Virtuelles Wasser, Weltagrarmarkt und Nachhaltigkeit geht das?

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1 Virtuelles Wasser, Weltagrarmarkt und Nachhaltigkeit geht das? Prof. Dr. Wolfram Mauser Ludwig-Maximilians Universität München (LMU)

2 Das globale Ernährungssystem Politik & Regierungsführung Wissenschaft Technologie Betriebs- Ökonomie Betrieb Klimawandel Zivile Sicherheit Nahrungs Sicherheit Nahrungs industrie Nahrung Werte Wissen Präferenzen Soziokulturelles Umfeld Bauern Land Abfall Konsumenten Soziokulturelles Umfeld Wasser Umwelt Energie Kapital Ökonomie Demographie Geographie A N G E B O T N A C H F R A G E # 2

3 Wasser, Nahrung und SDGs Naturressourcen sind Grundlage der menschlichen Daseinsvorsorge: Nahrung: >5 000 Milliarden $ Umsatz/a; Nachfrage wird bis 2050 um 70% steigen (Biomassenutzung insgesamt um 100%) (FAO); Ernährungssicherheit, Ernährungsgerechtigkeit und nachhaltige Erzeugung bilden dabei ein Dreieck; es besteht der Imperativ zur nachhaltigen Intensivierung der Produktion Energie: >6 000 Milliarden $ Umsatz/a; Nachfrage wird sich bis 2040 verdoppeln (IEA); Versorgungssicherheit, Energiegerechtigkeit und nachhaltige Erzeugung bilden ein Dreieck; es besteht der Imperativ zur Energiewende Wasser: >2 500 Milliarden $ Umsatz/a; Nachfrage wird sich bis 2050 um 55% erhöhen (OECD); Konflikt zwischen grünem und blauem Wasser, Konkurrenz um Wasser zwischen Landwirtschaft und natürlichen Ökosystemen, Wasserqualität und Entsorgung; Imperativ für Mehrfachnutzung und Steigerung der Nutzungseffizienz Herausragende ökonomische, soziale und ökologischen Bedeutung!! # 3

4 Wasser, Nahrung und SDGs # 4

5 Wasser, Nahrung und SDGs Wo treffen sich Wasser und Landwirtschaft in den SDGs?: SDG 2: den Hunger beenden, Ernährungssicherheit und eine bessere Ernährung erreichen und eine nachhaltige Landwirtschaft fördern. Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern. SDG 6: Verfügbarkeit und nachhaltige Bewirtschaftung von Wasser und Sanitärversorgung für alle gewährleisten. SDG 15: Landökosysteme schützen, wiederherstellen und ihre nachhaltige Nutzung fördern, Wälder nachhaltig bewirtschaften, Wüstenbildung bekämpfen, Bodenverschlechterung stoppen und umkehren und den Biodiversitätsverlust stoppen. # 5

6 Wasser, Nahrung und SDGs Landwirtschaft ist global der größte Wassernutzer: Globale Nahrungsmittelproduktion nutzt 7400 Gm³ Wasser pro Jahr: 78 % grünes Wasser 12 % blaues Wasser 10 % graues Wasser Das sind 92 bis 98% der gesamten Wassernutzung! Wo ist das Problem, wenn das grüne Wasser, das für die Erzeugung landwirtschaftlicher Güter genutzt wird, Teil des Wasserkreislaufs ist und mit dem Niederschlag wieder zurück kommt? Das Problem ist nicht, dass die Landwirtschaft Wasser nutzt, um Nahrungsmittel zu erzeugen, wo vorher andere Pflanzen gewachsen sind. Das Problem ist, dass sie dabei viel zu viel Wasser verschwendet. Der heutigen Landwirtschaft fehlen für eine Verdopplung der landwirtschaftlichen Biomasseproduktion die Wasserressourcen! # 6

7 Der Wasserfußabdruck der Menschheit Der Wasserfußabdruck der Menschheit: Globale Wassernutzung in mm/a, Gesellschaftlicher Wasserfußabdruck = Menge Wasser, die für die Erzeugung von Waren genutzt wird Wenn das mehr ist als der Niederschlag -> Problem!! Source: Hoekstra & Mekonnen (2012) # 7

8 Wasser und Nahrung Der Wasserfußabdruck von Weizen Produkt-Wasserfußabdruck = Menge Wasser um eine Tonne einer Ware zu produzieren Source: Mekonnen and Hoekstra, HESS, 2010 # 8

9 Virtuelles Wasser Wasser, das zur Produktion von Handelsgütern genutzt wird, wird als virtuelles Wasser bezeichnet: die Menge an Virtuellem Wasser in einem Handelsgut und damit sein Produkt- Wasserfußabdruck hängt davon ab, wo und wie es produziert wurde! -> eine Tonne Weizen enthält zwischen <1000 und >5000 m³ Virtuellen Wassers!! # 9

10 Weltagrarsystem Nahrungsmittel werden gehandelt! notwendig, um Nachfrage und Angebot ins Gleichgewicht zu bringen lokal: Gut? Landwirte verkaufen ihre Produkte auf lokalen Märkten regional: Vermarktungsketten sammeln Produkte von Landwirten, transportieren sie zu den Konsumenten und verkaufen sie. global: Handelsunternehmen kaufen Produkte (oder Optionen darauf) von nationalen Vermarktungsketten, organisieren globalen Transport und verkaufen an nationale Vermarktungsketten. Schlecht? Was passiert bei lokaler oder regionaler Nahrungsmittelknappheit (Missernte, etc.): Globaler Handel kann Ungleichgewichte zwischen Angebot und Nachfrage ausgleichen! Handel mit Nahrungsmitteln ermöglicht es Menschen auch dort zu leben wo keine wachsen! # 10

11 Weltagrarhandel Nahrungsmittel werden gehandelt: und mit ihnen das Virtuelle Wasser, das sie mit sich tragen Source: Mekonnen & Hoekstra (2010) # 11

12 Handel und Produktion Handel mit Nahrungsmitteln ermöglicht es Menschen auch dort zu leben wo keine wachsen! Beispiel Weizen: Klima bestimmt Anbau und lokale Verfügbarkeit! Source: Mekonnen & Hoekstra (2010) # 12

13 Ist alles Virtuelle Wasser gleich? Woher kommt und wohin geht das Virtuelle Wasser? Exporte von Virtuellem Wasser aus dem Ogallala Aquifer in den USA Für die Nachhaltigkeit, die in den exportierten Agrarprodukten steckt,ist es nicht egal, woher das Virtuelle Wasser kommt! Source: Mekonnen & Hoekstra (2010) # 13

14 Wassernutzungseffizienz Was folgt daraus? Handel von Agrargütern gleicht Mängel in der Verfügbarkeit aus und trägt damit global zur Nahrungssicherheit bei. Die Ströme von Virtuellem Wasser folgen den globalen Handelsströmen um den Planeten. Wasser wird dort benutzt, wo es vorhanden ist, um Lebensmittel für Regionen zu erzeugen, wo sie nicht wachsen. Das Virtuelle Wasser kann bzgl. der SDGs völlig unterschiedliche Eigenschaften haben: fossiles Wasser (Ogalalla Aquifer: eigentlich ein absolutes no-go!) knappes Wasser (wird den Ökosystemen entzogen, um Nahrung zu produzieren (z.b. Trockenlegung von Feuchtgebieten)) (problematisch!) Wasser im Überfluß (wo ist das Problem?) Problem ist: im gobalen Handel hat ein Nahrungsmittel überall den gleichen Preis -> die Nahrungsmittel vergessen mit welchem Wasser sie produziert wurden, sobald sie in das Handelssystem eintreten. # 14

15 Wasser und Nahrung Zurück zum Wasserfußabdruck von Weizen was folgt: Wasser wird in gewaltigem Umfang verschwendet > 2000 m³/ton Source: Mekonnen and Hoekstra, HESS, 2010 # 15

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17 Wassernutzungseffizienz Wasserverschwendung in der Landwirtschaft ist ein Phänomen der Armut! Steigerung der Wassernutzungseffizienz kann eine effektive Maßnahme sein zur Verbesserung der Nahrungssicherheit und zur Armutsreduzierung. Source: Kijne et al., SEI 2009 based on Holmen (2004) # 17

18 Wassernutzungseffizienz Was folgt daraus? Bei gegebenem Niederschlag ist damit die Steigerung der Wassernutzungseffizienz auf den heute genutzten Agrarflächen die einzige realistische Möglichkeit die SDGs zu erreichen: Eine Verdoppelung der landwirtschaftlichen Produktion bis 2050 geht nur durch Steigerung der Erträge, wenn man die Fläche nicht expandieren will oder kann! Eine landwirtschagftliche Praxis, die die Erträge erhöht, steigert gleichzeitig auch die Wassernutzungseffizienz! Wo? Die größten Potentiale zur Steigerung der Erträge und der Wassernutzungseffizienz ist in Gebieten, in denen die landwirtschaftliche Produktivität gering ist. Wie? Durch Transformation der globalen Landwirtschaft -> Nachhaltige Intensivierung! # 18

19 10000 Getreideproduktion pro Arbeiter [t/a] schwerer Pflug mehrere Tiere vor 1900 ~ 1ha und 1t/a vor 1850 Fossile Motorisierung bearbeitete Fläche pro Arbeiter [ha] Effizienzsteigerung: 1:2000!! # 19

20 Wissen und Information statt Rodung, Überdüngung und Pestizide! Steigende Effizienz verdrängt zunehmend Expansion und Agrochemie als Wachstumstreiber. Effizienzsteigerungen beruhen auf Wissen und Information. # 20

21 Sehen wir also die Zukunft zu pessimistisch? 1. Nahrungsmittelbedarf wird sich bis 2050 verdoppeln Wieviel mehr kann man auf den heutigen Feldern produzieren?. % mögliche Steigerung c Eine Steigerung der Welt-Nahrungsmittelproduktion auf das 2.5 fache ist ohne Expansion der Agrarfläche möglich! # 21

22 Aber nicht auf Kosten nachhaltiger Landwirtschaft! Fazit: Deutschland, England und Dänemark müssten, um nachhaltige Landwirtschaft zu betreiben von 7-8 t/ha Getreideertrag auf 5-7 t/ha runter die anderen Länder könnten ihren Ertrag zum Teil verdoppeln und wären immer noch nachhaltig! # 22

23 % of Population in Agriculture > die zukünftige globale Landwirtschaft wird eine Informationswirtschaft: smart, information based, connected! and sustainable? Subsistenz-Landwirte: Arm aber sie kennen ihre Felder auswendig! heute: 1t/a - 1ha/Arbeiter y = -23.6ln(x) Milliarden Menschen R² leben = vom der Landwirtschaft Farming 4.0: Zukunftspfad: Wachstum im BSP, Ausbreitung von Wissen GDP per Capita [US $/a] Real und virtuelle Farmen wechselwirken today: 2000t/a - 150ha/worker <250 million life from farming # 23

24 Auch bei der Bewässerung! Gewaltige Potentiale bei der Steigerung der Wassernutzungseffizienz: Wissen und Information! Source: Jägermeyer et al., HESS, 2015 # 24

25 Wissen und Information Wasser und das Zeitalter der Information: Wir werden die SDGs nicht erreichen, wenn wir die Entwicklungen des Informationszeitalter im Bereich der Umwelt weiterhin ignorieren! Internet of Things: ein Baum, ein Farmer, ein Acker wird nicht mehr existieren, wenn er nicht Teil des Internet wird! Erdbeobachtung aus dem Weltraum, Soziale Medien und Deep Data: Datenströme geben überall und zu jeder Zeit Auskunft über unser nicht-nachhaltiges Verhalten und die Reaktion der Natur darauf High Performace Computing und Simulationen der Mensch-Umwelt- Beziehungen: ermöglichen es, Maßnahmen auf ihre zukünftige Wirksamkeit bei der Erreichung der SDGs zu überprüfen und das Für und Wider abzuwägen. # 25

26 Die Global Smart Farm Smarte Kommunikation Cyber-Environmental System Landwirte: reduzieren nachhaltig die Ertragslücke, steigern die Wassernutzungseffizienz Das Wissen für das globale und gleichzeitig lokale Cyber-Environmental-System der Global Smart Farm zu schaffen, ist eine massive interdisziplinäre wissenschaftliche Herausforderung!! # 26

27 Die Zukunft von Nahrung und Wasser Wasserverschwendung beenden durch gesteigerte Wassernutzungseffizienz Nachhaltige Intensivierung (SI) ist deshalb der Schlüssel zum Erreichen der SDGs Im Zentrum der Nachhaltige Intensivierung stehen die Rohstoffe Wissen und Information und nicht Stickstoff und Pestizid Beobachtungen und Simulationen werden dabei die reale und virtuelle Welt der Landwirtschaft in ein cyberenvironmental system verschmelzen Landwirte werden von Handwerkern zu Informationsarbeitern Produkte nehmen das Wissen über die Bedingungen unter denen sie produziert wurden mit auf dem langen Hanelsweg von Produzenten zum Konsumenten # 27

28 Nachhaltigkeit und Wasser Virtuelles Wasser, Weltagrarmarkt und Nachhaltigkeit: geht das? beobachten, Bestimmung des Wert des Virtuelle Wassers von jeder Tonnen gehandelter Nahrung hat, d.h. wie und damit wie effizient wurde Wasser bei der Produktion genutzt lokal wurde, (und nicht nur wieviel) beeinflussen, Berücksichtigung des Wertes des Virtuellen Wassers beim Weltagrarhandel, Förderung des Handels mit Produkten deren virtueller Wassergehalt nachhaltig ist. verstehen, wie man auf der Global Smart Farm mit Informationstechnologien nachhaltig intensiviert: ökologisch ökonomisch sozial lokal regional global, verstehen, was die Algorithmen mit Menschen und Umwelt machen, wem sie gehören sollen, wer die Entscheidungen fällt und wer schlußendlich verantwortlich ist. # 28

29 Wir bleiben an diesem Thema dran! Im Rahmen des BMBF GROW-Verbundprojektes: Virtual Water Values (ViWA): Multiskaliges Monitoring der globalen Wasserressourcen und Optionen für ihre effiziente und nachhaltige Nutzung ViWA.geographie-muenchen.de gefördert durch: # 29