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Tiere sind in vielen Kulturen ein fester Bestandteil der Landwirtschaft, verursachen jedoch hohe Emissionen und verbrauchen viele Ressourcen. Wäre eine Landwirtschaft ohne Tiere überhaupt möglich? Patricia Krayer hat den Master in Applied Computational Life Sciences absolviert und sich in ihrer Masterarbeit der Frage gewidmet, wie eine vegane Welt aussehen würde.
Um was geht es in deiner Masterarbeit?
Patricia Krayer: Ich habe mich der Frage gewidmet, welche Effekte eine Landwirtschaft ganz ohne Tiere oder mit reduziertem Tierbestand auf die Ernährungssicherheit hätte und wie sich die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft dadurch verändern würden. Dazu habe ich ein bestehendes Modell des globalen Ernährungssystems (SOLm V6) weiterentwickelt, um die Implementierung von veganen oder teil-veganen Landwirtschaftsszenarien zu ermöglichen. Ausserdem habe ich im Detail die Kompatibilität von Bio-Landwirtschaft und veganer Landwirtschaft analysiert.
Kannst du uns Laien erklären, wie dein Berechnungsmodell funktioniert?
Mein Modell ist eine etwas weiterentwickelte Version eines bestehenden Modells, das bereits für andere Studien (z.B. die «Feed-no-Food»-Studie – siehe Video) verwendet wurde. Im Grundsatz funktioniert es so, dass das Modell die Nährstoffflüsse (z.B. Stickstoff und Kohlenstoff) durchs ganze Ernährungssystem hindurch verfolgt. Das kann man sich vereinfacht an einem Beispiel etwa so vorstellen:
Werden in einem Land, z.B. der Schweiz, 100 ha Weizen angebaut, dann benötigt der Anbau dieser Kultur eine bestimmte Menge an Düngern, Wasser etc. Diese Menge hängt u.a. von der Produktionsform (Bio, konventionell) ab. Zudem wird eine bestimmte Menge unterschiedlicher Emissionen (z.B. Ammoniak) produziert. Ein Teil der Produktion wird als Futtermittel verwendet, ein anderer Teil für die Nahrungsmittelproduktion. Die spezifischen Nahrungsmittelprodukte, die produziert werden (dieser Anteil ist vom spezifischen Land abhängig), enthalten eine bestimmte Menge an Nährstoffen. So werden für alle produzierten Güter im globalen Ernährungssystem Bilanzen über Inputs, Emissionen und Outputs erstellt.
Was war deine Motivation?
Wir sind von Nahrung abhängig – aber gleichzeitig ist die Produktion von Lebensmitteln mit sehr hohen Umweltauswirkungen verbunden. Ich interessiere mich für diesen Konflikt, da es etwas ist, mit dem wir alle täglich zu tun haben. Ausserdem ist die Reduktion von tierischen Lebensmitteln grundsätzlich mit weniger Umweltauswirkungen verbunden, gleichzeitig sind aber tierische Düngemittel ein wichtiger Faktor in der biologischen Landwirtschaft. Ich habe mich deswegen schon lange gefragt, inwiefern diese beiden Ansätze miteinander vereinbar sind. Leider gab es dazu noch kaum Studien. Durch die Masterarbeit hatte ich glücklicherweise die Gelegenheit, mich mittels einer Modellierung vertieft damit auseinanderzusetzen.
Welche bemerkenswerten Erkenntnisse hast du dabei gewonnen?
Es gab sehr viele spannende Resultate. Am meisten überrascht hat mich, dass die Bio-Landwirtschaft tatsächlich in sehr hohem Ausmass von der Tierproduktion abhängig ist. Wenn alle Menschen der Welt ernährt werden müssten und die Landwirtschaftsfläche nicht ausgedehnt würde, könnte dies ohne Tiere erreicht werden, allerdings nur mit konventioneller Landwirtschaft.
Wieso wäre eine 100 % vegane Welt nicht mit biologischer Landwirtschaft möglich?
Für die schlechtere Performance von Bio- gegenüber dem konventionellen Anbau gibt es zwei Hauptgründe: Erstens ist der Ertrag im Biolandbau etwas kleiner als im konventionellen Anbau. Zweitens muss im Biolandbau auch eine ausreichende Fläche für Kunstwiese in der Fruchtfolge vorhanden sein. Diese Fläche ist natürlich «unproduktiv», in dem Sinne, dass auf dieser Fläche keine Nährstoffe (kcal, Proteine und Fett) produziert werden.
Die Kunstwiesenflächen werden aber im Biolandbau dringend benötigt, um die Bodenqualität zu erhalten, um präventiv gegen Unkräuter vorzugehen und vor allem, um den Stickstoff zu fixieren, der als Düngemittel der Folgekulturen zwingend notwendig ist (sonst gibt es geringere Erträge).
Würde man den Ertrag der Kunstwiesenflächen ebenfalls verfüttern (wie beispielsweise in einem Feed-no-Food-Szenario), könnten wieder mehr Menschen ernährt werden.
Wir haben auch untersucht, bis zu welchem Grad die biologische und vegane Landwirtschaft verträglich sind. Dabei hat sich gezeigt, dass eine zu 80 % vegane Welt sich mit einer ca. 25 % biologischen Welt vertragen würde (genügend Kalorien, Proteine und Fett würden produziert).
Du schliesst aus deinen Resultaten, dass eine 100 % vegane Welt nicht unbedingt in allen Belangen umweltfreundlicher ist. Kannst du das genauer erläutern?
In einem veganen Szenario war der Wasserverbrauch beispielsweise sehr hoch. Dies macht deutlich, dass am Ende die konkrete Umsetzung auch eine grosse Rolle spielt und die ideale Landwirtschaft wahrscheinlich weder zu 100 % Bio noch 100 % vegan ist, sondern eine intelligente Kombination aus verschiedenen Ansätzen.
Meine Resultate zeigen aber auch, dass eine 100 % vegane Welt wahrscheinlich umweltfreundlicher als das Referenzszenario ist. Je nach Fruchtfolgemuster kann es jedoch auch zu höheren Umweltbelastungen kommen. Im Spezifischen handelt es sich um ein konventionell-veganes Szenario mit einem sehr hohen Gemüseanteil (55 % in der Fruchtfolge), das wir untersucht haben, da es den hohen globalen Bedarf an Calcium decken konnte. In diesem Szenario war der Wasserverbrauch so hoch, dass er ausserhalb der planetarischen Grenzen liegen würde.
Dieses Szenario ist weit entfernt von den heutigen Produktionsmustern, dennoch muss man sich bewusst sein, dass es auch solche Effekte geben kann, wenn wir die Fruchtfolgemuster so drastisch verändern.
Du sagst, dass 100 % Bio und 100 % vegan nicht sinnvoll sind. Aber Bio-Landwirtschaft macht ja weltweit nur einen Bruchteil aus. Auch die vegane Ernährung geht global zurück. Was wären denn Beispielszenarien für eine intelligente Kombination von veganer und biologischer Ernährung?
Du sprichst einen wichtigen Punkt an. Gemäss den Modellberechnungen wäre eine 100 % vegane Welt nicht mit einer 100 % biologischen Welt vereinbar, weil die Nahrungsmittelproduktion nicht ausreichend wäre. Aber das sind Extremszenarien und davon sind wir noch weit entfernt. Wir haben viele Kombinationen gefunden, die aus ernährungsphysiologischer Sicht vereinbar wären (siehe Abbildung). Um zusätzlich die planetaren Grenzen von Wasser und Treibhausgasen einzuhalten, haben wir drei Optionen gefunden, die alle einen sehr hohen veganen Anteil haben: Der vegane Anteil liegt zwischen 80 und 100 %, und der Bioanteil zwischen 0 und 25 %.
Wir sind noch nicht einmal bei 25 % Bio global, daher wäre ein Wachstum beider Lösungsansätze aus ernährungsphysiologischer Sicht vereinbar und wegen der Umweltauswirkungen sogar wünschenswert. Wichtig ist auch, dass es positive Effekte der Biolandwirtschaft gibt, die mit dem Modell noch nicht erfasst werden, z.B. die Bodenqualität. Auch deswegen wäre eine Steigerung des Bioanteils eine positive Entwicklung. Würde zudem eine Feed-no-Food-Strategie verfolgt, würden die Ergebnisse wieder anders aussehen und man könnte mit biologischer Landwirtschaft noch mehr Menschen versorgen.
Die Studienergebnisse legen nahe, dass uns letztlich eine Kombination verschiedener Ansätze zum Ziel einer nachhaltigen Ernährung der Menschheit führen wird.
In der Lancet Planetary Health Studie (siehe Tellerbild) wird gezeigt, dass eine gesunde Ernährung und mit Blick auf einen gesunden Planeten nur etwa 12 % tierische Produkte (ca. 5 % Fleisch/Fisch, ca.7 % Milch/Eier) enthalten sollte. Würde sich das in etwa mit deinen Ergebnissen decken?
Der Vergleich scheint sinnvoll: Grundsätzlich hat sich auch in unserer Modellierung gezeigt, dass ein hoher Gemüseanteil wichtig ist, um den Bedarf bestimmter Micro-nährstoffe zu decken (v.a. Calcium) und dass der Getreideanteil an der Gesamtnahrungs-mittelproduktion viel niedriger sein kann, als er heute ist. Die Anteile auf dem Teller entsprechen aber nicht unbedingt direkt den Flächen-anteilen, so kann z.B. eine kleine Fläche mit Gemüse eine hohe Produktions-menge erzielen. Mein Modell hat mit Flächen gerechnet, daher ist ein direkter Vergleich schwierig. Ich habe auch mit verschiedenen Nährstoffen, wie Proteinen oder Fetten, gearbeitet und hier würde die Prozentzahl abweichen. Es wäre sehr spannend, dies genauer zu untersuchen.
Die Blogserie «humans4sustainability@ZHAW» stellt Studierende und Mitarbeitende der ZHAW vor, die sich persönlich für nachhaltige Entwicklung engagieren. Du hast einen Vorschlag? Dann schreib uns: <email-pii>
Titelbild: Emmanuel Eigege, Unsplash