Meer CO2, minder voedingsstoffen

Het verhaal doet al een tijdje de ronde. Bij een hogere concentratie CO2 in de lucht, bevatten sommige voedselgewassen minder eiwitten en mineralen zoals ijzer en zink. Het risico op een tekort aan voedingsstoffen neemt daardoor toe.

Op dit moment hebben één tot twee miljard mensen wereldwijd een tekort aan één of meerdere voedingsstoffen. Vaak gaat het om mensen in kwetsbare gebieden, zoals Afrika, Zuid-Oost Azië en het Midden Oosten, die voor hun voedingsstoffen volledig afhankelijk zijn van tarwe of rijst.

Rice 02
Wereldwijd zijn veel mensen voor hun voedingsstoffen afhankelijk van voedselgewassen, zoals rijst.

In de komende jaren zal het aantal mensen met een tekort in deze kwetsbare regio’s stijgen. Dat komt doordat de concentratie CO2 in de lucht steeds verder toeneemt, zo schrijven Amerikaanse wetenschappers in Nature Climate Change. Als het CO2-gehalte stijgt van de huidige 400 ppm (parts per million) naar de voorspelde 550 ppm in 2050, komen er volgens de Amerikanen ongeveer 175 miljoen mensen bij met een tekort aan zink en 122 miljoen mensen met een eiwittekort.

Ook het aantal mensen met een tekort aan ijzer zal flink toenemen, al is het lastig om daar een precieze schatting op te plakken. Een tekort aan voedingsstoffen kan leiden tot allerlei klachten, zoals bloedarmoede of een verminderde werking van het afweersysteem.

Beperkende factor

“De Amerikaanse studie laat een correlatie zien tussen de concentratie CO2 en de hoeveelheid voedingsstoffen. Blijkbaar is het zo dat planten bij een hoger CO2-gehalte minder nutriënten op kunnen nemen, maar we weten nog niet hoe dat komt. Dat is nog niet goed onderzocht”, zegt Mark Aarts, plantwetenschapper aan de Wageningen Universiteit. Er zijn wel ideeën over het mechanisme hierachter.

Photosynthesis
Versimpelde weergave van fotosynthese. Een plant neemt water (H2O) op uit de bodem en koolstofdioxide (CO2) uit de lucht. Onder invloed van licht worden deze stoffen omgezet in zuurstof (O2) en glucose (C6H12O6). Glucose vormt voedsel voor de plant. Zuurstof wordt afgegeven aan de lucht.

Bijna alle planten, en dus ook voedselgewassen, doen aan fotosynthese. Ze nemen water en CO2 op en zetten dit via een chemische reactie om in glucose en zuurstof. Op dit moment is CO2 de beperkende factor voor planten. Zodra ze alle beschikbare CO2 hebben opgenomen, stoppen ze met groeien. Over een aantal jaar is CO2 niet langer de beperkende factor. Planten kunnen dan dus langer door blijven groeien, terwijl ze geen voedingsstoffen meer opnemen uit de bodem. Wat je dan krijgt is een hogere, maar minder voedzame, opbrengst.

Meer dierlijk voedsel?

Dat dit mechanisme weleens zou kunnen kloppen, blijkt uit het feit dat het toevoegen van extra CO2 al veel gedaan wordt in kassen. “In kassen is geen beperking van nutriënten en dus kunnen planten dankzij deze behandeling langer doorgroeien en tegelijkertijd voldoende voedingsstoffen opnemen”, legt Aarts uit. Een oplossing voor het dreigende tekort aan voedingsstoffen ligt dus voor de hand. Is het niet mogelijk nutriënten toe te voegen aan de bodem waar voedselgewassen groeien? “Ja, dat zou je kunnen doen”, reageert Aarts. “Maar dat kost geld en het gaat om gebieden die qua ontwikkeling al aan de onderkant zitten. Ik denk dus niet dat het praktisch haalbaar is.”

Overgaan op een nieuw dieet is een ander alternatief, maar ook hier zitten haken en ogen aan. “IJzer en zink zitten wel in planten, maar het is niet erg makkelijk beschikbaar. Uit dierlijk voedsel kunnen we deze mineralen veel makkelijker opnemen. Mensen met een risico op een tekort aan voedingsstoffen zouden dus meer dierlijk voedsel kunnen eten, maar dat heeft ook consequenties. De productie van dierlijk voedsel laat een grotere voetafdruk na dan de productie van plantaardig voedsel.”

Img 2949
IJzer en zink zijn uit dierlijk voedsel makkelijker op te nemen dan uit plantaardig voedsel. Toch is het niet verstandig om mensen aan te raden meer dierlijk voedsel te gaan eten. De productie van dierlijk voedsel drukt namelijk zwaarder op de aarde.
Desiree Hoving

Gerichte veredeling

Aarst ziet dan ook het meest in het idee om bestaande planten, via gerichte veredeling, efficiënter met nutriënten te laten omgaan. Door planten met verschillende eigenschappen met elkaar te kruisen of het DNA van planten te veranderen, kun je nieuwe soorten maken die beter zijn aangepast aan een veranderende omgeving. Er lopen inmiddels onderzoeksprogramma’s, zoals het HarvestPlus programma, die hier druk mee bezig zijn. Sommige gewassen, zoals maïs, kunnen van nature makkelijker overweg met CO2 dan andere gewassen, zoals rijst. “Door het trucje van maïs af te kijken, kunnen we de productie van rijst optimaliseren en hoeven we tegen Indiërs niet te zeggen dat ze maar beter geen rijst meer kunnen eten.”

Bron:

Matthew Smith en Samuel Myers Impact of anthropogenic CO2 emissions on global human nutrition Nature Climate Change, 27 augustus 2018 (online), doi:10.1038/s41558-018-0253-3

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink, en hoort bij het thema Voedsel produceren op Biotechnologie.nl.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden