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2023 | Buch

Brot und Strom für 10 Milliarden Menschen

Nahrung und Energie für eine wachsende Bevölkerung

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Über dieses Buch

Wie lange liefert die Sonne genug Energie für unsere wachsende Bevölkerung?

Reichen unsere Dächer aus, um ausreichend Solarstrom zu erzeugen?

Stellen Pflanzen und Algen genug Nahrung und Sauerstoff für alle Lebewesen bereit?

Millionen Menschen hungern. Strom ist für Milliarden Menschen ein Traum oder zumindest ein Luxusgut. Diese Buch diskutiert mit Hilfe verständlich dargestellter Physik wie weit es zu wenig Ressourcen gibt und wie weit es schlicht eine Problem der Verteilung ist.

Das Buch ist gleichermaßen geeignet für Interessierte wie für Personen mit physikalischer Ausbildung. Zahlreiche Vergleiche und Erklärungen zeichnen ein anschauliches Bild, welches durch zahlreiche Abschätzungen und physikalische Details ergänzt wird.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einführung
Zusammenfassung
Auf unserer Erde wird es immer enger. Im Jahr 1930 lebten hier 2 Mrd. Menschen. Heute sind es fast 8 Mrd. und in der nächsten Generation, um 2050, werden es 10 Mrd. sein. Zwar werden wir uns auch dann noch nicht „auf die Füße treten“, aber es kann ungemütlich werden. In jeder Sekunde werden zwei bis drei neue Kinder geboren, und jedes Jahr kommen ungefähr 80 Mio. Menschen weltweit hinzu, etwa die Zahl der Bevölkerung Deutschlands. Die Erde ist aber nicht unendlich groß, und irgendwann muss das Wachstum beschränkt werden. Wann das sein wird und wie wir die Probleme der Übervölkerung lösen können, das ist der Inhalt dieses Buches. Schon um 1798, als erst 1 Mrd. Menschen auf der Erde lebten, hat Thomas R. Malthus auf das Bevölkerungsproblem aufmerksam gemacht: Zur Vermeidung von wachsendem Hunger und zunehmender Armut helfe nur eine strenge Geburtenkontrolle. Aber davon sind wir, mit Ausnahme von vor Kurzem in China, noch weit entfernt. Und 1938 schrieb Anton Zischka sein warnendes und viel beachtetes Buch „Brot für 2 Milliarden Menschen“.
Klaus Stierstadt
2. Das Verteilungsproblem – heute
Zusammenfassung
Heute hungern auf der Welt etwa 800 Mio. Menschen, ungefähr 600 Mio. in Asien und 200 Mio. in Afrika. Jeder Zehnte hat täglich weniger zu essen als das Minimum von 1400 Kilokalorien. Ebenso viele haben viel zu wenig Trinkwasser sowie zu wenig Elektrizität und sanitäre Einrichtungen. Nur ein Viertel der Erdbevölkerung in 57 von 195 Ländern hat ständig sauberes Trinkwasser. Wie kann man diese Mängel beheben? Wie wird man dann erst die 2 Mrd. Menschen versorgen, die in einer Generation noch dazu kommen?
Klaus Stierstadt
3. Das Wachstumsproblem – morgen
Zusammenfassung
Wie erwähnt, wächst die Erdbevölkerung bis zum Jahr 2050 von jetzt acht auf dann 10 Mrd. Menschen. Dabei wird angenommen, dass die jetzige Wachstumsrate von 1,09 % pro Jahr konstant bleibt. Allerdings ist sie seit 1950 kontinuierlich um etwa die Hälfte kleiner geworden. Geht diese Abnahme auf 0,5 %, dann haben wir 2050 „nur“ etwa 9,3 Mrd. zu versorgen. Das ist in Abb. 3.1 zu sehen. Die genauere Zahl hängt von der Entwicklung der durchschnittlichen Geburtenrate in den einzelnen Kontinenten ab. In den Industrieländern liegt sie jetzt bei 1,5 Kindern pro Frau, in der Südhälfte Afrikas noch bei 4,5, weltweit bei 2,3. Man sagt zwar, dass die Geburtenrate mit zunehmender Bildung sinkt und die Bildung nimmt ja weltweit zu, auch in den Entwicklungsländern. Allerdings stagniert der Intelligenzquotient trotzdem seit etwa 1995 [3], oder er nimmt lokal sogar ab [18]. Die Ursachen dafür sind bis heute nicht klar. Man diskutiert in diesem Zusammenhang über die Völkerwanderung von Süden nach Norden, die Altersstruktur, Ernährungsgewohnheiten und die elektronischen Medien. Ob man daraus auf die Entwicklung der Geburtenrate auch in den Entwicklungsländern schließen kann, ist unsicher. Bildung und Intelligenzquotient sind ja verschiedene Dinge. Sei dem wie es will, wir werden nun zunächst abschätzen, wieviel Nahrung und elektrische Energie wir bis 2050 für die zusätzlichen 2 oder 1,3 Mrd. Neubürger zur Verfügung stellen müssen.
Klaus Stierstadt
4. Das Flächenproblem
Zusammenfassung
Gibt es genügend Platz an der Sonne? Wie wir wissen, benötigt sowohl die Nahrungs- als auch die Stromproduktion Sonnenlicht, also möglichst viele freie Flächen auf der Erde. Haben wir genug davon? Zum Überblick betrachten wir in Abb. 4.1 die Aufteilung der Erdoberfläche für verschiedene menschliche Bedürfnisse. Dies ist eine Schätzung für 10 Mrd. Menschen mit mitteleuropäischem Lebensstandard im Jahr 2050. Die hier als Photovoltaik bezeichneten 150 m2 bräuchte man für die gesamte pro Person benötigte Energie, wenn sie allein durch Solarzellen mit mitteleuropäischem Beleuchtungsgrad erzeugt werden würde. „Gesamte Energie“ heißt: alles was für das Leben gebraucht wird, für Nahrung, Industrie, Wirtschaft, Verkehr usw. Der elektrische Strom für alle diese Bereiche benötigte dagegen nur etwa ein Fünftel davon, nämlich 32 m2. Abb. 4.1 zeigt also, dass mehr als genügend noch ungenutztes Land verfügbar ist, um den Energiebedarf der Menschheit allein mit Solarzellen zu decken. Zum ungenutzten Land gehören auch Wüsten, Gebirge, Tundren, Steppen usw.
Klaus Stierstadt
5. Das Nahrungsproblem
Zusammenfassung
Alle Tiere ernähren sich von Pflanzen oder von anderen Tieren, die sich wieder von Pflanzen ernähren. Auch der Mensch macht es nicht anders. Was haben denn die Pflanzen anderen Organismen voraus, dass sie die Ernährungsgrundlage aller Lebewesen sind? Das ist insbesondere der Farbstoff Chlorophyll in den grünen Pflanzen. Sie vollbringen damit das Kunststück, aus Licht, Wasser und Kohlendioxid die wichtigsten Nährstoffe für Menschen und Tiere herzustellen, Kohlenhydrate, Zucker und Stärke sowie den Sauerstoff zum Atmen. Ohne die grünen Pflanzen könnten wir also nicht existieren. Wir machen jetzt einen kurzen Ausflug in die Biochemie und besprechen kurz die Photosynthese, nämlich die Prozesse, mit denen die Pflanzen arbeiten (Genaueres dazu im Anhang „Die Photosynthese“). Die chemische Bruttoreaktion dieses Vorgangs lautet:
Klaus Stierstadt
6. Das Energieproblem
Zusammenfassung
Außer Nahrung brauchen die Hungernden und die Neubürger natürlich Energie. Bisher haben wir fast nur von der elektrischen Form der Energie gesprochen, das heißt vom elektrischen Strom, der für Menschen unverzichtbar ist, sobald sie einen bestimmten Zivilisationsstand erreicht haben. Energie verbrauchen wir aber in vielen verschiedenen Formen: als Bewegungsenergie in Maschinen und Fahrzeugen, als Wärmeenergie zum Heizen und in der Industrie, und natürlich als chemische Energie in der Nahrung, wie in Kap. 5 besprochen. In Abb. 6.1 sind die Anteile der verschiedenen Energieformen am Gesamtbedarf für ein hoch industrialisiertes Land wie Deutschland dargestellt. Woher wir diese Energieformen beziehen, das zeigt Abb. 6.2. Letzten Endes stammt aber alle diese Energie von der Sonne, mit Ausnahme der Kernenergie, denn die fossilen Energieträger Kohle, Öl und Gas wurden im Lauf der Erdgeschichte aus Pflanzen mit Hilfe von Sonnenlicht erzeugt. Mit Ausnahmen der Wasser- und der Windkraft sowie der Photovoltaik werden alle Energiequellen auf Abb. 6.2 zunächst in Wärme umgewandelt, diese dann zum Teil in Bewegungsenergie und schließlich teilweise in Elektrizität. Wir besprechen gleich weiter unten, wie das geschieht. Vorher wollen wir noch einen Blick auf die Vor- und Nachteile der verschiedenen Energiequellen werfen.
Klaus Stierstadt
7. Landwirtschaft in der Zukunft
Zusammenfassung
Wie schon mehrfach erwähnt, müssen wir bis zum Jahr 2050 etwa 50 % mehr Nahrung als heute für die Hungernden und für die 2 Mrd. Neubürger bereitstellen (s. Abb. 5.​5). Dafür brauchen wir ungefähr 40 % mehr Ackerfläche, Saatgut, Düngemittel, Wasser, Arbeitskraft und Energie. Ist das alles zu schaffen?
Klaus Stierstadt
Backmatter
Metadaten
Titel
Brot und Strom für 10 Milliarden Menschen
verfasst von
Klaus Stierstadt
Copyright-Jahr
2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-67922-7
Print ISBN
978-3-662-67921-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-67922-7