Engineersの許可を得て和訳したものです。2013年3月に以前のブログでPDFを掲載しましたが、もう一度多くの人に知ってほしいと思い、数回に分けてテキストで掲載しようと考えました。私が食品ロスの問題に関心を持ち、基本的に菜食生活となるきっかけを作ったレポートです。食料生産・流通にも電力を始めとするエネルギーは欠かせません。原発問題を考える際にもひとつの要素になるかと思われます。.(オリジナル英語版に章番号は付いていませんが、ここでは分割掲載のため便宜的に付加しました。まで多くの構成員から成る広大なネットワークである。その規模は巨大な多国籍企業から個人商店、露天商まで様々だが、いずれも食品という傷みやすいものを生産し、それをよい状態で消費者に届けるという過程のどこかで大切な役割を担っている。世界中の生産農家は、合計で40億トンという大量の食料品を生産している。その過程で彼らは、様々な資源と原材料を大量に使用しており、これを「インプット」と呼ぶ。インプットのうち多くは限りある資源であり、多くの場合、食料生産とそれ以外の人類と活動とは、これら資源をめぐる競合関係にある。食品ロスは資源の無駄な消費を意味し、資源利用の状態として持続不可能である。稼働、流通、さらには化学肥料や農薬の生産のためにも、大量のエネルギーが使われている。土地について地球上の陸地面積は14.8Gha(グローバルヘクタール)。そのうち砂漠やツンドラ、山岳地帯などを除く農業生産適地は10Ghaと言われ、食料生産には現在そのうち4.9Ghaが使われている。利用可能な土地の半分はすでに使用中なのだ。都市の形で人類が居住に使用している土地面積は0.03Ghaと比較的小さく、将来大規模な都市化が進むとしてもその比率はさほど大きくならないだろう。いうことは、食料生産の拡大に使用できる余地はまだたくさんあるように見える。現在未使用の土地こそが、世界に残された自然のエコシステムを支えているということを忘れてならない。将来は、利用可能な土地をめぐって食料生産と環境保全、さらに再生可能エネルギーとしてのバイオマス生産の需要が、激しく対立することが予想される。過去数十年で地球の人口は爆発的に増加したが、それに伴う食料増産を可能にしてきたのは、第一に収穫量を高める技術、第二に(もっと伝統的な食料増産方法である)農業用地の拡大であった。実際、1960年から2000年までの農業用地拡大のペースが比較的ゆるやかな12%にとどまったのは、品種改良や各種の技術発達による生産性向上のおかげである。最近のデータによれば、開発途上国において穀物中心から動物性食品中心へと嗜好の変化がおきている。中国の都市部では、1981年から2004年の間に一人あたりの年間穀物消費量は145kgから78kgに減ったのに対し、食肉の消費は同20kgから29kgへと増加した。このことは、将来の食料増産がこれまでよりもさらに困難になることを示す。農地拡大によるエコシステムの破壊を避けようとすればなおさらである。問題の核心は、畜産農業は栽培農業と比べて著しく効率が悪い、という事実である。動物の可食部には、それを生産するのに必要なエネルギーの3%しか残らない。同じエネルギー量の食料を生産するのに、畜産ははるかに広大な土地を必要とする。1ヘクタールの土地からとれるコメやジャガイモは、19~22人の1年分に相当するが、同じ広さの土地で生産される羊肉や牛肉は、わずか1~2人分にしかならない。このため、家畜飼料の生産も含めると現在の農地の78%が、すでに畜産のために使用されている。今後の人口増加に対応した食料増産のために、どれだけの土地が必要かという予測は、上記のような嗜好の変化によって大きく左右される。最近、さまざまなシナリオを総合的かつ現実的に分析した農地需要の予測が発表されたが、それによると、生産効率の悪い食肉の消費が増える「最悪のシナリオ」の場合、2050年までに農地を8.83Ghaまで拡大しなければならない計算となる。これは農業生産適地の88%にあたり、エコシステムに対する深刻な脅威となる。反対に、食肉消費量が少なく生産効率が高い「ベストシナリオ」の場合は、現在より15%少ない4.13Ghaとなる予測である。この研究において「高生産性」とは、年1%の収量増加および廃棄物・残余物のリサイクルの増加を前提とし、さらに土地利用効率が(牛肉より)比較的高い豚肉や鶏肉を中心とした食生活への移行を見込んでいる。近年の嗜好変化および生産性向上のトレンドを鑑みると、食肉消費量も多く、かつ生産効率も高いという状態が出現する可能性はあり、その場合の農地面積は、2025年の5.26Ghaをピークに2050年には現在とほぼ同じ4.82Ghaに戻ると予想されている。生産適地10Ghaに対してこれは妥当な予測に見えるかもしれない。世界各地でエネルギー源としてのバイオマス生産が志向されており、そのような代替エネルギーが世界の第一次エネルギーに占める割合は、今日の10%から2030年には30%に達する可能性もある。今後は食料需要とエネルギー需要との間で土地をめぐる緊張が高まるだろう。水についてすべての農業は水を必要とする。その水は、自然の降水、わき水・池・河川からの取水のほか、灌漑や水耕など人工的な手法でも供給される。過去1世紀を通じて、人類の真水の使用量は人口増加の2倍のスピードで増えてきた。現在、推定で毎年3.8兆m3(オリンピックプール15億杯)が使用されており、その約70%が農業部門向けである。食料を育て、収穫するまでには相当量の水が必要であり、それが消費の前に加工される場合はさらに多くの水が使用される。2050年までに、一人あたり1日の食料供給が3,000Kcalとなり、そのうち8割が植物性、2割が動物性だと仮定すると、その食料生産に必要な水は一人あたり年間1,300m3(オリンピックプール1/2杯)となる。食料生産方法や人口・嗜好変化の予測妥当性にもよるが、2050年時点の食料生産に必要な水は、10~13.5兆m3に達する可能性がある。これは現在の(農業以外も含めた)全ての使用水量の約3倍に相当する。食料品目ごとの必要水量にはかなりのバラツキがあるが、ほとんどの研究は主要な点で一致している。それは、植物性食品の生産は動物性食品に比べて少量の水で済むということだ。植物性の中でも特に効率がよいのは、ジャガイモ、落花生、タマネギなどである。栽培に要する1m3の水から、ジャガイモは5.6Kcal分が生産できるのに対し、トウモロコシは3.86Kcal、小麦は2.3Kcal、コメは2Kcal分しかとれない。同じ1m3の水からできるジャガイモは、150gのタンパク質(小麦やトウモロコシの2倍)、540mgのカルシウム(小麦の2倍、コメの4倍)を含んでいる。動物性との比較でみると、たとえば小麦1kgの生産には500~4,000リットルの水を要する(気候や品種、慣習や栽培期間、収穫後の加工度合いによる)のに対し、牛肉1kgの生産には5,000~20,000リットルが必要である。大まかに言うと、1m3の水で生産できるカロリー量は、植物性食品の場合は約2Kcal、動物性食品では約0.25Kcalである。土地の約4割は、灌漑農地であると推定される。一人あたり食料供給量を今後もいまと同等に保つためには、既存の灌漑システムの拡大と効率化が必須だが、多くの国で利用されている灌漑方法は、水の無駄が多い粗末なものである。地下からの揚水に頼る場合、水の無駄はエネルギーの無駄をも意味する。湛水灌漑やスプリンクラー灌漑は、制御が難しく水のロスが多いという事実(スプリンクラー式では、大量の水が蒸発によって失われ、また無秩序な灌漑では広範な土地が塩害で失われる可能性が高まる)にもかかわらず、多くの国ではいまだにこれらの方法が採用されている。これに対し、点滴灌漑システムは、湛水式やスプリンクラー式に比べて多額の設備投資を必要とするが、使用水量あたりの収穫量では33%も効率的だということが判明している。点滴式を使えば、いちばん効果の高い根元への直接施肥も可能になり、施肥用の特別な機器も不要になる。GPSを使った正確な水準測量などの技術を使えば、点滴灌漑の性能をさらに高めることができる。サウジアラビア、インド、パキスタンなどの国においては、政府の自給促進プログラムが灌漑用のエネルギーコストに補助金を出しており、なかには無償という極端なケースもある。このため水にもエネルギーにも大量の無駄が発生し、一方で本当にこれら資源を必要としている村や農地に行き渡らないという状況を生んでいる。サウジアラビアは長年にわたり小麦や乳製品の自給促進政策を進め、パンの生産全工程および乳牛などの畜産に多額の補助金をつぎ込んできた。乾燥した砂漠で小麦やアルファルファを栽培しようと思えば、大規模な灌漑のために掘削孔をどんどん深化させなければならない。これは技術的には可能だったものの、大深度から揚水する費用および帯水層の再生プログラムが欠如していたことから、持続不可能であった。帯水層の再生は、地下水の利用管理には不可欠だ。多くの国においては伝統的に、さまざまな形の井戸に頼った農業がおこなわれてきたが、その成否は自然にせよ人工的にせよ地下水の補充速度に左右される。インドやパキスタンでも同様の問題に直面している。インドは灌漑のための電力を無償で提供したが、タダに近い水には価値がなく、これが水の使い過ぎや無駄を生んだ。パキスタンや中米・中近東のいくつかの国では、国際団体の援助によって掘削孔が急増し、帯水層が枯渇して塩水しか汲めなくなってしまった。灌漑用水は、都市住民や工業生産の水需要としばしば直接競合する。米国東部の州では、水利をめぐって都市住民と農家の間で苦い闘いが繰り広げられたが、同じことが南オーストラリアでも起きている。中東ではトルコとシリア、またパレスチナとヨルダンの間で、水をめぐる争いが続く。段階を過ぎて加工段階に入ると、さらに大量の水が消費される。米国の最近の研究によると、野菜の加工を行う企業では、野菜1トンあたり13~64トン、果物の場合は同3.5~32トンの水を使うことがわかった。表1は、最近のヨーロッパにおける研究報告で、食品ごと加工に必要な水量を示したものだ。して大量の水が使われているということは、その水の量を減らすエンジニアリング技術――より効率のよい洗浄システムや水のリサイクルといった先進技術、より効果的な管理システムなど――の開発余地があることを示している。17,196<訳注:英文オリジナルではアルファベット順だが、ここでは使用水量の多い順に並べた>エネルギーについてエネルギーは食品生産の全段階においてカギを握る資源である。加工や運搬に使用される分も含めると、1カロリーの可食部の生産には平均7~10カロリーのエネルギーが必要と推算される。その多くは化石燃料を主としているため、地球温暖化や気候変動の原因となる可能性があるという意味で、問題が多い。この7~10カロリーという平均値は、植物性食品と動物性食品をひとからげにしたものである。植物1カロリー分の生産には約3カロリーのエネルギーで済むのに対し、穀物飼育による牛肉1カロリー分の生産には35カロリーも必要だ。世界で肉食嗜好へのシフトが今後も続くとすると、これらの数字は持続可能性についての明らかな問題を提起していると言える。表2は、典型的な小麦の生産工程におけるエネルギー消費内訳である。これを見ると明らかなように、近代の工業化された農業において最大のエネルギー消費項目は、肥料や農薬、成長促進剤などのアグロケミカルだ。ここに示した例では、これらアグロケミカルの製造に全エネルギーの半分が使われていることがわかる。これまでの農産物の収量増加のうち少なくとも50%は、化学肥料の使用量の増加が寄与したもので、これら化学製品の使用は現代の農業にとって不可欠なものとなっている。大量の化学肥料や鉱物性肥料が使用されている。これらは通常、窒素化合物(主に無水アンモニア、硫酸アンモニウム、尿素など植物の成長を強力に促進する物質)、およびリンやカリウムの化合物(リン酸肥料やカリ肥料などと呼ばれる)から生成される。1961年から1999年の間に、窒素肥料の使用は638%、リン酸肥料の使用は203%、また農薬の生産は854%増加した。リン化合物やカリウム化合物は主に鉱物から採取できるが、窒素化合物はハーバー法を使ってアンモニアから作られる。この方法は、天然ガスから石炭など別の炭化水素を通して取り出した水素と、大気中の窒素とを化合させてアンモニアを作るものだが、石油も使われる。世界の肥料生産量は1年に1.78億トンにのぼり、1トンのアンモニアの生産には950m3の天然ガスを必要とする。したがって、天然ガスの総生産量の3~5%(世界の年間エネルギー供給量の1~2%)を、肥料生産業界が消費していることになる。窒素肥料の生産と散布には現在、1ヘクタールあたり平均62リットルの化石燃料が必要である。今後30年間に新興国へのエンジニアリング技術や農業技術の移転が進み、現行の農業生産に使われる土地面積は12.5%増えると予想されることから、この資源に対する需要は今世紀半ばまでに劇的に増加するだろう。2030年までに世界の肥料需要は25%増えて2.23億トンに達し、そのうち62%が窒素肥料と見込まれる。多くの農産物は、収穫後そのままの状態では長期保存に適さない。小麦やトウモロコシ、コメなどの穀物は水分が多すぎるため、貯蔵の前に乾燥させる必要がある。大量のものを乾燥させるには、機械化されたインフラと、大量の電力および石油やガスといった化石燃料を使用する。乾燥して貯蔵した後も、一定の条件を保つためにさらにエネルギーが消費される。大量の電力と化石燃料が使われている。消費者に届くエネルギー(カロリーベース)に比べて、著しく非効率なエネルギーの使われ方をするものが多い。実際の加工における消費エネルギー量分析は個別品目ごとに大きく異なるため、確定が難しく一般化した議論はできないが、わかりやすい例として、ファーストフードのハンバーガーの場合を表3に示した。ハンバーガーの製造は生鮮食品と比べるとより多くのエネルギーを使う。その材料のいくつかは加工が必要で、遠隔地で製造されたものが冷蔵・冷凍されて販売店に運ばれ、さらに解凍・加熱といういくつものプロセスを経るためだ。最終的にハンバーガーを食べる人に提供されるエネルギー量は540Kcalもしくは2.3メガジュールであるから、その3~8倍のエネルギーが製造と流通に消費されていることになる。18.64ハンバーガーのような標準化された食べ物ですら、各材料がどこでどのように作られたかによって、全体のエネルギー消費量に大きな差がつく。温室栽培のレタスは露地栽培のものに比べて多くのエネルギーを必要とするが、この定説に差異が現れてくるのは、そのレタスが収穫地から販売地まで長距離を移動した場合である。機械に大きく依存しており、これが食料生産におけるもうひとつのエネルギー消費要因となっている。農業用機械の改良が進み、高性能機器を駆使することで先進国の多くの大規模農家が少ない人手でも経営可能になった。GPSシステムは1980年代後半から使われはじめ、電子機器を搭載したトラクターとの通信によって農作業の正確なコントロールを実現した。した設備のおかげで、最適期に最小限の人手で行われる農作業の効率化が実現している。開発途上国においては、人力または動物を使った作業が、低コストで製造できる小型機械に置き換えられつつある。耕土、種まき、収穫や運搬など様々な器具を装備した二輪駆動の「歩くトラクター」は、アジアで長年にわたって使われてきたが、いまではアフリカ各地でも広がりつつある。製粉所など小規模の加工場でも、伝統的な人力による方法が機械に置き換わるにつれ、ディーゼル燃料の使用が増加している。農業部門は現在、世界のエネルギー消費量の3.1%を占めており、内訳は2.5%が先進国、0.6%が開発途上国となっている。途上国での農業機械化が進むにつれて、途上国の割合も農業部門全体の比率も高くなっていくと見込まれる。トラクターや収穫・出荷・搬送など農業用機械のほとんどはディーゼルエンジンを使う。加えて、なくてはならない灌漑用ポンプの動力もディーゼルだ。これらを合わせて年間約1.2億トンのディーゼル燃料が、農業部門で使われている。人口が都市に集中するにつれ第一次産業である農業の担い手が減り、これが農業インフラの機械化を進める原動力となってきた。Engineersの許可を得て和訳したものです。2013年3月に以前のブログでPDFを掲載しましたが、もう一度多くの人に知ってほしいと思い、数回に分けてテキストで掲載しようと考えました。私が食品ロスの問題に関心を持ち、基本的に菜食生活となるきっかけを作ったレポートです。食料生産・流通にも電力を始めとするエネルギーは欠かせません。原発問題を考える際にもひとつの要素になるかと思われます。.(オリジナル英語版に章番号は付いていませんが、ここでは分割掲載のため便宜的に付加しました。オリジナル版に掲載の参考文献一覧は和訳していません)1.増え続ける世界人口を養うために地球上の人口は現在70億人以上と推定されている。国連の中位推計では、2075年にかけて95億人のピークを迎える予想だが、もっと大胆な計算では142億人まで増えるという予測もある。地域によって大きな違いがある。そこで機械エンジニア協会は、経済開発の段階ごとに異なる社会的特徴に基づいて世界を3つのグループに分けた。産業化を経て開発の進んだ成熟社会。人口は横ばいか漸減傾向で高齢化が進む。現在産業化が急速に進む、発展の後期段階に入った社会。人口増加率は鈍り、富裕層が増え、平均年齢も上昇していく。産業化が始まりつつある開発初期段階の社会。人口増加率は非常に高く(2050年までに2~3倍)、若年層が圧倒的に多い。21世紀の人口増加に最大の影響を与えると予測されるのが3番目のグループである。多くの課題が待ち受けている。現実的な解決策を見出すには、科学者や農業従事者の努力とともに、技術者(エンジニア)たちがその持てる技術と知識を広く社会に還元し、創造性を発揮して革新的で持続可能なアプローチを提供していく必要がある。立ち向かうべき課題のスケールの大きさを示すもうひとつの数字がある。人口増加に伴い、農産物の需要が今世紀半ばまでに70%増える、という長期予測だ。同時に、国々が豊かになるにつれ、穀物中心の食生活から動物性食品の大量消費へのシフトが起きる。今後40年で、動物性食品からの摂取カロリーは、世界平均で一人1日440Kcalから620kcalへ40%増えると予想されている。これは国・地域によって大きな差があり、たとえば東アジアおよびサハラ以南アフリカでは、一人当たり食肉消費の増加は重量ベースでそれぞれ55%と42%と予想されるのに対し、欧米を含む先進国では14%程度である。今日までの歴史が示すのは、人口増加と食生活の変化に対応し、人類はエンジニアリングと科学の力で食料増産のための技術革新を行ってきたということである。1960年から2000年の間に、アジアとラテンアメリカにおけるコメ、トウモロコシ、小麦の生産量は66~88%も増加した。このような大量増産を可能にしたのは、高収量品種の導入や化学肥料の使用、収穫物の管理技術の発達である。同じ期間に、一人当たり食肉消費量は世界平均で50%増えており、なかでも東アフリカや北アフリカでは2倍、東アジアでは3倍に伸びている。200年前、世界人口がいまの7分の1だったころ、トーマス・マルタス牧師が残した有名な予言がある。それは「将来の人口増加は遅かれ早かれ、飢饉や疫病、大量死の影響を受けるだろう」というもので、これは1960年代のポール・アーリッチの研究にも反映されている。前に、まだ現実のものとはなっていない。今日すでに増産の余地があることが判明している地域もある。今後最大の人口増加が見込まれるサハラ以南のアフリカでは、土地養分の枯渇を防ぐことができれば穀物生産を今の3倍に増やすことが可能とされている。これはニューヨークのコロンビア大学ミレニアム・ビレッジの研究によるもので、現在1ヘクタールあたり1トンと1960年代の水準にとどまっている収穫高を、3トン以上に増やせるというものだ。これは主に、施肥の管理技術の向上や品種改良、さらに最新のエンジニアリング技術と農業経済学の導入によって達成される。実際、この研究に参加した村では、年間の自家消費分以上の食料を収穫することに成功したという。同様にマラウィは、政府が推進した品種改良と肥料使用によってトウモロコシの生産を3倍に増やし、同国は食料被援助国から食料輸出国、さらに食料援助国へと変貌をとげた。した例が示すのは、サハラ以南のアフリカにおいては、科学とエンジニアリングに基づく環境負荷の少ないグリーン革命によって、食料安全保障が大幅に改善される可能性があるということである。した貧困国における農産物の増産は、世界規模の食糧危機に対する適切な対策である、という点では農業生産者も政策立案者も合意しているが、その推進を妨げるいくつかの問題がある。土地需要との競合が激化する。農業に利用できる水資源の減少。地球温暖化で降水が不安定になり、さらに都市開発や工業用の水需要との競合が激化する。エネルギー、とりわけ化石燃料の大幅な価格上昇。簡単に利用可能なエネルギー資源は、需要の高まりとともに枯渇してきている。動かすために直接必要な燃料だけでなく、化学肥料や農薬の製造に使われる大量の天然ガスにも当てはまる。経済発展に伴い、特に若い世代にとって他の魅力的な職業が増えるためである。食料増産と同様、こうした問題もいずれ解決できる日がくるかもしれない。将来への影響を最小限にとどめるためには、同時並行で複数の取り組みを進めることが賢明といえる。その一つが、世界における食料廃棄の現状を把握し、食品ロスの削減を進めることである。現在、世界では年間に約40億トンもの食料が生産されているが、そのうち30~50%、実に12~20億トンが、人の口に入る前に喪失または廃棄されている。この莫大な量の食品ロスを発生させている原因は複数ある。世界人口が2075年までにいまの35%増しの95億人に達するとして、上記の食品ロスをなくすことが60~100%もの食料増産に匹敵するとすれば、どうだろうか?単純にいえば、ロスを削減・根絶するだけで、21世紀の食料需要激増への強力な対応策となりうることは明白である。食料生産は土地・水・エネルギーなどの天然資源を大量に使用するため、この取り組みは持続可能性の面でも環境破壊リスク軽減の面でも、多大な恩恵をもたらすと見込まれる。私たち機械エンジニア協会は、将来の世代が十分に食べていくためには、食料生産効率を最大限に高める方法を追求するだけでなく、その食料を人類が余すことなく利用しきるための方策を見出す必要があると考える。fukushima現在45人フォロワーがいます。