Catástrofes alimentarias extremas

Este articulo fue escrito por Juan B. García Martínez, ingeniero químico e investigador de ALLFED - Alliance to Feed the Earth in Disasters. Estudia el potencial de soluciones alimentarias resilientes para catástrofes que colapsen la agricultura global, como escenarios de pérdida abrupta de la luz solar (Erupción supervolcánica, invierno nuclear, impacto de gran cometa o asteroide); o colapso del sistema industrial/eléctrico.

En resumen

• Múltiples y variados riesgos son capaces de afectar severamente a la producción agrícola, tanto regional como globalmente. Expertos estiman una probabilidad del 80% de que se de una situación en la que se pierda el 10% de la producción alimentaria global en este siglo.

• El escenario más catastrófico sería una reducción abrupta de la luz solar (p. ej. invierno nuclear), que colapsara casi por completo la agricultura globalmente, pudiendo llegar a causar miles de millones de muertes por inanición.

• Incluso en los peores escenarios, parece técnicamente viable alimentar a toda la población humana respondiendo con soluciones alimentarias resilientes, como la producción de algas marinas o proteína unicelular. 

• Más investigación y planificación es necesaria para que, de ocurrir la catástrofe, se diera una respuesta rápida y eficaz que permitiera salvar la mayor cantidad de vidas posible. Por ejemplo, la creación de planes estatales de respuesta ante shocks alimentarios globales.

Shocks alimentarios extremos

El campo de investigación de la seguridad alimentaria estudia a menudo la adaptación a cambios graduales en factores como incremento poblacional, escasez y agotamiento de recursos, y cambio climático de avance lento o “incremental” [1]. En contraste, hay mucha menos investigación para prepararse ante “shocks” alimentarios más abruptos y extremos. Sin embargo, se ha estimado que en este siglo hay una probabilidad de alrededor del 80% de que ocurra un shock que reduzca la producción alimentaria global en alrededor de un 10% [2], y una probabilidad de hasta 10% de pérdida casi total de la producción [3], [4]. Esto reduciría la producción a niveles muy por debajo de los necesarios para alimentar a la población global. Existen varios eventos catastróficos capaces de causar una reducción de alrededor del 10% de la producción alimentaria, probablemente causando hambrunas masivas alrededor del mundo, incluyendo:

• Un cambio climático abrupto e inesperado [5], [6].

• Una conjunción de eventos meteorológicos adversos, que el cambio climático incremental hace más probables con el paso de los años [2]. Un riesgo creciente sería un shock simultáneo de origen meteorológico sobre varias de las regiones que producen la mayoría de alimentos globalmente, un evento conocido como “multiple breadbasket failure” [7], [8] o colapso en múltiples regiones productoras de granos.

• Erupción volcánica que emita gran cantidad de aerosoles, similar a la del volcán Tambora en 1815, que desencadenó el “año sin verano” [9].

• Superplagas, superbacterias, especies super-invasivas [4].

• Pérdida masiva de especies polinizadoras [10].

• Una combinación de varios de estos escenarios [4].

Representaciones de múltiples posibles desencadenantes de una catástrofe alimentaria global.

Existe una amplia literatura académica sobre adaptación de los sistemas de producción alimentaria al cambio climático incremental de la magnitud esperada [11]. Por ejemplo, una magnitud similar al aumento de 2 ºC por encima de niveles preindustriales que menciona el Acuerdo de París [12], basado en las expectativas promedio de los modelos climáticos. En comparación, hay poca investigación sobre preparación contra cambios climáticos más severos y abruptos, que se han dado históricamente [4] y dejarían poca oportunidad para adaptarse a ellos.

Riesgos catastróficos globales alimentarios

Esta situación plantea la pregunta de cómo de severo puede llegar a ser un shock a la producción alimentaria global. El shock alimentario más extremo que amenaza a la humanidad en el futuro próximo es probablemente una catástrofe que reduzca abruptamente la cantidad de luz solar que recibe la superficie de la Tierra. Una posible causa sería un “invierno nuclear”, escenario en el cual la atmósfera quedaría nublada por gran cantidad de ceniza producida por los incendios causados por una guerra nuclear a gran escala, con otras causas menos probables incluyendo una gran erupción volcánica o el impacto de un gran cometa o asteroide. Estos riesgos podrían hacer caer la producción alimentaria primaria por debajo de la cantidad mínima de alimentos requerida para alimentar a la población humana, mientras que la producción actual es aproximadamente el triple de ese nivel. La naturaleza global y severidad de estos shocks haría imposible paliarlos usando únicamente la importación de alimentos.

Algunos expertos estiman una probabilidad de guerra nuclear alrededor de 1% por año [13], [14], lo que la convertiría en el origen más probable de una catástrofe capaz de reducir abruptamente la luz solar, en comparación con una probabilidad por siglo estimada en 0.01% de impacto de gran asteroide o cometa y 0.1% de una erupción volcánica extrema [3]. Aunque los arsenales nucleares han disminuido significativamente desde la Guerra Fría, 8 de los 9 poderes nucleares están modernizando sus arsenales. Todos ellos conservan una cantidad mayor al “límite pragmático de seguridad nacional” de 100 unidades, definido como la cantidad máxima de armas nucleares que se pueden usar sin que el resultado esperado sea contraproducente para el país que las accione, debido a las consecuencias medioambientales resultantes [15].

Las consecuencias de un invierno nuclear, tales como el desplome de la temperatura capaz de causar temperaturas bajo cero a lo largo del Hemisferio Norte durante el verano, y el desplome de la irradiación solar y precipitaciones, impedirían la agricultura convencional durante un largo periodo (probablemente entre 6-10 años) [16], [17], desembocando en una pérdida alimentaria global casi total. Ante un shock alimentario catastrófico global como este, habría poca oportunidad de adaptación. Sin preparación previa, la disrupción de la producción alimentaria podría causar miles de millones de muertes por inanición [18].

Impactos de un invierno nuclear (150 teragramos de ceniza) sobre la temperatura, precipitación, humedad y flujo solar globales durante el primer año tras la catástrofe. Nótense las temperaturas bajo cero durante el verano en gran cantidad del hemisferio Norte.

Eventos de esta naturaleza, capaces de afectar severamente al bienestar global e incluso poner en peligro la civilización moderna, entran dentro de la definición de riesgo catastrófico global (RCG) [19]. Catástrofes como ésta requerirían una reestructuración radical de los sistemas alimentarios, y una variedad de soluciones complementarias para prevenir una hambruna global masiva. Ni las Naciones Unidas ni ningún gobierno en particular parece tener planes de preparación disponibles públicamente para un escenario tan dramático, y expertos en el tema han llamado a la preparación contra estos riesgos [20]. Actualmente hay pocas organizaciones trabajando en soluciones alimentarias resilientes a estos escenarios catastróficos, como la Alliance to Feed the Earth in Disasters [21] y más recientemente el equipo de investigación de resiliencia alimentaria de Penn State University [22].

Soluciones alimentarias resilientes

Alternativas aparentemente intuitivas a la agricultura convencional, como almacenaje a gran escala de alimentos y uso de luz artificial para cultivo tienen inconvenientes cruciales: almacenar un volumen de alimentos suficiente para hacer frente a un invierno nuclear sería extremadamente caro y negativo para el mantenimiento de la seguridad alimentaria global en regiones desfavorecidas durante el periodo de almacenaje [23]. El uso de luz artificial para cultivo es extremadamente intensivo en cuanto a uso de energía; incluso si toda la demanda eléctrica global actual se dedicara a este método, tan solo podría alimentar al ~5% de la población global [3] a un coste extremadamente elevado [23].

Otras soluciones serían necesarias para tener una oportunidad razonable de alimentar a la humanidad en este escenario. Un conjunto de soluciones alimentarias resilientes a shocks alimentarios globales sería un recurso valioso para aumentar la resiliencia de los sistemas alimentarios y la preparación a nivel mundial. Estos alimentos resilientes o soluciones alimentarias resilientes son los alimentos, métodos de producción de alimentos o intervenciones que permitirían una disponibilidad significativa de alimentos ante una shock alimentario catastrófico global. Estas soluciones deberían contribuir a un suministro adecuado de alimentos para el mayor número de personas incluso en los peores escenarios. Por ello, estas soluciones han de ser escalables, rápidamente desplegables, eficientes en el uso de recursos y energía, y asequibles para la mayor cantidad de la población global posible [24].

Tras una caída abrupta de la luz solar que alcanza la superficie, se podrían fabricar invernaderos simples en masa para poder cultivar ciertos alimentos [25], se podrían relocalizar semillas y cultivar algunas plantas tolerantes al frío en regiones tropicales, y se podría escalar la producción global de algas marinas. Aquellos recursos industriales no relacionados con la producción alimentaria se podrían aprovechar para construir nuevas plantas de producción de alimentos resilientes, o para reconvertir fábricas existentes, por ejemplo para producción de azúcares a partir de biomasa lignocelulósica [26]. Asimismo se podrían producir industrialmente proteínas unicelulares a partir de gas natural [27] o de CO2 e hidrógeno [28], una solución prometedora para contribuir a satisfacer los requerimientos globales de proteína. Una demanda lo suficientemente alta del producto alimentario final podría justificar económicamente esta redirección de recursos industriales. Algunas otras fuentes de alimento a tener en cuenta, menos dependientes del sector industrial, son la producción de concentrado de proteína de hoja [29] y producción de hongos e insectos [4]. La redirección para consumo humano de la enorme cantidad de alimentos destinados a producción de biocombustibles o engorde animal podría servir como solución alimentaria resiliente para aumentar rápidamente la disponibilidad alimentaria sin aumentar per se la cantidad de alimento producido.

Un cambio climático abrupto provocado por una catástrofe que reduzca repentinamente la luz solar que llega a la superficie terrestre podría provocar la pérdida de casi toda la producción alimentaria global [18]. Esta pérdida se podría revertir parcial o totalmente mediante soluciones alimentarias como la producción masiva de invernaderos simples o algas.

Diferentes RCGs alimentarios inhibirían la agricultura convencional mediante distintos mecanismos. Aparte de las catástrofes que reducen abruptamente la luz solar, otro evento que puede ser categorizado como RCG alimentario sería una pérdida repentina de la infraestructura industrial y/o eléctrica global que afecte a los sistemas alimentarios causando caídas significativas de los rendimientos de cultivo y perturbando los sistemas de producción y distribución, requiriendo diferentes soluciones alimentarias [30]. Posibles causas incluyen una tormenta solar extrema o un ataque coordinado de pulso electromagnético nuclear. En general, investigar un amplio abanico de soluciones alimentarias permite flexibilidad para una respuesta efectiva, incluso ante posibles riesgos futuros no mencionados aquí. Por ejemplo, algunas de las mismas soluciones alimentarias resilientes a una reducción de la luz solar también serían resilientes a un colapso industrial, como el cultivo de algas.

Es técnicamente viable alimentar a la población humana durante una catástrofe agrícola global aplicando soluciones como las aquí descritas, pero en caso de darse este escenario la velocidad y eficacia de la respuesta depende del nivel de preparación y planificación de agentes clave como gobiernos y corporaciones. Por ejemplo, sería útil la creación de planes estatales o internacionales ante el riesgo de shocks alimentarios globales, como los hay ante el riesgo de maremotos.

El objetivo de investigar estas soluciones alimentarias  es contribuir a la respuesta a RCGs alimentarios a través de una preparación adecuada, así como contribuir a la resiliencia ante riesgos existenciales mediante la reducción de factores de riesgo existencial. Los riesgos existenciales se definen como aquellos capaces de eliminar la especie humana o su potencial futuro [31]. Los factores de riesgo existencial no causan estos efectos directamente, sino que reducen nuestras defensas ante ellos [32]. Por ejemplo, caos social o mala gobernanza causada por una catástrofe global.

La prevención de RCG alimentarios sería sin duda el mejor resultado. Sin embargo, esto no siempre es posible, y ante el riesgo existencial la humanidad no puede confiar únicamente en la prevención. Según el modelo de las "tres capas de defensa" del riesgo existencial, una estrategia integral debería incluir elementos de prevención, respuesta y resiliencia [32].

Más información:

ALLFED - Alliance to Feed the Earth in disasters (ALLFED.info)

Jahn Research Group - Food Systems Stability Initiative

Penn State University - GCR Food Resilience research group

• Referencias

  [1] M. Henchion, M. Hayes, A. M. Mullen, M. Fenelon, and B. Tiwari, “Future protein supply and demand: strategies and factors influencing a sustainable equilibrium,” Foods, vol. 6, no. 7, p. 53, 2017, doi: https://doi.org/10.3390/foods6070053.

  [2] R. Bailey et al., “Extreme weather and resilience of the global food system: Final project report from the UK-US taskforce on extreme weather and global food system resilience,” 2015, doi: https://www.stat.berkeley.edu/~aldous/157/Papers/extreme_weather_resilience.pdf.

  [3] D. C. Denkenberger and J. M. Pearce, Feeding Everyone No Matter What: Managing Food Security After Global Catastrophe. Academic Press, 2014.

  [4] D. C. Denkenberger and J. M. Pearce, “Feeding everyone: Solving the food crisis in event of global catastrophes that kill crops or obscure the sun,” Futures, vol. 72, pp. 57–68, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.futures.2014.11.008.

  [5] R. B. Alley et al., “Abrupt Climate Change,” Science, vol. 299, no. 5615, pp. 2005–2010, 2003.

  [6] NOAA Satellites and Information, “Abrupt climate change: Past, present & future.” Jan. 25, 2007. Accessed: Jan. 25, 2007. [Online]. Available: https://web.archive.org/web/20080612083043/http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/abrupt/story_paleo.html

  [7] A. Janetos, C. Justice, M. Jahn, M. Obersteiner, J. Glauber, and W. Mulhern, The risks of multiple breadbasket failures in the 21st century: a science research agenda. The Frederick S. Pardee Center for the Study of the Longer-Range Future, 2017.

  [8] F. Gaupp, J. Hall, S. Hochrainer-Stigler, and S. Dadson, “Changing risks of simultaneous global breadbasket failure,” Nat. Clim. Change, vol. 10, no. 1, Art. no. 1, Jan. 2020, doi: 10.1038/s41558-019-0600-z.

  [9] S. Brönnimann and D. Krämer, “Tambora and the" Year Without a Summer" of 1816. A Perspective on Earth and Human Systems Science,” Geogr. Bernensia, vol. 90, 2016, doi: 10.4480/GB2016.G90.01.

  [10] M. A. Aizen, L. A. Garibaldi, S. A. Cunningham, and A. M. Klein, “How much does agriculture depend on pollinators? Lessons from long-term trends in crop production,” Ann. Bot., vol. 103, no. 9, pp. 1579–1588, 2009.

  [11] V. Gitz, A. Meybeck, L. Lipper, C. D. Young, and S. Braatz, “Climate change and food security: risks and responses,” Food Agric. Organ. U. N. FAO Rep., vol. 110, 2016.

  [12] United Nations, “Paris Agreement to the United Nations Framework Convention on Climate Change,” Apr. 2016. [Online]. Available: https://unfccc.int/sites/default/files/english_paris_agreement.pdf

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  [14] M. E. Hellman, “Risk analysis of nuclear deterrence,” Bent Tau Beta Pi, vol. 99, no. 2, p. 14, 2008.

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  [22] S. LaJeunesse, “Research team to study food resilience in the face of catastrophic global events | Penn State University,” Jun. 08, 2020. https://news.psu.edu/story/622541/2020/06/08/research/research-team-study-food-resilience-face-catastrophic-global-events (accessed Jul. 30, 2020).

  [23] D. Denkenberger, J. Pearce, A. R. Taylor, and R. Black, “Food without sun: Price and life-saving potential,” Foresight, vol. 21, no. 1, pp. 118–129, Mar. 2019, doi: 10.1108/FS-04-2018-0041.

  [24] A. Pham, J. B. García Martínez, V. Brynych, R. Stormbjorne, J. M. Pearce, and D. C. Denkenberger, “Nutrition in Abrupt Sunlight Reduction Scenarios: Envisioning Feasible Balanced Diets on Resilient Foods,” Nutrients, vol. 14, no. 3, Art. no. 3, Jan. 2022, doi: 10.3390/nu14030492.

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  [26] J. Throup, J. B. García Martínez, B. Bals, J. Cates, J. M. Pearce, and D. C. Denkenberger, “Rapid repurposing of pulp and paper mills, biorefineries, and breweries for lignocellulosic sugar production in global food catastrophes,” Food Bioprod. Process., vol. 131, pp. 22–39, Jan. 2022, doi: 10.1016/j.fbp.2021.10.012.

  [27] J. B. García Martínez, J. M. Pearce, J. Throup, J. Cates, and D. C. Denkenberger, “Methane Single Cell Protein: securing protein supply during global food catastrophes,” 2020, doi: 10.31219/osf.io/94mkg.

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  [29] J. M. Pearce, M. Khaksari, and D. Denkenberger, “Preliminary Automated Determination of Edibility of Alternative Foods: Non-Targeted Screening for Toxins in Red Maple Leaf Concentrate,” Plants, vol. 8, no. 5, Art. no. 5, May 2019, doi: 10.3390/plants8050110.

  [30] D. C. Denkenberger, D. D. Cole, M. Abdelkhaliq, M. Griswold, A. B. Hundley, and J. M. Pearce, “Feeding everyone if the sun is obscured and industry is disabled,” Int. J. Disaster Risk Reduct., vol. 21, pp. 284–290, Mar. 2017, doi: 10.1016/j.ijdrr.2016.12.018.

  [31] N. Bostrom, “Existential Risk Prevention as Global Priority,” Glob. Policy, vol. 4, no. 1, pp. 15–31, 2013, doi: 10.1111/1758-5899.12002.

  [32] O. Cotton‐Barratt, M. Daniel, and A. Sandberg, “Defence in Depth Against Human Extinction: Prevention, Response, Resilience, and Why They All Matter,” Glob. Policy, vol. 11, no. 3, pp. 271–282, 2020, doi: 10.1111/1758-5899.12786.

• Créditos de Imagen

  Imagen 1:

  1 Abrupt climate change: http://www.niu.edu/clasep/images/climate_change.jpg

  2 Extreme climate change that is slow: http://media.nola.com/tpphotos/photo/2011/11/10284880-standard.jpg

  3 Volcano: https://learnodo-newtonic.com/wp-content/uploads/2015/09/Mount-Tambora-Facts-Featured-932x350.jpg

  4 Drought: http://i2.cdn.cnn.com/cnnnext/dam/assets/120726104929-midwest-drought-corn-field-horizontal-large-gallery.jpg

  5 Asteroid: http://static3.businessinsider.com/image/56f1ba9cdd0895131c8b46db-1000-714/shutterstock_297359225.jpg

  6 Super weed: https://media.treehugger.com/assets/images/2011/10/climate_change_kudzu_weed.jpg

  7 Disease: https://www.omicsgroup.org/articles-admin/journal-highlight-images/pathogen.jpg

  8 Pest: https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/news/hires/2015/1-fieldstudysh.jpg

  9 Losing beneficial bacteria: http://en.mercopress.com/data/cache/noticias/55598/0x0/bacteria.jpg

  10 Loss of bees: http://www.portalpszczelarski.pl/static/img/arts/1de4449d0db69cc9b7e89778da42d12f.jpg

  11 Regional nuclear war: http://orientalreview.org/wp-content/uploads/2016/06/nuclearwar.jpg

  12 Pandemic: https://static.guim.co.uk/sys-images/Guardian/Pix/pictures/2014/7/30/1406735883731/Soldiers-with-Spanish-inf-010.jpg

  Imagen 2: Gráficos creados por Charles G. Bardeen, basados en la referencia [17] y tomados de la referencia [25].

  Imagen 3: Referencia [24].