Teknik kan ta jordbruket halva vägen till klimatmålen

Utsläppen av växthusgaser från svensk matkonsumtion måste minska kraftigt om vi ska uppnå EUs klimatmål. Detta visar en studie från Chalmers och Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, SP. Ut­släppen från mat och jordbruk står för ungefär 25 procent av de totala växthusgasutsläppen, och för att nå klimatmålen måste dessa minska med omkring tre fjärdedelar till år 2050. ​Forskarna har studerat olika alternativ för att minska utsläppen tillräckligt. Förutom minskad kon­sum­tion av nötkött och mjölkprodukter är effektivare produktion och förbätt­rad teknik avgörande. I gynnsamma fall skulle utsläppen sammantaget kunna halveras genom olika åtgärder i produktionen. – Täckning av stallgödselbrunnar, till exempel, skulle nästan kunna eliminera utsläppen från dessa brunnar, säger David Bryngelsson, en av forskarna bakom studien. Utsläppen från produktion av handelsgödsel kan halveras om fabrikerna använder den senaste tekniken. Men för att driva fram sådan klimatsmart teknik krävs en mycket ambitiösare klimatpolitik för jordbruket än dagens. Enligt forskarna är de tekniska möjligheterna sämre för utsläpp från nötdjur, som är en av de störs­ta utsläppskällorna. Därför kommer minskad konsumtion av nötkött troligen vara nödvändig om kli­matmålen ska nås. – Men vi måste inte alls ge upp köttätande helt och hållet, säger Stefan Wirsenius, medförfattare till studien. Fläskkött och framför allt kyckling orsakar ganska låga utsläpp, motsvarande 10 till 30 kilo koldioxid per kilo protein, medan nötköttets utsläpp är hela 200 kilo per kilo protein. Vi kan därför fortsätta att äta kyckling och fläskkött i stor omfattning, förutsatt att vi samtidigt drar ner på nöt­köttet. -Ost- och andra mjölkprodukter är andra  klimatproblem. Svenskars konsumtion av ost och andra mjölkprodukter är bland den högsta i världen, och orsakar mer än dubbelt så stor klimatpåverkan jämfört med vår griskött- och kycklingkonsumtion, säger Ste­fan Wirsenius. Om vi ersatte en del av mjölkprodukterna med vegetabiliska alternativ, till exem­pel havredryck, skulle det bli lättare att nå klimatmålen. Forskarna har även studerat hur mycket minskat matsvinn kan bidra till minskade utsläpp. Något oväntat visar det sig vara litet: – Även om det är bra för klimatet att slänga mindre mat så är effekten mycket liten jämfört med vad som krävs för att nå klimatmålen, säger David Bryngelsson. Minskat matsvinn kan inte minska ut­släppen med mer än fem till tio procent. Teknikförbättringar och minskad nötkötts- och mjölkkon­sumtion är mycket viktigare. Resultaten redovisas i artikeln “How can the EU climate targets be met? A combined analysis of technological and demand-side changes in food and agriculture​” som publicerats i tidskriften Food Policy. Artikeln är skriven av David Bryngelsson, Stefan Wirsenius, Fredrik Hedenus, och Ulf So­nesson. Källa: Chalmers tekniska högskola

Snabbare parallelldatorer med nanoteknikens hjälp

Forskare från Lunds universitet har med hjälp av nanoteknik skapat en biologisk dator som kan lösa vissa matematiska problem mycket snabbare och mer energisnålt än vanliga elektriska datorer. Re­sul­taten från forskningen kommer senare i veckan att publiceras i den anrika publikationen Procee­dings of the National Academy of Sciences(PNAS), Vanliga datorer har bidragit till stora samhälleliga framsteg under de senaste årtiondena men har en svaghet; de kan bara göra en sak i taget. Ju fler räkneoperationer ett problem kräver, desto längre tid tar beräkningarna att genomföra. Detta innebär att elektroniska datorer inte är effektiva när det gäl­ler kombinatoriska problem, till exempel inom kryptografi och optimeringslära, som kräver att da­torn testar ett stort antal olika lös­ningar. Nanoteknikforskarna från Lund är dock en lösning på spåret. De har visat att en parallelldator som tar hjälp av molekylmotorer snabbt och energisnålt kan hitta alla korrekta lösningar till ett kombinatoriskt problem. I en parallelldator sker flera beräkningar samtidigt istället för sekventiellt, vilket teoretiskt sett gör dem oerhört snabba på att lösa kombinatoriska problem. Begränsningen har hittills varit skalbarhet och praktisk implementering. Molekylmotorer är stora molekyler som utför mekaniska uppgifter i levande celler. Ett exempel är myosin som finns i våra muskelceller. Utanför cellen kan myosin användas för att flytta proteintrådar, av aktin, längs med konstgjorda vägbanor som används för att styra trådarnas rörelse. – Enkelt förklarat så bygger man en labyrint av nanobaserade kanaler som har särskilda trafikregler för proteintrådarna. Lösningen på labyrinten motsvarar svaret på en matematisk frågeställning, och många molekyler kan leta sig fram i labyrinten samtidigt, säger Heiner Linke, föreståndare för Na­no­Lund och den som samordnat studien. De biologiska datorerna använder en strategi som liknar så kallade kvantdatorers. Medan kvant­fy­siken använder kvantbitar – ettor och nollor – använder biodatorerna molekyler som arbetar paral­lellt. – Det faktum att molekyler är väldigt billiga och att vi nu har visat att biodatorns beräkningar fun­gerar gör att jag tror att biodatorer har förutsättningar för att användas praktiskt inom tio år. Visst kan kvantdatorer på längre sikt bli mer slagkraftiga, men det finns stora problem med att få dem att fungera rent praktiskt, säger Heiner Linke. Ytterligare en stor fördel är att molekylmotorerna är mycket energisnåla. En biodator behöver mind­re än en 100-del så mycket energi än en elektronisk transistor för att genomföra ett räknesteg. I den aktuella studien visades lösningen på ett välkänt kombinatoriskt problem, ”Subset Sum Prob­lem”. Tiden det tar att testa alla lösningar för ett större problem kan vara drastiskt mycket kortare för en parallelldator än för en sekventiell dator. Forskningen vid Lunds universitet har utförts i samarbete med Linnéuniversitet samt med forskare från Kanada, Storbritannien, Tyskland, Nederländerna. Studiens fullständiga namn på engelska är ”Parallel computing with molecular motor-propelled agents in nanofabricated networks”. Källa: Lunds universitet 2016-02-26