems erforderlich sind, ist ein unerforschtes Terrain. Und so wurde die Idee geboren, das "Circular Food System Model" (CiFoS) zu entwickeln. CiFoS ist ein globales bio-physikalisches Optimierungsmodell des Lebensmittelsystems, das die Ernährungsbedürfnisse innerhalb der planetarischen Grenzen erfüllt. Mithilfe von CiFoS können wir künftige globale und regionale Lebensmittelsysteme entwerfen, die in der Summe stimmen, so dass wir alle primären und sekundären Folgen von Veränderungspfaden quantifizieren können.
Wann und wo ist die Idee zu diesem Projekt geboren?
In meiner Doktorarbeit habe ich mich mit der Frage beschäftigt, wie sich der Wettbewerb zwischen Futtermitteln und Lebensmitteln in der Viehwirtschaft vermeiden lässt. Zunächst analysierte ich die Möglichkeiten für schrittweise Innovationen, kam aber schnell zu dem Schluss, dass das Lebensmittelsystem radikal umgestaltet werden muss. Den Rest meiner Doktorarbeit verbrachte ich damit, eine Vision für ein kreislauforientiertes Lebensmittelsystem zu entwickeln, die insofern revolutionär ist, als sie entgegen den derzeitigen Trends eine Rolle für Tiere vorsieht, um eine optimale Ernährung mit minimalen Auswirkungen auf den Planeten zu erreichen.
Wenn man sich ansieht, was mit dem Projekt erreicht werden soll, könnte man von der schieren Komplexität überwältigt sein. Desmond Tutu hat einmal gesagt, dass es nur einen Weg gibt, einen Elefanten zu essen - einen Bissen nach dem anderen. Welches sind die metaphorischen Bissen, die Sie bei der Strukturierung Ihres Ansatzes zerkaut haben?
Ich engagiere mich sehr für eine nachhaltige Welt. Meine Vorliebe für Komplexität treibt mich an, Lebensmittelsysteme neu zu gestalten, Wissen aus verschiedenen Bereichen zu integrieren und ganzheitlich und kreativ zu denken. Gleichzeitig spüre ich die Größe der Herausforderung und erkenne, wie wichtig es ist, sich mit gleichgesinnten Denkern des Lebensmittelsystems zusammenzuschließen, um etwas zu bewirken. Mit anderen Worten: Zusammenarbeit und Teamwork sind der Schlüssel zum Erfolg. Mein Team ist multidisziplinär, vielfältig und hoch motiviert. Jedes Teammitglied hat sein eigenes Fachwissen, z. B. in den Bereichen Umweltwissenschaften, Pflanzenwissenschaften, menschliche Ernährung und Tierwissenschaften. Jedes Teammitglied deckt also einen "Happen" ab, und durch die Kombination aller "Happen" zusammen entsteht das CiFoS-Modell! Es ist meine Aufgabe, diesen Prozess zu koordinieren, was eine große Ehre ist!
Was wäre für Sie das ideale Ergebnis des Projekts?
Während sich die meisten Forschungsarbeiten auf die Entwicklung einer einzigen Lösung konzentrieren, zielt unsere Arbeit darauf ab, Lösungen miteinander zu verbinden und zu bewerten, wie auf verschiedenen Ebenen innerhalb der Lebensmittelsysteme ein gegenseitiger Nutzen für Gesundheit und Umwelt geschaffen werden kann. Dabei sollen Fragen wie "welche Pflanzen sollen wo angebaut werden", "welche Düngemittel sollen verwendet werden", "welche Tiere sollen wo gehalten werden" und "welche Lebensmittel sollen verzehrt werden" beantwortet werden. Dies ist ein entscheidender Aspekt, der in den bisherigen Studien noch fehlt, und er liefert neue Impulse für den Dialog zwischen Wissenschaft und politischen Entscheidungsträgern, Verbrauchergruppen und anderen Interessengruppen, die sich um eine nachhaltigere Ernährung für unsere wachsende Bevölkerung bemühen, ohne dabei die Lebensgrundlagen der Menschen und das Wohlergehen unseres Planeten zu gefährden.
Wenn wir ein robustes Modell für ein kreislauforientiertes Lebensmittelsystem geschaffen haben, wer wird dann der Zielmarkt dafür sein? Wer werden seine Nutzer sein?
Interessengruppen, die in der Lage sein müssen, die vielfältigen Auswirkungen und Kompromisse potenzieller Lösungen genauer zu bewerten, um sicherzustellen, dass die erforderlichen Investitionen sowohl die menschliche als auch die planetarische Gesundheit berücksichtigen. Die potenziellen Nutzer reichen von Landbesitzern im kleinsten Maßstab bis hin zu Politikern, die für die Umsetzung der Agrarpolitik von Regionen, Ländern oder möglicherweise der FAO, Weltbank und den Vereinten Nationen im größten Maßstab verantwortlich sind.
Was sind potenzielle Folgeforschungsthemen, die auf Ihrem Kreislaufmodell aufbauen können?
Neben einer langen Wunschliste von zusätzlichen Funktionen, die ich dem Modell hinzufügen kann, wird mein Hauptaugenmerk auf der Nutzung des CiFoS-Modells durch verschiedene Interessengruppen liegen. Das CiFoS-Modell hat das Potenzial, die Akteure über den begrenzten Zeitrahmen dieses Projekts hinaus zu informieren. Mein Ziel ist es daher, das mathematische CiFoS-Modell in ein iLandLab, eine so genannte "gemischte Realität", zu übertragen (Beispielvideo). Ein solches interaktives iLandLab-Tool ermöglicht es politischen Entscheidungsträgern, der Industrie und Praktikern, radikale und dennoch erreichbare Lebensmittelsysteme mitzugestalten und zu bewerten, die die menschliche und planetarische Gesundheit respektieren. Mit anderen Worten: Das iLandLab-Tool gibt Hinweise darauf, was man essen und wie man die Lebensmittel produzieren sollte, die für eine radikale Umgestaltung unseres Lebensmittelsystems unter Berücksichtigung der Gesundheit und der Lebensgrundlagen der Menschen erforderlich sind. Es wird uns also dabei helfen, den Übergang zu beschleunigen und sicherzustellen, dass die Konzepte der Lebensmittelsysteme in die tägliche Praxis umgesetzt werden. Mein weiteres Forschungsthema ist daher die Entwicklung des iLandLab, um die Mitgestaltung möglicher Übergangswege zu zirkulären Lebensmittelsystemen für mehrere Fallländer zu unterstützen, die eine Vielfalt von sozioökonomischen Kontexten repräsentieren. Das iLandLab mit gemischter Realität wird dazu dienen, Diskussionen und Prioritäten, die für den Übergang erforderlich sind, zu erleichtern, zu strukturieren und zu dokumentieren.
