Ruoka on valtavan monialainen ilmiö. Tässä Open ruokaoppaan fysiikan oppiaineen tekstissä aihetta on käsitelty etenkin ruokajärjestelmässä virtaavan energian sekä mittakaavojen hahmottamisen tärkeyden näkökulmasta. Ruuantuotannon ympäristöongelmia ja -ratkaisuja, eläinten oikeuksia, ihmisoikeuksia, sekä kulttuurisia ja taloudellisia kysymyksiä pohditaan muiden oppiaineiden teksteissä. Löydät sivustolta vaikka mitä uutta ja kiinnostavaa, sekä monia yhtymäkohtia eri oppiaineiden sisältöihin! Materiaali toimii siis hyvänä lähtökohtana myös monialaisen oppimisen suunnitteluun.
Voit siirtyä suoraan sinua kiinnostavaan aiheeseen klikkaamalla sisällysluettelosta haluamaasi otsikkoa. Voit käyttää sivustoa taustamateriaalina itsellesi, tai ohjata oppilaat tai opiskelijasi sopivan kohdan pariin. Sivun kuvia voit käyttää opetustarkoitukseen, kun mainitset kuvissa näkyvät lähteet käytön yhteydessä.
Sivu on päivitetty vuoden 2026 alussa, jolloin mm. toimimattomat linkit on muutettu epäaktiiviseen muotoon.
Inspiroivia hetkiä vastuullisen ruuan parissa!
Sisällys:
Energia virtaa ruokajärjestelmässä
Ruokajärjestelmä on termi, jolla kuvataan ruuan tuotannon, kuljetuksen, varastoinnin, jalostuksen, kaupan, valmistamisen, kulutuksen ja jätehuollon muodostamaa kokonaisuutta. Ruokajärjestelmän osaksi voidaan laskea myös ruuantuotannon linkit luonnon ekosysteemeihin, sillä ruuantuotantomme on riippuvaista luonnosta: makeasta vedestä, auringonvalosta ja -lämmöstä, hyvinvoivasta maaperästä, sekä ruuantuotannon prosesseihin osallistuvista eliöistä, kuten pölyttäjähyönteisistä.
Ruuantuotannossa kuluu runsaasti energiaa. Energia määritellään usein kyvyksi tehdä työtä. Energian perusyksikkö on joule (J). Kaikki energia on peräisin auringosta. Energia ei koskaan häviä, se vain muuttuu toiseen muotoon. Energia voi ilmetä erilaisissa muodoissa, esimerkiksi lämpöenergiana, sähkömagneettisena energiana sekä kemiallisena energiana, joka on ruuantuotannon kannalta olennaisin energian muodoista. Ruuantuotantoa voidaan hahmottaa energian muuntumisprosessina lähtien auringon ydinreaktioiden energiasta, joka saapuu Maahan sähkömagneettisena säteilynä.
Energian tuottaminen tarkoittaa energian, esimerkiksi auringon valon, muuntamista hyötykäyttöön. Koska osa energiasta menee aina ”hukkaan”, eli se ei sitoudu prosessin lopputuotteeseen, ei käytännössä minkään prosessin hyötysuhde ole 100 %. On syytä painottaa, että tässä ajattelemme hyötysuhdetta ennen kaikkea ihmisen kannalta.
Maapallon energiavaroja voidaan jaotella niiden uusiutuvuuden perusteella. Uusiutumattomia energiavaroja (esimerkiksi hiili, öljy, maakaasu, turve ja uraani) ovat energiavarat, mitkä kuluvat tulevaisuudessa loppuun. Uusiutuvia energiavaroja, joita muodostuu luonnossa jatkuvasti, ovat esimerkiksi vesi, aurinko, tuuli, biomassa ja maalämpö. Energiantuotannossa syntyy usein haittaa ympäristölle. Haitalliset päästöt vaihtelevat riippuen energianlähteestä.
Kaikki eliöt tarvitsevat elintoimintoihinsa energiaa. Erilaisiin orgaanisiin yhdisteisiin varastoitunut kemiallinen energia muuttuu soluissa eliön tarvitsemaan muotoon (soluhengitys). Eläimet ja muut toisenvaraiset eliöt saavat tarvitsemansa orgaaniset yhdisteet ravinnostaan, eli viime kädessä kasveista. Kasvit valmistavat orgaanisia yhdisteitä ja vapauttavat samalla ilmaan happea. Tähän yhteyttämiseksi kutsuttuun prosessiin ne saavat energian auringon säteilystä.
Maatalous, eli kasvintuotanto ja eläintuotanto, sekä ruokajärjestelmä kokonaisuudessaan käyttää, tuottaa ja hukkaa paljon energiaa sen eri muodoissa. Seuraavassa on tästä joitakin esimerkkejä:
+ Kasvit käyttävät kasvamiseen auringon energiaa, joka on sitoutunut maataloustuotteisiin, eli ruokaan erilaisissa muodoissa
+ Maatalouden sivutuotteista (mm. karjanlanta) voidaan valmistaa bioenergiaa
– Energiaa kuluu mm. lannoitteiden, torjunta-aineiden, koneiden ja ruokajalosteiden valmistamiseen
– Erilaiset ruokäjärjestelmässä käytettävät koneet ja laitteet käyttävät energiaa: maatalouskoneet, viljakuivurit, kylmälaitteet, uunit, liedet, kassalaitteet, valaisimet jne. Energiankulutukseen vaikuttavat laitteiden kunto, ikä ja kulutustottumukset. Vanhat tuotantolaitteet voivat kuluttaa uusiin, energiatehokkaisiin tuotantolaitteisiin verrattuna runsaasti energiaa.
– Maatalousrakennukset, tehtaat, kaupat ja ravintolat pitää lämmittää tai jäähdyttää.
– Kuljetuksiin tarvitaan polttoainetta.
Kestävään ruokaan liittyvässä keskustelussa puhutaan ehkä kaikista eniten lihansyönnistä ja sen tarpeen vähentämisestä. Globaalisti lihantuotanto aiheuttaa nykyisessä mittakaavassaan selvästi enemmän haitallisia ympäristövaikutuksia kuin kasviperäisten tuotteiden kasvattaminen. Lihantuotanto vaatii myös selvästi enemmän maa-alaa kuin kasvisten tuotanto. Lisäksi erityisesti karjataloudesta syntyy metaanipäästöjä märehtijöiden ruuansulatuksesta ja lannankäsittelyssä.
Usein tuotantoeläimet syövät ihmisen ravinnoksi kelpaavaa ravintoa, kuten soijaa ja ohraa. Suomessa poikkeuksena tästä on nautakarja, joka syö paljon nurmea. Suomessakin karja syö kuitenkin myös paljon viljaa, joka on kasvatettu varta vasten karjan rehuksi. Maailmanlaajuisesti suuri osa kasvintuotannosta palvelee eläintuotannon tarpeita. Esimerkiksi vähintään 70 % maailman soijasta ja 90-95% Suomeen tuodusta soijasta käytetään eläinten rehuna. Kun eläimille syötetään ihmisravinnoksi kelpaavaa ruokaa, on hyötysuhde huono. Suhde vaihtelee eri eläinlajien välillä, mutta erään nyrkkisäännön mukaan yhden hyvälaatuisen lihakilon tuotantoon tarvitaan 6 kg kasviravintoa. Yhtälö on monien mielestä hankala hahmottaa, mutta ohivirtaavan energian käsite voi auttaa hahmottamisessa.
Kemiallisella energialla tarkoitetaan aineen rakenneosien kemiallisiin sidoksiin sitoutunutta energiaa. Yhteyttämisreaktiossa kasvit muuttavat aurinkoenergiaa kemialliseksi energiaksi ja vastaavasti soluhengityksessä aerobisissa oloissa elävät solut vapauttavat ravintonsa sisältämää, kasvien sitomaa energiaa käyttöönsä.
Energia ja aine siirtyvät ravintoketjussa tuottajilta kasvinsyöjäeliöille, edelleen pedoille ja lopuksi hajottajien hajotettavaksi. Jokaisella ravintoketjun portaalla suuri osa energiasta joutuu ”hukkaan” eli vapautuu esimerkiksi lämpönä ilmaan. Kaikki kasvinsyöjäeliön (esim. naudan) kuluttama energia ei siis kerry nautaan ja naudasta sitä syövään ihmiseen, vaan suuri osa energiasta virtaa ohi, eli hukkaantuu.
Käytännössä tämä tarkoittaa seuraavaa: Sialle syötetään rehua (hiilihydraatti-rasva-proteiini-hivenaine -seosta). Sian ominaispiirteisiin liittyy 36% hyötysuhde rehupaino–elintarvike-konversiossa. Tästä syystä rehun syöttäminen suoraan ihmiselle olisi resurssitehokkaampaa kuin se, että se kulkee tehottoman “koneen” kautta ja tuotannon aikana hukataan jopa 64% ravinnon energiasta. Kasvissyönti onkin energiatehokasta ja se aiheuttaa vähemmän päästöjä juuri siksi, että sen avulla vältytään ravintoketjussa ohivirtaavalta energialta.
Muita näkökulmia lihansyöntiin voit lukea artikkelista Neljä näkökulmaa lihansyöntiin. Natura-lehti (3/2017). http://www.naturalehti.fi/2017/09/07/nelja-nakokulmaa-lihansyontiin/
Bioenergialla tarkoitetaan biopolttoaineista saatavaa energiaa. Biopolttoaineiksi kutsutaan biomassasta eli eloperäisistä, fotosynteesin kautta syntyneistä kasvimassoista valmistettuja polttoaineita, joita voidaan tuottaa metsäbiomassan lisäksi peltobiomassasta ja jätteestä. Jätettä voidaan polttaa sellaisenaan jätevoimaloissa tai siitä voidaan valmistaa mekaanisesti kierrätyspolttoainetta. Lisäksi se voidaan jalostaa edelleen biokaasuksi tai nestemäisiksi polttoaineiksi, kuten etanoliksi ja dieseliksi.
Peltobiomassojen ja yhdyskuntajätteen energiakäyttö on ollut Suomessa vähäistä, mutta erityisesti viimeksi mainittu on lisääntymässä. Myös liikenteen biopolttoaineiden valmistaminen sekä maa- ja metsätalouden biomassoista että jätteistä on voimakkaasti lisääntyvän kiinnostuksen kohde.
Biokaasu on mätänemisen, eli biologisen hajotusprosessin tulos. Biologista hajotusta tapahtuu luonnossa mikrobitoiminnan ansiosta hapettomissa oloissa, mm. soiden pohjasedimenteissä ja märehtijöiden pötseissä. Hapettomuus on prosessissa keskeistä, sillä hapellisissa oloissa biologinen hajoaminen tapahtuisi kompostoitumalla. Biokaasusta ⅔ on metaania ja ⅓ hiilidioksidia. Lisäksi se sisältää hyvin pieniä määriä hiilimonoksidia, typpeä, vetyä ja rikkivetyä.
Biokaasua voidaan käyttää lämmöntuotannon polttoaineena kaasukattiloissa, jalostaa liikennepolttoaineeksi tai käyttää kaasumoottorissa sähkön ja lämmön tuottamiseksi. Vuoden 2019 tienoilla Suomessa oli toiminnassa joitakin kymmeniä maatiloja, joilla oli oma biokaasulaitoksensa. Laitoksen ansiosta tila voi olla energiaomavarainen ja joskus myös myydä energiaa ulospäin. Näin tehdään esimerkiksi Kalmarin tilalla Laukaassa, jossa tilan biokaasulaitoksen yhteydessä on avoin tankkausasema.
Maatiloilla biokaasua voi tuottaa mädättämällä eloperäistä ainesta, kuten lantaa tai rehua, valvotuissa olosuhteissa. Myös biojätteet ovat erinomaisia biokaasun raaka-aineita. Esimerkiksi mainitulla Kalmarin tilalla biokaasu tehdään karjanlannasta, elintarviketeollisuuden sivutuotteista (panimon mäski, meijerin maitojäte) sekä ylijäämänurmesta ja oljesta, jotka ovat peräisin Kalmarin maatilan pelloilta tai naapuritiloilta.
Biokaasun muodostuminen jaetaan neljään eri vaiheeseen, joissa kussakin toimivat eri pieneliöryhmät. Vaiheet ovat 1) liukoistuminen (hydrolyysi), 2) happokäyminen (asidogeneesi), 3) etikkahappokäyminen (asetogeneesi) ja 4) metaanikäyminen (metonogeneesi).
Bioenergia ei ole automaattisesti ympäristöystävällinen valinta, mutta esimerkiksi lannasta tuotetulla biokaasulla on todettu olevan jopa negatiivinen hiilijalanjälki, toisin kuin millään muulla liikenteen polttoaineella. Ilmastohyöty syntyy siitä, että metaanipäästöjen sijaan lannasta saadaan polttamisen jälkeen hiilidioksidipäästöjä, joiden ilmastovaikutus on suhteessa pienempi. Kuluttajalle biokaasu on liikennepolttoaineena edullinen ja maatiloille biokaasun tuotanto maatalouden sivuvirroista on kiinnostava uusi avaus. Lannasta saatavan biokaasun hyödyistä huolimatta kokonaiskuvaa tarkasteltaessa on syytä muistaa, että koko eläintuotannon mittakaava voi silti olla ongelmallisen suuri ympäristövaikutuksiltaan. Tällöin biokaasun hyödyt eivät riitä korvaamaan eläintuotannon haittoja.
Lähteitä ja lisälukemista
- Energy Intensity of Agriculture and Food Systems. Pelletier et al. Annual Review of Environment and Resources, Volume 36 (2011) https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-environ-081710-161014
- Neljä tapaa säästää energiaa kasvihuoneviljelyssä (Kauppapuutarhaliitto) https://kauppapuutarhaliitto.fi/wp-content/uploads/2019/05/Neljä-tapaa-säästää-energiaa-kasvihuoneissa.pdf
- Biokaasun tuotanto maatilalla. Motiva Oy.
- Biokaasun tankkausasema. Metener. http://www.metener.fi/tankkausasema/
- Mikrobiakku muuntaa vedyn metaaniksi. Natura-lehti (2018) http://www.naturalehti.fi/2019/07/30/mikrobiakku-muuntaa-vedyn-metaaniksi/
Mittakaavojen taju on kaiken A ja O
Nälkäänäkevien määrää maailmassa kasvaa, on ilmastonmuutos ja katastrofaalinen luonnon monimuotoisuuden väheneminen, vesistöjen ravinnekuormitus, tuotantoeläinten huonot olot, ruokahävikin valtava määrä ja lannoiteteollisuuden raaka-aineiden väheminen, esimerkiksi fosforipula. Sitten on haastava tilanne työpaikalla, jossain välissä pitää ehtiä leipoa ystävälle syntymäpäiväkakku ja biojäteastia haisee. Nykymaailman kiireessä ongelmat ja haasteet puuroutuvat epämääräiseksi massaksi ja niiden tärkeys- ja kiireellisyysjärjestystä on usein hankalaa hahmottaa.
Ihmisen kyky hahmottaa mittakaavoja on rajallinen. Suurten lukujen hahmottamisen harhat ovat tuttuja monille meistä. Miljoonat ja miljardit sekoittuvat helposti, mutta meille ei ole luontevaa ajatella myöskään ongelmia siinä mittakaavassa, jossa niitä nykyään esiintyy, vaikka ongelmat ovatkin jo useimpien tiedossa. Huomiokykymme terästyy, kun kohteena on yksilö tai pienempi joukko ihmisiä. Yksinkertaisempi väite tuntuu meistä helposti todenmukaisemmalta kuin monimutkainen. Mitä vähemmän aivojen täytyy prosessoida väitettä, sitä oikeammalta se voi vaikuttaa.
Tiedon jakelukanavien muuttuminen voi tehdä hahmottamisesta entistä vaikeampaa. Sanomalehdessä on pääuutisia ja pikku-uutisia, mutta kännykän näytöltä ja varsinkin pelkkää otsikkoa vilkuillessa ei useinkaan käy ilmi, kuinka merkittävänä asiana mediatalo aihetta pitää. Tietotulvassa ilmastonmuutos, kotoaan karannut koira, maatalouden kannattavuusongelmat ja tarjouksessa oleva muropaketti sekoittuvat.
Myös tutkimustulosten luotettavuuden arviointi voi tuntua hankalalta. Yksittäisen tutkimuksen tuloksella tulisi olla toisenlainen painoarvo kuin tuloksella, jossa on tehty tieteellinen synteesi useiden aiempien tutkimusten tuloksista, mutta kuinka usein osaamme arvioida uutisia tutkimustuloksista tällä perusteella?
Luotamme lisäksi aisteihimme kovasti, ja arvotamme helposti omien aistiemme kautta saadun tiedon korkeammalle kuin abstraktin tiedon. On ongelmia ja vaikutuksia, jotka voimme aisteillamme havaita ja on niitä, joita emme voi. On esimerkiksi paljon puhuttu merten roskaantuminen, jonka vaikutukset voimme omin silmin nähdä ja sitten on ilmastonmuutoksen vaikutukset, joissa meidän on uskottava tutkijoita, kun he sanovat että tämäkin äärimmäinen sääilmiö melko todennäköisesti liittyy ilmastonmuutokseen.
Ruuan elinkaaren aikana suurimmat ilmastopäästöt (n. 60%) syntyvät alkutuotannossa maatilalla. Tämä kuitenkin usein unohtuu julkisessa keskustelussa, jossa hoetaan ruuan kuljetusmatkojen ja pakkausten isoista ympäristövaikutuksista (joiden ilmastopäästöjen osuus on yhteensä noin 10%). Tämä voi johtua siitä, että tiedämme liikenteestä syntyvän paljon ilmastopäästöjä, ja päästöt on ikäänkuin helppo hahmottaa, koska kulkuneuvojen pakokaasun voimme nähdä (vaikka pakokaasun ilmaston kannalta ongelmallista hiilidioksidia emme näekään). Myös ruuan pakkausten ympäristövaikutukset ymmärrämme helposti, koska näemme jätteen omilla silmillämme. Maatilalla ja sen ympäristössä syntyneitä ympäristövaikutuksia ei voi kaupassa enää nähdä, ja ilmastopäästöjen osalta näkeminen on mahdotonta jopa maatilalla.
Lisäksi eri tuotteilla on erilaiset ympäristövaikutukset: toisilla suuremmat ja toisilla pienemmät. Naudanlihakilon tuottamisen päästökerroin, maankäytön kerroin ja vesijalanjälki ovat huomattavasti suuremmat kuin härkäpapukilon, mutta sitä voi olla vaikeaa uskoa, sillä harva meistä pääsee maatilalle arvioimaan tuotannon vaikutuksia omilla aisteillaan. Esimerkiksi energian ohivirtausta tuotantoketjussa ei edes viljelijä itse voi nähdä.
Vaikka mielellään puhuisimme yhdestä ongelmasta kerrallaan, on hyvä muistaa, että on olemassa monenlaisia ympäristövaikutuksia, jotka eivät ole keskenään vertailtavissa. Vaikkapa tuotannon hiilitasetta ja veden ja energian kulutusta on tarkasteltava rinnakkain. Mikään niistä ei ole absoluuttisesti tärkeämpää kuin toinen eikä yhteneväistä mittaria niiden vertailulle ole olemassa.
Kysymys kuuluukin, millä tavoin voimme auttaa ihmisiä mittakaavojen hahmottamisessa? Millaisia visuaalisia esityksiä voimme saada aikaan ja millaisia harjoituksia teettää mittakaavaerojen hahmottamiseksi?
Vinkkilista fysiikan opettajalle
Ruoka on valtavan monialainen ilmiö. Tähän vinkkilistaan on koottu yleisiä vinkkejä vastuullisen ruuan teemojen käsittelyyn fysiikan opetuksessa.
- Kriittinen asenne kannattaa. Vastuullisen ruuan teemoista on olemassa valtavasti tietoa ja iso liuta myös virheellisiä käsityksiä. Omiin käsityksiin kannattaa suhtautua kriittisesti ja ohjata myös oppilaat tällaiseen toimintatapaan. Hyvä aloituspiste omien käsitysten tarkistamiseen on vaikkapa oppaasta löytyvä ruokamyyttien lista. Fysiikan opetuksessa erityisesti aiheen mittakaavojen hahmottamisen opettaminen on keskeistä.
- Tehkää yhteistyötä. Opas tarjoaa mainioita kosketuspintoja fysiikan ja monien muiden oppiaineiden yhteisopetukseen. Vilkuile läpi myös muiden oppiaineiden tekstejä ja tehtäviä ja vinkkaa oppaasta kivalle kollegalle. Miettikää, mitä asioita voisitte opettaa yhdessä!
- Käykää rohkeasti arvokeskusteluja. Ruoka on nykyään tärkeä osa identiteettiämme ja vastuulliseen ruokaan liittyvät keskustelut saattavat helposti muuttua tulen polttaviksi. Se ei haittaa, vaikka keskustelujen moderointi voikin tuntua opettajasta haastavalta. Etsikää tietoa yhdessä ja pohtikaa asioita monelta kantilta. Säilyttäkää maltti ja pyrkikää dialogiin.
Tehtäviä
1. Ruoan hiilijalanjälki ja energian ohivirtaus
a) Tehkää arvaus siitä, millä tehtävässä mukana olevista ruokatuotteista on suurin hiilijalanjälki. Entä pienin? (ks. tuotelista kohdassa b))
b) Ruokatuotteiden hiilijalanjälkien selvittäminen on melko haasteellista. Hiilijalanjälkitiedot vaihtelevat lähteestä riippuen. Alla olevat luvut ovat suuntaa antavia keskiarvoja. Järjestäkää ruuat listaksi siten, että listan ensimmäisenä on tuote jolla on suurin jalanjälki ja viimeisenä on pienin jalanjälki.
- Broileri, 4 kg CO2-ekv/kg
- Jauheliha, 6 kg CO2-ekv/kg
- Kananmuna, 1,7 kg CO2-ekv/kg
- Kirjolohifilee, 3,7 kg CO2-ekv/kg
- Linssit, 1 kg CO2-ekv/kg
- Naudanliha, 15 kg CO2-ekv/kg
- Nyhtökaura, 2,5 kg CO2-ekv/kg
- Soijarouhe, 1 kg CO2-ekv/kg
- Tofu, 1 kg CO2-ekv/kg
c) Pohtikaa lopuksi miten eri ruokatuotteiden hiilijalanjälki voisi olla yhteydessä energian ohivirtaukseen.
2. Energiankäyttö ruokajärjestelmässä
Ruokajärjestelmä tarkoittaa sitä monimutkaista ja moniulotteista järjestelmää, jossa tuotamme ja kulutamme ruokaa globaalisti. Tässä tehtävässä pohditaan energiankulutusta ruokajärjestelmän eri osissa. Mitkä kaikki toiminnot tarvitsevat energiaa? Millaista energiaa käytetään? Käyttäkää pohdinnassa apuna kuvakortteja, jotka voi tulostaa täältä.
Ruokajärjestelmän osia:
- Alkutuotanto maatiloilla yms.
- Ruokateollisuus
- Jakelu ja kuljetus
- Kauppa ja ravintolat
- Kuluttajat – ruuan säilytys valmistaminen kodeissa
- Jätteenkäsittely ja uudelleenkäyttö
Vinkki! Kuvakortteja voidaan käyttää opetuksessa moniin muihin tarkoituksiin. Ne sopivat hyvin esimerkiksi yleiseen ruoka-aiheeseen orientoitumiseen. Jokainen valitsee valokuvakorteista sen, joka parhaiten kuvaa omaa sen hetkistä fiilistä, tulevaan opintojaksoon liittyviä odotuksia tai omaa suhdetta ruokaan tai ruuantuotantoon. Jokainen esittelee oman valintansa suullisesti pienryhmälle, koko ryhmälle tai kirjallisessa muodossa
3. Bioenergian tuotantoa
Metener on esimerkki yrityksestä, joka kehittää biokaasun tuotantoon liittyviä ratkaisuja. Tutustukaa teksteihin, kuviin ja videoihin yrityksen verkkosivustolla ja etsikää vastaukset seuraaviin kysymyksiin: https://metener.fi/fi/etusivu/
- Mihin kaikkeen biokaasua voi käyttää?
- Minkälaisesta raaka-aineesta biokaasua voidaan tuottaa? Luettele mahdollisimman paljon erilaisia raaka-aineita.
- Mitä tarkoittavat märkämädätys ja kuivamädätys? Mitä eroa niillä on?
- Mitä on biometaani, ja miten sitä tuotetaan?
- Onko yrityksen verkkosivuilla oleva tieto mielestäsi luotettavaa? Perustele näkemyksesi.
