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将来、私たちはどのように自らを養うのでしょうか？

By Debbie Koenig

June 2, 2022 -- 2050年までに、増え続ける世界の人口を養うために、2010年比で56%も多くの食料を生産する必要があります。専門家の間では、現在の農業や生産方式でこれを達成することは可能だが、地球にとっては破滅的な事態になりかねないという意見がある。では、どのようにして需要を満たせばよいのでしょうか？

想像してみてください。何千エーカーもの土地を占有する農場の代わりに、作物は空調管理された倉庫の中で上向きに成長します。新しいテクノロジーによって、農家は肥料や収穫のタイミングを正確に知ることができ、より少ないロスでより多くの収穫を得ることができます。店頭や家庭でも、包装の技術革新により、食品はより新鮮に、より長く保存され、廃棄物も削減されます。今後数十年の間に、これらの技術によって、世界の持続的な食糧供給が可能になるでしょう。

農業の適応

かつて、農業界の大企業は、できるだけ多くの食料を生産することを主な目標としていました。そして、彼らはそれを非常に得意としていた。ここアメリカでは、国土の約5分の1を農業が占めています。インディアナ州とイリノイ州、そしてアイオワ州の半分を合わせた面積で、国全体が生活できるほど、農民は多産である。

しかし、このような巨大な収穫には代償が必要だ。世界的に見ると、食料生産は淡水使用量の70％、温室効果ガス排出量の26％を占めており、地球上の居住可能な土地の半分を占めている。数十年後、さらに何十億人もの人々に食料を供給するためには、これまでと同じ方法で農業を続けるという解決策をとるわけにはいかないのです。

コロラド州立大学の精密農業の教授であるラジ・コスラ博士は、「このようなやり方は持続可能ではありません」と言います。

精密農業は比較的新しい手法で、テクノロジー、人工知能、自動化を用いて、畑の小さな部分を個々の畝に至るまで異なる方法で管理するものです。水、農薬、除草剤、肥料（植物にとって不可欠な栄養素でありながら、環境に劇的な悪影響を及ぼす窒素を含む）を正確に添加することで、より少ない量でも高い収量を得ることができます。

「研究レベルでは、また新しいやり方や技術をいち早く採用した農家では、水の利用効率や窒素の利用効率が大幅に向上しています。しかし、世界には何百万という農家があり、すべての農家が新しい生産方式に再投資する資源を持っているわけではありません」とKhoslaは言います。

科学者と食品生産者が、より少ない資源でより多くの農産物を生産しようとする方法は、精密農業だけではありません。灌漑システムを改良して水の使用量を減らし、土壌改良のために被覆作物を再導入し、革新的な方法で種子を地中に植え付けようとしています。

多くの場合、種子そのものが変化しているのです。世界中の農家で、農業の環境負荷低減を目的とした遺伝子組み換え作物が栽培されているのだ。

カリフォルニア大学デービス校のロナルド作物遺伝学革新・科学リテラシー研究所のパメラ・ロナルド博士は、「多くの植物生物学者にとって、農業に使う土地を少なくして、その分自然の生態系を豊かにできないかというのが、昔からの関心事です」と言う。「私のキャリアが始まった頃は、遺伝子の配列が全くありませんでしたが、今では稲だけで3000品種の配列があります」。

現在、遺伝的多様性の巨大なデータベースが、より回復力のある作物を作るために利用されているのです。

農場も変わらなければならない

農場の姿も変わりつつあります。先進的な技術革新の中には、広大な土地を必要としないものもあります。都市部の屋内で作物を栽培するため、土地はまったく必要ないのです。このような農法は、水や土などの天然資源を節約できるだけでなく、輸送に伴う温室効果ガスの排出を削減することができるため、食品を販売する場所の近くで生産することができます。

例えば、垂直農法は、温度調節された倉庫型の建物内で、上向きに作物を栽培する方法です。2026年には100億ドル近い産業になると予測されています。垂直農法は、水耕栽培（水と液体栄養素で植物を育てる）、エアロポニックス（霧状で栄養素を与え、根を浮かせて植物を育てる）、アクアポニックス（養殖魚の栄養分を多く含む排水で植物を育てる）など、資源節約のための技術とシステムが組み合わされている。

作物によっては、垂直農法により従来の畑の10倍から20倍の収穫量を得ることができる。また、室内で栽培することで、気候による制約を受けることもありません。例えば、ベリー栽培の大手であるドリスコルズ社は、最近、東北地方に垂直農園を建設する計画を発表した。真冬でも地元産のイチゴが食べられるようになるかもしれない。

食肉の未来

環境を脅かす農業は作物だけではありません。家畜もまた、気候変動の主な原因となっている。世界の農地の80％は家畜の飼育に使われていますが、家畜が消費するカロリーは世界の18％に過ぎません。ハンバーガー1個を作るのに、450ガロン（約3,000リットル）の水が必要です。世界の温室効果ガス排出量のうち、食料生産が占める割合は26％です。その26％のうち、半分以上が家畜の飼育によるものです。食用として飼育されている動物の中で、牛は最も大きな被害を与えているのです。

さらに、地球最大の熱帯雨林であるアマゾンの森林伐採のほとんどは、牧畜によってもたらされています。アマゾンの熱帯雨林は地球最大の熱帯雨林で、樹冠が炭素排出を吸収し、地球温暖化を抑制する働きがあります。もし現在の傾向が続き、さらに多くの木々が牛の放牧地に置き換えられたら、10年以内にアマゾンの生態系は崩壊してしまうかもしれません。

動物性食品の摂取を減らすことは、ひとつの明白な解決策です。Nature Food』誌の新しい研究によると、肉食を減らすだけで環境への影響を60%も減らすことができ、動物性食品の80%を植物性の代替品に置き換えることで75%まで減らせることがわかった。しかし、国連食糧農業機関の予測によると、世界の消費量は今後数十年にわたって増え続けると予想されている。

「第一に、人口の増加に伴い、より多くの人々から需要が発生することです。もうひとつは、人々の収入が増え続け、貧困から脱却することが期待されていることです」と、Nature Conservancyのグローバル食料・水政策ディレクターであるジャック・ボボ氏は言います。「所得が上がると、人々はまずタンパク質をより多く購入することを選択します」。

この需要に持続的に対応するためには、農家はより多くの土地を必要とせず、より害の少ない方法でより多くの肉や乳製品を生産する方法を見つけなければならない。

ある程度は、すでにそうなっています。

「動物の餌の与え方は劇的に変化しています」とボボは言う。「私たちは何十年も前から動物に精密な栄養補給を行ってきました。今日の牛は、1980年の牛よりずっと多くの肉を生産しています"。

"だから牛の群れは減少したが、牛肉の生産は比較的安定している。それは環境にとって良いことです。"

おそらくその結果、世界的に動物を飼育するための土地の量は減少しているのでしょう。

新しい家畜の育て方

科学者や農家は、食用動物の飼育が環境に与える影響を減らすための新しい方法を研究しています。例えば、牛の飼料を調整して、有害な温室効果ガスであるメタンの排出量を減らすことや、作物、養殖、畜産を含む統合システムを使って廃棄物を減らし、より少ない資源で作物に肥料を与えることが挙げられます。樹木と放牧された家畜を同じ土地に置くことで、温室効果ガスの大部分を樹木が中和してくれます。ゲノムツールを使って家畜に好ましい形質を選別し、より回復力のある家畜を育てます。

さらに、農業に隣接したソリューションとして、肉に似せた、あるいは肉であるタンパク質を作る新しい方法があります。その多くは植物由来のもので、ファーストフードチェーンや食料品店で売られているハンバーガーは本物と見紛うばかりだ。一方、研究室で栽培されるものもあり、科学者は動物を使わずに動物性タンパク質を栽培する方法を探っている。(代替タンパク質の詳細はこちら）

無駄を省く

食品ロスや廃棄物を国に例えると、世界で3番目に大きな温室効果ガス排出源となります。世界では、生産された食品のほぼ3分の1が食べられずに廃棄されています。その半分以上は、個人レベル、つまり家庭の中で起こっています。一方、2020年には、8億1,100万人もの人々が十分な食事がとれないと言われています。

米国では、食料廃棄を半分に減らすことで、食料生産が環境に与える影響を大幅に軽減できると研究者が推定しています。これはアメリカの2,800万世帯が1年間に使用する水量に相当します。これはアメリカの2,800万戸の家庭が1年間に使用する量に相当します。また、石炭火力発電所23基分の温室効果ガス排出量を削減することができます。

政府レベルで機能していると思われるのが、"Target-Measure-Act "と呼ばれるアプローチです。これは、削減目標を設定し、食品ロスや廃棄物を測定してホットスポットを特定し、そのホットスポットに対処するために行動することを求めるものです。イギリスはこの手法の先駆者であり、2007年から2018年にかけて廃棄物を27%削減しました。

ここでも、農場から家庭まで、テクノロジーが一役買っています。ここでは、最近のイノベーションのほんの一端を紹介します。

• GrainMateと呼ばれる水分計は、アフリカの農家が貯蔵前に穀物を十分に乾燥させ、腐敗を減らすのに役立っています。

• 国連食糧農業機関は、生鮮食品を輸送するための持続可能なバルク包装クレートを導入しました。南・東南アジア諸国では、最大で87％のロスを削減しました。

• アペールは、果物や野菜の鮮度を2倍長く保つことができるコーティング剤を開発しました。

• Wastelessは、人工知能を使って、小売業者が腐敗する前に生鮮食品を販売できるようにします。

• Coexshield パッケージは、食品に安全な抗菌・抗ウィルス物質を使用し、ひき肉などの鮮度を7～12日長く保つことができます。

• Bluappleは、野菜や果物から発生するエチレンガスを吸収し、野菜や果物を早く腐らせる働きをします。すべてを食べきる時間を稼いでくれるのです。

大きく考える

もちろん、新しい技術革新はそれぞれ異なるサステナビリティの課題をもたらす可能性があります。最近までは、農家の成長を助けるものは何でも有益だと考えられていたことを思い出してみてください。しかし、そのような農法がもたらすダメージに世界が気づくまで、数十年を要しました。

「私たちの行動が意図しない結果をもたらすことを、どのように体系的に考えればよいのでしょうか？これはとても複雑で、相互に関連したシステムなのです。シリコンバレーの食品産業育成機関であるKitchenTownの研究者兼戦略家であるサラ・シャーは、「小さな変化が波及効果を生むのです」と述べています。「食に携わる人は皆、もっと大局的なつながりを理解し、長期的なビジョンを見据えて行動する必要があるのです」。