Könnten Hydrokulturfarmen 100 Milliarden Menschen vernünftigerweise ernähren?

Wenn eine Energiequelle vorhanden ist, ist dies möglich.

Wo Sie anfangen, auf Probleme zu stoßen, ist die erzeugte Wärme. Wie viel Strom verbrauchen Sie auf dem Planeten? Sobald dies mit dem Sonnenlicht vergleichbar wird, werden Sie den Planeten um eine erhebliche Menge aufheizen.

Mit einer Stromquelle meine ich unabhängig von normalem Sonnenlicht. Lokal erzeugte Fusion vielleicht? Es könnte tatsächlich sonnenbasiert sein, mit weltraumgestützten Solarplattformen, die Energie nach unten strahlen.

100 Milliarden Menschen? Einfach . Sie müssten nicht einmal die vertikale Landwirtschaft verwenden (obwohl dies irgendwann kostengünstig werden kann). Die Erde hat bereits einen massiven landwirtschaftlichen Überschuss (wir verschwenden ~40 Prozent von allem, was wir anbauen, und Fettleibigkeit ist in weiten Teilen der reichen Welt endemisch geworden). Wann immer es Hunger gibt, hat es fast immer mit Krieg oder unterdrückerischen Regierungen zu tun, die verhindern, dass die Lebensmittel die Menschen erreichen, die sie brauchen. Darüber hinaus ist der größte Teil der weltweiten Landwirtschaft fürchterlich ineffizient. Amerikas landwirtschaftliche Produktion pro km2 ist dank technologisch fortschrittlicherer Techniken etwa siebenmal höher als die Afrikas. Schließlich ist vieles, was wir essen, schrecklich ineffizient (12 Pfund Getreide werden benötigt, um 1 Pfund Rindfleisch herzustellen, und Obst und Gemüse sind nahrhaft, nehmen aber große Flächen ein und es fehlt ihnen an Kalorien).

Da Vitamine synthetisch hergestellt werden können, brauchen Sie theoretisch nur Kalorien. Nehmen wir also zwei Szenarien: eine dystopische Schwarmwelt, in der jeder 2000 Kalorien pro Tag und geeignete synthetische Vitaminersatzstoffe erhält, und eine ausgewogenere Zukunft, in der Land übergeben wird weniger effiziente Verwendungen wie Fleisch und Gemüse. Der Einfachheit halber schätze ich, dass dies platzmäßig 5-mal weniger effizient ist als die dystopische Kartoffelpaste. Wenn jemand anderes eine bessere Vorstellung von diesem Verhältnis hat, kommentieren Sie es bitte.

1 Quadratkilometer Ackerland kann mit aktuellen Methoden genug Kalorien produzieren, um 2350 Menschen zu ernähren. ~11% der Landfläche der Erde werden für den Ackerbau genutzt (Weiden etc. ignoriere ich). Das bedeutet, dass derzeit 56 Millionen Quadratkilometer Ackerland bewirtschaftet werden. Wenn all dieses Land Kartoffeln gewidmet und effiziente Methoden angewendet würden, könnten Sie über 100 Milliarden Menschen ernähren (dies passt irgendwie zu meinem ausgewogenen Ernährungsverhältnis von 5: 1, da dieses Land jetzt 7 Milliarden Menschen mit einer relativ ausgewogenen Ernährung ineffizient ernährt).

Wenn Sie eine bessere Ernährung wünschen, ist es an der Zeit, nach anderen Lösungen wie Ihren Türmen zu suchen. Neben der Raumeffizienz ist ein weiterer wichtiger Aspekt, dass sie ihre Umgebung so steuern können, dass sie weitaus effizienter ist als herkömmliche Farmen. Es wird geschätzt, dass man durch die Kombination von Hydroponik und Aeroponik bis zu 50.000 Menschen pro Quadratkilometer ernähren könnte. Da es 100 Stockwerke geben wird, erhöht sich dies auf 5.000.000 Menschen pro Quadratkilometer landwirtschaftlicher Türme (auf Kartoffelpaste). Da wir über eine ausgewogene Ernährung sprechen, sagen wir nur 1.000.000 Menschen. Bei dieser Rate bräuchte man 100.000 Quadratkilometer Landwirtschaftstürme, um 100 Milliarden Menschen gesund und ausgewogen zu ernähren. Das hört sich nach viel an, aber es ist im Grunde 1/4 von Kalifornien (oder 25 Tokyos), und da diese umweltkontrolliert sind, können Sie sie überall bauen. Der Vorteil dabei ist, dass ehemaliges Ackerland als Naturschutzgebiet zurückgewonnen oder zu neuen Städten entwickelt werden kann. Um diese Lebensmittel in die Städte zu transportieren, wäre ein enormer logistischer Aufwand erforderlich, sodass diese Farmen möglicherweise ganze Häuserblocks einnehmen würden, um den Verderb der Lebensmittel während des Transports zu verringern.

Schließlich berücksichtigt dies nicht mögliche Effizienzgewinne, die durch die Verwendung von GVO und anderen neuen Fortschritten erzielt werden könnten, an die wir noch nicht einmal gedacht haben. Wenn die Geschichte ein Anhaltspunkt ist, könnten uns diese eine noch massivere Effizienzsteigerung bringen (vielleicht 100 Mal, vielleicht mehr). Wenn dies in einer Zukunft ist, in der diese Art von Massenbau möglich ist, wurden diese Techniken wahrscheinlich bereits entwickelt, sodass meine 100.000 Quadratkilometer an Gebäuden eine gewaltige Mathussche Überschätzung sein könnten (wenn Sie nicht wissen, wer Malthus ist, suchen Sie ihn! ).

Hinweis: Quellen siehe hier: Wie viele Menschen können Sie pro Quadratkilometer Ackerland ernähren?

Jeder Landwirtschaftsturm müsste von seinen nächsten benachbarten Rahmentürmen getrennt sein, um zu verhindern, dass ihre Schatten die der Sonne zugewandte Oberfläche des anderen verringern. Infolgedessen konnte nicht jeder Hektar des derzeitigen Ackerlandes in einen Turm umgewandelt werden. Sie würden daher niemals das 100-fache unserer derzeitigen Ernteleistung erreichen.

Außerdem würde die Logistik für die Lagerung und den Transport so vieler Lebensmittel enorme Mengen an Platz, Energie und Arbeitskraft (oder Roboterkraft) verbrauchen. Hinzu kommt der zusätzliche Platz, der benötigt wird, um weitere 94 Milliarden Menschen zu beherbergen und zu unterhalten, die Abfallentsorgungsdienste usw.

Sie sind besser dran, den gesamten Prozess zu vereinfachen. Entfernen Sie den Anbau von Nahrungsmitteln vollständig aus der Gleichung. Wenden Sie stattdessen Ihre unbegrenzte Energie und fortschrittliche Wissenschaft an, um herauszufinden, wie Sie postverdauliche Nebenprodukte (Fäkalien) in essbare, appetitliche und biologisch aufrechterhaltende Lebensmittel reaktivieren und rekonstituieren können. Dann kannst du alle Pflanzen loswerden und deine hübschen Türme verwenden, um mehr Menschen zu lagern.

Mit bequemer Energiequelle, wie einem thermonuklearen Reaktor, ja, lebensfähig, keine Probleme.

Es muss nicht an Küsten sein, dann bauen wir 1000 km lange Öltransferleitungen, Wasser ist noch einfacher.

Sie können auch eine Art Akropolis bauen, die mehr oder weniger einen geschlossenen Kreislauf mit Wasser hat, sodass Sie möglicherweise nicht zu viel Wasser nachfüllen müssen.

Bei erneuerbaren Quellen ist nicht alles so gut.

So oder so kommt alle Energie von der Sonne.

Die billigste und erneuerbarste Energiequelle sind die Pflanzen selbst. Alles, was Sie brauchen, ist ein Pflanzensamen, und kümmern Sie sich darum, und er wird Energie in Nahrung umwandeln. Nachdem Sie es gut gepflegt haben und einige Zeit verstrichen sind, können Sie das Produkt essen oder an Vieh verfüttern.

Der Punkt ist, dass jede Energie, die Sie aus erneuerbaren Quellen gewinnen, Ihre Absicht ist, diese Energie den Pflanzen zuzuführen, und sie sind der Engpass.

Photosynthetische Effizienz - Die Effizienz beträgt etwa 1-2%

Eine Art köstliche Nährpaste kann helfen, eine Art andere Art, Nahrung zu erzeugen, kann die Effizienz der Energie-zu-Nahrung-Umwandlung erheblich verbessern.

Mit Pflanzen braucht es etwa 10kW 24/7/365 - um einen Menschen zu ernähren.

Interessante Karten der Sonneneinstrahlung hier - sie variiert zwischen 2500 kWh/Jahr/m ² für heißes Klima und 1500-700 kWh/Jahr/m ² für mildes und kaltes Klima.

Im Durchschnitt braucht man etwas zwischen 350 bis 800 Quadratmeter, um einen Menschen zu ernähren (ein bisschen ausgefeilteres System als gewöhnliches Gewächshaus, aber theoretisch)

Für 100 Milliarden Menschen benötigen wir etwa 14-31% der Oberfläche unseres Planeten.
Also Antwort ist ja, hier kein Problem.

Wenn wir denken, das Meer ist so ein ausgeklügeltes Gewächshaus, das ich bereits erwähnt habe, es hält die Temperatur an vielen Stellen über dem Gefrierpunkt, es speichert Energie usw.

Wenn wir die Situation weiter verbessern wollen, dann ist das Hauptproblem, das angegangen werden muss, die Effizienz der Anlagen selbst.

Neue Art der Umwandlung von CO2 ist effizienter als das, was Pflanzen tun

Ein Team deutscher Wissenschaftler hat gerade an dem Prozess herumgebastelt, mit dem Pflanzen Kohlendioxid einatmen, und einen weitaus effizienteren Weg entdeckt, es loszuwerden. ..... Pflanzen, Algen und andere Organismen verwandeln CO2 in Treibstoff. Erb und seine Kollegen haben diesen Prozess überarbeitet und ihn um etwa 25 Prozent energieeffizienter und möglicherweise bis zu zwei- oder dreimal schneller gemacht.

Basierend auf dem Wiki-Artikel zur photosynthetischen Effizienz, vielleicht eine weitere 2-3-fache Verbesserung (wandeln Sie nicht verwendetes Licht in nützliches Licht um, verkürzen Sie die Nachtatmung)

Gegen Sonnenkollektoren usw. als Hauptquelle für alle Energie, die wir benötigen (insbesondere für die Lebensmittelproduktion), ist die Tatsache, dass Tiere, Insekten usw. kein Teil des Ökosystems von Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen sein können. Aber sie können und sind Teil des pflanzlichen Ökosystems - wenn wir also die Absicht haben, die Biosphäre der Erde zu erhalten (und das ist sehr wichtig, da es sich um eine lebendige Geschichte handelt, eine lebendige Datenbank von Genen, die wir in Zukunft für uns nutzen können und die dazu beiträgt Evolutionsprozesse verstehen usw.) - dann sollten wir Lösungen haben, die die Biosphäre der Erde integrieren.

100 Milliarden Menschen sind kein Problem, wenn wir in den Weltraum gehen, 100 Milliarden und noch viel mehr, und es ist ein einfacherer Weg, das Problem zu lösen. Erwähnen Sie dies nur für den Fall, wenn Sie einen solchen Weg zur Lösung des Problems in Betracht ziehen möchten.

Als Schlussfolgerung

Ja, es ist möglich, 100 Milliarden Menschen auf der Erde zu ernähren, energetisch gibt es keine Probleme, einige technologische Herausforderungen, aber keine größeren Probleme.

Und danke an Bert Haddad für den Hinweis auf Rechenfehler.

Es gibt viele Ineffizienzen in der Lebensmittelproduktion und -verteilung, die beseitigt und die überschüssigen Lebensmittel zur Unterstützung der wachsenden Bevölkerung verwendet werden können. Erstens haben Studien gezeigt, dass in den Industrieländern etwa 50 % aller Lebensmittel im Müll landen. Zweitens neigen die Menschen in den Industrieländern dazu, viel mehr Kalorien zu sich zu nehmen, als sie tatsächlich brauchen. Drittens könnte die Viehzucht sehr ineffizient sein. Wenn Sie die Maisfütterung eliminieren, können Sie den Mais (oder was auch immer Sie stattdessen anpflanzen) verwenden, um Menschen zu ernähren. Viertens können Sie die ertragreichen landwirtschaftlichen Techniken (Einsatz von Pestiziden und Maschinen, GVO usw.), die derzeit in der entwickelten Welt verwendet werden, in Entwicklungs- und Dritte-Welt-Länder exportieren und viel höhere Erträge pro Hektar erzielen.

Allein mit diesen Effizienzsteigerungen könnte man die Weltbevölkerung wahrscheinlich verdoppeln.

Wenn Sie dazu reichlich billige Energie hinzufügen, sind Ihren Möglichkeiten keine Grenzen gesetzt. Sie können Entsalzungsanlagen bauen und Nord- und Westafrika in Grasland (oder Sumpfland, wenn Sie Reis anbauen möchten) umwandeln, wodurch Millionen Morgen Ackerland hinzugefügt werden. Sie können Land aus dem Meer zurückerobern. Sie können Ihre Felder beleuchten und so die Ernte die ganze Nacht hindurch wachsen lassen.

Sobald Sie (praktisch) unbegrenzte Energie haben, befinden Sie sich in einer Welt nach der Knappheit.

Fusionsreaktor ist nicht streng erneuerbar

Das ist etwa das 14-fache der heutigen Nahrungsmittelproduktion.

Wenn man die Menge des heutigen Ackerlandes bedenkt, sind das eine Menge 100-stöckiger Gebäude. Wenn Sie mit dem Gebäude beginnen und ins Landesinnere gehen, kommen Sie sehr wahrscheinlich auf mehr als 1 Stockwerk Ackerland. Müsste die Küste mit mehreren 100-stöckigen Gebäuden stapeln.

Oberboden und Wasser in Wüsten zu bringen wäre wahrscheinlich effektiver. Nutzen Sie die Ozeane für Pflanzen (z. B. Algen).

Wie bereits erwähnt, erzeugt das viel Wärme.

Sie müssen sich auch mit dem 14-fachen menschlichen Abfall befassen. Werden unser Grundwasser, unsere Flüsse, Seen und Ozeane damit umgehen?

Nicht machbar. Hitze und menschlicher Abfall. Ich bin mir nicht sicher, ob du genug 100-stöckige Gebäude bauen könntest.