So wie wir es vom 17. Jahrhundert bis zum Kunstdünger gemacht haben: Das Vier-Felder-System.

http://www.saburchill.com/history/chapters/IR/003f.html

Die Innovationen in diesem vierjährigen Rotationssystem waren Rüben und Klee ...

Klee ist eine Pflanze, die in der Lage ist, dem Boden Stickstoffverbindungen hinzuzufügen, weil ihre Wurzeln spezielle Strukturen, sogenannte Wurzelknöllchen, aufweisen. In diesen Knötchen befinden sich symbiotische Bakterien, die sich ernähren, indem sie Luftstickstoff binden und Nitrate (stickstoffhaltige Salze) produzieren. Der Klee, der nahrhafter als Gras ist, wurde zum Weiden des Viehs verwendet. Das Vieh wiederum produzierte Gülle, die wieder in den Boden gepflügt werden konnte.

Um Ihnen eine Vorstellung von der Ertragssteigerung zu geben:

1705 exportierte England 11,5 Millionen Quarter Weizen. Bis 1765 war der Weizenexport auf 95 Millionen Quarter gestiegen. Der zweite Effekt war, dass der Viehbestand, der vor den Wintermonaten nicht mehr geschlachtet werden musste, sowohl quantitativ als auch qualitativ zunahm.

Der Großteil der Ertragssteigerung war seitdem mehr auf verbesserte Sorten als auf Düngemittel zurückzuführen, aber die Verwendung der Düngemittel bedeutet, dass wir Jahr für Jahr die gleichen Feldfrüchte auf den gleichen Feldern anbauen können, anstatt irgendeine Art von Landmanagement und Rotation durchführen zu müssen .

Hydroponik

Vorausgesetzt, Sie haben anständige Recyclingsysteme, um die entsprechenden Elemente im System zu halten - wahrscheinlich hauptsächlich aus Abfallsystemen gewonnen -, können Sie Ihre Pflanzen in vertikalen Farmen stapeln, die unter LED-Lichtern angebaut werden, die so eingestellt sind, dass sie die perfekten Lichtwellenlängen für die betreffenden Pflanzen freisetzen. Sie können Ihre Farmen so hoch oder so tief stapeln, wie es Ihre Architektur zulässt, was eine äußerst effektive Nutzung des begrenzten Platzes ermöglicht.

Aquakultur

Wenn Sie Zugang zum Meer oder zumindest zu einem ziemlich anständigen See haben, können Sie große Mengen an Algen oder Bakterien züchten, um Nährstoffe aus einem viel größeren Bereich zu ziehen. Insbesondere Spirulina ist ein „Superfood“ Cyanobakterium, das alle Aminosäuren produziert, die ein menschlicher Körper benötigt. Andere Cyanobakterien können atmosphärischen Stickstoff fixieren oder sogar komplexe Kohlenwasserstoffe wie Öl produzieren.

Diese Algen können auch in Tanks gezüchtet werden, die der Hydroponik-Option ähneln; offenes Wasser ist nicht unbedingt erforderlich.

Die limitierenden Nährstoffe (unter der Annahme einer Pflanzenphysiologie wie der unseren) sind N, P und K: Stickstoff, Phosphor und Kalium.

Die Verwertung von (sterilisiertem) Stickstoff aus Bioabfällen bekommt man bisher nur; Der verfügbare Stickstoff ist wahrscheinlich die Hauptbeschränkung, nach Wasser, Licht und der richtigen Temperatur. Allerdings muss der Stickstoff „fixiert“ sein, anstatt dreifach an ein anderes Stickstoffatom, N2, gebunden zu sein. Mit genügend Energie (und technischer Basis) kann man N2 aus der Atmosphäre über das Haber-Bosch-Verfahren künstlich zu Ammoniak (NH3) fixieren, das wiederum in Harnstoff oder Nitrate umgewandelt werden kann – oder sogar direkt als Düngemittel verwendet werden ( obwohl es bei letzterem Ansatz zu gewissen Volatilitätsverlusten kommt.) Für eine Küstenstadt/einen Küstenstaat ist die Aquakultur eine weitere Option zur Fixierung von Stickstoff, da es marine Archea-Arten gibt, die Stickstoff binden, genau wie Leguminosen und ihre symbiotischen Wurzelbakterien dies an Land tun. Die meisten natürlich vorkommenden Quellen von festem Stickstoff (wie Guano) sind erschöpft.

Phosphor und Kalium werden wahrscheinlich wirtschaftlicher zu handeln sein, solange natürlich vorkommende Quellen verfügbar sind. Eine Wiederverwertung aus Bioabfällen oder Meerwasser ist ebenfalls möglich, jedoch aufgrund ihrer relativen Verdünnung teuer.

Sie haben in Ihrer Frage zwei Probleme zu lösen, die beide mit der modernen hochintensiven Landwirtschaft zusammenhängen:

• Wie Sie Ihre landwirtschaftliche Maschinenflotte mit Diesel antreiben, und
• Wie man das Land düngt

Eine andere Antwort hat die Düngung durch Fruchtfolge und Landmanagement diskutiert, was funktioniert, aber nicht die hohe Dichte zulässt, von der die moderne Landwirtschaft abhängt.

Dies kann für Ihre Megastadt gelöst werden, indem Sie die Farmen auf mehr Land verteilen, um Dichte durch Menge zu ersetzen. Vieh ist eine großartige Möglichkeit, ungenießbare Pflanzen in essbares Fleisch umzuwandeln. Auch hier können wir keine intensive Tierhaltung betreiben, aber wir könnten zu den Cowboy-Tagen zurückgehen, als offene Kleefelder von Vieh gefressen wurden.

Das Problem ist also wirklich eines der Energie nach dem Öl, das wir anscheinend ziemlich im Überfluss haben. Sie erwähnen Atomkraft; Riesige hügelkriechende Mähdrescher können Atomgeneratoren (oder zumindest Radioisotopen-Wärmemaschinen) an Bord haben. Die Käferkombinate könnten dem Stadtstaat gehören und von ihm betrieben werden, um "Waffen aus den Händen von Terroristen fernzuhalten" oder was auch immer Sie wollen, aber wir haben heute tragbaren Atomstrom und Dampf. Wenn überhaupt, würde die Versorgung einer Großstadt ohne Öl noch GRÖSSERE Farmen mit GRÖSSEREN Mechanisierungen erfordern, damit wir GROSSE Maschinen mit Atomkraft betreiben können. Die Lastwagen, die von den Mähdreschern abfahren, könnten batteriebetrieben sein; Sie werden beim Beladen am Mähdrescher aufgefüllt und beim Entladen am Silo aufgefüllt.

Öl ist nicht magisch, es ist einfach die einfachste Form tragbarer Energie, die wir heute haben. Aber es gibt viele Möglichkeiten, Energie ohne Öl zu erzeugen; Es ist nur so, dass keines so sicher, zuverlässig oder der Öffentlichkeit zugänglich ist wie Öl heute. In einer Situation, in der kein Öl mehr verfügbar war, würden wir einen Weg finden, die Infrastruktur mit Strom zu versorgen, um uns zu ernähren; vor allem, wenn wir uns nur um einen Stadtstaat Sorgen machen.

Wissenschaft und Knoten . Eine andere Sache. Klee ist so nützlich, weil er symbiotische Bakterien enthält, die Stickstoff und ähnliches im Boden fixieren. Kühe fressen den Klee, um Dünger zu produzieren, der dann die Felder düngt. Ich weiß, dass Sie gesagt haben, dass die Wiederverwertung von Abfällen aus der Stadt ein No-Starter ist ... aber warum? Wenn wir die menschlichen Abfälle aus der Stadt zurückholen und mit Atomkraft verarbeiten würden, könnten sie leicht Felder düngen. Und Biotech-Firmen würden in dieser Zukunft wahrscheinlich das Fixierungsproblem in riesigen Bakterientanks lösen; darüber machen wir uns heute keine Sorgen, weil Dünger noch relativ billig ist.

Sie haben wirklich zwei unvereinbare Fragen, 1) Post-Kohlenwasserstoff und 2) so wenig Platz wie möglich zu verwenden. Die Lösung für Nr. 1 besteht darin, die Einschränkung von Nr. 2 zu lockern.

Mehrfacher Anbau (3/4-Feld-Methoden &c) und andere Techniken, die zum Anbau von Feldfrüchten ohne künstliche Düngemittel auf Kohlenwasserstoffbasis erforderlich sind, sind bereits gut bekannt. Möglicherweise erzielen Sie keinen so hohen Ertrag, sodass Sie möglicherweise mehr Land verwenden müssen.

Für die mechanisierte Ernte scheint es keinen guten Grund zu geben, warum die weit verbreiteten Bewässerungssysteme mit zentralem Drehpunkt nicht an elektrisch angetriebene Geräte angepasst werden könnten. Der Transport vom Feld zum Markt könnte natürlich elektrifiziert und Abfall in Biokraftstoffe umgewandelt werden.

Für Fleisch hat jemand bereits eine Rückkehr zur Weidehaltung von Rindern im Freiland vorgeschlagen. Erweitern Sie dies auf mehr Arten und stellen Sie die Bedingungen der Prärie wieder her (wobei Sie sich mit Staubtöpfen und Ländern befassen, die ohne künstliche Düngemittel marginal sind).

Verabschieden Sie sich schließlich von der Vorstellung, Megastädte seien eine gute oder sogar unvermeidliche Sache. Mit dem Wachstum des Internets können viele Jobs durch Telearbeit erledigt werden, wodurch es unnötig wird, physisch dort zu sein, wo sich Ihre Arbeit befindet. (Vor ein paar Jahren hatte ich zwei Jobs, einen im Silicon Valley, den anderen in der Schweiz, während ich woanders lebte.) Damit die Menschen näher an ihren Nahrungsquellen leben können, anstatt durch die Wirtschaft gezwungen zu sein, in großen Städten zu leben.