Teknoloji, gıda sistemlerimizi nasıl dönüştürüyor
Hazır gıda tedariki, gelişmiş dünyada hafife alınan bir konudur; ancak dünyanın her yerinde bu kadar rehavete kapılmak mümkün değildir.
2015 yılında gerçekleştirilen Sürdürülebilir Kalkınma Gündemi’nde küresel açlığı 2030 yılında ortadan kaldırmak önemli bir BM Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi (Hedef 2) olarak duyuruldu ancak birkaç yıl geçtiğinde gerçek durumun oldukça farklı olduğu görüldü.
Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü’ne (FAO)[1] göre 2020 yılında COVID-19’un gıda üretimine vurduğu darbeye ve artan çevresel baskılara rağmen küresel gıda talebinin büyümeye devam etmesiyle 720 milyondan fazla insan açlık yaşadı.
FAO’ya göre 2019 yılına kıyasla 2020 yılında Asya’da 57 milyon, Afrika’da 46 milyon ve Latin Amerika ve Karayipler’de 14 milyon daha fazla insan açlıktan etkilendi[2].
İçinde bulunduğumuz 2022 yılında Ukrayna’da devam eden durum, dünyanın en büyük “tahıl ambarlarından” biri olarak bilinen bu bölgede hasatları tehdit ederek gıda piyasaları için yeni bir sıkıntı yarattı. Dünya Bankası, giderek daha fazla insanın yoksulluk ve yetersiz beslenme yaşamasıyla birlikte gıda fiyatlarında %37’lik bir artış öngörüyor.[3]
BM Genel Sekreteri António Guterres, dünyanın son yarım yüzyıldaki en kötü gıda krizinin eşiğinde olduğunu belirterek şu uyarılarda bulundu “Acil önlem alınmadığı takdirde, yüz milyonlarca çocuğu ve yetişkini uzun vadeli olarak etkileyebilecek bir küresel gıda acil durumunun yaklaşmakta olduğu giderek daha açık bir şekilde görülüyor”.[4]
Talep açısından bakıldığında, bu sorunun yakın bir tarihte hafiflemesi olası görünmüyor.
2050 yılına kadar Sahraaltı Afrika’daki nüfusun potansiyel olarak iki katına çıkmasıyla bugün Dünyada yaşayan nüfusa 2 milyar insanın daha eklenerek küresel nüfusun eşi benzeri görülmemiş bir şekilde 10 milyara ulaşması bekleniyor.[5]
İklim krizinin dünyadaki açlığı şiddetlendirme potansiyeli zaten açıkça görülüyor. Okyanuslardaki asiditenin artması deniztarağı ve istiridyeleri öldürüyor; kasırga ve kuraklıklar mahsulleri vuruyor; pirinç tarlaları tuzlu sular altında kalıyor. Araştırmalar, mevcut trendlerin hafiflemeden devam etmesi durumunda hasat miktarlarının bu yüzyılın sonunda mısırda %28, buğdayda %22, soya fasulyesinde %12 ve pirinçte %11 düşebileceğini gösteriyor.[6]
Çözümleri belirlemek kolay, uygulaması zordur.
Küresel gıda sisteminde besin değeri daha fazla olan daha çok miktarda gıdanın, daha ekonomik ve verimli bir şekilde üretilmesi ve daha eşit bir şekilde dağılması gerekiyor.
Gıda üretiminde daha önceki ilerlemeler makinelerin mekanik gelişimi ve sonrasında daha güçlü tohumların ve daha güçlü gübrelerin genetik dönüşümleri şeklinde gerçekleşti. Bu alanlardaki gelişmeler devam ederken, genellikle dijitalleşme ve bağlantı alanlarında yeni ortaya çıkan teknolojiler daha başarılı bir gıda güvenliğine giden yolu aydınlatmaya yardımcı olabilir.
Ham verilerden robot teknolojilerine
Çiftlikler global olarak şiddetli hava koşullarının yarattığı krizlere daha çok maruz kalıyor ve yoksulluğun vurduğu tarım alanlarındaki çatışmalar artıyor. Teknoloji, bu noktada kırsal kesimde dayanıklılığı teşvik etmek ve besin verimini en üst düzeye çıkarmak için aranan hayati bir silah olduğunu kanıtlayacaktır.
Dünya Ekonomik Forumu böyle bir arka planın olduğu ortamda gelişimin çeşitli aşamalarında en umut vaat eden teknolojik stratejilerin birkaçını tanımlamıştır.
Gelişmekte olan ekonomiler mobil ağlara daha fazla erişim imkanı elde ettikçe, çiftçilerin tarımsal verileri kaydetmelerine ve paylaşmalarına, piyasalarla senkronize bir şekilde hareket etmelerine ve finansal hizmetlere erişmelerine olanak sağlayan yeni nesil uygulamalar kullanıma sunuldu.[7] Tüm bunlar ekimden gübrelemeye, hasattan en son satış anına kadar daha verimli bir gıda zinciri anlamına gelir.
Böyle bir veri paylaşımı nasıl şekillenebilir? Oluşum aşamasında olsa da bu teknoloji zaten mevcut.
Örneğin Afrika topraklarında Mısır, Etiyopya ve Sudan’da bulunan sebze çiftçileri, dalgalanan iklim koşullarını bir adım önden takip etmelerine yardımcı olması için gerçek zamanlı hava durumu verilerinden faydalanıyorlar. Asya’da ise Moğolistan’daki dağ çiftçileri, sürülerin sağlıklı kalmasını sağlamak için salgın hastalıklar konusunda uyarılıyor. Hatta gelişmekte olan ülkelerdeki çiftçiler, hangi yeni mahsullerin ekileceği ve hangi yetiştirme tekniklerinin faydalı olacağı konusunda tavsiyeler sunan SMS ağlarına gün geçtikçe daha fazla katılıyorlar[8].
Bu devrim niteliğindeki bağlantı imkanı, çiftçilerin nakliye lojistiğini koordine etmelerine, hayvan yemi gibi çabuk bozulabilir ürünleri takas etmelerine, hasatlar için tohumları ve gübreyi güvence altına almalarına ve gelecekteki çevresel koşulları göz önüne alarak sürü büyüklüklerini optimize etmelerine olanak tanıyor.
Tarımdaki teknolojik dönüşüm, veri paylaşımı ve süper hızlı bağlantının ötesine geçiyor.
Global danışmanlık firması McKinsey’in araştırmacıları şu tahminlerde bulunuyor: “Yapay zeka, analiz, bağlantılı sensörler ve diğer gelişmekte olan teknolojiler tarımsal üretimin etkinliğinin yanı sıra su ve diğer girdilerin verimliliğini artırabilir ve mahsul yetiştirme ve hayvancılıktaki sürdürülebilirliği ve dayanıklılığı geliştirebilir”.[9]
Yeni nesil makineler, çeşitli disiplinlerde gıda yetiştirme üzerinde radikal bir etkiye sahip olabilir:
- Drone çiftçiliği: Drone ile izleme ve uzaktan görüntü analizi, sensör ile yerinde izleme teknolojileriyle bir araya geldiğinde büyük ölçekli ekilebilir alanların yönetilmesine yardımcı olmanın yanı sıra verimi artırmak ve zararlı böcekler gibi yaygın tehlikelerin etkisini azaltmak için otomatik müdahaleleri mümkün kılacaktır.
- Akıllı hayvancılık izleme teknolojileri: Vücut sensörü verileri ve hareket izleme teknolojisi, büyümeyi en üst düzeye çıkarmak için özelleştirilmiş yem ve ilaç kombinasyonları tasarlarken sürüler arasındaki hastalıkları azaltmaya yardımcı olacaktır.
- Otonom tarım makineleri: Gelecekte mahsuller ve hayvanlar benzer şekilde, kendi kendine çalışan makineler ve robotlar tarafından yapılan hedefe yönelik müdahalelerin yanı sıra kararların sensör verileri, GPS bilgileri ve gelişmiş görüntü analizi bileşiminden oluşan teknolojilerle belirlenmesinden yararlanacaktır.
- Akıllı bina ve ekipman yönetimi: Optimize edilmiş bakım programları ve gerçek zamanlı çevresel ayarlamalar, maliyetli çiftlik altyapısının ve makinelerinin performansını artıracak ve kullanım ömrünü uzatacaktır.
Küresel olarak birçok firmanın konsept teknolojileri, kanıtlama aşamasının ötesine çoktan geçmiştir.[10]
Örneğin, İsviçre’deki ecoRobotix, tarlalarda gerekli olan gübre ve böcek ilacı miktarını %95 oranında azaltabilecek ve aynı zamanda üretim maliyetlerini %40’tan fazla düşürebilecek zararlı otları temizleyen otonom robotlar geliştiriyor. Gamaya, dijital tarımı mümkün kılmak için hiper spektral kameralarla donatılmış droneları piyasaya sunuyor. SenseFly aynı şekilde, tarım stratejilerini geliştirmeye yardımcı olması için mekansal coğrafi veriler toplamak üzere dronelar üretiyor. Cleangreens ise daha ekonomik ve çevre açısından daha verimli mahsuller üretmek için taşınabilir aeroponik (havada bitki yetiştirme) sistemleri üretiyor.
Yenilikçi düşünce, dolaylı yollardan da faydalı olabilir. Bakterilerle savaşmak üzere özel nano parçacıklarla kaplı ambalajlar geliştiriliyor.[11] Bu yalnızca içindeki ürünlerin raf ömrünü uzatmakla kalmaz, aynı zamanda ABD’de gıdaların neredeyse %40’ının her yıl çöpe atılmasına neden olan gıda israfıyla mücadeleye de yardımcı olur.[12]
Bir yardım eli olarak dönüşüme katkıda bulunmak
Genetiği değiştirme: Bir organizmanın DNA’sında ekleme, çıkarma veya değişiklik yapılmasını sağlayan bir grup teknoloji, bilim insanlarına daha dayanıklı ve daha besleyici bitkiler üretme imkanı sağlıyor.
Meganükleazlar, çinko parmak nükleazları, transkripsiyon aktivatör benzeri efektör nükleazlar ve Düzenli Aralıklarla Bölünmüş Palindromik Tekrar Kümeleri (CRISPR) sistemleri gibi araçlar kullanılarak geleneksel yetiştiricilikten çok daha yüksek verimliliğe sahip temel mahsul niteliğinde yağlı ve bahçe bitkileri geliştiriliyor.[13] CRISPR son yıllarda özellikle çok yönlü ve uygun maliyetli bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır.
Bu teknolojiler bir araya geldiğinde yalnızca dünya çapında sofralardaki yemek miktarını artırmakla kalmaz, aynı zamanda gıdaların besleyici değerini artırır; hastalıklara ve alerjenlere karşı direnci geliştirir. Mikro ıslah olarak adlandırılan yöntem sayesinde toprak ve bitki biyomları üzerinde daha fazla kontrol sağlayarak çevresel etkileri açısından sorgulanan kimyasallara olan bağımlılığı azaltırken gıda üretimini dönüştürme potansiyeline sahibiz.[14]
Tarımsal biyoteknolojideki gelişmeler; mikroplara, özellikle de bölgesel toprak ve bitki örtüsünü veya mikrobiyomları manipüle etmek için bakteri, mantar ve alg türlerinin nasıl kullanılabileceğine ışık tutmaya başlıyor.
Mikropların havadaki nitrojeni doğal gübre görevi görmesi için çözünür nitratlara nasıl dönüştürebildiği halihazırda ispat edilmiştir. Tohum ıslah çalışmaları, sert iklimlere veya daha kurak koşullara dayanabilen bitkiler yetiştirmeye yardımcı olarak sürdürülebilir üretim için gözle görülür faydalar sağlıyor.
Devam eden bu çalışmalar, “hızlı dizileme” teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde hızla artıyor. Yeni keşif alanları arasında sentetik biyomlar, toprak ve su kaynaklarının sağlığını düzenlemek için yeni tanı ve biyobelirteçler ve hem toprak yapısında hem de besin kullanılabilirliğinde iyileşmeler yer alıyor.
Ekolojik koşulları analiz etme becerilerimizi iyileştirmek ve hem mikropların hem de bitkilerin moleküler iletişim mekanizmalarını anlamak için, gelişen bu teknoloji alanında daha fazla araştırma yapılması gerekiyor. Bununla birlikte, AB Komisyonu’nun gıda ve beslenme güvenliği için mikrobiyomları teşvik eden Uluslararası Biyoekonomi Forumu ve ABD’nin mahsul ve toprak teknolojilerinde yeniliği destekleyen 2016 Ulusal Mikrobiyom Girişimi ile sağlanan hükümet düzeyindeki destekler umut veriyor.
Laboratuvarda yetiştirilen etler: yapay üretime doğru bir değişim
Protein; insanların tüm beslenme türlerinde bulunan temel bir bileşenidir, büyüme ve gelişmeyi sağlar ve vücudun doku oluşturma ve onarma yeteneği için hayati önem taşır. Hayvan etleri temel protein kaynaklarımızdan biri olsa da hayvan etlerinin çevresel ayak izi daha dikkat çekici boyutlara ulaştığı için bu durum tartışmalı bir konu haline gelmiştir.
Araştırmalar, hayvancılık üretiminde kaçınılmaz olarak ortaya çıkan metan emisyonlarının, çevreye verdikleri zararın karbondioksitten 34 kata kadar daha fazla olduğunu gösteriyor.[15] Bu tablonun temel sorumlusu, 100 g protein için yaklaşık 50 kg sera gazı oluşumuna neden olan sığır etidir. Bazı tahminlere göre hayvancılık faaliyetleri, küresel çapta toplam emisyonların yıllık 7,1 milyar ton CO2 eşdeğerinden veya tüm insan kaynaklı sera gazı emisyonlarının %14,5’inden sorumludur.[16]
Bitki proteini (soya, bezelye, kolza tohumu), böcekler (besleme endüstrisi için cırcır böcekleri, çekirgeler ve kurtçuklar) ve mikoprotein (fungal biyokütle) başta olmak üzere alternatif protein kaynaklarının popülaritesi gün geçtikçe artıyor. Ancak, artan nüfusun önümüzdeki on yıllarda arz üzerinde neden olacağı baskıların artması ihtimali, yapay veya laboratuvarda et üretimine çok fazla yatırımın odaklanmasına neden oluyor.[17]
Yapay et, dünyanın ilk laboratuvarda yetiştirilen burger etinin manşet haberlerinde yer aldığı 2013 yılından bu yana geliştirilmeye devam ediyor. 2020 yılında, toplam değeri yaklaşık 366 milyon ABD dolarını bulan yapay et araştırmalarına yapılan yatırım ve anlaşmaların sayısı 49’a ulaşarak bir rekor kırdı. 2016’da sadece 6 anlaşmayı içeren bu yatırımların toplam tutarı 6 milyon ABD dolarıydı.[18]
Layman’ın ifadesiyle laboratuvarda et yetiştirme işleminde, bir ana türden hayvan hücrelerini üretmek için laboratuvar ortamında gelişmiş doku kültürü teknikleri kullanılır ve teorik olarak sonsuz kas dokusu aynı protein değerine sahip olacak şekilde oluşturulur.
Daha teknik olarak açıklamak gerekirse, bir laboratuvarda izolasyon ve yapay üretim için biyopsi yoluyla hayvanlardan kas hücrelerinin alınmasıyla başlar. Bu hücreler daha sonra biyoreaktörler içinde beslenir (hücrelerin kendisi bir lif ağı içinde süspansiyon halinde tutulur) ve burada bir büyüme ortamı olarak işlev gören özel bir besin karışımı banyosuna maruz bırakılır. Son olarak, kıyma veya burger gibi nihai ürünleri oluşturmaya hazır kas, yağ ve diğer sindirilebilir ürünleri içeren bir doku türüne dönüştürülmek üzere işlemden geçer.[19]
Birden fazla alanda büyüyen bir sektör.
Şu anda, dünya genelinde 60’tan fazla startup, laboratuvarda et yetiştirme teknikleri geliştirmeye odaklanmıştır. Bu araştırmaların büyük bir kısmı tuz, şeker, mikro besin ve amino asitler dahil olmak üzere yapıtaşı elementlerini kullanarak en etkin yetiştirme ortamını oluşturmaya çalışmaktadır. Şu anda yetiştirme ortamının litre başına maliyeti yüzlerce dolara ulaşıyor. Gerçek anlamda ölçeklenebilirliğe ulaşması için litre başına bir dolara yakın bir fiyat noktasının yakalanması gerekecektir.
Geleceğe uygun bir gıda üretim çerçevesi tasarlamanın beraberinde getirdiği birçok zorlukla birlikte, içinde bulunduğumuz dönemde hükümetlerin ve özel sektörün akıllı yatırımlar yapması için baskılar artıyor.
Kamu ve özel sektör, ortak bir amacı paylaşıyor
2014 yılında Community Jameel ve MIT ortaklığıyla kurulan ve Massachusetts Institute of Technology’de bulunan Abdul Latif Jameel Su ve Gıda Sistemleri Laboratuvarının (J-WAFS) dünyaya daha eşit ve sürdürülebilir bir şekilde gıda tedarik etmek amacıyla yürüttüğü gıda teknolojisinde çığır açan araştırmaları desteklemekten büyük gurur duyuyorum.
Devam eden araştırma projelerinin birçoğu bu hayati misyonun kapsamını gösteriyor. Bunlar, aşağıdaki konularda çığır açan projeleri içeriyor:
- Sıcaklık şokuna veya artan tuzluluğa karşı daha dirençli olan varyantları belirlemek için gen kopya sayılarını değiştirerek ve mobil DNA’yı etkinleştirerek kültür bitkilerindeki genetik varyasyonların tetiklenmesi.[20]
- Kontamine olmuş gıda tüketicilere ulaşmadan önce gıda kaynaklı patojenlerin işleme bölgelerinde tespit edilerek gıda geri çağırmalarının ve hastalık salgınlarının azaltılması.[21]
- Su ürünleri yetiştiriciliğinde aşıların performansını artırarak protein açısından zengin deniz ürünlerine yönelik artan talebin karşılanması.[22]
- Şebeke dışı alanlardaki gıdaların raf ömrünü uzatmak için buharlı ve radyatif hibrit soğutma teknolojilerinin kullanılması.[23]
- Metabolik mühendislik yoluyla süt endüstrisi atıklarının gıda ve yem içeriklerine dönüştürülmesi.[24]
- Küçük çiftçilerin, mahsul verimi korunurken azot gübre kullanımını azaltarak mahsul yönetiminde verimlilik sağlamaları için spektroskopik sensörler geliştirilmesi.[25]
Ayrıca Jameel Yatırım Yönetimi Şirketi’nin (JIMCO) Stratejik Varlık Fonu aracılığıyla dünya genelinde gıda teknolojisi ve sürdürülebilir tarım programlarını desteklemeye yardımcı olmasından da memnuniyet duyuyorum.
Ancak, araştırma laboratuvarları ve özel yatırımcılar tek başlarına gıda güvenliği sağlayamazlar. Dünyanın dört bir yanındaki hükümetler, sağduyulu araştırma ve yatırımlar için uygun zemini gecikmeden hazırlayarak küresel gıda tedarikinin geleceğine katkıda bulunabilirler.
Sahadaki uzmanlar, bir dizi tamamlayıcı stratejiler öneriyor.
Yasa koyucular, gıda teknolojilerinin geliştirilmesini sağlamak ve çıkar gruplarının beklentileri, risk sermayesi eksikliği, yetersiz altyapı ve düzenleyici kurumların getirdiği yükler gibi engelleri aşmak için bilim adamları ve yatırımcılar ile bir araya gelmelidir.[26]
Aynı zamanda, tarım ve gıda teknolojisinde devrim yaratmak için “internet bağlantısı” ile elde edilecek potansiyele daha fazla odaklanılmalıdır. Genellikle internet bağlantısında öncü olarak kabul edilen ABD’de bile, çiftliklerin sadece dörtte biri şu anda veri paylaşımının sunduğu olanaklardan yararlanıyor. Donanım ve yazılım fiyatlarının sürekli olarak düşmesiyle yaygınlaşan Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojilerinin sağladığı gelişmiş mahsul ve çiftlik hayvanı izleme imkanları, “Birinci Yılda” yatırımların geri dönmesini sağlayabilir.[27]
Ancak gelecekteki hasatları en üst düzeye çıkarabilmek için yeni nesil analitik uygulamaların geniş kapsamlı bir şekilde benimsenmesi gerekecek ve bu da karşılığında yalnızca LPWAN, 5G ve LEO uyduları gibi en son teknolojiler tarafından sunulan düşük gecikmeli yüksek bant genişliğine sahip bağlantı türünü gerektirecektir.
Gıda sistemlerimizi dönüştürmek için teknolojiyi konuşlandırmak, tarladan laboratuvara kadar uzanan bir görevdir. Şimdi doğru teknolojilere yatırım yaparsak, gelecekte ortaya çıkacak acil durumlar bizi bu yatırımları yapmaya mecbur kıldığında toplumun çok daha yüksek bir bedel ödemesini önlemiş oluruz.
Gıda güvenliği, dünya genelinde milyonlarca insan için insan sağlığı, çevresel sürdürülebilirlik, ekonomik dayanıklılık ve nüfus baskıları gibi diğer önemli zorlukların bazıları ile iç içedir. Dünya genelinde enerji sistemlerimizde devrim yaratma çabalarımıza benzer şekilde küresel gıda sistemlerimizi dönüştürmek için de teknolojinin sunduğu paha biçilmez fırsatlardan aynı canlılık ve koordinasyonla faydalanmak hem kamu hem de özel sektörün görevidir.
[1] https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition
[2] https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition
[3] https://www.worldbank.org/en/topic/agriculture/brief/food-security-update
[4] https://www.theguardian.com/society/2020/jun/09/world-faces-worst-food-crisis-50-years-un-coronavirus
[5] https://institute.global/policy/technology-feed-world
[6] https://www.theguardian.com/environment/2022/apr/22/climate-food-biodiversity-five-charts
[7] https://www.weforum.org/agenda/2018/03/food-security-s-social-network
[8] https://www.weforum.org/agenda/2018/03/food-security-s-social-network
[9] https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/agricultures-connected-future-how-technology-can-yield-new-growth
[10] https://www.lombardodier.com/contents/corporate-news/responsible-capital/2021/january/how-technology-is-changing-the-f.html
[11] https://www.israel21c.org/killer-paper-for-germ-free-food-packaging/
[12] https://www.forbes.com/sites/nicolemartin1/2019/04/29/how-technology-is-transforming-the-food-industry/?sh=7050b49f20a3
[13] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.577313/full
[14] https://institute.global/policy/technology-feed-world
[15] https://unece.org/challenge
[16] https://www.fao.org/news/story/en/item/197623/icode/
[17] https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/alternative-proteins-the-race-for-market-share-is-on
[18] https://institute.global/policy/protein-problem-how-scaling-alternative-proteins-can-help-people-and-planet
[19] https://www.newscientist.com/article/mg24032080-400-accelerating-the-cultured-meat-revolution/
[20] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/new-approach-enhance-genetic-diversity-improve-crop-breeding
[21] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/site-analysis-foodborne-pathogens-using-density-shift-immunomagnetic-separation-and
[22] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/precise-fish-vaccine-injection-using-silk-based-biomaterials
[23] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/hybrid-evaporative-and-radiative-cooling-passive-low-cost-high-performance-solution
[24] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/converting-dairy-industry-waste-food-and-feed-ingredients
[25] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/accurate-optical-sensing-efficient-fertilizer-use-and-increased-yield-small-farms
[26] https://institute.global/policy/technology-feed-world
[27] https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/agricultures-connected-future-how-technology-can-yield-new-growth
Basın Kitine Eklendi
