Zero Hunger Lab

Spelen met eten

Karakter 4 min. New Scientist

Hoe optimaliseer je de voedselvoorziening op een akker, in een dorp of zelfs in een heel land? Drie Tilburgse studenten bouwden hun eigen games om die vragen te tackelen.

In 1798 publiceerde econoom Thomas Malthus een essay waarin hij de bevolkingsgroei afzette tegen de groei van de landbouwcapaciteit. Doordat de bevolking exponentieel groeit en de landbouwcapaciteit lineair, zou er onvermijdelijk een snijpunt aankomen waarna de bevolking groter was dan de voedselproductie aankon. ‘Snijpunt’ is hier een wiskundig eufemisme voor de start van een gruwelijke hongersnood. Door technologische ontwikkelingen waar Malthus geen rekening mee had gehouden, werd die ramp echter uiteindelijk vermeden.

Toch is dit vraagstuk vandaag de dag nog steeds relevant. De Verenigde Naties schatten dat de wereldbevolking in 2050 ongeveer 10 miljard mensen bedraagt. Ondertussen zal de hoeveelheid beschikbare landbouwgrond als gevolg van klimaatverandering eerder af- dan toenemen. Malthus dreigt dus alsnog gelijk te krijgen.

Om zijn snijpunt ook in de 21e eeuw te voorkomen, ontwikkelen drie studenten econometrie en operationele research aan Tilburg University voor hun bachelorscriptie ieder een game waarbij telkens een optimalisatieprobleem in de voedselvoorziening centraal staat. Onder begeleiding van Hein Fleuren proberen Mas van Gageldonk, Juliëtte Tillie en Mark Smolenaers elk een wiskundig optimum te vinden om met zo min mogelijk middelen zo veel mogelijk mensen te voeden. Alle drie kwamen ze via een gastcollege in aanraking met het Zero Hunger Lab. Gageldonk: ‘Ik vond het heel gaaf dat econometrie ook nog maatschappelijke doeleinden kon hebben. Het vakgebied is vaak redelijk theoretisch, met het doel om zoveel mogelijk geld te verdienen. Het leek me daarom heel leuk om mee te werken aan een toepassing waar mensen echt iets aan hebben.’

Mas, Mark en Juliëtte

Lastige afweging

Tillie probeert het denkbeeldige Afrikaanse dorp Agriville geheel zelfvoorzienend te maken in zijn voedselproductie. Hierbij ligt de focus ook op de effecten die een bepaald gewas heeft op de rest van het ecosysteem. Zo moeten er bijvoorbeeld bijen aanwezig zijn om de gewassen te bestuiven. Daarnaast hebben deze insecten nog een ander voordeel, namelijk dat ze olifanten wegjagen.

‘De eerste stap is het verhogen van de voedselproductie om te zorgen dat de inwoners van Agriville überhaupt genoeg voedingsstoffen binnenkrijgen’, zegt Tillie. ‘Daarna kijken we hoe we zoveel mogelijk bijen kunnen aantrekken zonder dat dit ten koste gaat van de benodigde voedingstoffen voor de bevolking. Om bijen aan te trekken, moeten wel op ongeveer 25 procent van de landbouwgrond bloemen groeien. Met een wiskundig model probeer ik hier een optimale balans in te vinden.’

Van Gageldonk kijkt qua schaal naar een hoger niveau. Zijn game richt zich op de voedselproductie in heel Nigeria. Daarvoor heeft hij een landkaart van het Afrikaanse land gemaakt, waarbij per regio de bodemsoort is ingevoerd. ‘Het overkoepelende doel van mijn game is om een zo groot mogelijk percentage van de bevolking van alle voedingstoffen voldoende binnen te laten krijgen. Dat doe je door op elk stukje grond verschillende voedseltypes te verbouwen. Al die stukjes hebben een eigen bodemsoort, waardoor niet elk voedseltype overal kan worden geproduceerd. Ook varieert de opbrengst per hectare voor elk voedseltype. Daarnaast bevatten al die voedseltypes hun eigen voedingsstoffen, waardoor niet aan elk type evenveel behoefte is. Dat levert uiteindelijk een lastige afweging op van wat je waar moet verbouwen om zoveel mogelijk mensen te voeden.’

In het spel zitten 29 voedseltypes, 18 bodemsoorten en 19 voedingsstoffen. Voor al die voedingstoffen geldt een aanbevolen dagelijkse hoeveelheid. De score in het spel wordt bepaald door hoeveel mensen de aanbevolen hoeveelheid van iedere voedingsstof kunnen binnenkrijgen. Als achttien van de negentien voedingstoffen ruim voldoende geproduceerd worden, maar één niet, heb je dus alsnog een slechte score.

Het doel van de games is om spelers duidelijk te maken hoe complex de afwegingen rond voedselproductie zijn

Juliëtte Tillie

Inspirerend project

Als je elk jaar hetzelfde gewas op een akker laat groeien, raakt de bodem van zelf uitgeput. De oplossing hiervoor is het strooien van kunstmest, maar dat brengt weer nieuwe problemen met zich mee. Zo levert het belangrijke milieuproblemen op, in Nederland bekend als de stikstofcrisis. Ook dreigt de wereldwijde voorraad aan fosfaat, een cruciaal ingrediënt van kunstmest, in de loop van deze eeuw op te raken. Daarnaast is deze voorraad sterk geconcentreerd in China en Marokko, wat een ongemakkelijke afhankelijkheid kan opleveren.

Smolenaers gooit het over een andere boeg en kijkt naar hoe je met het afwisselen van verschillende gewassen bodemuitputting kunt voorkomen. ‘Door verschillende soorten gewassen met elkaar af te wisselen, blijft de bodem langer gezond’, zegt hij. ‘Elk type gewas heeft een bepaalde zaaidatum en een bepaalde oogstdatum. Als je die optimaliseert, kun je bijvoorbeeld in mei het ene gewas oogsten en in juni alweer een ander gewas zaaien. Vasthouden aan één soort gewas betekent dat je daar een jaar mee moet wachten. In het spel dat ik maak, moeten spelers de opbrengst over een periode van vijf jaar maximaliseren door gewassen in de juiste volgorde te verbouwen.’

Het is niet de bedoeling beleid op de games te baseren. ‘Het doel van de games is meer om spelers duidelijk te maken hoe complex de afwegingen zijn die bij voedselproductie komen kijken’, zegt Tillie. Ook zal er, voordat de games echt als spel kunnen worden ingezet, nog wel wat moeten gebeuren aan de grafische vormgeving. Toch blijkt het project erg inspirerend. Smolenaers: ‘Toen we in oktober de tussenpresentatie hadden, kwam een student uit een ander groepje achteraf vragen of ze misschien stage kon lopen bij Zero Hunger Lab. Dat laat wel zien hoe enthousiast mensen hiervan worden.’

Tekst: Wouter Schreuder