Jeśli chodzi o karmienie świata, musimy znaleźć lepszy sposób. Uprawiamy wystarczającą ilość żywności dla wszystkich na naszej planecie, a mimo to jedna osoba na osiem kładzie się spać głodna każdej nocy (Światowy Program Żywnościowy 2016). Najwyraźniej żywność nie dociera tam, gdzie jest potrzebna, a nawet jeśli jest dostępna, niedożywienie jest często chronicznym problemem. Chociaż nie ma zgody co do tego, czy będziemy w stanie wyżywić 10 miliardów ludzi spodziewanych do 2050 roku (Plumer 2013, Gimenez 2012), wiele można zrobić już dziś.

Rozwiązania problemu braku bezpieczeństwa żywnościowego w krajach rozwijających się muszą być proste, aby były wykonalne, ale proste nie oznacza łatwe. Mimo to, na całym świecie opracowano i wdrożono pomysłowe sposoby rozwiązania tego problemu. Trzy innowacyjne podejścia obejmują starannie zaprojektowane worki do przechowywania, które zmniejszają straty plonów spowodowane porażeniem, proste urządzenia przetwórcze, które zwiększają wydajność zbiorów i produkcji oraz tradycyjne krzyżowanie roślin spożywczych w celu zwiększenia naturalnej gęstości składników odżywczych. Każdy rozwój przyniósł bonus: nieoczekiwane dodatkowe korzyści.

Better Storage Reduces Food Loss
Ilość żywności traconej po zbiorach jest trudna do strawienia. Globalne straty po zbiorach szacowane są na 30-40% (Postharvest Education Foundation 2016) i mogą przekraczać 50% w niektórych krajach rozwijających się (World Food Preservation Center 2016). Przyczyny utraty żywności mogą obejmować brak odpowiednich urządzeń do przechowywania, złe praktyki rolnicze i praktyki zbioru, niestabilność rynku, nieodpowiednią dystrybucję oraz zarażenie. Ulepszone przechowywanie jest skutecznym sposobem na rozwiązanie problemu braku bezpieczeństwa żywnościowego. Wyzwaniem jest opracowanie rozwiązań, które odpowiadają lokalnym ograniczeniom, zwłaszcza kosztowym.

Niekiedy odpowiedzią jest po prostu odpowiedni worek do przechowywania. Na przykład, elegancki system ochrony został opracowany przez zespół badawczy kierowany przez Larry’ego Murdocka, wybitnego profesora entomologii na Uniwersytecie Purdue. „W 1987 roku poproszono nas o usprawnienie przechowywania krowiaka w Kamerunie”, wspomina Murdock, gdzie na żniwach żerowały wołki zbożowe. Rezultat był prosty, wysoce skuteczny i niedrogi.

„Nasz zespół musiał najpierw dowiedzieć się, jak owady rozmnażały się wewnątrz zamkniętych worków,” wyjaśnił Murdock. Skąd czerpały wodę potrzebną do przetrwania? Badacze zdali sobie sprawę, że robaki wytworzyły własne H2O poprzez metabolizowanie dostępnej skrobi, z tlenem napędzającym ten proces.

Rozwiązaniem było odcięcie źródła tlenu. Grupa Murdocka w końcu wymyśliła hermetyczną torbę Purdue Improved Crop Storage (PICS). Wykorzystała ona zewnętrzną torbę z tkanego polipropylenu dla wytrzymałości i pewnej ochrony przed tlenem, ale dodała dwie wewnętrzne torby z 80-mikronowego polietylenu o wysokiej gęstości jako barierę tlenową. Użycie dwóch worków zapewniało zapasowe zabezpieczenie, ale również łatwo nasuwały się na siebie, redukując naprężenia i rozdarcia. Potrójne zagrożenie działało pięknie.

Krytycznym czynnikiem sukcesu było zapewnienie hermetycznego zamknięcia. Rolnicy zostali nauczeni, aby pozostawić 12-15-calowy wargę na górze każdej wkładki i zewnętrznej torby, skręcić mocno, złożyć na pół i zabezpieczyć sznurkiem. To było łatwe do nauczenia; ponad 3 miliony rolników w 46,000 wioskach w Afryce i Azji zostało przeszkolonych do używania toreb PICS.

Pokazanie i opowiedzenie jest zawsze najlepszym sposobem, aby sprzedać sceptycznym, ograniczonym w zasobach drobnym rolnikom nowe technologie. Zespół Murdocka pracował więc z użytkownikami, aby przetestować nowatorską torbę i udokumentować jej skuteczność. Zorganizowali wiejskie ceremonie otwierania worków, podczas których rolnicy, którzy wypróbowali worki, po raz pierwszy rozwiązali je po sześciu miesiącach przechowywania, aby zilustrować, że żadne szkodniki nie dostały się do środka. Te wydarzenia były wielkim wydarzeniem w małych społecznościach. Jedna masowa uroczystość w Burkina Faso przyciągnęła 10 000 osób i stała się wydarzeniem organizowanym co dwa lata.

W Nigrze nie musieli czekać sześciu miesięcy, aby wiedzieć, że worki działają. Rodziny rolnicze często przechowują plony w swoich domach w celu ochrony przed kradzieżą i szkodnikami. Jeden z rolników był przekonany, że worki są skuteczne, ponieważ te w jego sypialni były zarówno chłodne jak i ciche. Co to znaczyło?

Mnożące się insekty generują ciepło, a worki do przechowywania były często ciepłe w dotyku. Nie te torby. Chwasty również wydają wysoki dźwięk klikania podczas karmienia, ale te torby były ciche. Prawidłowo zamknięte worki chronią uprawy prawie bez końca. Punktem kulminacyjnym uroczystości w Burkina Faso w 2015 roku było otwarcie worka z 2007 roku; ośmioletni groch był tak samo nieskazitelnie czysty (i jadalny) jak w dniu, w którym został zapieczętowany.

Odpowiedzi rolników również pomogły ekipie Purdue zoptymalizować rozmiar worka. Pierwotnie zaprojektowano je tak, aby mieściły 50 kg produktu, co miało ułatwić obsługę. Ale rolnicy poprosili o efektywne kosztowo większe torby, mówiąc, że wymyślą, jak je przewieźć. Zespół opracował 100-kg worki, które obecnie stanowią większość sprzedaży.

Korzyści przewyższają koszty
A co z ceną – czy rolników stać na worki? Przy cenie około 2,50$ – 3,00$ za sztukę, koszt był około trzy razy wyższy niż tradycyjnych toreb z pojedynczej tkaniny. Badania wykazały, że drobni rolnicy zarabiali dodatkowo 27,00 dolarów na 100-kg worku grochu w sezonie, a plony mogły być przechowywane i sprzedawane, gdy ceny rosły. Rolnicy garnęli się do inwestycji.

Były też inne ważne korzyści. Nieefektywne pojedyncze worki wymagały wielokrotnego stosowania pestycydów, co było dodatkowym, toksycznym wydatkiem, który powodował choroby i śmierć ludzi. Pestycydy są czasami nadużywane w krajach rozwijających się z powodu braku zrozumienia właściwego stosowania i obchodzenia się z nimi, ale worki PICS eliminują potrzebę oprysków.

Trzy komponenty są również łatwo rozdzielane w celu sprawdzenia ich rozdarcia, a całe worki lub poszczególne warstwy mogą być ponownie użyte 3-5 razy. To stawia koszt na równi z pojedynczymi torbami w czasie. Dodatkowo, rozdarte torby są często ponownie wykorzystywane do innych celów.

Wykorzystanie sukcesu
Projekt PICS okazał się znaczącym osiągnięciem w zmniejszaniu strat po zbiorach i jest obecnie w trzeciej rundzie finansowania. Faza początkowa została wdrożona w 10 krajach afrykańskich. W drugiej fazie, PICS 2, z powodzeniem przetestowano torby dla 12 innych upraw (orzechy, ziarna, fasola i nasiona) i różnych owadów towarzyszących. Obecna faza PICS 3 ma na celu rozszerzenie komercjalizacji na całą Afrykę. Skalowanie w celu osiągnięcia jak największej liczby beneficjentów jest prawdopodobnie najtrudniejszym problemem w rozwoju międzynarodowym.

Fundacja Purdue Research udzieliła licencji 17 prywatnym producentom i dystrybutorom na komercjalizację worków, a działania PICS zostały wdrożone w ponad 25 krajach w Afryce i Azji. Do tej pory sprzedano około 7,5 miliona worków (rysunek 1). Stanowi to 710,000 ton metrycznych żywności odzyskanej od głodnych owadów, aby nakarmić głodnych ludzi.

Zastosowanie zasady KISS do sprzętu
Zboża są często tracone, ponieważ nie mogą być zbierane efektywnie lub przetwarzane zanim się zepsują. Najlepsze rozwiązania dla krajów rozwijających się charakteryzują się wysoką kreatywnością i niskim poziomem skomplikowania. Jak zaprojektować sprzęt do przetwarzania, który jest trwały, niezawodny i na tyle prosty, aby mógł być używany przez nieprzeszkoloną ludność? (Aha, i nie wolno ci używać elektryczności ani paliwa.)

Wyzwanie projektowania sprzętu o niskim stopniu zaawansowania technologicznego zostało podjęte w 1981 roku, kiedy biedna indyjska wioska w stanie Uttar Pradesh miała problem z ziemniakami. W nieubłaganym indyjskim upale, zebrane ziemniaki wytrzymywały tylko miesiąc zanim się zepsuły. Rolnicy byli zmuszeni do szybkiej sprzedaży produktów po niskich cenach.

Gdy George Ewing, Bob Nave, i Emery Swanson (z General Mills i Pillsbury) dowiedział się o tym problemie zepsucia, zebrali grupę wolontariuszy z doświadczeniem w inżynierii i przetwarzania żywności i założył grupę roboczą w piwnicy kościoła. Grupa ta później stałaby się organizacją non-profit Compatible Technology International (CTI), z siedzibą w Minneapolis-St. Paul.

Zespół opracował Cool Storage Sheds, które używane parującej wody do obniżenia temperatury powietrza w szopie. To pozwoliło rolnikom przechowywać ziemniaki przez kilka dodatkowych miesięcy i cieszyć się dłuższym sezonem sprzedaży z lepszymi cenami.

Inżynierowie CTI następnie pomogli rolnikom dodać wartość do upraw. Zaprojektowali ręcznie obsługiwane obieraczki do ziemniaków i krajalnice do produkcji suszonych przekąsek w postaci chipsów ziemniaczanych o przedłużonej trwałości. Rolnicy potroili swoje dochody dzięki sprzedaży chipsów, a przedsiębiorcy zarobili na produkcji i sprzedaży sprzętu do przetwarzania ziemniaków. Dar nie przestawał dawać.

Słuchanie użytkowników pomaga zoptymalizować projekt maszyny
CTI nadal rozszerza swoje menu sprzętu do przetwarzania po zbiorach dla drobnych rolników. Każdy projekt to nowe wyzwanie.

Na przykład w 2013 roku CTI opracowała sprzęt do przetwarzania prosa perłowego w Senegalu. Pojedyncze jednostki młocarni, strippera, winnowera i młynka były kłopotliwe w użyciu. Przy wsparciu projektanta przemysłowego, CTI zorganizowało grupy fokusowe rolników, aby uzyskać spostrzeżenia użytkowników, zwracając szczególną uwagę na kobiety, które były głównymi użytkownikami sprzętu.

Odrywacz ziarna, młocarnia i przewijarka przekształciły się w kompaktową jednostkę, która była tańsza niż trzy pojedyncze maszyny. Dzięki dodatkowym informacjom zwrotnym od kobiet, dalsze udoskonalenia znacznie ułatwiły im obsługę sprzętu, nawet z niemowlętami na plecach. Nowe urządzenie wychwyciło 95% ziarna bez rozdrabniania go, działając trzy razy szybciej niż metody ręczne. To nie tylko ułatwiło pracę, ale także uwolniło czas kobiet na inne niezbędne czynności.

CTI współpracuje z firmą Senegalese do produkcji sprzętu lokalnie. Firma ta pomogła jeszcze bardziej udoskonalić projekt, a lokalna produkcja obniżyła cenę i stworzyła miejsca pracy. CTI pracuje obecnie w 150 wioskach w Senegalu.

Czwarty komponent, samodzielny młynek, okazał się świetnym sposobem na generowanie dochodów przez grupy kobiet. Ale Alexandra Spieldoch, dyrektor wykonawczy CTI, zwróciła uwagę na ważny aspekt żywieniowy i zdrowotny. „Jedna z organizacji w Malawi zakupiła młynek do produkcji masła orzechowego, które umożliwiło pacjentom z HIV chorym na AIDS 'odstawienie’ leków” – opowiada. Pacjenci odzyskali swoje życie, a na rynku powstał rynek, na którym sprzedawano nadwyżki zapakowanego masła orzechowego. Dochód ten pozwolił kobietom na wysłanie dzieci do szkoły. CTI bada również, jak pomóc rolnikom w dostarczaniu do programów żywienia szkolnego pożywnych roślin, takich jak orzeszki ziemne.

Ulepszanie produkcji orzeszków ziemnych w Malawi
Produkcja orzeszków ziemnych to żmudna, trudna praca fizyczna. Aby pomóc kobietom w Malawi, CTI zbadało lokalny rynek i odkryło, że największe problemy sprawiają trzy czynności: podnoszenie orzechów z ziemi, zrywanie ich z roślin i łuskanie. Doprowadziło to do opracowania trzech nowych narzędzi, po jednym do każdego z tych zadań (rys. 2). Urządzenia te znacznie ułatwiły proces zbioru.

Podejście CTI do rozwoju skoncentrowanego na człowieku dostarcza cennych informacji na wiele sposobów. Podobnie jak w przypadku wyciągania orzechów z ziemi, podczas badań i testów pojawił się inny materiał: kobiety zwilżały orzechy, aby ułatwić usuwanie łupin. Ten koszmar aflatoksyn został znacznie zmniejszony dzięki szkoleniu, aby zbierać orzechy wcześniej i wykorzystywać suche łupiny.

CTI dąży do zapewnienia korzyści milionowi rolników do 2025 roku. Wymaga to wielosektorowego partnerstwa, finansowania, infrastruktury, lokalnego zaufania i budowania potencjału. „Najtrudniejszą częścią”, twierdzi Spieldoch, „jest dystrybucja”. Podobnie jak torby PICS, CTI musi zwiększyć skalę, aby dotrzeć do milionów drobnych rolników w odległych obszarach, aby wywrzeć największy wpływ. „Musimy myśleć o kreatywnych sposobach dotarcia do nich. Obejmuje to konkurencyjny punkt cenowy, lokalne przedstawicielstwo, a jakość naszych narzędzi jest naprawdę ważna”, wyjaśniła.

Biofortyfikacja hoduje mikroelementy
Nawet gdy jest wystarczająco dużo żywności, niedożywienie może być problemem. Dieta podstawowa może wnosić niewystarczające poziomy niektórych składników odżywczych z powodu ograniczonej różnorodności żywności i innych czynników. Biofortyfikacja może rozwiązać problem niedoborów witamin i minerałów na dużą skalę w określonych populacjach.

Koncepcja biofortyfikacji powstała w latach 90-tych, kiedy ekonomista Howarth („Howdy”) Bouis zaczął myśleć poza kopertę nasion podczas pracy w Międzynarodowym Instytucie Badawczym Polityki Żywnościowej (IFPRI). Zamiast używać fortyfikacji żywności, aby rozwiązać problem „ukrytego głodu” w krajach rozwijających się, dlaczego nie uprawiać roślin z naturalnie zainstalowanymi witaminami i minerałami?

Hodowcy roślin nie kupił do pomysłu na początku. Badania wymagałyby znacznych funduszy, plony mogłyby być niższe, a rolnicy prawdopodobnie nie dbaliby o ulepszone odżywianie. Niezrażony, Bouis miał bardziej obiecującą rozmowę z Ross Welch, fizjolog roślin w Cornell’s roślin, gleby i odżywiania laboratorium. Dowiedział się, że jeśli minerały mogą być hodowane do sadzonek, plony rzeczywiście poprawić poprzez mineralne wzbogacenie gleby, a dawki wysiewu może być obniżona. Rolnicy powinni objąć te zyski rolnicze, a konsumenci będą korzystać z lepszego odżywiania.

To trwało lata, aby zebrać fundusze, ale w 2003 HarvestPlus program został utworzony do badania i wdrażania biofortyfikacji, termin ukuty w 2001 przez Steve Beebe, badacz w Międzynarodowym Centrum Rolnictwa Tropikalnego (CIAT). HarvestPlus jest wspólnym przedsięwzięciem tej organizacji i Międzynarodowego Instytutu Badawczego Polityki Żywnościowej (IFPRI). IFPRI jest centrum badawczym Grupy Konsultacyjnej ds. Międzynarodowych Badań Rolniczych (CGIAR).

Biofortyfikacja zyskała ostatnio dodatkowe uznanie, gdy Bouis, wraz z trzema naukowcami z Międzynarodowego Centrum Ziemniaka (CIP, również ośrodek badawczy CGIAR), zdobył 2016 World Food Prize za pionierską pracę w zwalczaniu niedoboru mikroelementów odżywczych w krajach rozwijających się. Teraz HarvestPlus stawia sobie za cel dotarcie do miliarda ludzi z biofortyfikowanymi uprawami do 2030 roku.

Well-Bred Nutrition
Najbardziej krytycznymi niedoborami żywieniowymi w krajach rozwijających się są żelazo, cynk i witamina A. Dlatego HarvestPlus skupia się na zwiększeniu tych składników odżywczych w manioku, słodkich ziemniakach, kukurydzy, proso perłowe, fasoli, pszenicy i ryżu. Jak oni to robią?

HarvestPlus wykorzystuje konwencjonalne praktyki hodowlane, a nie modyfikacje transgeniczne (GM), aby zwiększyć ilość mikroelementów w uprawach. GM może produkować pożądane cechy znacznie szybciej w laboratorium, ponieważ nie jest konieczne, aby czekać przez kilka cykli upraw, które mogą trwać 6-9 miesięcy każdy. Ponadto, cechy mogą być hodowane w, jeśli nie są one naturalnie znaleźć w uprawach, jak to jest w przypadku złotego ryżu.

Ale istnieją znaczne przeszkody regulacyjne i akceptacji konsumentów do GM upraw, zwłaszcza gdy praca w wielu krajach. To może spowolnić lub zahamować proces wdrażania. Z drugiej strony, konwencjonalna hodowla może trwać do 10 lat, aby uzyskać odpowiednie nasiona, według Vidushi Sinha, starszego specjalisty ds. komunikacji w HarvestPlus. Pożądane cechy (takie jak poziom składników odżywczych i wysokie plony) muszą występować naturalnie w roślinach docelowych, aby można je było zoptymalizować poprzez selektywną hodowlę. Meike Andersson, specjalista ds. rozwoju upraw w HarvestPlus, podała przykład: „W Azji, odmiany ryżu i pszenicy mają zbyt niską zawartość żelaza dla konwencjonalnej hodowli, więc te produkty są hodowane dla wyższych poziomów cynku”. Pomimo dłuższego czasu hodowli, konwencjonalna ścieżka jest nadal krótszą drogą na pola: opracowane nasiona są po prostu wypuszczane na rynek.

Aby dostać się do idealnego materiału siewnego, dietetycy muszą najpierw ustalić docelowe poziomy mikroelementów dla konkretnych populacji, analizując biodostępność spożywanych składników odżywczych, straty podczas przechowywania i przetwarzania, wymagania zdrowotne, stan odżywienia dla każdego kraju i grupy wiekowej oraz potencjalne poziomy konsumpcji. Dane te dostarczają naukowcom upraw cel.

Nowe linie nasion o dużej zawartości mikroelementów są następnie testowane w stacjach eksperymentalnych i na polach rolników. Rośliny są oceniane pod względem wydajności, odporności na szkodniki i choroby, tolerancji na klimat i glebę oraz lokalnych praktyk zarządzania agronomicznego, takich jak nawożenie i nawadnianie. Nasiona o najlepszych parametrach są następnie rozmnażane.

Ostatnia mila: Dystrybucja
Tak jak w przypadku toreb PICS i sprzętu CTI, dystrybucja jest ogromnym wyzwaniem. HarvestPlus współpracuje z rządami i licznymi organizacjami, aby umożliwić dostęp do rolników. W każdym kraju musi być rozwinięty zrównoważony rynek.

Rządy otrzymują „koszyk” opcji nasion, aby uwzględnić różne warunki uprawy w każdym kraju i regionalne preferencje konsumentów. Andersson przytoczył przykład „Rwandy, która otrzymała 10 rodzajów fasoli”, aby zminimalizować ryzyko uprawy jednej odmiany i zaspokoić lokalne gusta. Sąsiednie kraje o podobnych warunkach klimatycznych otrzymują te same produkty, dzięki czemu HarvestPlus może łatwo wykorzystać nowe rozwiązania. Dobre wieści szybko się rozchodzą, rozprzestrzeniając się do krajów, w których HarvestPlus nie jest obecny, ale jest szczęśliwy, że może zaspokoić popyt.

If We Grow It, Will They Come?
Ziarno musi być najpierw zaakceptowane przez rolników, a oni potrzebują powodu, aby w nie uwierzyć. Jeśli zwiększają plony, korzystnie wpływają na glebę, są opłacalne, odporne na szkodniki, choroby i klimat, to jest to silna zachęta. Następnie musi istnieć rynek na te uprawy: konsumenci muszą chcieć zdrowego ogrodnictwa. HarvestPlus prowadzi szeroko zakrojoną edukację zarówno dla konsumentów jak i rolników wykorzystując pokazy na poletkach testowych, szkoły, kliniki, reklamy, wydarzenia i rozrywkę w celu przekazania korzyści i stymulowania prób.

Choć uprawy wzbogacone w cynk i żelazo nie mają istotnego wpływu na walory sensoryczne, HarvestPlus nie był pewien akceptacji pomarańczowego koloru ziemniaków, kasawy i kukurydzy. Andersson wyjaśnił, że „w wielu częściach Afryki Subsaharyjskiej, gdzie zazwyczaj spożywano białą kukurydzę, żółta kukurydza dostarczana w ramach amerykańskiej pomocy żywnościowej podczas klęski głodu kojarzyła się negatywnie.” W Zambii jednak, to uczucie nie przeniosło się na pomarańczową odmianę. Wręcz przeciwnie, była ona preferowana. Według Ekina Birola, kierownika badań wpływu w HarvestPlus, „97% respondentów chciało uprawiać pomarańczową kukurydzę w następnym sezonie, średnio cztery razy więcej nasion.” Konsumenci lubili jaskrawy kolor, nawet jeśli nie rozumieli wartości odżywczych. Andersson dodał: „Matki donoszą, że pomarańczowe ziemniaki i kukurydza były dobrym pokarmem dla niemowląt, ponieważ dzieci wolały słodki smak.”

W Nigerii, czerwony olej palmowy jest zazwyczaj dodawany do białego manioku, więc żółty kolor nie stanowił problemu i często powodował wzrost ceny. Czasami akceptacja nowych produktów spożywczych jest łatwiejsze do zrobienia niż powiedzieć.

It Takes a Village to Help a Village
Niektóre sposoby, rozwój produktu dla krajów rozwijających się jest taki sam jak wszędzie indziej. Do jego realizacji potrzebny jest multidyscyplinarny zespół. Produkty muszą być projektowane wspólnie z użytkownikami, a zrozumienie lokalnych zwyczajów i rynków ma kluczowe znaczenie. W krajach rozwijających się krzywa uczenia się może być stroma, a wdrażanie trudne.

Ale małe rzeczy i najprostsze rozwiązania mogą przynieść kaskadowe korzyści, które sięgają takich obszarów, jak źródła utrzymania i zdrowie. Spieldoch z CTI podsumował to: „To przykład podejścia wielowarstwowego; technologia jest katalizatorem dla tych różnych oddziaływań”. Umożliwienie ludziom na całym świecie, aby jeść prawidłowo i zarobić przyzwoite dochody jest więcej niż utrzymanie, to globalna ruchoma uczta.