Fosfaatschaarste, een crisis voor over 500 jaar



Zonder fosfaat mogen we zelf weer samen met ons vee over onze akkers plassen en poepen, zoals hier aan de Syrische grens


16-04-2011

Als fosfaatschaarste optreedt, is er geen vervangende grondstof voor kunstmest, en wordt voedsel schreeuwend duur. Wetenschappers in binnen en buitenland trekken nu alvast aan de bel. ‘We willen er graag vroeg bij zijn’.

 

Wat twee jaar geleden nog gold als ketterij, is anno 2011 weer bespreekbaar: misschien zijn er belangrijker vraagstukken dan CO2 en klimaat. Zoals fosfaat. Cees Buisman, Wagenings hoogleraar Biologische kringlooptechnologie en directeur van watertechnologisch instituut Wetsus agendeerde deze ‘fosfaatcrisis’op 18 maart in Het Financieele Dagblad. Die zou ‘belangrijker zijn dan een beetje temperatuurstijging’. En ‘als er over 150 jaar een fosfaattekort is zijn de rampen niet te overzien’.

Buisman adverteerde uiteraard voor Wetsusonderzoek naar biologische kringlooptechniek in de school van voorganger Gatze Lettinga. Maar zijn logica is onweerlegbaar. De bij huidige technologie economisch winbare voorraden fosfaat, zijn over een dikke eeuw uitgeput volgens US Geological Survey. Fosfaat - en dus kunstmest - wordt dan schreeuwend duur, en daarmee ook ons voedsel. Nederlanders zouden weer op de poepton moeten. Bovendien komt 90 procent van de fosfaat uit mijnen in slechts 3 landen: Marokko, China en de Verenigde Staten. ‘Een situatie erger dan het OPEC-kartel’, zo stelt Wagenings Landbouwwetenschapper Bert Smit.

Nu is overdrijven ook een vak. Het woord ‘op’, is namelijk een rekbaar begrip in mijnbouw. (zie kader) Kern van de ‘crisis’ is het onvervangbare karakter van fosfaat bij voedselproductie. ‘Of de voorraden uitgeput raken over 150 jaar of later, die vraag doet niets af aan de kern van het probleem’, reageert Smit, hoofdauteur van het alarmerende onderzoeksrapport ‘Fosfaat, van teveel naar tekort’in 2009. ‘Olie als energiebron is vervangbaar, maar álle gewassen hebben fosfaat nodig, en we gaan er totaal niet duurzaam mee om. Je zou daarom nu alvast aan oplossingen moeten werken, in plaats van dat je over 50 tot 100 jaar voor het blok komt te staan.’

De bewustwording van de fosfaatcrisis aan de verre horizon, vindt internationaal plaats. In de Verenigde Staten agendeert een team wetenschappers fosfaatschaarste onder leiding van ecoloog James Elser van Arizona State University, met het Sustainable P-initiative. Hij organiseerde in februari in Arizona zijn ‘Sustainable P’-conferentie, die oplossingen gaf uit landbouw en biotechnologie. Wageningse landbouwwetenschappers als Smit zijn aangesloten bij het Global Phosphorous Research Initiative. (GPRI). Dit is een in 2008 opgerichte denktank van Australiërs en Zweden die de ‘crisis’agendeert.

De GPRI rept al over ‘peak phosphorous’ rond 2030. Een punt waarop er - net als bij Peak Oil - meer voorraden verbruikt worden dan gewonnen. De plotselinge prijsstijging van fosfaat in 2008 was volgens GPRI de eerste stuiptrekking van aankomende schaarste. De tijd van goedkope kunstmest zou ten einde lopen, net als bij olie eerder het geval was. Maar net als bij olie zijn deze schattingen omstreden. Toch reageert de markt. ‘Bij Unilever gaan ook al geluiden op om vanwege die prijsstijging óók de fosfaat in afwasmiddelen te vervangen’, stelt Buisman desgevraagd. ‘Zelfs al werken deze beter mét fosfaat’.

 

Bij de wortel aanpakken

 

De Nederlandse overheid kiest al jaren vooral voor afknijpen van fosfaattoevoer. In 2015 zou ‘evenwichtsbemesting’moeten zijn bereikt. Dan mag een boer evenveel fosfaat toevoegen, als er weer uit gaat via oogst. Maar eenzijdig Sonja Bakkeren met fosfaat in de landbouw heeft zijn tekortkomingen, zo beschrijft het rapport van Smit. ‘Als wordt gekozen voor een maximale fosfaatefficiëntie, in plaats van een maximale productie, zal dit leiden tot een lagere productie per hectare en daarmee tot een toename van het areaal landbouwgrond. Dit zal dan al gauw ten koste gaan van natuurgebied.’

Biologen kunnen daarom juist een vorkje mee prikken, bij onderzoek dat bij lagere fosfaatgift de opbrengst intact houdt. Smit’s eigen onderzoek pakt die onderzoeksvraag bij de wortel aan, van groenten welteverstaan. In Acta Hortanica in 2010 beschrijft hij bemestingsproeven met spinazie, wortels en uien. Die eenjarige gewassen lijden het meeste onder de lagere fosfaatgift van evenwichtsbemesting.

‘De groei van gewassen hangt af van de hoeveelheid fosfaat die de wortels kunnen opnemen’, zegt Smit. ‘Wanneer je in het jonge stadium van de plant dicht op de wortels bemest, heb je minder fosfaat nodig. Is de plant groter gegroeid, kun je de normale hoeveelheid toedienen. Zo heb je toch weer bespaard, zonder opbrengstverlies.’ Bij plaatsing van bemesting dicht op de wortel, trad bij 4 kilogram fosfaat evenveel extra groei op als bij 87 kilogram ‘gewone’bemesting.

Gemodificeerde gewassen zouden landbouw bij lage fosfaatgehaltes mogelijk maken. Dat kan door in te spelen op de natuurlijke mechanismen, die een plant uit de kast haalt bij fosfaatschaarste. De meeste planten vergroten bij fosfaatschaarste in de bodem hun worteloppervlak. Dan nemen ze makkelijker voedingsstoffen op. Maar die aanpassing kost de plant energie en dus gewasopbrengst. Biotechnologen willen die gunstige eigenschappen van grotere wortelstelsels en voedingsstofopname bewaren, zonder de opbrengst aan te tasten.

Roberto Gaxiola van Arizona State University, deelnemer aan het Sustainable P-congres, kiest voor deze biotechnologische aanpak. Hij modificeerde het gen AVP1 bij rijst en tomaten, dat bij fosfaatschaarste voor extra wortelvertakking zorgt. Zo kon hij in het lab de groei van biomassa tot 2,3 maal vergroten bij gelijke fosfaatwaarden. Dat beschrijft Gaxiola in het Plant Biotechnology Journal in 2007.

Verdere verbetering is mogelijk volgens Gaxiola. ‘Maar grootschalige toepassing is nog iets voor de toekomst’, reageert hij per email. ‘De belangrijkste horde bij het opschalen van experimenten naar proefvelden, is protest van de milieubeweging bij het gebruik van GM-gewassen. Daarom is het lastig toestemming te krijgen voor grotere veldexperimenten.’

Deze aanpassing zou volgens Gaxiola handig zijn voor landbouw op fosfaatarme, verzilte gronden in de Tweede en Derde Wereld. Efficiëntere landbouw op arme gronden zou veel erosie kunnen voorkomen. Die erosie zorgt nu voor evenveel fosfaatverlies door uitspoeling, als er jaarlijks aan fosfaat in kunstmest belandt.

Wat de milieubeweging misschien wel toestaat: Recycling van riooleffluenten van huishoudens. Dit zou volgens Smit in 20 procent van de Nederlandse fosfaatbehoefte kunnen voorzien. Nu verspilt Nederland evenveel fosfaat via verbranding en daarna storting van rioolslib, als er aan fosfaat in gewassen van het land wordt gehaald. ‘Bij het verwijderen van fosfaat uit rioolwater, gebruikt men nog bij 75 procent van de installaties ijzersulfaat’, zegt Cees Buisman, directeur van Wetsus. ‘Dat ijzerhoudende fosfaat is onbruikbaar voor hergebruik in een fosforfabriek, wordt verbrand en gestort in een mijn in Duitsland.’

Bij een kwart van rioolwaterzuiveringsinstallaties gebruikt men de biologische methode met acinetobacter-stammen. Deze methode komt uit de school van Mark van Loosdrecht van de TU Delft. De bacteriën nemen het fosfaat uit rioolwater op als polyfosfaten bij aërobe omstandigheden. Zij laten het later in anaërobe omstandigheden in grotere concentraties los in het slib. Dat slib is bruikbaar als ruwe grondstof voor chemische industrie, via een fosforfabriek.

‘Toch belandt ook een groot deel van dit herbruikbare slib alsnog in de verbranding, door vermenging met ijzerhoudend fosfaat’, zegt Buisman. ‘Scheiding van de verschillende slibsoorten is een logistieke nachtmerrie. Wij zoeken daarom manieren om met zowel biologische fosfaatscheiding als elektrochemische manieren, het fosfaat beschikbaar te maken in hogere concentraties. Dan zou het economisch zijn om het terug te winnen als hoogwaardiger fosfaat, dat je als meststof kunt gebruiken. Het fosfaat dat je zo wint, zou je dan eigenlijk weer terug moeten sturen, naar de landen waar je nu het veevoer van soja en tapioca (en dus fosfaat RZ)vandaan haalde. In een ideaal geval, is de voedingstoffenkringloop zo weer een beetje meer gesloten. ’

 

 

 

 

///kaders

 

‘Crisis? Welke crisis?’

 

Ook Nederland kent fosfaatvoorraden, in de bodem van Zeeland en bij Breda. In Vlaanderen werden vergelijkbare voorraden wel gewonnen. Bij ons zijn ze nog niet economisch winbaar. De fosfaatknollen zijn fossiel en tussen 23 miljoen en 5 miljoen jaar oud. De oorsprong is percolatie en herkristallisatie van organisch fosfaat, voornamelijk uit haaientanden.

Volgens US Geological Survey, dat Bert Smit citeert zijn bij huidige techniek economisch winbare wereldvoorraden, de ‘statische reserves’ over 100 tot 150 jaar uitgeput. Maar hoe op is op?‘Ik vind het rapport van Smit onjuist en suggestief’, stelt Delfts mijnbouwingenieur Rob Herinckx. ‘Neem ter vergelijking goud. De statische reserves zijn al honderd jaar lang ieder jaar over 20 jaar uitgeput. Er wordt dus steeds meer bijgevonden dan uitgemijnd. En dat verhaal geldt voor vrijwel álle minerale grondstoffen. Vertaald naar de fosfaat-100-jaar-statische reserve is het dan ook alleszins redelijk om te verwachten dat de fosfaatreserves de komend 500 jaar echt niet zullen zijn uitgeput.’

Voortschrijdende techniek maakt het begrip ‘economisch winbaar’ook bijzonder rekbaar. Vergelijkbaar is kopererts, dat nu economisch winbaar koper levert met een tien maal lager gehalte koper dan vroeger. Maar Smit is het niet met hem eens. ‘Het is de vraag of we blindelings kunnen vertrouwen op de gang van zaken bij andere grondstoffen, waaronder metalen’, zegt hij. ‘Ik zelf altijd gezegd dat het daarnaast niet zoveel uitmaakt of we voor 100 of 500 jaar genoeg hebben. Ook als we meer dan 100 jaar hebben geeft het geen vrijbrief om er maar slordig mee om te gaan.’

 

Thomas Malthus heerst zonder fosfaat

 

‘Fosfaat in de landbouw was dé drijver die bevolkingsgroei mogelijk maakte in de negentiende eeuw’, zo stelt het Wageningse rapport ‘Fosfaat, van teveel naar tekort’.

De bevolkingsomvang van 9 miljard zielen in 2050 is veel groter, dan wat de aarde aan voedsel zou kunnen geven zonder fosfaat. Zonder kunstmest krijgt predikantThomas Malthus weer gelijk. Die inspireerde Darwin met zijn draagkrachttheorie.

Wanneer bevolking sneller groeit dan er capaciteit is aan landbouwgronden, treedt sterfte op. Die sterfte gaat door tot de capaciteit van de landbouwgronden weer overeenstemmen met de daarbij horende ‘natuurlijke’bevolkingsomvang. Ergo, mensen zijn dan net als dieren weer afhankelijk van natuurlijke grenzen.