Kringlopen berekenen: Embodied land & de landbouw

Vooraleer op de landbouw in te gaan, en de beschikbare cijfers daarvoor, nog even kort samengevat hoe kringlopen gesloten te houden. Daarvoor is een rekenmethode ontwikkeld, MAXergy, Met Embodied Land als meet eenheid. Voor zover nog onbekend daarmee , eerste deze nog even kort uitgelegd: Om kringlopen te sluiten, of gesloten te houden, moet aan een aantal voorwaarden voldaan zijn:

– het gebruik van bronnen dient niet sneller te gaan als de natuur ze kan herstellen.

– Indien bronnen niet binnen menselijke generaties kunnen herstellen, moet het gebruik beperkt worden, en de mens zelf eventueel voor herstel zorgen.

– De energie die gestoken wordt in het gebruik van bronnen moet beperkt zijn, en zelf ook binnen een gesloten kringloop passen.

Praktisch komt het er op neer dat alle brongebruik in energie is uit te drukken: energie om grondstoffen te groeien of te winnen, en om te converteren in bruikbare vorm; energie om de eindproducten te gebruiken, (operationele energie), en energie om de voorraden te herstellen.(in de vorm van hernieuwbare energie, niet fossiel uiteraard, wel evt arbeid als vorm van duurzame energie)

Ofwel EE+CE+OE : zijnde Embodied energie, Circulaire energie en Operationele energie . Overigens inclusief 2e en 3e orde effecten van materialen, zoals de impact van de inzet van materialen voor bijvoorbeeld voertuigen en fabrieken. Dat is in feite de formule voor een kringloop benadering, (ook wel “closing cycles calculation tool”)

Bij gebruik van energiebronnen van binnen het systeem (de aarde) , zullen ook die voorraden hersteld moeten worden. Aangezien energiegebruik altijd met energieverlies gepaard gaat, (beter exergieverlies) is feitelijk de enige optie om de enige bron van buiten het systeem te gebruiken: de zon (-nestraling) en afgeleide secundaire vormen zoals wind of waterkracht. (en dan ook de materialen om zon en wind te converteren weer meenemen in de beschouwing)

De (zonne) energie om die kringlopen in stand te houden en te benutten kan uitgedrukt worden in land gebruik. Direct zoals voor het groeien van grondstoffen, of indirect, om zonne energie in gewenste vormen om te zetten, zoals via zonnepanelen in elektriciteit (land voor de opstelling van de panelen, maar ook land nodig ter compensatie van de gebruikte materialen, de circulaire energie). Land is dan ook de gemene deler in het sluiten van kringlopen. Dus EE+CE+OE uitgedrukt in “Embodied Land”.

Ook arbeid kan omgerekend worden in landgebruik. Zie onze publicaties voor meer achtergrond [1,2] en de toepassingen van de berekeningen in een vergelijking van materialen in het IMDEP project [3]

in 2017 promoveerde Michiel Ritzen aan de TU Eindhoven, waarbij hij voor een een deel van zijn werk gebruik maakte van de MAXergy aanpak. [4] Onlangs kreeg ik de beschikking over de nodige cijfers van een andere promotie, van Meino Smit in Wageningen, die deze uitgangspunten tot op zekere hoogte gebruikt in zijn berekeningen voor de Nederlandse landbouw. [5] Op pagina 46-47 geeft hij een samenvatting van zijn interview met mij, over Embodied land en systeemeneutraal* rekenen. Hij zat zelf ook al op het spoor om secundaire en tertiaire effecten mee te rekenen, en komt in zijn onderzoek tot 3 indicatoren voor de landbouw: het landgebruik, de arbeidsinzet en het energiegebruik, in een vergelijking van de situatie in 1950 en 2015. zie tabel 1.

Hij laat zien dat de landbouw slechts floreert doordat ze een enorme aanslag doet op bronnen buiten die landbouw, extra land en fossiele energie. De Energie die in de landbouw geïnvesteerd wordt, is vele malen hoger als wat er aan voedsel-energie uitkomt ( per hectare direct en indirect land) . De enige volhoudbare oplossing zo blijkt uit zijn studie is landbouw die arbeid weer in ere herstelt, (bestaande) kassen alleen nog onverwarmd gebruikt, en veeteelt afschaft. Dan komt de landbouw binnen volhoudbare grenzen, en is dan net voldoende om de Nederlandse bevolking te voeden.

Smit geeft ook totalen voor NL, maar ik beperk me hier tot de genormaliseerde waarden per hectare.

2015 1950
Input Energie 165 GJ/ha-jaar 23 GJ/ha-jaar
Input Land 2,,7 ha/ha-jaar 1,16 ha/ha-jaar
Input arbeid 0,16 aje 0,26 aje aje: arbeidsjaren equivalent
Output energie 26 GJ/ha 23 GJ/ha

In 1950 kwam er net zoveel energie uit als er in ging, maar dan in de bruikbare vorm: voedsel. Er was iets meer land nodig dan de bebouwde hectare, en er moest een kwart van een arbeidsjaar worden geïnvesteerd. In 2015 liggen die verhoudingen anders: de input van energie is nu een factor 6 hoger dan de output! Daarbij is ook nog eens ruim extra land beslag nodig. De arbeid is iets gedaald uiteraard. (Maar dat is ook weer nadelig, want die arbeidstijd gaat nu op aan andere belastende activiteiten: langer en meer op vliegvakantie bijvoorbeeld tov 1950) Dat is uiteraard niet volhoudbaar met een EROI van 6:1 . Landbouw is in feite dus een grote netto energievernietiger.

MAXergy met Embodied Land gaat echter nog een stap verder, en brengt die drie gegevens: land, arbeid en energie onder in 1 getal, zonder weegfactoren oid, alles teruggerekend naar Landgebruik. Immers, energiegebruik is ook land gerelateerd: via zonne energie, en zelfs de fossielen zijn gefossiliseerde biomassa, van land afkomstig ( of zee-bodem!) , en arbeid ‘leeft’ van land. Uiteindelijk is land ons echte kapitaal.

Dus maar eens aan het rekenen geslagen. Om te kijken of we de volledige gesloten kringloop berekening kunnen maken, met Behulp van Maxergy en de Embodied Land indicator.

Voor 1 ha voedsel gaat erin: ofwel Is EL
energie 165 GJ/ha 382 m2 PV 50000 m21
land 2.72 ha 27200 m2
arbeid 0,16 aje 480 m22
Totaal: 7,7 ha-jaar3

En dat kan dus: Energie uitgedrukt in m2 PV oppervlak, plus een oppervlak nodig om de grondstof voorraad te herstellen ( ook weer in (circulaire) energie m2’s uitgedrukt), land blijft land, en arbeid: het oppervlak nodig voor voedsel-energie om die arbeider aan de gang te houden .

De totale impact, in Land uitgedrukt, is 7,7 hectare, in beslag genomen voor de opbrengst van 1 hectare! Op de manier van 1950 was dat maar 1,9 hectare. (uiteraard was dat voor de industriële revolutie  1 of minder -ex zonne energie). Zie daarvoor Victor Smil in zijn laatste boek[6]

Overigens, dat is nog steeds niet de volle kringloop berekening zoals aan het begin geschetst. Er zit wel de secundaire en tertiaire directe landgebruik in (voor fabrieken etc) en de embodied energy van dat secundaire en tertiaire gebruik (voor de bouw van tractoren etc) maar nog niet de laatste stap, de circulaire energie. CE: de energie nodig om voor alle ingezette materialen ( van fabrieken , tractoren etc) de kringloop te herstellen. En dat is , zo blijkt uit eerdere berekeningen, zeker waar het metalen betreft, de grootste hap: om de metalen van tractoren, fabrieken en transport terug in een gesloten kringloop te brengen, vergt immens veel energie. Daar is wel wat aan te doen, zoals Ritzen in zijn berekeningen introduceerde/liet zien: die door recycling die impact drastisch omlaag kon brengen, maar dan moet het wel eeuwig in omloop blijven, om de noodzaak tot herstel overbodig te maken. Maar ook dan is er nog impact van die Circulaire energie, want 100% recycling is onmogelijk, en ook een evt. gereduceerd CE deel is dan nog niet meegenomen in deze berekening. Wellicht dat ik daar nog eens aan ga rekenen maar eigenlijk is de situatie nu al desastreus genoeg.

Overigens, dit geldt voor vele sectoren, toevallig is voor landbouw dit nu eens gedetailleerd uitgerekend. Meer van dergelijk fundamentele onderzoeken zijn nodig!

 

 

Nawoord: Fotosynthese

De landbouw vernietigt dus meer dan ze produceert ! Of dat nu vanuit massa bekijken, energie, landgebruik, of integraal met Embodied land, het is een onhoudbare situatie.

En zelfs de onlangs in een recent onderzoek aangekondigde 40% hogere fotosynthese, en opbrengst, gaan niet helpen. Wel in de voedselvoorziening wellicht, maar niet in het voorkomen van systeemuitputting. Bovendien: die 40% hogere fotosynthese kan alleen effect hebben als er genoeg grondstoffen aanwezig zijn om in die 40 pct extra biomassa groei te voorzien, zoals fosfor en stikstof bijv. Laat dat nu net een beperkende factor zijn. En tegelijk , via kunstmest, de meest belastende factor. Voeg dat bij het feit dat de techniek niet werkt voor alle gewassen, moet ik het nog zien of we wel echt een sprong in voedselopbrengst gaan maken. (en dan nog steeds met het huidige systeem).

 

 

1Assumed is energy is from renewable resources, PV, while every m2 of PV requires another 130 m2 to restore material stocks ( to generate Circular Energy for that) . See the calculation at: http://www.maxergy.org/tool-data/ the total EL , 3233 m2-year, divided by 25 years of lifespan, gives 130 m2 permanent during use.

2Its assumed 3000 m2 pp required for an affluent diet, in open land agriculture

3This is still without full CE, see txt

 

* systeem Neutraal: ik onderscheidt 3 niveaus van aanpak van onze klimaat en milieuproblemen: energieneutraal: dan schakelen we volledig over op hernieuwbare energie bronnen: maar dat is niet klimaat of CO2 neutraal: daarvoor moeten we de verschuiving naar materialen meenemen, met name de energie die daarin wordt geïnvesteerd, de CO2 daarvan moet ook naar netto nul. Dan kan het klimaat neutraal zijn (worden). Maar klimaat is maar 1 gevolg van onze consumptiedrift . Uiteindelijk putten we de grondstoffen uit van ons wat dat betreft gesloten (aards) systeem), met vele andere gevolg effecten. Om ook dat te corrigeren, moeten we naar een Systeem neutrale aanpak: dus ook de grondstoffen voorraden herstellen, of in stand houden. MAXergy is daarvoor ontwikkeld, door Circulaire Energie te introduceren en te meten in Embodied Land. .

 

References:

[1] Rovers R., 2013, The Embodied Land indicator , Background and substantiation, RiBuilT report,

http://www.maxergy.org/wp-content/uploads/2016/01/maxergy-report-march2013-with-updates-010116.pdf. last updates at http://www.maxergy.org/the-method/

[2] Circular Energy, the missing link. R.Rovers, Paper Exergy, Life Cycle Analyses and Sustainability Conference, ELCAS, Greece 2017

https://www.researchgate.net/publication/318318419_Closing_Cycles_Circular_Energy_the_missing_link

[3] Houben, Jos, (2016) , IMDEP – Balken uit Hout-Bamboe-Staal-Aluminium – v1.0, plus the annexes: IMDEP – Balken uit Hout-Bamboe-Staal-Aluminium – v1.0 – Annex X, and the excell with data: MAXergy – Beams out of Wood-Bamboo-Steel-Aluminium – v1.0 Available via http://www.maxergy.org/downloads/

[4] Carrying capacity based environmental impact assessment of Building Integrated

Photovoltaics, chapter 8 , PhD thesis Michiel Ritzen: “Environmental impact assessment of Building Integrated Photovoltaics” , 2017, https://pure.tue.nl/ws/files/77700210/20171012_Ritzen.pdf

[5] De duurzaamheid van de Nederlandse landbouw : 1950 – 2015 – 2040, Meino Smit, 2018 WUR, isbn 9789463432894; 9463432892 , http://library.wur.nl/WebQuery/wda/2244882

[6] Energy & civilization, Vaclav Smil , okt 2018 Mit Press Ltd isbn 9780262536165

 

LinkedInFacebookShare

admin