{"id":7356,"date":"2026-04-02T10:37:59","date_gmt":"2026-04-02T10:37:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/heleen-van-kernebeek\/"},"modified":"2026-04-02T10:38:05","modified_gmt":"2026-04-02T10:38:05","slug":"heleen-van-kernebeek","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/heleen-van-kernebeek\/","title":{"rendered":"Heleen Van Kernebeek"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":7357,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-7356","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Towards efficient use of resources in food systems","samenvatting":"Het wordt algemeen erkend dat natuurlijke hulpbronnen effici\u00ebnter moeten worden gebruikt om de beschikbaarheid van voedsel voor toekomstige generaties veilig te stellen. De beschikbaarheid van natuurlijke hulpbronnen zoals land, fosfaaterts en fossiele energie is beperkt. Toch worden deze bronnen momenteel ineffici\u00ebnt gebruikt in het voedselsysteem. Diverse studies hebben zich gericht op het effect van verschillende technische en consumptiestrategie\u00ebn op het effici\u00ebnt gebruik van natuurlijke hulpbronnen in het voedselsysteem, zoals het vermijden en recyclen van afval, het terugwinnen van afval als bio-energie en het verminderen van de consumptie van voedsel van dierlijke oorsprong. Deze studies hielden tot dusver echter geen rekening met de voedingswaarde van diverse voedselproducten voor de mens, keken niet naar het gehele voedselsysteem (geen voedselsysteemperspectief), en keken niet naar de gecombineerde effecten van strategie\u00ebn in het hele voedselsysteem. Het doel van dit promotieonderzoek was dan ook te begrijpen wat de gecombineerde effecten zijn van technische en consumptiestrategie\u00ebn op het gebruik van natuurlijke hulpbronnen in een voedselsysteem.\n\nWe hebben onderzocht of rekening houden met de voedingswaarde van invloed is op de vergelijking van de milieueffecten van humane voedingspatronen met vari\u00ebrende percentages voedingsproducten van dierlijke oorsprong (animal source food products, ASFP). Daarbij hebben we 12 onderzoeken ge\u00ebvalueerd waarin een levenscyclusanalyse werd gebruikt om de milieueffecten van humane voedingspatronen te kwantificeren, waaronder die van de (gemiddelde) dagelijkse voeding of maaltijden (hoofdstuk 2). Voor ieder voedingspatroon dat werd beschreven in de ge\u00ebvalueerde onderzoeken hebben we het broeikasgaspotentieel (global warming potential; GWP) en landgebruik (land use; LU), zoals vermeld in de studies zelf, uitgedrukt in vier functionele eenheden: per dag, per dagelijkse eiwitinname zonder aftopping, per dagelijkse eiwitinname afgetopt op de aanbevolen inname van 57 g (afgetopt), en per samengestelde nutri\u00ebntenscore van een voedingspatroon (Nutrient Rich Diet 9.3, NRD9.3). We kwamen tot de conclusie dat de eenheid \u2018maaltijd\u2019 ongeschikt is om de milieueffecten van voedingspatronen te vergelijken. Bovendien hingen voedingspatronen met een hoger percentage ASFP samen met hogere GWP en LU-waarden per gram eiwit (afgetopt) en per samengestelde nutri\u00ebntenscore (NRD9.3). Zonder de eiwitinname af te toppen op het aanbevolen innameniveau waren de GWP- en LU-waarden per gram eiwit over het algemeen echter lager voor voedingspatronen met een hogere percentage ASFP. Hieruit blijkt dat de definitie van de functionele eenheid invloed heeft op de vergelijking van milieueffecten van di\u00ebten. Het effect van het gebruik van NRD9.3 in plaats van \u2018dag\u2019 als functionele eenheid was beperkt voor GWP. Voor het landgebruik hebben we geen effect gevonden.\n\nOp basis van de resultaten van hoofdstuk 2 besloten we om nader te onderzoeken hoeveel natuurlijke hulpbronnen er nodig zijn om een groeiende bevolking te voorzien van voedingspatronen met verschillende percentages dierlijk eiwit (percentage of animal protein; %PA). We richtten ons op land (hoofdstuk 3), fosfor (hoofdstuk 4) en energie (hoofdstuk 5) en pasten een ge\u00efntegreerde voedselsysteembenadering toe. In de voedselsysteembenadering wordt rekening gehouden met alle agro-ecologische activiteiten die samenhangen met de productie, verwerking, distributie en het gebruik van voedsel en daarmee samenhangende biomassa, evenals met de effecten van deze activiteiten op de energie- en eiwitvoorziening voor mensen en het gebruik van natuurlijke hulpbronnen. Het voor dit promotieonderzoek ontwikkelde massa- en nutri\u00ebntenstromen model is een conceptuele weergave van een voedselsysteem waarbij gewas- en dierproductiegegevens uit Nederland zijn gebruikt als parameters. Het model bevatte graan (tarwe), wortel- en knolgewassen (aardappel, suikerbiet), oliegewassen (koolzaad), peulvruchten (bruine boon) en dierlijke producten afkomstig van herkauwers (melk en vlees) en eenmagigen (varkensvlees). Aangenomen werd dat er geen sprake was van in- en export van voedsel en diervoeder. Het model werd ontworpen om voldoende energie en eiwitten te produceren voor een vaste bevolking zonder de maximale suikerinname te overschrijden. Met het model werd het minimale gebruik van natuurlijke hulpbronnen berekend voor de productie van voedingspatronen vari\u00ebrend van 0% PA (i.e. een veganistisch voedingspatroon) tot 80% PA. Het Nederlandse voedselsysteem is niet representatief voor veel andere voedselsystemen elders ter wereld. Toch bleek uit de gevoeligheidsanalyse dat de principes voor circulariteit, die o.b.v. modelresultaten gedefinieerd kunnen worden, breder geldig zijn dan enkel voor Nederland.\n\nIn hoofdstuk 3 is het verband tussen het landgebruik, het aandeel dierlijk eiwit in humane voedingspatronen, de bevolkingsgrootte en de beschikbaarheid en kwaliteit van land onderzocht. Land wordt het effectiefst gebruikt als mensen ca. 12% van hun eiwitinname halen uit dierlijke producten, in het bijzonder melk. De rol van dieren in zo\u2019n voedingspatroon is het omzetten van co-producten van de gewasteelt en de voedselindustrie in eiwitrijke melk- en vleesproducten. Bij minder dan 12% PA werden oneetbare co-producten verspild (d.w.z. niet gebruikt voor voedselproductie), terwijl er bij meer dan 12% PA gewassen specifiek geteeld moesten worden als veevoer. Grote populaties (40 miljoen mensen of meer) konden alleen in stand worden gehouden als er een bescheiden hoeveelheid dierlijk eiwit werd geconsumeerd. Dit is een gevolg van het feit dat bij een grote bevolkingsomvang land dat niet geschikt is voor gewasproductie (veengrond in ons model) noodzakelijk was om in de voedingsbehoefte van de bevolking te voorzien. Dit land draagt bij aan de voedselproductie door dierlijk eiwit te leveren zonder concurrentie met gewassen. Het optimale %PA in het humane voedingspatroon hing af van de omvang van de bevolking en het relatieve aandeel van land dat niet geschikt is voor gewasproductie.\n\nIn hoofdstuk 4 hebben we gekeken naar de mogelijkheid om door het vermijden en recyclen van fosforafval (P) in een voedselsysteem onze afhankelijkheid van fosfaaterts te verminderen. In onze basissituatie, waarbij 42% van het gewasafval wordt gerecycled en mensen 60% PA consumeren, is ongeveer 60% van het P-afval in dit voedselsysteem het resultaat van P-verlies via humane uitwerpselen. Het recyclen van humane uitwerpselen bood daarom het grootste potentieel voor de vermindering van P-afval, gevolgd door het vermijden en recyclen van gewasafval. Door P volledig te recyclen kan het verbruik van minerale P met 90% verminderd worden. De optimale hoeveelheid dierlijk eiwit in het voedingspatroon bleek afhankelijk van het vermijden of recyclen van P-afval van dierlijke producten. Werd dit volledig vermeden of gerecycled, dan bleek een kleine hoeveelheid dierlijk eiwit in het humane voedingspatroon het duurzaamste P-gebruik op te leveren. Werd het P-afval van dierlijke producten echter niet volledig vermeden of gerecycled, dan zou een complete afwezigheid van dierlijk eiwit in het humane voedingspatroon het duurzaamste P-gebruik opleveren.\n\nIn hoofdstuk 5 is ge\u00ebvalueerd in hoeverre energie-input in het voedselsysteem verminderd kan worden door het vermijden van afval, het recyclen van afval als diervoeder of meststof, en het terugwinnen van afval als bio-energie via anaerobe vergisting. Energie-input werd gedefinieerd als het verschil tussen de energie die werd gebruikt tijdens activiteiten in het voedselsysteem en de energie die werd teruggewonnen door middel van anaerobe vergisting. Energie-input in het voedselsysteem werd verminderd door anaerobe vergisting en afvalpreventie als afzonderlijke maatregelen. Werd afval niet vermeden, dan was het effect van anaerobe vergisting het sterkst in situaties waarin dieren niet met anaerobe vergisting concurreren om voedselafval en voor mensen oneetbare gewasproducten (bij 0% PA, dus een veganistisch voedingspatroon) en diervoederafval (bij 80% PA). Werd afval wel vermeden, dan ontbrak het relatief hoge potentieel om bio-energie terug te winnen uit afval bij 0% en 80% PA. In situaties met anaerobe vergisting en\/of afvalpreventie nam de energie-input voortdurend toe bij toename van het %PA. Een veganistisch voedingspatroon was daarom het meest energie-effici\u00ebnt. In de basissituatie, waarin geen van deze strategie\u00ebn werd toegepast, was de energie-input minimaal bij ongeveer 15% PA. Om de energie-input van een voedselsysteem te verminderen, moet er rekening worden gehouden met de gecombineerde effecten van afvalpreventie, anaerobe vergisting en veranderingen in voedingspatronen.\n\nIn hoofdstuk 6 zijn de methodologische keuzes en uitdagingen besproken. Het belang om rekening te houden met de gecombineerde effecten van technische en consumptiestrategie\u00ebn voor het totale voedselsysteem kwam aan bod. In dit hoofdstuk is ook het belang besproken van het verminderen van dierlijke eiwitconsumptie in westers geori\u00ebnteerde landen voor effici\u00ebnter gebruik van land, fosfor en energie in het voedselsysteem. Daarnaast hebben we aangetoond dat de P-stroom in het voedselsysteem lager wordt bij een vermindering van de consumptie van dierlijk eiwit, waarmee het risico op grote P-verliezen afneemt.\n\nVerder benadrukken we dat we met het modelleren in dit promotieonderzoek niet hebben geprobeerd om gezonde voedingspatronen te formuleren. In modellen gericht op het formuleren van gezonde voedingspatronen moet rekening worden gehouden met kwaliteit en biologische beschikbaarheid van zowel macro als micronutri\u00ebnten. Verder moeten dergelijke modellen meer verschillende plantaardige en dierlijke producten omvatten dan het model dat in dit promotieonderzoek is gebruikt. Naast het gebruik van land, fosfor en energie moeten ook andere ecologische, maatschappelijke en economische effecten worden meegenomen. Alle betrokkenen zullen zich moeten inzetten op maatschappelijk en economisch gebied om een voedselsysteem te ontwikkelen dat de wereldbevolking kan voorzien van veilig en gezond voedsel binnen de grenzen van het milieu.","summary":"It is generally acknowledged that we should use natural resources more efficiently in order to secure food availability for future populations. The availability of natural resources for food production, such as land, phosphate rock and fossil energy, is limited. At present, however, these resources are inefficiently used in the food system. The effect of several technical and consumption strategies such as preventing and recycling waste, recovering waste as bio-energy, and reducing consumption of animal-source food on resource use efficiency in food production has been assessed. So far, however, studies that have evaluated the effects of these strategies on the use of natural resources do not account for the nutritional quality of human diets, do not consider the food system as a whole, and do not account for the combined effects of strategies in the entire food system. The objective of this thesis was therefore to understand the combined effects of technical and consumption strategies, to reduce the use of natural resources in a food system.\n\nTo explore whether accounting for nutritional quality affects the comparison of the environmental impacts of human diets varying in their percentage of animal-source food products (ASFP), we reviewed 12 studies that used a life cycle assessment to quantify environmental impacts of human diets, including (average) daily diets or meals (Chapter 2). For each diet described in the reviewed studies, we expressed the global warming potential (GWP) and land use (LU), as provided by the review, in four functional units: per day, per daily protein intake uncapped or per daily protein intake capped to the recommended intake level of 57 g, and per composite nutrient score of a diet (NRD9.3) We concluded that the unit meal is unsuitable to compare the environmental impact of diets. Furthermore, diets that had higher percentages of ASFP were associated with higher GWPs and LU\u2019s per gram protein capped, and per composite nutrient score of a diet (NRD9.3). Without capping protein to the recommended intake level, GWP and LU per gram of protein were generally lower for diets that had higher percentages of ASFP, showing the impact of the definition of the functional unit. The effect of using NRD9.3 rather than day as functional unit was small for GWP. For LU we found no effect.\n\nBased on the outcomes of Chapter 2, we decided to further explore natural resources needed to feed a growing human population with diets differing in their percentage of animal protein (%PA). We focussed on land (Chapter 3), phosphorus (Chapter 4), and energy (Chapter 5), and used an integrated food systems approach. The food systems approach integrates all agro-ecological activities related to the production, processing, distribution and utilisation of food and related biomass, and the outcomes of these activities in terms of energy and protein provision to people and natural resource use. The material and nutrient flow model developed for this thesis is a conceptual representation of a food system that was parameterised with crop and animal production data from the Netherlands. The model included grain (wheat), root and tuber crops (potato, sugar beet), oil crops (rapeseed), legumes (brown bean), and animal-source food from ruminants (milk and meat) and monogastrics (pork). It was assumed there was no import and export of food and feed. The model was designed to produce sufficient energy and protein for a fixed population without exceeding the maximum intake level of sugar. Linear programming was used to minimise the use of resources for diets varying from 0% PA (i.e. a vegan diet) to diets containing 80% PA. The Dutch food system is not representative for many other food systems in the world. Yet, sensitivity analysis demonstrated that the principles included in the model also hold for other food systems.\n\nChapter 3 studied the relation between land use, the share of animal protein in the human diet, population size, and land availability and quality. Land is used most efficiently if people would derive ca. 12% of dietary protein from animals, especially from milk. The role of animals in such a diet is to convert co-products from crop production and the human food industry into protein-rich milk and meat. Below 12 %PA, inedible co-products were wasted (i.e., not used for food production), whereas above 12 %PA, crops had to be cultivated to feed livestock. Large populations (40 million or more) could be sustained only if a modest amount of animal protein was consumed. This results from the fact that at high population sizes, land unsuitable for crop production (peatland in our system) was necessary to meet dietary requirements of the population, and contributed to food production by providing animal protein without competing for land with crops. The optimal %PA in the human diet depended on population size and the relative share of land unsuitable for crop production.\n\nIn Chapter 4, the potential of preventing and recycling phosphorus (P) waste in a food system, in order to reduce the dependency on phosphate rock was assessed. In our baseline situation, in which 42% of crop waste is recycled, and humans consume 60% PA, about 60% of the P waste in this food system resulted from wasting P in human excreta. Therefore, recycling of human excreta showed most potential to reduce P waste, followed by prevention and finally recycling of agricultural waste. Fully recycling P could reduce mineral P input by 90%. The optimal amount of animal protein in the diet depended on whether P waste from animal products was fully prevented or recycled: if it was fully prevented or recycled, then a small amount of animal protein in the human diet resulted in the most sustainable use of P; but if it was not fully prevented or recycled, then the most sustainable use of P would result from a complete absence of animal protein in the human diet.\n\nChapter 5 assessed the potential of preventing waste, recycling waste as animal feed or fertiliser and recovering waste as bioenergy, via anaerobic digestion, to reduce energy input in the food system. Energy input was defined as the difference between energy that is used during activities in the food system, and energy that is recovered through anaerobic digestion. Energy input into the food system was reduced by anaerobic digestion and waste prevention as single interventions. If waste was not prevented, the effect of anaerobic digestion was strongest in situations where animals did not compete for food waste and human inedible crop products (at 0% PA, i.e. a vegan diet), and feed waste (i.e. at 80% PA) with anaerobic digestion. If waste was prevented, the relatively high potential to recover bio-energy from waste at 0 and 80% PA was lacking. In situations with anaerobic digestion and\/or waste prevention, energy input continuously increased with increasing %PA, and, hence, a vegan diet was most energy efficient. In the baseline situation where none of these strategies were applied, however, energy input showed a minimum at about 15% PA. To reduce energy input to a food system, it is essential to account for the combined effects of waste prevention, anaerobic digestion and dietary shifts.\n\nIn Chapter 6, methodological choices and challenges are discussed. The discussion addressed the importance of accounting for combined effects of technical and consumption strategies for the total food system. This Chapter furthermore discussed the importance of reducing animal protein consumption in Western oriented countries to increase land, phosphorus and energy use efficiency in the food system. It was furthermore demonstrated that reduction in consumption of animal protein will lower the P-flow through the system, and, hence, will lower risks of large P losses.\n\nIt is furthermore emphasised that the modelling work in this thesis did not attempt to formulate healthy diets. Models aiming at formulating healthy diets should account for nutrient quality and bioavailability, and should include a wider range of crop and animal products compared to the selection of products included in this thesis. Moreover, besides the use of land, phosphorus and energy, also other environmental impacts, as well as social and economic impacts will have to be accounted for. It will require social and economic efforts from all actors to develop a food system that is able to supply the global population with safe and healthy food within environmental limits.","auteur":"Heleen Van Kernebeek","auteur_slug":"heleen-van-kernebeek","publicatiedatum":"12 mei 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/heleenvankernebeek?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/fcdba241-611b-48b3-b11e-4ac8e06c3e81\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604021033","isbn":"978-94-6395-266-8","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":7358,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7356","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7356"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7356\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7359,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7356\/revisions\/7359"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7357"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7356"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=7356"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}