복잡성 이론가인 Yaneer Bar-Yam의 연구에 따르면 높은 식품 가격은 폭동과 직접적인 관련이 있다. 높은 식품 가격은 2011년 '아랍의 봄', 2007년 멕시코 '또띠야 폭동' 및 기타 수많은 소요 사태를 촉발했다. 이제 우리가 글로벌 공급을 관리할 수 없다면 새로운 혼돈의 물결에 휩싸일 수 있다.
대부분의 사람들은 천연 가스와 공기만 사용하여 값싼 암모니아 비료를 대량으로 생산할 수 있는 능력이라는 단일 발명에 목숨을 걸고 있다. 질소는 우리 몸이 살아가는 데 필요한 단백질을 만드는 데 필수적이다. 질소 분자는 우리가 호흡하는 공기의 약 80%를 구성하지만 원자 쌍의 형태로 잠겨 있기 때문에 대부분의 생물은 우리 자신을 포함하여 우리에게 직접 필요한 질소에 접근할 수 없다.
오랜 역사 동안 비료는 동물의 배설물에서 얻었고 최근에는 현재 칠레 북부에 있는 아타카마 사막에서 발견되는 것과 같은 질산염의 천연 광상을 채굴하여 얻었다. 그러나 1900년대 초반에 불과 몇 년 동안 우리가 질소를 얻는 방법은 극적인 변화를 겪었으며 그 결과는 오늘날에도 여전히 나타나고 있다.
질소 교란
1880년 칠레가 볼리비아와 전쟁에서 승리하고 페루와 아타카마 사막의 지역 소유권을 단일 국가의 손에 넘겼다. 아타카마는 지구상에서 가장 건조한 곳 중 하나이다. 지질학자들은 사막 토양을 통해 천천히 스며들고 증발된 질소 함유 지하수가 질산나트륨이 주입된 토양 층의 원인이 된다고 제안한다. 이것은 비료로 사용하고 화약과 폭발물을 생산하는 데 유용한 소금이다.
격변의 패턴은 기술이 서로 다른 부문에 걸쳐 수렴될 때 격변이 발생함을 보여준다. 이 경우도 예외는 아니었다. 1800년대 후반과 1900년대 초반에 이러한 적대적인 환경에서 이러한 자원을 경제적으로 이용할 수 있었던 것은 요인의 수렴 때문이었다.
1860년대 후반에 발명되어 1870년대 전반에 걸쳐 널리 보급된 다이너마이트 덕분에 토양에 쉽게 접근할 수 있었다. "구멍은 위에 있는 재료를 통해 뚫린다."라고 R.H. Whitbeck은 1931년에 "분말이나 다이너마이트의 장약은 바닥에서 발사된다. 산산이 부서지는 폭발이 주위에 일정 거리에 걸쳐 있다."
그리고 1800년대 후반에 제임스 와트(James Watt)가 훨씬 더 효율적으로 만든 증기 동력 덕분에 운송 비용이 더 저렴해졌다. 그런 다음 증기 동력 기계로 질산염 함유 토양층을 더 쉽게 채광할 수 있었다. 그런 다음 증기 동력 철도를 통해 고지대에서 해안까지 더 쉽게 이동할 수 있었다.
1890년대까지 Whitbeck은 "칠레의 질산염은 세계에서 사용되는 무형 질소의 약 4/5를 공급했다."라고 보고한다. 칠레 정부는 순식간에 이 단일 산업에 위험할 정도로 의존하게 되었다. 1880년에는 질산염 채굴 수익이 정부의 10% 미만을 차지했지만 불과 10년 후인 1890년에는 50%를 넘어섰다. 불과 몇 년 후, 그것은 약 70 %이며 1 차 세계 대전이 시작될 때까지 50 % 이상을 유지한다.
이것은 세계 산업 식품 생산의 급속한 확장에 중요한 역할을 했다. 그러나 질산 나트륨 광상을 채굴하는 시대는 오래 가지 않을 것이다. 수출은 1929년에 정점을 찍은 후 다음 4년 동안 85% 급감했으며 다시는 1920년대에 본 가장 낮은 수준을 회복하지 못했다.
질소 파괴는 간단히 말해서 파괴되었다. 질소를 얻는 새로운 방법의 발명으로 인해 채굴보다 저렴하고 지구 어디에서나 거의 무제한으로 수행할 수 있었다.
합성비료 '공중 빵' 가능
1909년, 화학자 Fritz Haber는 질소 함유 암모니아가 공기와 메탄(천연 가스)을 결합하여 생성될 수 있음을 시연했으며, The Alchemy of Air의 저자 Thomas Hager는 이를 "지금까지 이루어진 가장 중요한 발견"이라고 불렀다. 1860년대에 인공 염료를 생산하기 위해 설립한 BASF 회사는 Haber의 공정에 대한 권리를 구입했으며 BASF 화학자 Carl Bosch는 산업적 규모의 생산을 개발하기 시작했다.
사이먼 핸슨(Simon Hanson)은 1951년 자신의 저서 라틴 아메리카의 경제 개발(Economic Development in Latin America)에서 "1918년까지 독일은 자급자족했고, 다른 선진국들은 자급자족을 향해 나아가고 있었고, 독일은 전쟁이 끝난 후에도 수출 시장에 진출할 준비가 되어 있었다. 위에…. 1920년부터 1933년까지 질소 산업에서 진정한 혁명이 일어났다. 주요 산업 국가들은 대기에서 합성 암모니아의 대량 생산을 서두르고 있다. 세계 질소 생산 능력은 160만 톤에서 거의 500만 톤으로 3배 이상 증가했다. 세계 소비도 증가하고 있는 것이 사실이지만, 그 기간 동안 2배 이상 증가한 칠레 생산량은 연간 430,000톤에서 76,000톤으로 감소했다.”
우리의 '파괴 패턴'에서 여러 번 보았듯이, 현 칠레 질산염 생산업체들은 처음에 합성 암모니아가 사업에 미치는 위협을 경시했다.
"한동안 질산염 생산자와 정부 관료들은 합성 질소가 실제로 위험하지 않다는 입장을 취했다."라고 R.H. Whitbeck은 1931년에 썼다. “결국 세계는 질산염이 있어야 하고 칠레는 진정한 '천연' 기사를 얻을 수 있는 유일한 곳이었다. 그러나 [1차] 세계 대전 이후 상황이 달라졌다. 전쟁 전 가장 큰 구매자인 독일은 필요한 모든 질소를 생산하고 있으며 잉여분을 수출하고 있다.”
칠레의 질산염 수출을 위협한 것은 독일만이 최대 고객에서 주요 경쟁자로 변한 것은 아니다. 내연기관이 작동하는 기계로 인한 농업의 기계화도 마찬가지였다.
칠레 광부들은 '천연' 질산염이 합성 질소 공급원보다 우수하다고 생각했다. 사실, 기계화된 농기계는 균일한 투입을 요구하기 때문에 그 반대가 사실이었다.
Shippensburg University의 Paul Marr는 2007년 기사 'Ghosts of the Atacama'에서 "미국 농업은 기계화되었고 20세기로 접어들면서 기계화된 농업과 함께 천연 질산염 비료를 사용하는 것은 비실용적이었다."고 썼다.
경제적으로 남미에서 채굴되어 전 세계로 운송되는 질소는 공기에서 직접 가져온 질소와 경쟁할 수 없다. 예를 들어, 1926년에 질산나트륨은 20파운드에 3.27달러에 판매되었지만 이 무게의 일부만이 원하는 질소이다. 합성 암모니아는 20파운드에 1.75달러에 판매되었으며, 이는 질소가 5배 더 많이 포함된 제품의 파운드당 가격의 절반도 되지 않는다. 즉, 달러당 1달러 기준으로 구매자는 질산나트륨에서 보다 합성 암모니아에서 질소를 약 10배 더 많이 얻는다.
이것 역시 우리의 '파괴 패턴'의 일부이다. RethinkX의 공동 설립자인 Tony Seba는 “10X는 항상 혼란을 야기했다. 다시 말씀드리지만 동일한 제품이나 서비스에 대한 비용의 10배 차이는 역사상 매번 혼란을 야기했다."
합성 암모니아 산업의 성장은 놀라웠다. 위의 그래프는 미국만 보여준다. 그러나 그러한 통계를 작성하는 임무를 맡은 정부 기관인 미국 지질 조사국(United States Geological Survey)에 따르면 세계 생산량은 미국 생산 수준의 3~5배였다. 제2차 세계 대전이 발발할 무렵, 전 세계 질소 생산량은 광업에서 발생했던 것보다 높았으며 계속해서 극적으로 증가할 것이다.
합성 암모니아 생산이 전 세계 인구에 미치는 영향은 지대하다. 오늘날 살아있는 대부분의 사람들은 값싼 합성 비료 덕분에 생존하고 있다고 말하는 것이 타당하다. 현재 세계 인구는 80억 명이다.
그리고 극적으로 증가한 것은 인간 인구뿐만 아니라 농장 동물도 마찬가지이다. 과학자들은 이제 지구상의 포유류의 97%(무게 기준)가 인간과 포유류 가축이라고 추정한다. 그리고 그것은 현재 지구에 사는 새의 약 70%에 해당하는 닭과 기타 양식 가금류를 포함하지 않는 것이다.
이 모든 것은 정치적, 환경적 비용을 수반한다. 우크라이나와 같은 곳이 외부인의 마음을 사로잡게 만든 것은 바로 우리의 농업 성공이다: 가용 토지와 암모니아 생산 모두에서 유럽 최초이며 보리, 옥수수(옥수수), 감자, 호밀, 밀, 닭고기 및 치즈의 세계 최대 생산 및 수출국 중 하나이다.
질소 함유 폐기물의 관리는 그 자체로 주요 환경 문제가 되었다. 과잉 비료로 인한 유출수는 위험에 처한 종을 부양할 충분한 식량을 생성하지 못하거나 '바다 코딱지'가 차지하는 바다 '죽은 지역'을 만들었다.
그러나 지금 우리는 식량 생산의 새로운 혁명의 정점에 서 있다. 정밀발효(PF)란 우리가 젖소 없이 젖소를 만들고, 닭 없이 달걀 흰자를 만드는 것이다. 닭을 죽이지 않고 키운 닭고기는 이미 판매 중이다. 우리의 이전 연구 중 일부는 정밀 발효 및 세포 농업이 육류, 유제품 및 기타 제품을 곡물을 훨씬 적게 투입하여 비료 사용을 훨씬 적게 생산할 수 있음을 보여주었다.
전 세계적으로 우리가 재배하는 곡물의 절반 미만이 인간의 음식으로 사용된다. 우리가 재배하는 대부분의 곡물은 육류 생산 시 동물 사료로 사용되며 연료 첨가제로 에탄올을 만드는 데 사용된다.
한 세기 전에 우리는 질소를 싸고 대량으로 얻는 방법의 문제를 해결했다. 그러나 주변에서 발전한 식량 체계는 한계에 다다랐다. 이제 우리는 방정식의 나머지 절반을 풀어야 하며 가능한 한 최소한의 투입으로 우리가 필요로 하고 원하는 식품을 생산해야 한다. PF 중단을 가속화하면 이를 수행하는 데 도움이 될 수 있다.
