دیباچه‌ای بر دینامیک انرژی در زنجیره تامین مواد غذایی
تمام عملیات کشاورزی به اشکال متفاوت مانند نیروی کار انسانی، نیروی حیوان، کود، سوخت فسیلی و برق، به انرژی نیاز دارند. با گذشت زمان و پیشرفت کشاورزی، میزان انرژی مصرفی در تولیدات کشاورزی به شدت افزایش یافت، زیرا کشاورزی سنتی و کم انرژی که امروزه با سیستم‌های مدرن جایگزین شده نیاز به مصرف انرژی بیشتری دارند.علاوه بر این، این افزایش نیز در پاسخ به افزایش شدید جمعیت جهان و نیاز به تامین غذای کافی و مغذی برای مردم است. کل جمعیت جهان ۲ میلیارد و ۵۳۶ میلیون نفر در سال ۱۹۵۰ بود که به بیش از ۷.۵ میلیارد نفر در سال ۲۰۱۷ افزایش یافت. این افزایش جمعیت باعث تشدید تقاضا برای غذا در برخی از نقاط جهان شده است. از سوی دیگر، مصرف انرژی در تولیدات کشاورزی با گذشت زمان سریع‌تر از بسیاری از بخشهای دیگر اقتصاد جهان افزایش یافته است.
این امر به این دلیل است که با افزایش استفاده از کودها و مواد شیمیایی برای افزایش عملکرد محصول و افزایش استفاده از ماشین‌آلات برای افزایش بهره‌وری کار مزرعه، تولیدات کشاورزی مکانیزه‌تر شده است. مصرف انرژی کشاورزی و جنگلداری جهان در سال ۲۰۱۰ به میزان ۱۳.۷۴درصد بیشتر از مصرف انرژی در سال ۱۹۷۱ افزایش یافته است.در ایران نیز مطالعات اولیه در مورد الگوی مصرف انرژی در بخش کشاورزی از سال ۱۳۸۷ در ایران آغاز شد. ارزانی منابع انرژی و تخصیص یارانههای دولتی به انرژی در بخش کشاورزی باعث رشد بیشتر مصرف انرژی در این بخش شده بود. پس از اجرای قانون یارانه‌ها در سال ۱۳۸۹ و افزایش قیمت حامل‌های انرژی در ایران، کشاورزان به اهمیت بررسی الگوی مصرف انرژی در مزارع پی بردند و مقایسه الگوهای مصرف انرژی در مزارع مختلف و نحوه مدل‌سازی مزارع موفق در کاهش مصرف انرژی با ثابت نگه داشتن میزان تولید محصول در بین کشاورزان بسیار جذاب شد.
چون انرژی یکی از نهاده‌های اساسی در کشاورزی است. نتایج مطالعات در ایران (مطالعات انرژی در ۸۰درصد استان‌های ایران انجام شده است) نشان داد که گوجه‌فرنگی بیشترین مصرف‌کننده انرژی در بین محصولات کشاورزی ایران است و نیشکر، خیار و یونجه در رتبه‌های بعدی قرار دارند. از سوی دیگر، آفتابگردان کمترین مصرف‌کننده انرژی در بین محصولات کشاورزی ایران است. همچنین میانگین کل انرژی ورودی (TEI) در محصولات زراعی ایران در دوره مورد مطالعه سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۹ حدود ۴۸۰۲۹ مگاژول در هکتار است . بر اساس نتایج مطالعات ایرانی، چغندرقند دارای بیشترین بازده مصرف انرژی (EUE) است. کمترین EUE مربوط به زعفران است، به دلیل روش سنتی تولید زعفران در ایران، اکثر عملیات به جز آماده‌‌سازی زمین و کودپاشی توسط نیروی انسانی انجام می‌شود. زعفران تولیدی حدود ۳.۷ کیلوگرم در هکتار در بهترین شرایط است. اگر چه کشت زعفران از نظر توازن انرژی کارآمد نیست اما به طور قابل‌توجهی اقتصادی است.
نتایج حاصل از انرژی خالص نشان داد که چغندرقند به دلیل داشتن معادل انرژی بالا دارای بالاترین ارزش انرژی در بین محصولات کشاورزی است. برخی از محصولات هم مانند خیار، سیر، زعفران و گوجه‌فرنگی دارای انرژی خالص منفی هستند. در سطح مزرعه، از انرژی به طور مستقیم و همچنین غیرمستقیم استفاده می‌شود. انرژی به طور مستقیم در تولیدات گیاهی، تولیدات دامی و حمل‌ونقل محصولات کشاورزی استفاده می‌شود. به طور غیرمستقیم، انرژی در خارج از مزرعه برای تولید و انتقال کودها، آفت‌کش‌ها و ماشین‌آلات استفاده می‌شود. در کشاورزی از منابع مختلف انرژی استفاده می‌شود.
اغلب، اینها سیستم‌های ترکیبی هستند که از منابع انرژی سنتی و تجدیدپذیر استفاده می‌کنند. ساختار مصرف انرژی در کشاورزی و سهم منابع انرژی مورد استفاده در کشاورزی برای منابعی مانند نفت و فرآورده‌های نفتی، برق، گاز طبیعی، انرژیهای تجدیدپذیر و سوخت‌های زیستی و سوخت‌های فسیلی متفاوت است. رشد مصرف انرژی، روند کشاورزی در سراسر جهان را دگرگون کرد. افزایش تقاضای انرژی در کشاورزی ناشی از افزایش مکانیزاسیون است. تامین انرژی برای سیستم‌های تولید و فرآوری کشاورزی مدرن و پایدار یکی از عوامل اصلی رشد تولید محصولات کشاورزی است.
انرژیهای تجدیدپذیر در بخشهای کشاورزی، جنگلداری و شیلات
بخش غذا یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در سراسر جهان است. انرژی در تمام تجهیزات، نهاده‌ها و محصولات کشاورزی تجسم یافته است. کشاورزی هم انرژی را در قالب انرژی زیستی و غذا مصرف می‌کند و هم آن را تامین می‌کند. طی سه دهه مقدار انرژی مورد استفاده در کشاورزی رشد قابل‌توجهی داشته است و در حال حاضر، زنجیره کشاورزی و غذایی ۳۰درصد از کل انرژی مورد استفاده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. از منظر بین‌المللی؛ بخشهای کشاورزی، جنگلداری، شیلات و آبزی‌پروری در مجموع حدود ۴.۳درصد از تولید ناخالص داخلی جهان (GDP) در سال ۲۰۲۲ را تشکیل می‌دادند. سهم استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در بخشهای کشاورزی، جنگلداری و شیلات به ۱۵.۴درصد در سال ۲۰۲۳ رسیده که نسبت به ۱۰.۸درصد در سال ۲۰۱۱ افزایش شگفت انگیزی را نشان می‌دهد.
از مجموع انرژیهای تجدیدپذیر مورد استفاده در کشاورزی در سال ۲۰۲۱، حدود ۵۵درصد از انرژی برق بوده است. تا سال ۲۰۲۲، ۱۱۶۵ مگاوات پمپ آب خورشیدی در سراسر جهان نصب شده است که هندوستان با ۱۰۸۳ مگاوات رکوردهای جدیدی را رهبری می‌کند. همچنین به گزارش فائو در سال ۲۰۲۳ کشاورزانی که از فناوری‌های خنک‌کننده تجدیدپذیر استفاده کردند تا ۴۰درصد افزایش درآمد را تجربه کرده‌اند. از سویی، کشاورزی و جنگلداری حدود ۲.۱درصد و شیلات و آبزی‌پروری حدود ۰.۰۷درصد از کل مصرف انرژی نهایی جهان در سال ۲۰۲۱ را به خود اختصاص داده‌اند. این چهار بخش حدود ۱۵درصد از مصرف انرژی در سراسر زنجیره ارزش غذایی در سال ۲۰۲۳ را به خود اختصاص دادند .از کل مصرف انرژی در این بخش‌ها، حدود ۷۳درصد به صورت گرما و ۲۶.۹درصد به صورت برق بوده است.
البته محرک‌‌های این افزایش برق شامل نگرانی‌های زیست‌‌محیطی، یارانههای دولتی و سایر مشوق‌‌ها، پتانسیل صرفه‌‌جویی در هزینه، پیشرفت‌‌های فناوری و بهبود عملکرد ماشین‌‌های الکتریکی است. سهم انرژیهای تجدیدپذیر مصرف‌‌شده در بخشهای کشاورزی، جنگلداری و شیلات از ۱۰.۸درصد در سال ۲۰۱۱ به ۱۵.۴درصد در سال ۲۰۲۳ افزایش یافت.
مصارف انرژی در چرخه‌های صنعت غذا
صنایع غذایی با طیف وسیعی از محصولات بسیار متنوع است، از محصولات تازه و لبنیات گرفته تا تنقلات بسته‌بندی شده و غذاهای فرآوری شده؛ پس این بخش بسیار تقسیم‌بندی و طبقه‌بندی شده است، با زیربخش‌های مختلفی که در انواع مختلف محصولات غذایی، از جمله میوه‌ها و سبزیجات، محصولات لبنی، گوشت و مرغ، غذاهای دریایی، نانوایی، شیرینی پزی و غذاهای فرآوری‌شده تخصصی ویژه لازم دارند. همچنین حوزه‌های مختلفی از جمله کشاورزی، تولید، توزیع، خرده‌فروشی و خدمات را هم در بر می‌گیرد. در حالی که صنعت غذا در چند دهه اخیر دستخوش تغییرات قابل‌توجهی شده است، در قرن بیست و یکم با چالش‌ها و فرصت‌های متعددی هم مواجه است.
اینها شامل تغییر ترجیحات مصرف‌کننده و تقاضا برای گزینه‌های غذایی سالم‌تر و پایدارتر، نوآوری‌های تکنولوژیکی در تولید و توزیع مواد غذایی و نگرانی‌های زیست محیطی و اجتماعی در مورد ایمنی مواد غذایی، ضایعات و عدالت غذایی است. تقاضای غذا به شدت با جمعیت جهان، کیفیت زندگی، عادات و امکاناتی که می‌تواند بین کشورها متفاوت باشد، مرتبط است.
* تحلیلگر و دکترای توسعه کشاورزی
