Смогут ли гидропонные фермы разумно накормить 100 миллиардов человек?

При наличии источника энергии это возможно.

Где вы начнете сталкиваться с проблемами, так это с выделением тепла. сколько энергии вы используете на планете? Как только это станет сравнимо с солнечным светом, вы будете нагревать планету на значительную величину.

Под источником питания я подразумеваю независимость от обычного солнечного света. Возможно, локально сгенерированный синтез? На самом деле это может быть солнце, с космическими солнечными платформами, которые излучают энергию вниз.

100 миллиардов человек? Легко . Вам даже не нужно будет использовать вертикальное фермерство (хотя в какой-то момент это может стать экономически выгодным). Земля уже имеет огромные сельскохозяйственные излишки (мы тратим впустую около 40 процентов всего, что выращиваем, а ожирение стало эндемичным для большей части богатого мира). Всякий раз, когда возникает голод, почти всегда это связано с войной или репрессивными правительствами, не позволяющими еде доходить до людей, которые в ней нуждаются. Более того, большая часть мирового сельского хозяйства ужасно неэффективна. Фермерская продукция Америки на квадратный километр примерно в 7 раз больше, чем в Африке, благодаря более технологически продвинутым технологиям. Наконец, многое из того, что мы едим, ужасно неэффективно (12 фунтов зерна необходимо для производства 1 фунта говядины, а фрукты и овощи питательны, но занимают много места и не содержат калорий).

Поскольку витамины могут быть получены синтетическим путем, теоретически все, что вам нужно, это калории, поэтому давайте рассмотрим 2 сценария: антиутопический мир-улей, где каждому дают 2000 калорий в день и соответствующие синтетические заменители витаминов, и более сбалансированное будущее, в котором земля отдается менее эффективное использование, такое как мясо и овощи. Для простоты я предполагаю, что это в 5 раз менее эффективно с точки зрения пространства, чем антиутопическая картофельная паста. Если у кого-то есть лучшее представление об этом соотношении, пожалуйста, прокомментируйте.

1 кв. км сельскохозяйственных угодий при использовании современных методов может произвести достаточно калорий, чтобы накормить 2350 человек. ~ 11% площади земли используется для выращивания сельскохозяйственных культур (я не учитываю пастбища и т. д.). Это означает, что в настоящее время обрабатывается 56 миллионов квадратных километров сельскохозяйственных угодий. Если бы вся эта земля была отдана под картофель и использовались эффективные методы, вы могли бы накормить более 100 миллиардов человек (это своего рода шутка с моим соотношением сбалансированного питания 5: 1, поскольку эта земля теперь неэффективно кормит 7 миллиардов человек относительно сбалансированным питанием).

Если вам нужна лучшая диета, пришло время начать искать другие решения, такие как ваши башни. Помимо эффективности использования пространства, еще одним важным аспектом является то, что они могут контролировать свою среду, чтобы быть намного более эффективными, чем традиционные фермы. Подсчитано, что, сочетая гидропонику и аэропонику, можно накормить до 50 000 человек на квадратный километр. Поскольку этажей будет 100, это увеличится до 5 000 000 человек на квадратный километр фермерских башен (на картофельной пасте). Поскольку мы говорим о сбалансированном питании, скажем, всего 1 000 000 человек. При таких темпах вам потребуется 100 000 квадратных километров сельскохозяйственных вышек, чтобы накормить 100 миллиардов человек здоровым сбалансированным питанием. Звучит много, но в основном это 1/4 Калифорнии (или 25 Токио), и, поскольку они находятся под контролем окружающей среды, вы можете строить их где угодно. Положительным моментом этого является то, что бывшие сельскохозяйственные угодья могут быть превращены в заповедники или превращены в новые города. Для транспортировки этой еды в города потребуются огромные логистические усилия, поэтому, возможно, эти фермы займут городские кварталы, чтобы уменьшить порчу продуктов во время транспортировки.

Наконец, это не принимает во внимание возможное повышение эффективности, которое может быть достигнуто за счет использования ГМО и других новых достижений, о которых мы даже не думали. Если судить по истории, это может дать нам еще более значительное повышение эффективности (возможно, в 100 раз, а может и больше). Если это будет в будущем, когда такое массовое строительство возможно, эти методы, вероятно, уже были разработаны, поэтому мои 100 000 квадратных километров зданий могут быть огромным преувеличением Матуса (если вы не знаете, кто такой Мальтус, поищите его! ).

Примечание: см. здесь источники: Сколько человек вы можете накормить на квадратный километр сельхозугодий?

Каждая сельскохозяйственная башня должна быть отделена от ближайших соседних обрамляющих башен, чтобы их тени не уменьшали площадь поверхности друг друга, обращенную к солнцу. В результате не каждый акр нынешних сельскохозяйственных угодий можно было превратить в башню. Таким образом, вы никогда не достигнете 100-кратного увеличения нашего текущего урожая.

Кроме того, логистика хранения и транспортировки такого количества продуктов потребует огромных затрат пространства, энергии и рабочей силы (или роботов). Добавьте к этому дополнительное пространство, которое потребуется для размещения и развлечения еще 94 миллиардов человек, услуги по утилизации отходов и т. д.

Лучше упростить весь процесс. Полностью исключите выращивание пищи из уравнения. Вместо этого приложите свою безграничную энергию и передовую науку к выяснению того, как восстановить энергию и преобразовать постпищеварительные побочные продукты (фекалии) в съедобные, аппетитные и биологически устойчивые продукты. Затем вы можете избавиться от всех растений и использовать свои красивые башни для хранения большего количества людей.

С удобным источником энергии, вроде термоядерного реактора, да, жизнеспособным, без проблем.

Не обязательно на побережье, в таком случае мы строим 1000-километровые нефтепроводы, воду еще проще.

Вы также можете построить какой-нибудь Акрополь, который является более или менее замкнутым контуром с водой, поэтому ему не нужно слишком много пополнять воду.

С возобновляемыми источниками все не так хорошо.

Так или иначе вся энергия исходит от Солнца.

Самым дешевым и возобновляемым источником энергии являются сами растения. Все, что вам нужно, это семя растения и забота о нем, и оно будет преобразовывать энергию в пищу. После того, как вы о нем хорошо позаботитесь, и по прошествии некоторого времени, вы можете съесть продукт или скормить его домашнему скоту.

Дело в том, что любую энергию, которую вы будете извлекать из возобновляемых источников, вы намерены скормить этой энергией растениям, а они являются узким местом.

Фотосинтетическая эффективность - эффективность около 1-2%

Может помочь какая -нибудь вкусная питательная паста , какой-то другой способ производства пищи может значительно повысить эффективность преобразования энергии в пищу.

С растениями требуется около 10 кВт 24/7/365 - чтобы прокормить одного человека.

Интересны карты солнечной радиации - она ​​колеблется от 2500кВтч /год/м ² для жаркого климата до 1500-700 кВтч/год/м ² для мягкого и холодного климата.

В среднем вам нужно что-то от 350 до 800 квадратных метров, чтобы накормить человека (немного более сложная система, чем обычная теплица, но теоретически)

На 100 миллиардов человек нам нужно около 14-31% поверхности нашей планеты.
Так что ответ да, здесь нет проблем.

Если подумать, океан — это такая сложная теплица, о которой я упоминал ранее, она поддерживает температуру во многих местах выше точки замерзания, хранит энергию и т. д.

Если мы хотим еще больше улучшить ситуацию, то главная проблема, которую необходимо решить, — это эффективность самих установок.

Новый способ преобразования CO2 более эффективен, чем то, что делают растения

Изучив процесс, с помощью которого растения вдыхают углекислый газ, группа немецких ученых только что обнаружила гораздо более эффективный способ избавиться от него. ..... Растения, водоросли и другие организмы превращают CO2 в топливо. Эрб и его коллеги усовершенствовали этот процесс, сделав его примерно на 25% более энергоэффективным и потенциально в два-три раза быстрее.

На основе вики-статьи об эффективности фотосинтеза, возможно, еще 2-3-кратное улучшение (преобразование неиспользуемого света в полезный, сокращение ночного периода дыхания)

Против солнечных панелей и т. д. как основного источника всей энергии, которая нам может понадобиться (особенно для производства продуктов питания), является тот факт, что животные, насекомые и т. д. не могут быть частью экосистемы солнечных панелей и ветряных турбин. Но они могут быть и являются частью экосистемы растений - так что если у нас есть намерение сохранить биосферу Земли (а это очень важно, так как это живая история, живая база данных генов, которую мы можем использовать для нас в будущем и которая помогает понимать процессы эволюции и т. д.) - тогда у нас должны быть решения, которые интегрируют земную биосферу.

100 миллиардов человек — это не проблема, если мы полетим в космос, 100 миллиардов и многое другое, и это более простой способ решить проблему. Упомяните это на всякий случай, если вы хотели бы рассмотреть такой способ решения проблемы.

В заключение

Да, на Земле можно накормить 100 миллиардов человек, с энергетической точки зрения проблем нет, есть какие-то технологические проблемы, но серьезных проблем нет.

И спасибо Берту Хаддаду за указание на ошибки в расчетах.

В производстве и распределении продовольствия есть много недостатков, которые можно устранить, а излишки продовольствия использовать для поддержки растущего населения. Во-первых, исследования показали, что в развитых странах около 50% всей еды оказывается в мусоре. Во-вторых, в развитых странах люди склонны потреблять гораздо больше калорий, чем им на самом деле нужно. В-третьих, выращивание крупного рогатого скота может быть очень неэффективным. Если вы откажетесь от кормления кукурузой, вы сможете использовать кукурузу (или любую другую культуру, которую вы посадите вместо нее), чтобы накормить людей. В-четвертых, вы можете экспортировать высокоурожайные сельскохозяйственные технологии (использование пестицидов и техники, ГМО и т. д.), используемые в настоящее время в развитых странах, в развивающиеся страны и страны третьего мира и получать гораздо более высокие урожаи с акра.

Вы могли бы, вероятно, удвоить население мира только с этими улучшениями в эффективности.

Добавьте к этому обильную дешевую энергию, и нет предела тому, чего вы можете достичь. Вы можете построить опреснительные установки и превратить северную и западную Африку в пастбища (или болота, если вы хотите сажать рис), тем самым добавив миллионы акров сельскохозяйственных угодий. Вы можете отвоевать землю у моря. Вы можете освещать свои поля, позволяя культурам расти всю ночь.

Как только у вас будет (практически) неограниченная энергия, вы окажетесь в постдефицитном мире.

Термоядерный реактор не является строго возобновляемым

Это примерно в 14 раз превышает сегодняшнее производство продуктов питания.

Если учесть количество сельскохозяйственных угодий сегодня, это МНОГО 100-этажных зданий. Если вы начнете со здания и пойдете вглубь страны, вы, скорее всего, наткнетесь на более чем 1 этаж фермерских угодий. Нужно было бы сложить побережье с несколькими 100-этажными зданиями.

Принести верхний слой почвы и воды в пустыню, вероятно, было бы более эффективно. Используйте океаны для жизни растений (например, морских водорослей).

Как уже говорилось, это производит много тепла.

Вы также имеете дело с человеческими отходами в 14 раз больше. Справятся ли с ним наши подземные воды, реки, озера и океаны?

Не выполнимо. Тепло и человеческие отходы. Не уверен, что сможешь построить достаточно 100-этажных зданий.