World Economic Forum (WEF) vroeg een groep internationale technologiedeskundigen om de Top 10 Opkomende Technologieën van dit jaar te bepalen. Op basis van nominaties van andere deskundigen over de hele wereld, werden tientallen voorstellen aan een reeks criteria onderworpen. Gaan de voorgestelde technologieën de samenleving vooruit helpen? Kunnen ze voor een structurele omslag zorgen? Is er nog verdere groei van te verwachten? “Technologieën die vandaag in opkomst zijn, bepalen de wereld van morgen en verder – met gevolgen voor de economie en de maatschappij in het algemeen”, zegt Mariette DiChristina, hoofdredacteur van Scientific American, en voorzitter van de WEF-stuurgroep voor Opkomende Technologieën. Omdat ook Innovation Origins constant op zoek is naar de bron van innovatie presenteren we in een 10-delige serie de door WEF geselecteerde kansrijke technologieën. Vandaag deel 5: Slimme bemesting en precizielandbouw.

Na publicatie van deel 10 is de hele serie hier te vinden.

Wanneer Innovation Origins verhalen maakt over landbouw, gaat het vooral om agrotech: het gebruik van technologie om de opbrengsten te verhogen en de aarde minder te belasten. Dat leverde inzichten op over stadslandbouw, melkrobots, intelligente broeikassen, een food-scanner, de kweekvleesburger, een apparaat om de gezondheid van planten te bepalen, en zelfs over voedsel gemaakt van lucht. We hebben ook uitgebreid gekeken hoe (en waarom) om technologie naar de boerderij te brengen is. En dat is wat het WEF ook heeft gedaan. Om de groeiende wereldbevolking te voeden, zit er niks anders op dan de opbrengst van de gewassen te verhogen, stellen de onderzoekers van het WEF vast. “Meer bemesting kan helpen, maar de bestaande methodes werken inefficiënt en zijn vaak schadelijk voor het milieu. Gelukkig zijn er ook producten die milieuvriendelijker zijn – meststoffen met gecontroleerde afgifte – beschikbaar en worden ze steeds slimmer.”

Landbouwers bemesten gewassen meestal op twee manieren. Ze besproeien velden met ammoniak, ureum of andere stoffen die de voedingsstikstof genereren wanneer ze reageren met water. En ze brengen korrels kalium of andere mineralen aan om fosfor te produceren, ook als reactie op water. Maar relatief weinig van die voedingsstoffen komt in de planten terecht. In plaats daarvan komt een groot deel van de stikstof in de atmosfeer terecht in de vorm van broeikasgassen en eindigt fosfor in sloten en plassen, wat vaak leidt tot een overmatige groei van algen en andere organismen. Beter gecontroleerde afgifte van de meststoffen kan dat probleem oplossen: meer voedingsstoffen naar de gewassen, hogere opbrengsten en m inder verspilling en vervuiling.

Meststoffen met lage afgifte

Een klasse die bekend staat als traagwerkende meststoffen wordt al enige tijd verkocht. Deze bestaan gewoonlijk uit kleine capsules gevuld met stoffen die stikstof, fosfor en andere gewenste voedingsstoffen bevatten. De buitenste schil vertraagt zowel de snelheid waarmee water toegang heeft tot de binnenste inhoud om de voedingsstoffen vrij te maken als de snelheid waarmee de eindproducten uit de capsule ontsnappen. Maar het kan nog beter. Met geavanceerde materialen en productietechnieken kan de schil zo afgesteld worden dat de hoeveelheid vrijgekomen voedingsstoffen op de gewenste manier verandert naarmate de temperatuur, de zuurtegraad of het vochtgehalte van de bodem verandert.

Hoewel dit soort technologieën voor gecontroleerde afgifte meststoffen efficiënter maken, elimineren ze niet alle nadelen van het gebruik ervan. De producten omvatten nog steeds ammoniak, ureum en kalium bijvoorbeeld; de productie van deze stoffen is energie-intensief, wat betekent dat deze kan bijdragen aan broeikasgassen en de klimaatverandering. Dit effect kan worden verzacht door het gebruik van milieuvriendelijkere stikstofbronnen en de integratie van micro-organismen die de efficiëntie van de stikstof- en fosforopname door planten verbeteren. En dan is er nog de schil van de capsules: er is geen bewijs dat de materialen waaruit deze bestaan het milieu schaden, maar dit risico moet wel worden bewaakt wanneer nieuwe stoffen in grote hoeveelheden worden geïntroduceerd.

Precisielandbouw

Meststoffen met gecontroleerde afgifte maken deel uit van een duurzame aanpak van de landbouw die bekend staat als precisielandbouw. Deze aanpak verbetert de opbrengst van gewassen en minimaliseert het vrijkomen van te veel voedingsstoffen door het combineren van data-analyse, kunstmatige intelligentie (AI) en verschillende sensorsystemen om precies te bepalen hoeveel meststoffen en waterplanten op een bepaald moment nodig hebben. Met de inzet van autonome (elektrische) voertuigen om de voedingsstoffen in voorgeschreven hoeveelheden en op exact de gewenste plekken te leveren, is de cirkel compleet. Het installeren van precisiesystemen is echter kostbaar, dus alleen grootschalige landbouwbedrijven kunnen zich dat veroorloven. In vergelijking daarmee zijn de geavanceerde meststoffen met gecontroleerde afgifte relatief goedkoop; ze zouden een startpunt kunnen zijn voor elke boer om de opbrengsten van hun gewassen duurzaam te verhogen.

(Het Top 10 Emerging Technologies rapport van het WEF vormde de basis voor dit artikel)