Forskere undersøker nå en ny veksthus-metode som gir minimale utslipp av klimagasser.

Bakgrunnen er at matproduksjonen i Norge og resten av verden er en stor kilde til utslipp av klimagasser. Mye på grunn av at produksjonen er basert på bruk av kunstgjødsel og ikke-fornybare ressurser.

Ketil Stoknes, som nettopp har tatt en doktorgrad ved Institutt for biovitenskap på Universitetet i Oslo, har noen illustrerende eksempler.

– Dagens industrielle matproduksjon er i stor grad et lineært system hvor konverteringen fra ressurser til produkter er lite effektiv, og hvor det produseres en betydelig mengde avfall i alle ledd – fra produksjon til forbruk.

– Dette innebærer for eksempel at bøndene forbruker fossil energi tilsvarende innholdet i seks poteter når de skal dyrke ti poteter, forteller Stoknes.

Når det gjelder forbruket av kunstgjødsel i det tradisjonelle jordbruket, er misforholdet mellom ressursbruk og resultatet enda større.

– Det er det faktisk bare en tidel som kommer til nytte i den maten vi virkelig spiser. De øvrige ni tidelene går strengt tatt til spille, forteller Stoknes.

Regnestykket hans bygger på at cirka sju tideler av kunstgjødselen forsvinner i miljøet. Det vil si at den ender som avfall eller renner ut i elver, innsjøer og fjorder.

Deretter blir en tidel av kunstgjødselen tatt opp i de uspiselige delene av plantene som blir dyrket, og enda en tidel forsvinner i mat som aldri blir spist. Dermed er det bare en tidel av kunstgjødselen som virkelig går med til å produsere mat for mennesker.

Veksthusdyrking med null-utslipp

Slik matproduksjonen i en rett linje forårsaker altså store utslipp av klimagasser og tar stadig i bruk nye naturområder, så her er det stort behov for nye løsninger.

Ketil Stoknes har arbeidet med utvikling og testing av en dyrkingsmetode som kan føre til en kraftig nedgang i ressursbruken og klimagassutslippene fra den delen av matproduksjonen som foregår i veksthus.

Doktorgradsavhandlingen hans oppsummerer forskning og erfaringer gjort gjennom mer enn 15 år, mens Stoknes har vært ansatt i avfallshåndteringsbedriften Lindum AS i Drammen.

– Det overordnede målet med arbeidet mitt var å konvertere matavfall til ny mat i et mest mulig lukket kretsløp. Den nye metoden er utviklet og testet i et pilotanlegg i Tønsberg. Der er vi nå i stand til å omdanne mat- og grøntavfall til biogass, spiselig sopp, grønnsaker og pottejord i et spesialdesignet og lukket drivhus. Karbonavtrykket fra denne produksjonen er langt på vei eliminert, forteller Stoknes.

Flere aktører innen landbruk, avfallshåndtering og veksthusdyrking er involvert i Den magiske fabrikken på Sem i Vestfold, som årlig gjenvinner matavfall fra rundt 1,1 million innbyggere og husdyrgjødsel fra 34 gårdsbruk.

Gjennom et felles eid selskap, Reklima AS, har disse aktørene også bygd et pilotveksthus som har stått sentralt i forskningen til Stoknes.

Lukket og kontrollert system

Biogassanlegget produserer renset biometan til busser og lastebiler. Anlegget lager også biogjødsel til kornbønder. Veksthuset på anlegget får tilført CO2 som er renset ut av den rå biogassen og den samme biogjødselen.

Kjetil Stoknes forteller at biogjødselen kan bli brukt til å produsere både dyrket sjampinjong og tomater som kan selges kommersielt. Etter dyrkingen kan vekstmediet bli pasteurisert og solgt som for eksempel pottejord til forbrukere.

– Men det viktigste er at dette foregår i et lukket og kontrollert miljø som er et grønnere alternativ til tradisjonelle soppfabrikker og veksthusdyrking av grønnsaker og frukt. I denne pilotfabrikken bruker vi nemlig ikke kunstgjødsel i det hele tatt, bare organisk avfall, forklarer Stoknes.

Inspirert av Mars-teknologi

Ketil Stoknes har latt seg inspirere av NASAs planer om å bygge kolonier på Mars, med lukkede systemer som gjenvinner alt avfall og bruker det i ny matproduksjon.

– Vi har gjort den samme erfaringen som Mars-forskerne, nemlig at det er viktig å ha et stort biologisk mangfold i et slikt lukket system. Du kan ikke bare dyrke de plantene som skal bli til mat; du må også ha et dyrkingsmedium med en «pool» eller en «biobank» av mikrober med til dels ukjent funksjon, forteller Stoknes.

– Vi ser også at det å satse på et solid husdyrhold av meitemark i kompostjorda – ved regelrett å mate dem med biogjødsel – nærmest garanterer at komposten inneholder mikrober som gjør næringa tilgjengelig for plantene. Det gjelder for eksempel dem som konverterer ammonium til nitrat. I tillegg stimuleres en masse andre mikrober som ser ut til å korrigere eller balansere dyrkingssystemet hvis det begynner å utvikle seg i en skadelig retning, forteller Stoknes.

Den nye dyrkingsteknikken kalles digeponics, en sammenfatning av ordene «Digester hydroponics». Metoden er en videreutvikling av den hydroponiske dyrkingen som brukes i dagens veksthus.

Hydroponisk dyrking går ut på at tomater, paprika, agurk, salater og lignende dyrkes uten jord, mens røttene isteden står i en næringsrik væske. I digeponics kommer næringen fra matavfall, istedenfor fra kunstgjødsel.

– Det virkelig nye er at vi har funnet bærekraftige og kommersielle dyrkingsmetoder som er økosystem-basert og basert på avfall som ressurs. Dette er et resultat av et samarbeid mellom aktører i avfallsbransjen, akademia og veksthusbransjen, forteller Stoknes.

Den nye veksthus-typen trenger fortsatt litt tilførsel av energi for å kontrollere temperaturen i de ulike årstidene, men energibruken er kraftig redusert fordi det har vegger bestående av to lag plast og et mellomrom som er fylt av såpeskum.

– Såpeskummet gjør at lufta i mellomrommet ikke beveger seg, slik at den isolerende effekten blir veldig bra, understreker han.

Resultatene fra forsøkene i pilot-anlegget er så gode at Veksthusgruppen nå planlegger å bygge et stort veksthus ved siden av Den magiske fabrikken. Der skal de pumpe CO2 og biogjødsel i rør fra fabrikken og produsere grønnsaker for salg. De første karbon-negative tomatene fra pilotanlegget selges allerede som «klimatomater» i en del MENY-butikker.

Kan få selvforsynte byer

Ketil Stoknes understreker at digeponics-metoden ikke kan brukes til produksjon av alle slags plantebaserte matvarer. Korn og poteter vil fortsatt bli dyrket på jorder i overskuelig fremtid.

Men den nye metoden åpner muligheten for at byene våre kan bli selvforsynte med veksthus-dyrkede friske grønnsaker, sopp, frukt og bær, mener han.

– Et av problemene i for eksempel Bergen er at det er vanskelig å bruke biogjødselen fra matavfallet til noe fornuftig. Landbruket på Vestlandet – og Sørlandet – har nemlig allerede et overskudd på næring fordi de mange melkeprodusentene importerer store mengder kraftfôr og sprer husdyrgjødselen på jordene.

– Men det fører til at det blir for mye fosfor i jordsmonnet. Dermed har ikke bøndene bruk for enda mer næring som kommer fra det kildesorterte matavfallet, forteller Stoknes.

– Da kan bøndene ta restene etter det kildesorterte matavfallet og kjøre det over til Østlandet, der kornprodusentene kan bruke det på sine jorder. Men jeg argumenterer i stedet for at bergenserne bør bygge veksthus som er basert på den nye dyrkingsmetoden. Dermed kan byen langt på vei bli selvforsynt med grønnsaker, foreslår Stoknes.

Se Ketil Stoknes i video om Circular Food:

Referanser:

Agnieszka Jasinska mfl: Relationship between zinc and cadmium contents and cultivating conditions of gourmet and medicinal mushroom Agaricus subrufescens. International Journal of Horticultural Science, 2019. https://doi.org/10.31421/IJHS/25/3-4/3096 Sammendrag

Ketil Stoknes mfl: Efficiency of a novel “Food to waste to food” system including anaerobic digestion of food waste and cultivation of vegetables on digestate in a bubble-insulated greenhouse. Waste Management, 2016. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.06.027 Sammendrag

Ketil Stoknes’ doktorgradsavhandling og flere vitenskapelige artikler er tilgjengelige på ResearchGate og på DUO.

Artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo

Universitetet i Oslo er én av 77 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse sakene fra Universitetet i Oslo:

• 

  Vi trenger alternativer til antibiotika. Nå har forskerne kanskje en kandidat

• 

  Annette (26) visste ikke at hun hadde ADHD: – Jeg ble ofte oppfattet som en sjefete sladrehank

• 

  Slik kan den omstridte skjermen bidra til praktisk læring i skolen

• 

  Ny metode testa på mus: Nytt håp for immun­terapi mot prostatakreft

• 

  Morkaken er ditt aller viktigste organ

• 

  Forskere ville lære studentene om klima og politikk. Da fant de opp et nytt spill

Les flere saker laget av Universitetet i Oslo her.