Voedselverspilling - hoe kan technologie bijdragen aan een oplossing? Themamiddag Agrifoodtech-platform 20 oktober 2016, Ben Langelaan

Transcriptie

1 Voedselverspilling - hoe kan technologie bijdragen aan een oplossing? Themamiddag Agrifoodtech-platform 20 oktober 2016, Ben Langelaan

2 Overzicht Achtergrond: duurzame voedselvoorziening Voedselverspilling: Wat is het? Waarom bestaat het? Waar treedt het op? Maatregelen tegen voedselverspilling Voorbeelden van succesvolle technologische oplossingen De toekomst: keteninnnovaties 2

3 The global challenge Feeding the world within the carrying capacity of planet earth Planetary boundaries (Rockström et al., 2009)

4 Duurzame voedselvoorziening (1) De uitdagingen: Groeiende wereldbevolking Groeiende welvaart en verstedelijking Relatie voeding/voedingspatroon en gezondheid Negatieve gevolgen voedselproductie (verlies biodiversiteit, water- en energieverbruik, depletie mineralen) Impact klimaatverandering (koolstofcyclus) Maar ook: impact van huidige stikstof- en fosfaatcyclus Biobased economy, dwz biomassa als vervanging voor fossiele en minerale grondstoffen

5 Duurzame voedselvoorziening (2) Een aantal getallen (1): Voedselproductie gebruikt momenteel 30% land, 70% water, 20% energie Iedere calorie op ons bord vertegenwoordigt het voudige aan eerder in de keten verbruikte energie Ongeveer 30% van het geproduceerde voedsel wordt niet geconsumeerd Eiwitconsumptie Nederland: consumptie: gr/dag (70.8 gr dierlijk, 32.6 gr plantaardig) behoefte: 65 gr/dag (~ 0.8 g/kg/dag) Voor 1 kg dierlijk eiwit is 6 kg plantaardig eiwit nodig veestapel consumeert 40% wereldgraanoogst en 70% soja

6 Duurzame voedselvoorziening (3) Voedselzekerheid in 2050: Voedselproductie 60% hoger t.o.v. 2005/2007 Groter aandeel dierlijk eiwit in consumptiepatroon Benodigd: verdubbeling van opbrengst / ha Duurzaamheid in 2050: Benodigd: 25% van huidige impact / ton jaar bevolking vlees zuivel (miljard) (miljard kg) (miljard kg) , , , Source: FAO predictions 2050 (rev. 2012)

7 Voedselverspilling: wat is het? Veel definities beschikbaar Food waste / food loss Avoidable / unavoidable Quantity / quality Zonder definitie geen betrouwbare data Source: 7

8 FUSIONS definitional framework Food waste: Any food, and inedible parts of food, removed from the food supply chain to be recovered or disposed to B3-B11,describing different end of life treatments

9 Food waste latest estimate EU-28

10 Voedselverspilling: waarom is het er? Huidig voedselsysteem is gericht op efficiency, snelheid, productiviteitsverhoging Voedsel is goedkoop Maatregelen tegen verspilling kosten ook geld Binnen de keten zijn verschillende belangen Supply chains worden steeds langer en complexer Mondialisering, demografische ontwikkelingen, verstedelijking Consumentenvoorkeur: minder bewerkt voedsel, jaarrond beschikbaar 10

11 Voedselverspilling: waarom een probleem? We moeten in de toekomst meer mensen voeden Productie van voedsel heeft negatief effect op milieu (biodiversiteit, water, energie, mineralen) Als voedselverspilling een land zou zijn, dan was het na de VS en China de grootste vervuiler Ethisch dilemma: meer dan 1 miljard mensen leiden aan ondervoeding (m.n. in ontwikkelingslanden waar grootste bevolkingsgroei wordt voorspeld) Mondiaal perspectief: beschikbaarheid en prijzen van grondstoffen Verspilling van voedsel is ook verspilling van geld (individuele consument, nationale/wereldeconomie) Wie is er tegen vermindering van voedselverspilling? 11

12 Europese en mondiale doelstellingen Sustainable Development Goals (SDG) 12.3: In 2030 halveren van de wereldwijde voedselverspilling per inwoner op detailhandel en consumenten niveau en terugdringen van voedselverliezen tijdens productie en in de keten. EC Circular Economy Pakket, Target = SDG 12.3 Verplichte monitoring, oprichting Europees Platform

13 Ketencontext voedselproductie Grower Processor Carrier DC retailer Retailer + consumer

14 Food waste latest estimate EU-28

15 Verdeling over landen in EU-27 (data 2006) 15

16 Verdeling over landen in EU-27 (data 2006) Total amount of food waste Specific amount of food waste Agricultural production Post-harvest handling & storage Processing and Packaging Distribution Consumption 1000 tons kg/capita Share of individual stages [%] EU NL Source: ITAS-calculations based on the SIK-methodology (Gustavsson et al. 2013) 16

17 Voedselverspilling in primaire productie Uitsorteren van producten op de boerderij a.g.v. kwaliteitstandaarden van afnemers t.a.v. gewicht, vorm, grootte, uiterlijk Te lage marktprijzen om kosten van de oogst te dekken Overproductie a.g.v. leveringsvoorwaarden met afnemers Beschadiging van gewassen tijdens de oogst 17

18 Voedselverspilling in food processing Onvoldoende kwaliteit van aangeleverde goederen vaak batch rejects Productbeschadiging a.g.v. onzorgvuldige omgang / slechte processen Achteruitgang kwaliteit door besmetting tijdens productie Bederf a.g.v. verpakkingsproblemen Overproductie van eigen merken kunnen niet elders worden afgezet Veel voorraad a.g.v. slechte afstemming met retail & distributie 18

19 Voedselverspilling in distributie & retail Gebrek aan koelingsfaciliteiten / interruptie cold chain Verpakkingsdefecten -> productschade Te veel voorraad a.g.v. inaccurate orders en forecasting Verplichting voor retailers om een brede range van merkproducten af te nemen voor korting bij de producent Niet voldoen aan minimum food safety vereisten (microbiële besmetting, residuen pesticide) Marketing strategieën zoals gratis Omgang met houdbaarheidsdata 19

20 Voedselverspilling supermarkten in 2013 Schatting economische derving bij Nederlandse supermarkten: 3.6% van de totale omzet van bederfelijke producten Deze is als volgt over de verschillende productgroepen verdeeld: Naar schatting betekent dit per jaar ongeveer ton brood. Bron: WageningenUR, Verwaarding van voedselreststromen uit supermarkten, 2015, BO

21 Voedselverspilling in hospitality & catering Te grote porties All you can eat buffetten, waardoor mensen meer opscheppen dan ze kunnen opeten Onvoldoende afstemming tussen verpakkingsgrootte en consumentenbehoefte (hotels, catering) Moeite om vraag te voorspellen (aantal klanten) EU hygiene regels, b.v. op bewaren van producten buiten de koelkast 21

22 Voedselverspilling bedrijfscatering in 2010 De verspilling in de cateringsector, bedraagt ongeveer 104 ton per week, zo n 50 miljoen kg per jaar; De top 10 van verspilde producten: Categorie brood: Bron: WageningenUR, Reductie voedselverspilling in Nederlandse cateringsector, 2012, rapport 1335

23 Voedselverspilling bij de consument Gebrek aan planning en kennis over aankopen en bewaren Impuls-aankopen (gratis artikelen, nieuwe producten) Verpakkingsgrootte (b.v. te grote kant-en-klaar maaltijden) Verwarring over labels (THT, TGT) Onvoldoende kennis en vaardigheden om maaltijden te bereiden, incl. gebruik van kliekjes voor nieuwe maaltijden Onvoldoende planning bij het bereiden van maaltijden, te grote porties 23

24 Voedselverspilling door consumenten De verspilling door consumenten bedraagt gemiddeld 47 kg per persoon per jaar

25 Het is (en blijft) een actueel onderwerp

26 Er komen steeds meer oplossingen

27 Echter, de hoeveelheid in NL neemt niet af Bron: WageningenUR, Monitor voedselverspilling (Vollebregt, 2016).

28 Voedselverspilling veelkoppig monster Oplossingsroutes: Scholing en educatie Wet- en regelgeving Financiële incentives Sociale en organisatorische innovaties Technologische innovaties 28

29 Voedselverspilling veelkoppig monster Impact van oplossing is afhankelijk van behoud van waarde (ladder van Moerman): Preventie (voorkomen van voedselverliezen) Toepassing voor humane voeding (bijv. voedselbanken) Converteerbaar voor humane voeding (be-, ver- en herbewerking van voedsel) Toepassing in diervoer Grondstoffen voor biobased economy Verwerken tot meststof door vergisting (+ energieopwekking)... Verbranden als afval (vernietiging + energie) Storten van GFT (storten voedselresten is verboden) 29

30 Sociale innovatie, inspirerende initiatieven The harvest Of the day

31 Waarde-creatie met afval uit supermarkt

32 Upscaling: de Verspillingsfabriek

33 Food THREE SIXTY ecosysteem

34

35 Bewustwording: dat wat je meet heeft de neiging zich te verbeteren Eetmaatje voorkomt voedselverspilling

36 Product understanding is key! Q t

37 Spoilage [%] Temperature and quality strawberries Microbial decay [%] 18 C 11 C 4 C days

38 Believe in miracle treatment -55% -93% Temperature has bigger effect than modified atmosphere packaging

39 Chain conditions Temperature Distribution [days] 8 C 10 C 12 C 18 C / / / /

40 Unique solution Fruit Storage New storage technology for partners in fruit supply chains Challenge Store year-round Dutch apples and pears and assure high eating quality Solution Built a consortium of cooperatives and pack houses in fruit supply chains A novel patented DCS system using fruit metabolites/volatiles signals Result Growing market (retailers) demand for DCS fruits because of its superior quality In 2014 FBR controls ton fruits stored with DCS! Demand currently exceeds offering

41 DCS effect on scald sensitive Italian Granny S. after 8 months + shelf life DCS ULO ~0,4 % O 2 1.2% O 2 Prevention of scald development good alternative for chemical treatment DPA

42 Ripening depends on temperature and initial firmness Firm fruit Medium fruit Soft fruit Temperature

43 GreenChainge project - biomarkers Looking for a metabolite or other parameter that is able to predict Quality Decay. Traditional methods: Firmness, TSS, DW, sugars, color, ethylene, respiration, shape (mango), CF, oil content Method must be embedded in current processes Ex.: measuring color in whole crate of mushrooms using camera vision systems New methods: Example: senescence predictor Rose (patent!)

44 QUEST Energy reduction in reefer transport Maersk Line refrigerates with a difference Challenge Reduce energy consumption of reefer containers carrying perishable commodities such as fruit, flower bulbs and meat Solution Cooling technology, ICT and quality attributes of fresh produce Result 65% energy savings without affecting quality CO 2 emissions reduced by tonnes annually Competitive advantage with long-term environmental strategy

45

46 Kansen voor verpakkingstechnologieën Klassiek Geavanceerd Houdbaarheid kan vaak nog met weken verlengd worden

47 Intelligente verpakkingen Verminderen distributiefouten (foutleveringen) Verbeteren handling in de keten Burgers helpen levensmiddelen juist te bewaren Geavanceerde THT codes (Pasteur chip)

48 Reducing losses during food production Lutèce: more mushroom in the jar Challenge Reduce mushroom shrinkage while bottling mushrooms Solution Entire production process evaluation, advise and support of process improvements Result Cheaper and more environmentally friendly production process 2-3% more mushrooms bottled waste water costs down by 20% Sometimes advisors are too optimistic about the changes they suggest, with FBR it was the other way around. The returns were even higher than expected. Eddy Teenstra, Lutèce

49 Reducing losses during food production Model for prediction of freeze damage Challenge Develop model for prediction of freeze damage on basis of easy to measure parameters Solution Model based on freezing speed (freezing temperature and freezing method) which can predict freeze damage Result Reduction of the need for experimental research to optimise the freezing process

50 Hospitality sector Patient wellness due to new food concepts in hospitals Challenge Reduce food spillage in hospitals and increase patients food satisfaction Solution Create and objectively measure new meal concepts Evaluate and optimize hospital food supply chain, from ingredient to serving Result Food spillage reduced from 42% to 2.2% Annual cost reduction of at least 60 M Improved patient food intake and satisfaction

51 E-cooking The Nutri-Pulse 'cooks' with electric pulses Challenge Sustainable method to uniformly cook food within minutes Solution Extending PEF, a mild preservation technique, to heat by pulsed power Optimization of settings and sensory tests to optimize speed and taste Result The Nutri-Pulse e-cooker for cooks and product developers in food industry Fast food preparation; meat stew ready in minutes The Nutri-Pulse e-cooker is the winner of the Food Valley Award 2011.

52 Protein Technology Product Development Plenti to eat for Ojah Challenge Develop a meat substitute with a bite Solution Development of new texturisation process and product Consumer acceptance testing Result Chicken like product from only soymeal and water Spin off company with own production facility

53 Protein Technology Texturization Shear cell technology Challenge A sustainable technology for the production of meat substitutes with a meaty mouth feel and bite. Solution Scaling up of the newly developed shear cell technology in which simple shear flow is used to align proteins, thereby forming fibrous structures. Result Fibrous products having a hierarchical structure, one of the most important structural characteristics of meat. A design of apparatus for de-central production of meat replacing products on a small scale.

54 Exergie - De kwaliteit van energie Potential Kinetic Exergy... Chemical Physical Pressure Electrical Potential to do work Thermal Reference environment (T o, P o, w o,...)

55 Exergieanalyse Kan tegelijkertijd de kwaliteit en kwantiteit beoordelen van grondstoffen, water, energie en nevenstromen Wordt uitgedrukt in een enkele eenheid (J) Objectieve beoordeling van de grondstofefficiëntie van een systeem Hoe lager het exergieverlies, hoe beter de grondstofefficiëntie Kan zowel globaal (op keten niveau) als op een enkele unit operation toegepast worden Kan gebruikt worden om alternatieve processen met elkaar te vergelijken Vaak gebruikt in energie en chemische industrie, deels verantwoordelijk voor de enorme groei in de 20e eeuw: efficient omzetten van beschikbare energie in arbeid Licht Licht

56 De broodketen

57 De broodketen Exergieanalyse vers brood - Chemische exergie is grootste deel van totale exergie -> Verminder nevenproducten - Hoogste energieverbruik: bakken en koelen - Overall efficiëntie: 64.5% - Efficiëntie broodketen relatief hoog - Grote exergiestroom door hergebruik Broban kratten => Exergieanalyse in staat voedingsmiddelenketens in kaart te brengen

58 Vergelijk sustainability van effectiviteit van valorisatie van brood verliezen Leftovers are considered waste (no valorisation) Exergetic Efficiency of valorisation alternatives Use bakery + retail leftovers for animal feed Use bakery + retail leftovers for bakery heat generation Recycle bakery leftovers through sourdough process; generate animal feed from retail leftovers Recycle bakery + retail leftovers through sourdough process

59 Nieuwe onderzoekslijn De kwantificatie van de kwaliteit van voeding Waarom is (chemische) exergie waarde van meel hetzelfde als die van brood? - Natief zetmeel (in meel) moeilijk te verteren - Na hydrateren en verwarmen: gelatinisatie van zetmeel: goede verteerbaarheid Verschil in nutritionele waarde wordt niet meegenomen in waarde chemische exergy

60 Nieuwe onderzoekslijn Bepalen van minimale processing Chemische exergie waarde van meel hetzelfde als die van brood Waarom veel exergie besteden aan transformatie van meel naar brood? Welke hoeveelheid exergieverlies is minimaal nodig om de transformaties te bewerkstelligen? Bakken van brood: Drogen van het deeg Zetmeel gelatinisatie Maillard reactie Alternatief: bv. drogen van brood onder vacuum met magnetron straling?

61 Biorefinery Mild separation Maintain protein properties using Shear Cell Challenge Develop a method to separate proteins and keep their physical properties Solution Development of the shear cell system at FPE Protein and gluten quality assessed Our invention is now used by Food & Biobased Research to help companies valorising the proteins in their materials. This is how Wageningen UR supports the food industry Result 60% separation of solids Gluten quality preserved (includes soluble gluten) Protein structure changed, physical properties remain intact 90% water and 50% energy reduction compared to conventional method Atze-Jan van der Goot, Wageningen UR, FPE

62 Voedselverspilling: take-home messages Over het probleem zijn we het eens, het implementeren van goede oplossingen is lastiger Iedere maatregel is er één, maar ben je bewust van: Symptoombestrijding Onverwachte effecten Begrijp je product! Er zijn veel technologische oplossingen om het kwaliteitsverloop van producten te beïnvloeden De echte (systeem-) verbeteringen zijn alleen op ketenniveau te realiseren Samenwerking is hiervoor essentieel! 62

63 Met dank aan... Toine Timmermans (WFBR, EU-Fusions, EU-Refresh) Jan Broeze (WFBR, Top Institute Food & Nutrition) Harry Aiking (IVM - VU) STOA Science and Technology Options Assessment (European Parliament) report Technology options for feeding 10 billion people - Options for Cutting Food Waste 63