Konkurrenz um Landflächen

• Heute hungern über 800 Millionen Menschen weltweit, das heißt mehr als jeder Zehnte! Dies, obwohl die landwirtschaftliche Produktivität in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich gesteigert wurde. Das zeigt, dass die landwirtschaftlich nutzbare Landfläche das begrenzende Gut ist. Diese Fläche nahm in der Vergangenheit aber eher stetig, wenn auch langsam ab.

• Der Anteil tier-basierter Nahrungsmittel nimmt aktuell global zu, unter anderem, weil dieser Anteil in China und Indien wächst. In Europa ist er tendenziell etwas rückläufig. Die Produktion tier-basierter Nahrungsmittel ist dabei sehr ineffizient. Es werden im globalen Mittel 80% der landwirtschaftlichen Flächen genutzt, um weniger als 20% der Kalorien durch tier-basierte Nahrungsmittel zu decken. Für jede Kalorie tier-basierter Nahrungsmittel werden zudem zwei Kalorien Futtermittel eingesetzt.

• Durch das starke Bevölkerungswachstum nimmt die pro Person zur Nahrungsmittel-Erzeugung verfügbare Landfläche stetig ab. Nach der mittleren Variante des Bevölkerungswachstums wird sie bis 2100 um etwa einen Faktor 1,5 und nach der hohen Variante um einen Faktor von über 2 geringer sein. Die landwirtschaftliche Produktivität muss dies also durch eine zunehmende Intensivierung auffangen. Das Bevölkerungswachstum steigt dabei exponentiell, währen die landwirtschaftliche Produktivität nur linear zunimmt.

• Sowohl bei der hohen als auch bei der mittleren Variante der Bevölkerungsentwicklung werden die landwirtschaftlich genutzten Landflächen trotz maximaler Intensivierung der Landwirtschaft immer an der Grenze ihrer Belastbarkeit bewirtschaftet werden müssen, wenn der Anteil tier-basierter Nahrungsmittel weiter so hoch bleibt wie bisher. Bei der hohen Variante des Bevölkerungswachstums muss sogar Wald in Ackerfläche umgewandelt werden, um alle Menschen ausreichend ernähren zu können.

• In vielen Szenarien wird zudem intensiv Bio-Energie genutzt, um den Klimawandel zu begrenzen. Die Erzeugung von entsprechenden Energie-Pflanzen konkurriert zusätzlich um landwirtschaftlich nutzbare Fläche. Eine ausschließlich auf Abfällen der Nahrungsmittelproduktion, das heißt ausschließlichem Einsatz von Biomasse der dritten Generation, basierende Bio-Energie kann keine nennenswerten Anteile unseres Energiekonsums decken. Einsatz von Bio-Energie bedeutet daher bei der hohen und mittleren Bevölkerungsvariante mehr Hunger in der Welt - auch heute schon.

• Vergleichbares trifft auf die Herstellung von bio-basierten Materialien wie Kunststoffen, Waschmitteln, etc. zu. Auch dieser Bedarf kann nicht alleine aus Biomasse der dritten Generation erzeugt werden, so dass auch hier eine Bio-Ökonomie landwirtschaftliche Nutzfläche beansprucht und damit den Hunger in der Welt erhöht, solange wir unser Verhalten nicht ändern.
  

Die hier vorgestellte Diskussion ist an eine Publikation in ChemBioEng Reviews angelehnt:
Pfennig, A.: Sustainable Bio- or CO2-Economy: Chances, Risks, and Systems Perspective.
ChemBioEng Reviews (2019) 6(3), 90-104.

Abbildung 1 zeigt, um wie wenig sich die Anzahl hungernder Menschen in den letzten Jahrzehnten verändert hat. Bedenkt man, dass die Weltbevölkerung seit 1990 um 2,3 Milliarden Menschen angestiegen ist, wird deutlich, dass wir heute 2,5 Milliarden Menschen mehr ernähren als damals, was aber zum größten Teil durch das Bevölkerungswachstum wortwörtlich wieder aufgefressen wurde. Aktuell steigt die Anzahl hungernder Menschen sogar wieder. Die Grafik macht auch deutlich, dass die jüngsten Ziele, auf die sich die Weltgemeinschaft 2015 geeinigt hat, die sogenannten Sustainable Development Goals der UN, nicht wirklich erreicht werden können. Es ist unter aktuellen Voraussetzungen illusorisch, den Welthunger bis 2030 besiegen zu wollen. Dies zeigt, wie stark die Konkurrenz um Landflächen bereits heute das Wohlergehen der Menschen beeinträchtigt. Um das zu betonen: Jeder zehnte Mensch hungert - heute und auf dieser Erde!

Abbildung 1: Entwicklung des Welthungers (Quelle: UN FAOSTAT Datenbank www.fao.org/faostat/en/)

Um die Konkurrenz unterschiedlicher Nutzungsarten der landwirtschaftlich prinzipiell nutzbaren Fläche darzustellen, wurden Szenarien untersucht. Dazu wurden die Entwicklungen der Vergangenheit sinnvoll in die Zukunft weiterentwickelt, wie dies in den Abbildungen 2 bis 5 gezeigt ist. Diese Trends wurden durch Auswertung der FAOSTAT Datenbank der UN erhalten (UN FAOSTAT Datenbank www.fao.org/faostat/en/). Abbildung 2 zeigt, wie die Kalorienzufuhr pro Person in der Vergangenheit immer weiter zugenommen hat. In den Szenarien wird angenommen, dass sich die historische Entwicklung auch in die Zukunft fortsetzt, so dass zumindest im Mittel die Kalorienzufuhr in wenigen Jahren für alle Menschen ausreichend gesichert sein wird. Werden die aktuell viel diskutierten Verluste weiter minimiert und die Verteilung der Nahrungsmittel optimiert, sollte mit den Annahmen eine ausreichende Ernährung aller Menschen spätestens zur Mitte des Jahrhunderts möglich sein.

Abbildung 2: Entwicklung der kalorischen Nahrungszufuhr pro Kopf im globalen Mittel: historische Daten und Annahmen für die Szenarien

In Abbildung 3 ist gezeigt, wie sich die Produktivität der Landwirtschaft auf der Ackerflächen in der Vergangenheit entwickelt hat. Die Entwicklung ist dabei für das globale Mittel aller ackerbaulichen Produkte in rot gezeigt. Zudem wurde die gleiche Auswertung für die sieben Haupt-Feldfrüchte durchgeführt, das heißt für Gerste, Mais, Ölpalme, Reis, Soja, Weizen und Zuckerrohr, die in blau eingetragen ist. In grün ist schließlich die Produktivität gezeigt, die sich für alle übrigen Produkte ergibt. Da letzteres auch Salat und alle Gemüse umfasst, ist wie zu erwarten die Produktivität pro Fläche am geringsten. Es fällt auf, dass insbesondere für die sieben Haupt-Feldfrüchte die historischen Daten fast exakt auf einer Geraden liegen. Daher wurde die Produktivität auch in die Zukunft hinein mit einer Geraden fortgeschrieben. Der leichte Bogen der roten Kurve fällt zusammen mit einem Anstieg der Produktion tierischer Nahrungsmittel und ist womöglich darauf zurückzuführen, dass sich der Anteil von Futtermitteln zu übrigen Feldfrüchten in den letzten Jahren etwas verschoben hat. Die gestrichelten Linien zeigen die weitere Entwicklung, wobei in den Szenarien lediglich die Gesamtproduktivität, das heißt die rote Gerade berücksichtigt wurde. Es wird in den Szenarien angenommen, dass auch womöglich trotz des Klimawandels die landwirtschaftliche Produktivität auf Ackerflächen genauso weiter ansteigt wie in der Vergangenheit.

Abbildung 3: Landwirtschaftliche Produktivität pro Ackerfläche, die sieben Haupt-Feldfrüchte sind Gerste, Mais, Ölpalme, Reis, Soja, Weizen und Zuckerrohr

Abbildung 4 schließlich zeigt die landwirtschaftliche Produktivität für tier-basierte Nahrungsmittel. Senkrecht ist die im globalen Mittel eingesetzte Fläche für Wiesen und Weiden gezeigt, horizontal das Verhältnis von Futtermittel-Kalorien zu tierbasierten Nahrungsmittel-Kalorien. Es mag zunächst erstaunen, dass heute im globalen Mittel lediglich 2 Kalorien Futtermittel pro Kalorie tier-basierter Nahrungsmittel eingesetzt werden müssen. Das ist darauf zurückzuführen, dass etwa die Hälfte der tier-basierten Nahrungsmittel Milchprodukte und Eier sind, währen in den Medien oft alleine die entsprechenden, dann deutlich höheren Zahlen für eine ausschließliche Verwertung des Tier-Fleisches diskutiert werden. Bei der Kalorienzufuhr in der Viehzucht muss zudem auch Gras und Heu von den Weiden mit berücksichtigt werden. Die historische Entwicklung ist mit der farbigen Kurve dargestellt, wobei die Farben die Jahre entsprechend der angegebenen Skala charakterisieren. Für die Szenarien wurde eine Entwicklung entsprechend der schwarzen Kurve angenommen, wobei das untere Ende 2100 erreicht wird. Die Intensität der tier-basierten Landwirtschaft bezüglich der Weidefläche entspricht dann dem Mittelwert für Europa. Bei dieser Annahme wurde berücksichtigt, dass wir wissen, dass eine Intensivierung bis auf Werte von Deutschland bereits nicht mehr nachhaltig sind, weil sie zu Problemen mit zu viel Gülle in manchen Regionen führt. Der Einsatz von Futtermitteln pro erzeugten tier-basierten Produkten nimmt weiter wie gezeigt ab. Der Wert von 1,5 Kalorien Futtermittel pro Kalorie tier-basierter Nahrungsmittel wurde dabei in manchen individuellen Ländern in der Vergangenheit auch bei flächenintensiver Landwirtschaft bereits erreicht.

Abbildung 4: Historische Daten und Annahmen für die Szenarien zur landwirtschaftlichen Produktivität bei tier-basierter Nahrung

Abbildung 5 zeigt den Anteil der tier-basierten Kalorienzufuhr. Es ist offensichtlich, dass dieser Wert vor 2000 für einige Jahrzehnte um 16% stabil war und dann zu steigen begann. Dieser Anstieg ist hauptsächlich auf einen Anstieg der tier-basierten Kalorienzufuhr in China zurückzuführen. Parallel dazu hat dieser Anteil inzwischen auch in Indien begonnen leicht zu steigen. Dies wird durch einen leichten Rückgang in den Industrieländern kompensiert, wo die typischen Werte zwischen 0,25 und 0,35 liegen. Zum Beispiel in Frankreich sind etwa 35% der verbrauchten Kalorien tierischen Ursprungs. Für die Zukunft wird von einer Fortsetzung des Anstiegs ausgegangen, der durch die Entwicklung weniger entwickelter Regionen mit einer Anpassung an einen eher "westlichen" Lebensstil ausgelöst wird. Dennoch wird davon ausgegangen, dass sich dieser Trend verlangsamt und etwa in der Mitte des Jahrhunderts ein Maximum erreicht. Derzeit liegt der tierische Anteil der Kalorienzufuhr bei 17,5% im weltweiten Durchschnitt.

Abbildung 5: Anteil der tierischen Lebensmittelkalorien im weltweiten Durchschnitt

In den Abbildungen 6 bis 8 werden nun verschiedene Szenarien auf der Grundlage der oben abgebildeten Projektionen präsentiert. In Abbildung 6 ist ein Szenario dargestellt, das auf der hohen Bevölkerungsvariante basiert. Im linken Teil des Diagramms sind die historischen Anteile verschiedener Landflächen dargestellt, die grundsätzlich landwirtschaftlich genutzt werden können. Der rechte Teil zeigt die Projektionen, wobei angegeben ist, aus welcher Nutzungsart sich die Flächennachfrage ergibt. Die weiße Linie zeigt die Grenze zwischen Wald und Wiesen & Weide, wenn nur das Bevölkerungswachstum berücksichtigt wird. Es liegt auf der Hand, dass die insgesamt pro Person verfügbare Landfläche in Zukunft drastisch und kontinuierlich abnehmen wird. Sollen auf dieser Fläche alle menschlichen Bedürfnisse befriedigt werden, müsste die Intensität der Landwirtschaft tatsächlich kontinuierlich entsprechend gesteigert werden. Da die Weidefläche in der Mitte des Jahrhunderts über die weiße Linie hinausreicht, müssen entweder Wälder in landwirtschaftliche Flächen umgewandelt werden, wenn der Hunger nicht zunehmen soll, oder mehr Menschen werden unterernährt bleiben. Eine Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität über das angenommene Maß hinaus ist kaum vorstellbar. So kann beispielsweise gezeigt werden, dass auch gentechnisch veränderte Pflanzen die Produktivität nicht steigern können, denn im vergangenen Jahrzehnt hat sich die Produktivität für Mais in den USA und in Deutschland im Wesentlichen identisch entwickelt, wobei in den USA in diesem Jahrzehnt mehr als 80% des Mais gentechnisch verändert waren, was bisher für Pflanzen in Deutschland verboten ist.

Abbildung 6: Szenario für Flächenbedarf bei hoher Variante des Bevölkerungswachstums

Abbildung 7: Szenario für Flächenbedarf bei mittlerer Variante des Bevölkerungswachstums

Abbildung 8: Szenario für Flächenbedarf bei mittlerer Variante des Bevölkerungswachstums und gleichzeitigem Übergang zu pflanzen-basierter Ernährung

Abbildung 7 zeigt die gleiche Darstellung, geht aber von der mittleren Variante des Bevölkerungswachstums aus. Es zeigt sich, dass sich die landwirtschaftliche Produktivität bis etwa 2060 noch mit der zugrunde gelegten höchsten Rate entwickeln müsste. Erst danach entspannt sich die Situation und ein Teil der Landfläche würde für andere Anwendungen wie die Nutzung von mehr Bioenergie oder Aufforstung und Renaturierung zur Erhaltung der biologischen Vielfalt zur Verfügung stehen.

In dem schließlich in Abbildung 8 dargestellten Szenario wurde zusätzlich angenommen, dass parallel zur Energiewende auch die Ernährung auf vollständig pflanzliche Lebensmittel umgestellt wird. In diesem Szenario ist zu erkennen, dass sofort Landflächen frei werden, die zur Verbesserung der Nachhaltigkeit genutzt werden können. Nur in diesem letzten Szenario müsste die Landwirtschaft also nicht so stark intensiviert werden, um eine ausreichende Nahrungsmittelversorgung für alle Menschen zu gewährleisten.

Für diese Szenarien können natürlich die einzelnen Annahmen hinterfragt werden. Einige Variationen wurden erprobt und es stellte sich heraus, dass sie das allgemeine Verhalten nicht verändern, sondern lediglich die Zeiträume leicht verschieben, in denen die Grenzen überschritten werden. Da die drei hier vorgestellten Szenarien auf identischen Annahmen beruhen, ermöglicht ein Vergleich zwischen ihnen direkte und klare Aussagen unabhängig von den einzelnen Annahmen. Die folgenden beiden Aussagen lassen sich ableiten:

• Wenn das Verhalten der Menschen in Bezug auf die Anzahl der Kinder und den Anteil der tierischen Lebensmittel unverändert bleibt, muss die landwirtschaftliche Produktivität immer an den höchstmöglichen Grenzen zunehmen, wenn eine ausreichende Nahrungsversorgung gewährleistet sein soll.
• Wenn die Menschen ihr Verhalten auf nachhaltige zwei Kinder pro Frau und auf rein pflanzliche Ernährung umstellen, können ohne Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität alle Anforderungen sofort erfüllt werden.

Vergleicht man diese beiden Aussagen, so wird deutlich, dass der wichtigste Treiber für die Überwindung des Welthungers das menschliche Verhalten und nicht die Technologie ist. Gleichzeitig muss betont werden, dass es keinen anderen Hebel gibt, der nur annähernd einen so starken Einfluss hat wie das Verhalten in Bezug auf die Anzahl der Kinder und die Präferenz von pflanzlichen Lebensmitteln.

Da eine solche Verhaltensänderung nicht absehbar ist, muss klar sein, dass jede Non-Food-Nutzung der landwirtschaftlichen Nutzfläche den Welthunger heute und in Zukunft erhöht. Dies liegt unter anderem auch daran, dass die alleinige Nutzung von Nebenkomponenten der Nahrungsmittelerzeugung, der sogenannten Biomasse der dritten Generation, nicht ausreicht, um den zukünftigen Bedarf an Biobrennstoffen und Biomaterialien zu decken. So ist zum einen die Förderung der Bioenergie heute ethisch fragwürdig. Andererseits ist zu berücksichtigen, dass viele Szenarien für den nachhaltigen Energiewandel auf einer erweiterten Nutzung der Bioenergie sowie auf so genannten Negative-Emission-Technologien aufbauen, bei denen effektiv Kohlendioxid aus der Atmosphäre abgetrennt und gespeichert wird. Zwei prominente Technologien sind die Aufforstung und Wiederaufforstung, häufig als AR abgekürzt, sowie Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung, kurz BECCS. Beide Technologien erfordern landwirtschaftliche Flächen, die bei einer Fortsetzung der Trends wie in der Vergangenheit einfach nicht zur Verfügung stehen werden. In diesen Studien können die Negativ-Emission-Technologien nur dann nachhaltig eingesetzt werden, wenn sie von einem zu niedrigen Bevölkerungswachstum ausgehen, wie die entsprechende Diskussion zeigt.

Bei einer nachhaltigen Lebensweise müssen auch die Materialien, die heute von der chemischen Industrie produziert werden, aus nicht fossilen Ressourcen bereitgestellt werden. Eine Möglichkeit sind biobasierte Produkte im Bereich Kunststoffe, Waschmittel, Pharmazeutika, etc. Natürlich gelten die gleichen Argumente wie bei der Bioenergie auch für diese Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen. Jede Form der Bio-Ökonomie ist also ethisch zu hinterfragen, solange das menschliche Verhalten in Bezug auf die Anzahl der Kinder und die pflanzliche Ernährung unverändert bleibt. Dies wird unter der entsprechenden Überschrift weiter vertieft.