人口越来越增多，胃口越来越刁钻，耕地越来越减少，环境越来越恶劣，污染越来越广泛，食物越来越危险，科技是否能够拯救我们人类？科技能否解放这个星球？---我们一起来看看全球顶级非盈利技术研究机构STT对于农业未来技术的研判。
2.11 生物炼制和生物燃料
国际能源机构将生物精炼定义为“在一系列可销售的产品和能源中可持续地处理生物质”。生物质是生物的干重。生物精炼厂旨在尽可能有效地处理生物质，以实现最佳使用和最小的浪费。在理想情况下，生物质的充分利用不需要额外的农业用地。还可以在不同价值链之间交换生物质的剩余能量，并避免食品，饲料和燃料之间的竞争。生物燃料是生物质燃料的统称。在不调整发动机的情况下，通常不可能用生物燃料代替汽油或柴油。第一代生物燃料减少了50％的二氧化碳排放量。第二代承诺减少90％。第二代更具成本效益，这意味着每公顷生物量的产量要高得多。其他新发展 - 也称为第三代与第二代区分开来 - 包括从藻类生产生物燃料。在第四代生物燃料中，微生物将自己生产燃料或化学品。
对生物量的需求增加可能导致粪便大幅上升。荷兰可以成为将废水和粪便转化为更高价值产品的技术供应商。藻类的生产似乎也很有希望，因为藻类可用于生产燃料，精炼废水，以及作为功能性食品成分的来源。生物质（以及水，风和太阳等可再生能源）使化石材料多余的经济体系通常被称为生物基经济。在这样的经济中，生物质被用作耐用食品，电力，热力，运输，材料和化学品的原料。全球化石资源日益稀缺，这就解释了为什么生物基经济已经变得流行。
2.12遗传学
生物技术是使用生物系统，生物体或其衍生物的所有技术应用的集合体。遗传学使用DNA修饰和一系列日益完善的技术，通过选择和育种来增强作物和牲畜的可能性。遗传学有多种方向，具体取决于应用。
DNA测序：使用化学反应确定DNA分子双螺旋中碱基对的序列。
克隆：制作DNA片段，细胞或整个生物体的拷贝。
顺式发生：直接遗传修饰，仅使用物种本身的基因。
转基因：使用其他物种基因的直接遗传修饰。
使用标记基因和转基因生物通过顺式发生快速杂交所需的特征。
基因失活：直接进行遗传修饰，使生物体的基因失活。
表观遗传学：研究基因功能中可逆遗传变化对细胞核DNA序列变化的影响。表观遗传学也研究影响生物体发育的过程。
遗传学的应用似乎是无限的。这是一个小选择：
使作物抵抗诸如除草剂，昆虫，病毒，干旱，盐和寒冷等威胁和危害。
增加每种作物的产量。在这方面，向C3作物添加C4基因复合物可能变得非常重要，因为农作物系统的发展将能够通过固氮产生其自身受精的重要部分。
通过提高营养价值或口味，气味，颜色和外观的质量来改善食品质量。
提高新一代生物燃料的植物和植物残体的适用性。
指导作物收获期间或以繁殖方式的变化：根据营养繁殖（如马铃薯）改变作物，以生殖繁殖作物。
刺激微生物生产所需物质（特定蛋白质，燃料等）。
表观遗传学目前也用于研究通过改变基因来对抗抑郁症和成瘾。
表观遗传学使我们更深入地了解食物如何影响人类和动物的疾病进展。 最终，可以定制食物，以最佳地匹配人类和动物的健康状况。
我们已经绘制了大多数植物的DNA图谱，能够加速植物对疾病的抵抗力。通过绘制越来越多类型的基因组，可以为特定应用生产个体动物和植物的定制群体。一些例子：生产含有高含量不饱和脂肪酸的牛奶，含有特定类型马铃薯淀粉，或具有抗特定疾病的马铃薯的奶牛。 这将允许更可持续的生产：植物对特定疾病的固有抵抗力也意味着我们将需要更少的除草剂。 在以前认为不适合这些作物的地区生产作物的工作也在进行中。
2.13合成生物学
合成生物学是一种技术科学发展，它在生物分子水平上应用技术设计原理，例如： 重新设计一个生命系统，以便它可以做一些新的事情，比如生产一种特定的物质。更加雄心勃勃的是不断尝试用非生物材料创造新的生命系统。合成生物学与其他学科重叠，例如遗传学。 不同之处在于，这门学科的最终目标要大得多，即满足人类需求和愿望的生物体的设计。有些人认为生物技术是遗传学的继承者。产品包括由人造细菌和转基因藻类产生的药物。
生物技术已经在我们的食物供应中感受到了。如奶酪，最初的奶酪是由来自断奶小牛的凝乳酶胃的凝乳酶（凝乳酶）制成的，但从1990年起，这是通过生物技术过程完成的。研究人员从小牛的胃中获取凝乳酶产生的基因，并将它们构建成细菌，真菌或酵母，然后通过发酵产生凝乳酶，杀死转基因的微生物。凝乳酶被分离并添加到牛奶中，这意味着奶酪不含任何转基因材料。最近的合成生物学实例包括有机体遗传修饰的实验和人胎儿干细胞的研究。除了扩展我们对细胞运作方式的了解外，合成生物学家还希望开发更便宜的药物或解决气候问题。
研究人员希望通过合成生物学的知识，未来不再需要任何除草剂。它们将占用更少的空间和更少的能源，从而有助于实现更可持续的耕作。合成生物学可以帮助以更环保且更便宜的方式生产。从基于土壤的稀有成分（如特定香料和药用物质）的生产转向基于合成生物学的生产可能会对生产链产生巨大影响，并在地区之间造成经济转变。在旧金山，众筹生物黑客正在尝试生产无动物牛奶和纯素奶酪。 2014年，Waag Society的Open Wetlab启动了世界上第一个BioHack学院：建立自己的BioFactory课程，使您能够开始研究自己的燃料，食品，纤维，药品，香水，真菌和其他类型的产品。这是否意味着我们正在寻找一个可能的未来，每个家庭都通过合成生物技术设计和生产自己的产品？但也有理由谨慎。对现有细菌或病毒的操纵可能导致新病原体的产生，等等
2.14蛋白质转换
蛋白质转变是指向一个社会的转变，在这个社会中，蛋白质的消费将更少地依赖于从动物（鸡，猪，牛）中摄取肉类，而更多地依赖于植物和替代品，如盐水生物和昆虫。 海藻是主要的蛋白质来源，它不需要蛋白质生长。 昆虫高于传统动物的优点是它们可以5倍以上的效率将蔬菜转化。它们也是脂肪，维生素，矿物质和纤维的良好来源。由于我们将少吃动物蛋白（动物蛋白的生产需要大量原料），蛋白质转变可能有助于减少温室气体的排放。 粮食短缺也会减少。 然后有人支持蛋白质转变，出于道德原因，包括动物福利（不必杀生了）。
蛋白质转变可能比我们想象的更接近。超市已经出售昆虫汉堡，素食'屠夫'和'小吃店'的业务正在蓬勃发展，提供的产品看起来像肉，但实际上是由蘑菇，大豆或乳制品的蛋白质制成。许多小吃，如鸡块和炸丸子，已经含有混合的肉类和“替代蛋白质”。2013年，世界上出现了世界上第一个人造汉堡，价值25万欧元。
一旦人造肉和其他肉类替代品变得可负担得起 - 甚至比传统肉类产品便宜 - 并且消费者采用该产品，我们可以看到在我们的饮食和食品生产中出现大规模的趋势逆转。 更便宜的能源（2.10）可能有助于人造肉变得更便宜。
2.15食品设计
食品设计是实验室中食品的开发，其中添加（或提取）特定成分以改善食品促进健康的味道，结构或程度。添加或提取成分不应影响进食体验。结构，口感舒适和外观都非常重要。在最简单的形式中，食物设计是向脂肪产品中添加水，其中微小的水分被脂肪包裹。尽管脂肪的百分比低得多，但这使得味觉体验（实际上）保持不变。
食品设计已经存在。 甚至还有食品设计教育课程，食品设计活动也很受欢迎。根据他们所处的生活阶段，为个人定制食物相对容易。问题是食物设计何时以及以何种方式大规模地影响我们的生活。 在适当的时候，3D打印可以使家庭能够设计自己的食物并进行打印。
看来，在接下来的几十年里，人们希望能够更好地控制食物的成分。 明天的烹饪是否只是营养素（立方体，凝胶或粉末）的设计，包括我们当时想要的味道，然后打印我们真正喜欢的东西，仍然得到我们需要的所有营养素？
2.16水产养殖
水产养殖是水生生物的培养，例如鱼类，软体动物（例如贻贝），甲壳类动物（例如虾，蟹和龙虾）和海藻（例如藻类）。动植物生物被保存在池塘和盆地中进行商业贸易。水产养殖包括海上生物的培养。有各种形式的水产养殖：
•海上养殖或水产养殖：水生生物的生长，最终产品在海上生长
•在咸水中的海岸水产养殖，如河口，海湾，泻湖和峡湾
•淡水水产养殖，例如水库，湖泊，运河和地下水
•综合栽培：水生生物的共生栽培。植物（水培）和鱼类的培养在再循环环境中进行。植物以动物废物为食，用它们作为营养物质并净化水
•藻类培养：根据物种的不同，藻类可以在新鲜，咸淡水，盐水或超咸水中培养。培养藻类用于多种应用，例如高品质的产品，食品原料，生物燃料，烟气和废水的净化
在食品生产领域，由于需求的增长及其在取代商业捕捞方面的作用，水产养殖在全球范围内增长最快。水产养殖部门对剩余流量的再利用的兴趣日益增加，例如加工鱼制品的内脏，贻贝和牡蛎壳。它也可以受益于其他农业部门的剩余流量，例如作为鱼饲料的投入，或通过利用来自工厂等的剩余热量用于培养系统。这些系统基于水的净化和循环，这意味着它们是节能的并且几乎不产生任何废物。最近的一项发展是城市水产养殖的兴起。先进的水净化系统可以让人们将鱼放在像按摩浴缸一样大小的水箱中，而不需要使用化学品。沿海环境的盐化实际上可以用于试验用盐水种植蔬菜。 2014年，一种用盐水培育的荷兰马铃薯赢得了著名的Asaid Grand Challenge奖。
2.17垂直农业
垂直农业是城市高层农业，即所谓的垂直农场：植物通常在摩天大楼的玻璃后面栽培，而且也是垂直的脚手架，允许一排排的植物在彼此的顶部生长。 垂直农场增加了人口稠密城市的粮食供应，同时限制了传统农业的足迹。 除了蔬菜和水果，垂直农业可以用来养鱼和养鸡。 LED灯在完全受控的环境中模拟太阳光。计算机确保每个植物托盘接收等量的光和水。“农民”经常管理许多垂直农场，因为应用程序和计算机可以实现远程控制。 如果有问题 - 例如 一个破碎的水泵 - 他们会在智能手机上收到一条消息。
最近在新加坡和宾夕法尼亚州建立了垂直农场。垂直农业的优势包括：不受天气，害虫或动物的影响，每平方米产量增加，生产发生在客户或市场附近，对生物多样性或土壤破坏没有负面影响，减少排放二氧化碳，通过回收利用最少的水和大大降低化石燃料的使用（没有拖拉机，耕作，运输）。
到2050年，80％的全球人口 – 约90亿人 - 将居住在城市。垂直农业将使生产更接近消费者，从而降低运输成本。而且更加新鲜， Paolo Soleri的一系列建筑设计原则可以在弧形学中找到高度先进的垂直农场设计。这些目标针对人口密度极高的巨大栖息地，包括住房，工业和农业，旨在尽可能减少对环境的破坏，同时在经济上自给自足。 垂直农业可以通过减少运输来促进粮食生产的增长。垂直农业也非常适合家庭或社区。
2.18保护技术
保护技术有助于延长食物（新鲜度）的保存性。它可以保护食品免受污染，无论细菌或真菌，或化学和物理过程。例子包括：
•通过高压巴氏杀菌灭活衰变生物，病原体和各种酶，并在冷却后保持产品新鲜一个月以上
•脉冲电场使病原体失活并使液体中的有机体腐烂
•通过微波处理进行巴氏杀菌，使食物保持更长时间，同时保持高感官品质
•使用惰性气体对包装或食品表面进行消毒的冷等离子体方法，允许在低于40°C的温度下灭活表面上的微生物
•收获后相关基因的应用以防止腐烂
这些技术可以成为传统热巴氏灭菌或灭菌过程的替代品。新技术的较低热负荷通常会使产品看起来和品味比传统处理的产品更新鲜。味道偏差较小，对有价值营养素（如维生素）的热损伤较小，质地更好。
新的保护技术通常被认为是更可持续的养护方法，对环境的危害较小。 扩展产品的可保存性可以为阻止浪费做出巨大贡献。 数据显示，每年荷兰消费者丢弃价值25亿欧元食品，超过每人150欧元或50公斤。生产商，经纪人，经销商，酒店业和超市浪费了另外25亿欧元的食品。改进的保护技术将节省资金和能源，并减少运输和废物处理中的二氧化碳排放。
除了进一步减少废物外，可以想象如果加强保护技术，将可以获得更广泛，也许更健康的食品系列。 如果快速和简单的晚餐趋势持续存在，并且对小部分的需求 - 一人用餐 - 将继续增长，改进的保护技术可能有助于在这方面更健康的饮食。 3D打印机和食品印刷（2.1）的兴起与保护技术密切相关，因为这些技术对于食品印刷盒的内容物的制备和可保存性至关重要。
2.19运输技术
新的材料，制造技术和IT的进步可能会为自动化运输和运输速度和效率的变化带来新的可能性。
产品的运输需要时间和金钱。在过去的几十年中，技术创新使运输更快，更便宜。提高产品保鲜时间的能力提高也使得长途运输成为可能，从而导致全年产品供应高度多样化。但问题是，鉴于燃料成本上升以及政治家减少二氧化碳排放的压力增大，我们是否仍能够做到这一点。它可以用我们今天提供的相同方式完成吗？新的运输技术和新形式的能源和燃料可能会导致二氧化碳排放不再妨碍运输的增加。更高效的发动机和新燃料可以使运输更有效，并且可能更具成本效益。 IT（2.7）中自动化和新开发的增加可以帮助我们更有效，更快地管理运输。预计这些将有助于避免交通拥堵和危险情况。
专家认为，未来几十年自主运输将变得更加重要。它可能在散装货物和较小货物的交付中起重要作用。在美国，亚马逊已经在试验无人机在家中运送货物，使交货准时准确。
2.20 天气操纵
天气改变或天气控制是有意识地操纵或改变环境以改变天气。最常见的天气变化形式是云播种，以提高降雨或降雪的机会，从而调节当地的供水。天气改变也可用于避免破坏性天气，例如冰雹或飓风。
天气改变的最具体的例子可能是用于防止冰雹形成的冰雹枪。它向云中发射含有碘化银晶体的手榴弹。水滴在云中，会粘在水晶上。通过这种方式，单个冰晶将不那么大并且造成的损害更小。该方法用于葡萄和橙子栽培。在水果种植和葡萄栽培中，有时通过在该区域上方产生强烈的烟雾发展来避免霜冻造成的损害，从而减少土壤发出的热辐射量。当地对天气的操纵始于20世纪。气候工程更进一步理解这一概念。气候工程是许多能够有目的地干扰气候系统的技术的总称。用于应对气候变化和全球预警的最重要技术是二氧化碳处理和阳光调节。二氧化碳处理的目标是大气中的温室气体。阳光调节旨在通过减少土壤的热量吸收来补偿温室气体的影响。
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