Understanding the Impact of COVID-19 on Agriculture and Food Supply Chains: System Dynamics Modeling for the Resilience of Smallholder Farmers

COVID-19 has caused severe agriculture and food supply chain disruptions; significantly affecting smallholder farmers who supply most of the world’s food; specifically their changes in vulnerability; resilience; and food loss and waste. Therefore; the objective of this study was to understand the complex causal and feedback relationships for this system by developing a dynamic hypothesis and causal loop diagrams utilizing the System Dynamics methodology. Results provide a roadmap for dialogue and a framework for case-specific model development and help to guide policy decisions for smallholder farmers’ survival during health crises

Bio-Based Production Systems: Why Environmental Assessment Needs to Include Supporting Systems

The transition to a bio-based economy is expected to deliver substantial environmental and economic benefits. However, bio-based production systems still come with significant environmental challenges, and there is a need for assessment methods that are adapted for the specific characteristics of these systems. In this review, we investigated how the environmental aspects of bio-based production systems differ from those of non-renewable systems, what requirements these differences impose when assessing their sustainability, and to what extent mainstream assessment methods fulfil these requirements. One unique characteristic of bio-based production is the need to maintain the regenerative capacity of the system. The necessary conditions for maintaining regenerative capacity are often provided through direct or indirect interactions between the production system and surrounding “supporting” systems. Thus, in the environmental assessment, impact categories affected in both the primary production system and the supporting systems need to be included, and impact models tailored to the specific context of the study should be used. Development in this direction requires efforts to broaden the system boundaries of conventional environmental assessments, to increase the level of spatial and temporal differentiation, and to improve our understanding of how local uniqueness and temporal dynamics affect the performance of the investigated system

Green wheel : om målkonflikten rörande tunga batteridrivna vägtransporter och mikrobiella faror samt hållbarhet av bladgrönsaker

Låg självförsörjningsgrad, centralisering av marknaden, samt mycket varierande klimatförhållanden i Sverige som hindrar lokalproduktion av vegetabilier, detta är tre viktiga anledningar varför det svenska livsmedelssystemet är beroende av transporter. För att nå målet för ett "hållbart livsmedelssystem" måste transporter övergå till andra än fossila energikällor. Transporter av varor som är beroende av en kylkedja kräver inte bara energi för själva transporten, utan också för att hålla temperaturen på en nivå som inte äventyrar livsmedelssäkerhet och produktens hållbarhet. Maximitemperatur under transport av temperaturkänsliga matvaror har varit ett återkommande ämne i många brancher. I föreliggande rapport ställde vi oss frågan vilken betydelse temperaturskillnaden mellan 4 och 8 C under transport av bladgrönsaker har för tre mycket generaliserade körscenarion (200, 400 och 900 km) ur ett kvalitets- och livsmedelsäkerhetsperspektiv, med den psykrofila patogenen Listeria monocytogenes som modell. Studien utgår från två laddningskapaciteter för batterier (150 resp. 350 kW). Vi visar att laddningsinfrastrukturen är den mest avgörande faktorn som påverkar produkthållbarhet och livsmedelssäkerhet. Risk för nedsatt kvalitet och i synnerhet livsmedelsäkerhet ökar avsevärd med långa körtider vid en temperatur av 8 C i lastutrymmet

Minskad belastning på dricksvattenresursen genom industriell-urban vattensymbios

Vattenbrist är en akut global, och i många områden växande, utmaning. Pågående klimatförändringar och växande behov i stora delar av världen förändrar både tillgången och efterfrågan på rent vatten. Europa står inför flera akuta vattenrelaterade utmaningar med betydande säkerhets- och miljömässiga konsekvenser. Perioder av återkommande vattenbrist är en av de främsta utmaningarna som redan har drabbat flertalet europeiska länder, särskilt utsatt är området kring medelhavet. Men, även i Sverige är vattenbrist en utmaning som äventyrar försörjning av både dricksvatten och vatten till industri och jordbruk i flera regioner i de södra och sydöstra delarna av landet. I både Vimmerby och Visby, Kalmar och Gotlands län, ses vattenbrist i dag som den främsta utmaningen för att säkra dricksvattenförsörjningen. Risken för vattenbrist förväntas öka i framtiden för båda dessa städer då pågående klimatförändringar bidrar till ökade säsongsvariationer i både nederbörd och temperatur. Utöver vattenbrist brottas båda städerna dessutom med att upprätthålla en god vattenkvalitet. Avrinning från jordbruket (bekämpningsmedel, gödselmedel, etc.) och föroreningar från urbana hårdgjorda ytor som letar sig ned i grund- och ytvattenkällor utgör en ständig risk för vattenkvaliteten i den samhällsviktiga dricksvattenförsörjningen. För att adressera dessa utmaningar och säkra tillgången till dricksvatten i tillräcklig mängd och av god kvalitet även i framtiden behövs ett övergripande tillvägagångssätt, som omfattar hållbara metoder för hantering av grundvatten, förbättrad övervakning av vattenkvalitet och utveckling av robusta strategier som möjliggör anpassning till att klara av ett föränderligt klimat. I detta projekt har konceptet industriell-urban vattensymbios utforskats som en möjlig lösning för att bidra till säkrad vattentillgång och minskad belastning på lokala dricksvattenresurser, med städerna Visby och Vimmerby som fallstudieobjekt. Vattensymbios är ett systematiskt samarbete där olika aktörer i samhället (industri, kommunala verksamheter, jordbruk, m.fl.) agerar tillsammans för att optimera vattenanvändningen och minska avfallet genom lösningar som faciliterar utbyte och återanvändning av vatten, biprodukter och resurser på ett ömsesidigt fördelaktigt sätt. Till exempel kan renat industriavloppsvatten återanvändas för jordbruksbevattning eller som kylvatten i närliggande industrier, vilket minskar efterfrågan på dricksvatten. Detta tillvägagångssätt främjar ett effektivt resursutnyttjande som minimerar vattenslöseri och minskar systemets totala miljöpåverkan. Projektets övergripande syfte har varit att utreda hur en industriell-urban vattensymbios skulle kunna utformas i Visby och Vimmerby för att minska belastningen på lokala vattenresurser genom nyttjandet av mjölkkondensat från Arla Foods AB’s som en möjlig vattenkälla. Utöver detta har projektet syftat till att utveckla och tillämpa en arbetsprocess för uppbyggnaden av lokala vattensymbiosinitiativ genom strukturerade intressentinvolverande metoder. I ett samarbete mellan lokala VA-bolag, kommunala och privata verksamheter och vattenanvändare, och forskare från RISE har en nulägesbedömning av vattentillgång, vattenbehov, vattenbalansmodellering och en kartläggning av vattenflöden tillgängliga för en framtida symbios genomförts. Tekniska möjligheter att effektivisera vattenanvändningen genom recirkulering och utbyte av vattenströmmar av varierande kvalitet har undersökts och utvärderats genom en kombination av teknoekonomisk analys och kvalitativ utvärdering tillsammans med medverkande vattenproducenter och verksamheter. Även hinder för implementering av vattensymbioser har undersökts (juridiska, tekniska och affärsmässiga) och förslag på åtgärder för att överbrygga dessa har tagits fram. Resultaten från projektet pekar på tydliga likheter och skillnader mellan de två fallstudieområdena. Bland verksamheter i både Visby och Vimmerby anses intern effektivisering och återanvändning av vatten vara en mer genomförbar lösning än vattensymbios i samverkan med andra verksamheter. Samtidigt ansågs symbioslösningar ha en större besparingspotential och kunna bidra med riskminimerande diversifiering bort från enbart en vattenkälla. För att symbioslösningar skall vara gångbara krävs dock att dessa sker inom ett relativt avgränsat geografiskt område för att minimera kostnader kopplade till transport av vatten mellan aktörer. För att utveckla symbiossamarbeten som fungera långsiktigt är tillit en avgörande aspekt. Även omfattande tillit mellan verksamheter lyftes som en avgörande faktor för ett få till symbioslösningar. Den tekno-ekonomiska bedömningen i projektet genomfördes utifrån perspektivet av ett generellt företag med kommunal dricksvattenförsörjning. För ett sådant företag kommer den ekonomiska bärkraften för vattenbesparande åtgärder att bero på den relativa kostnaden för vattenrening lokalt jämfört med kostnaden för att köpa dricksvatten från kommunen. Effekterna av detta framgår tydligt när man jämför fallen Visby och Vimmerby. I Visby visar resultaten att både intern återanvändning och industriell symbios kan vara ekonomiskt lönsamma lösningar utifrån industrins perspektiv. Rening och recirkulering med hjälp av RO membran och efterföljande polering bedömdes som mest lönsamt (med en återbetalningstid på cirka 3,5 år) av de fem möjliga åtgärder som studerades. Lösningen uppskattades kunna spara motsvarande vattenbehovet hos 500 typhushåll. I Vimmerby verkar ingen av åtgärderna medföra ekonomisk lönsamhet, då kostnaderna för samtliga fall är högre än dagens kostnader för kommunaltdricksvatten. Anledningen till skillnaden i lönsamhet mellan Visby och Vimmerby förklaras huvudsakligen av skillnaden i prissättningsmodell som används i av respektive VA-bolag i de två kommunerna. Utöver prissättningsmodellens roll som möjliggörare eller hinder för vattensymbios så identifierades utveckling av ett system för klassificering av vattenflöden enligt olika kvalitetsklasser, ökad kunskap om olika vattenklassers hållbarhet, och utveckling av lagar & regler för recirkulering och användning av vatten som viktiga områden för att facilitera effektivare vattenanvändning genom symbios. Detta projekt är ett av de första i Sverige med uttalat fokus på industriell-urban vattensymbios. Lärdomar från projektet kommer vara värdefulla för att vidare utreda möjligheten för symbioslösningar i Visby och Vimmerby, men även i andra kommuner runt om i Sverige. Flera frågeställningar kvarstår att undersöka. Till exempel har detta projekt inte studerat hur variationer i vattentillgång och vattenbehov över säsongen, eller dygnet, påverkar de studerade symbioslösningarna. Dessutom behövs mer detaljerade analyser av de hydrologiska förutsättningarna i respektive fall för att säga något om hur de studerade lösningarna kan påverka den lokala vattenbalansen under olika framtidsscenarier. Vidare bör den teknoekonomiska bedömningen som genomförts förstärkas genom att inkludera mer exakta kostnadsuppgifter (till exempel leverantörspriser på utrustning), inverkan av marknadsfluktuationer, och andra osäkerheter

Resilience for Smallholder Farmers during Pandemic: Model Conceptualization for Agriculture and Food Supply Chain Dynamics

The COVID-19 pandemic has led to severe disruptions in the supply and demand channels of agriculture and food chains. To begin to address challenges arising from this pandemic, the “Agriculture and Food Supply Chain Resilience in the Face of a Health Crisis” project emerged as an initiative of the Agriculture Food Special Interest Group of the System Dynamics Society, and was conducted as a (virtual) group model building study with eight system dynamics researchers, practitioners, and students from six different countries. As a result of the project, a stock-flow diagram with nine modules (Food Supply Chain, Food Market, Farm Finance, Agricultural Inputs, Labor, Shelf Life, Cooperation, Information, and Community Health) was built to discuss the effects of the pandemic from the viewpoint of smallholder farmer communities. We depicted the causal relationships and feedback loops related to food supply chain resilience, mainly focusing on the barriers in input access and market access. This study has been prepared to facilitate dialogue among related stakeholders and provide critical causal loops for researchers and practitioners interested in providing formal simulation modeling solutions to mitigate the effects of these disruptions and enhancing agriculture and food supply chain resilience