Peak Phosphor

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Peak phosphorus bezeichnet den Zeitpunkt, bei welchem die maximale globale Phosphatproduktion erreicht wird. Phosphor ist eine knappe, endliche Ressource auf der Erde und ist, aufgrund seines nicht-gasförmigen Zyklus, nur aus Minen zu gewinnen.[1] Einigen Forschern zufolge werden die weltweiten Phosphorreserven in 50-100 Jahren ausgebeutet und der Peak Phosphorus um 2030 erreicht sein.[2][3] Im starken Kontrast dazu schätzte das International Fertilizer Development Center im jahr 2010 das die Phosphoritreserven mehrere hundert Jahre reichen werden.[4] Die vorherrschende Phosphorquelle tritt in Form von Phosphatgestein in der Vergangenheit auch als Guano auf.

Geschätzte Phosphorreserven

Die genaue Bestimmung des Peak Phosphorus ist abhängig von dem genauen Kenntnis über die gesamten Phosphorreserven und der zukünftigen Nachfrage. Obwohl viele Schätzungen über das Auftreten des Peak Phosphorus gemacht wurden, sind viele von ihnen, durch die ungenaue Kenntnis über die Mengen der weltweiten Phosphorreserven, getrübt. Dies wird vor allem durch das Misstrauen den Berichten der Phosphatminen gegenüber hervorgerufen, welche die Werte aufblasen, um ihre wirtschaftlichen Interessen zu schützen. Im Jahr 2012 schätzte die United States Geological Survey (USGS), das die weltweiten Phosphorreserven 71 Milliarden Tonnen und die geförderten Mengen 0,19 Milliarden Tonnen betragen.[5] Diese Summen, obwohl sie zur Vorhersage des Peak Phosphorus benutzt werden, haben, weil sie nicht unabhängig von der USGS geprüft wurden, Besorgnis erregt. [6]

Die Reserven beziehen sich auf den, mithilfe des aktuellen Marktpreises berechneten, Betrag. Phosphor hat einen Massenanteil von 0,1% des durchschnittlichen Gesteins,[7] (während die typische Konzentration in Pflanzen zwischen 0,03% und 0,2% liegt)[8] womit sich mehrere Billiarden Tonnen in der 3*1019 Tonnen Erdkruste befinden.[9] auch wenn es nicht wirtschaftlich ist, die Ablagerungen mit den niedrigeren Konzentrationen abzubauen.

Die Ausbeutung der Phosphorreserven ist eng mit der weltweiten Lebensmittelindustrie verbunden. Phosphor ist ein wichtiger Bestandteil von Dünger, ohne welchen er nutzlos wäre. Ohne Dünger würden 2/3 der Weltbevölkerung verhungern, da die Erde ohne diesen die Nachfrage nach Essen nicht stillen kann.[10] Es gibt keine Alternativen oder synthetische Erzeugnisse, welche Phosphor ersetzen könnten. Einer Quelle zufolge wird es ohne neue Vorkommen von hochwertigen Phosphor in den nächsten 50-100 Jahren massive Probleme in der Landwirtschaft geben. Der Global Phosphorus Research Initiative (GPRI) zufolge werden die Reserven 75 bis 200 Jahre reichen.[11] Daher ist das Entwickeln von Formen der Landwirtschaft, in denen die Erhaltung von Nährstoffen eine wichtige Rolle spielt, bereits ein essentieller Teil der Forschung.

Der GPRI zufolge, verschwinden 8 bis 15 Millionen Tonnen Phosphor jedes Jahr durch Auswaschung ins Meer.[11]

Einsparung und Wiederverwertung

Eine große Menge Phosphor wird als Essen, in welchem es enthalten ist, um die ganze Welt transportiert. Einst von den Menschen konsumiert, endet es über die Kanalisation in den örtlichen Flüssen. Ein Beispiel hierbei ist die viel Phosphor verbrauchende, in Südamerika angebaute, Sojabohne. Am Ende ihrer Reise endet der Phosphor oft in Flüssen von Europa oder der USA.[12]

Im Bemühen, das Auftreten des Peak Phosphorus zu verschieben, werden viele Möglichkeiten erprobt, den Phosphor zu recyceln und den Verbrauch zu senken. Das Senken der Erosion auf dem Feld kann die Frequenz verlangsamen, in dem Bauern wieder Phosphor ausbringen müssen. Landwirtschaftliche Methoden wie Direktsaat, Terrassen und die Benutzung von Windschutzen helfen dabei, die Auswaschung des Phosphors zu reduzieren. Diese Methoden sind aber immer noch auf das periodische Beimengen von Phosphor mit der Erde angewiesen.

Die älteste Methode des Phosphor-Recyclings ist das Verwenden menschlicher und tierischer Ausscheidungen. Dabei wird der Phosphor über das Essen aufgenommen und durch die Exkremente ausgeschieden, welche anschließend gesammelt und wieder auf die Felder ausgebracht werden. Obwohl diese Methode von den Zivilisationen über Jahrhunderte verwendet wurde, ist das aktuelle System der Verwertung von Exkrementen logistisch nicht in größeren Skalen auf Felder anwendbar. Zur Zeit kann die Verwendung von Ausscheidungen die Nachfrage der Agrarwirtschaft nach Phosphor nicht decken. Dennoch ist dies die effizienteste Methode, um benutzten Phosphor zu recyclen und ihn der Erde zurückzuführen. Integrierte Agrarsysteme, welche tierische Quellen für die Düngung der Feldfrüchten verwenden, existieren in kleineren Maßstäben. Eine Anwendung dieser auf größere Maßstäbe ist eine Alternative, um Nährstoffe bereitzustellen, obwohl dies weitläufige Veränderungen in der modernen Düngemittelindustrie bedeuten würde. Andere und weniger effiziente Methoden wurden auch bereits getestet. Darin eingeschlossen ist die Extraktion von phosphorreichen Materialien wie Struvit aus abfallverwertenden Pflanzen.[13] Das Struvit entsteht auch beim Vermengen von Fäkalien und Magnesium. Einige Firmen wie zum Beispiel NuReSys verwenden diese Technik bereits, um Phosphat zurückzugewinnen.

Die Soil Association, ein britischer Biolandbau Zertifizierungs- und Lobbyverband, regte in dem 2010 veröffentlichten Report "A rock and a Hard Place" zum vermehrten Recycling von Phosphor an.[14] Eine mögliche Lösung ist das Recycling von menschlichen und tierischen Ausscheidungen in größeren Maßstäben.[15]

Verknappung der Guano-Reserven

Im Jahr 1609 schrieb Garcilaso de la Vega das Buch Comentarios Reales, in welchem er viele agrikulturelle Praktiken der Inkas und die Benutzung von Guano als Dünger vor der Ankunft der Spanier beschrieb. Wie Garcilaso beschrieb, benutzten die küstennahen Inkas Guano als Dünger.[16] Nachdem er es vor der Küste von Inseln vor Südamerika entdeckt hatte, führte Alexander von Humboldt im frühen 18. Jahrhundert Guano als eine Quelle für landwirtschaftlichen Dünger nach Europa ein. Es wurde berichtet, dass das Guano vor seiner Entdeckung auf manchen Inseln mehr als 30 Meter dick war.[17] Das Guano wurde von den Mochian als eine Düngerquelle in Minen abgebaut und nach Peru per Boot gebracht. Ein internationaler Handel startete erst nach 1840.[18] Mit dem Beginn des 20. Jahrhunderts wurde Guano nahezu vollständig ausgebeutet und wurde schließlich mit der Entdeckung des Calciumdihydrogenphosphat überholt.

Literatur

  • Melinda Burns: The Story of P(ee) In: Miller-McCune, 10. Februar 2010. Abgerufen am 2. Februar 2012 
  • Dana Cordell, Jan-Olof Drangert, Stuart White: The story of phosphorus: Global food security and food for thought. In: Global Environmental Change. 19. Jahrgang, Nr. 2. Elsevier, Mai 2009, S. 292–305, doi:10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009 (sciencedirect.com).
  • Natasha Gilbert: The disappearing nutrient. In: Nature. 461. Jahrgang, 8. Oktober 2009, S. 716–718, doi:10.1038/461716a (nature.com).
  • G. J. Leigh: The World's Greatest Fix: A History of Nitrogen and Agriculture. Oxford University Press, 2004, ISBN 0-19-516582-9.
  • Leo Lewis: Scientists warn of lack of vital phosphorus as biofuels raise demands In: Times Online, 23. Juni 2008 
  • Tina-Simone S. Neset, Dana Cordell: Global phosphorus scarcity: identifying synergies for a sustainable future. In: Journal of the Science of Food and Agriculture. 92. Jahrgang, Nr. 1, 2011, S. 2–6, doi:10.1002/jsfa.4650 (wiley.com).
  • Michael Pollan: The Omnivore's Dilemma: A Natural History of Four Meals. Penguin Press, 2006, ISBN 1-59420-082-3.
  • Jimmy M. Skaggs: The Great Guano Rush: Entrepreneurs and American Overseas Expansion. St. Martin's Press, Mai 1995.
  • Timothy M. Beardsley: Peak Phosphorus. In: BioScience. 61. Jahrgang, Nr. 2, Februar 2011, S. 91, doi:10.1525/bio.2011.61.2.1 (bioone.org).
  • Eliot Blackwelder: The Geologic Rôle of Phosphorus. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2. Jahrgang, Nr. 8, 1916, S. 490–495, doi:10.1073/pnas.2.8.490, PMID 16586638, PMC 1091075 (freier Volltext).
  • Karl Burkart: Where Sewage Meets 'Peak Phosphorus' In: Forbes, 2. Juni 2010. Abgerufen am 2. Februar 2012 
  • Daniel L. Childers, Jessica Corman, Mark Edwards, James J. Elser: Sustainability Challenges of Phosphorus and Food: Solutions from Closing the Human Phosphorus Cycle. In: BioScience. 61. Jahrgang, Nr. 2, 2011, S. 117–124, doi:10.1525/bio.2011.61.2.6 (bioone.org).
  • James R. Herring, Richard J. Fantel: Phosphate rock demand into the next century: Impact on world food supply. In: Natural Resources Research. 2. Jahrgang, Nr. 3, S. 226–246, doi:10.1007/BF02257917 (springerlink.com).
  • Yi Liu, Gara Villalba, Robert U. Ayres, Hans Schroder: Global Phosphorus Flows and Environmental Impacts from a Consumption Perspective. In: Journal of Industrial Ecology. 12. Jahrgang, Nr. 2, April 2008, S. 229–247, doi:10.1111/j.1530-9290.2008.00025.x.
  • L. Shu, P. Schneider, V. Jegatheesan, J. Johnson: An economic evaluation of phosphorus recovery as struvite from digester supernatant. In: Bioresource Technology. 97. Jahrgang, Nr. 17, November 2006, S. 2211–2216, doi:10.1016/j.biortech.2005.11.005 (sciencedirect.com).
  • Ingrid Steen: Phosphorus availability in the 21st Century: Management of a non-renewable resource. In: Phosphorus & Potassium. 217. Jahrgang, 1998, S. 25–31 (nhm.ac.uk).
  • Will Steffen, Jacques Grinevald, Paul Crutzen, John McNeill: The Anthropocene: conceptual and historical perspectives. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A. 369. Jahrgang, Nr. 1938, März 2011, S. 842–867, doi:10.1098/rsta.2010.0327 (royalsocietypublishing.org).
  • David A. Vaccari: Phosphorus Famine: The Threat to Our Food Supply. In: Scientific American Magazine. 3. Juni 2009 (scientificamerican.com).
  • David A. Vaccari, Nikolay Strigul: Extrapolating phosphorus production to estimate resource reserves. In: Chemosphere. 7. Oktober 2010, doi:10.1016/j.chemosphere.2011.01.052 (sciencedirect.com).
  • Carroll P. Vance: Symbiotic Nitrogen Fixation and Phosphorus Acquisition. Plant Nutrition in a World of Declining Renewable Resources. In: Plant Physiology. 127. Jahrgang, Nr. 2, Oktober 2001, S. 390–397 (plantphysiol.org).
  • D.P. Van Vuuren, A.F. Bouwman, A.H.W. Beusen: Phosphorus demand for the 1970–2100 period: A scenario analysis of resource depletion. In: Global Environmental Change. 20. Jahrgang, Nr. 3, August 2010, S. 428–439, doi:10.1016/j.gloenvcha.2010.04.004 (sciencedirect.com).

Einzelnachweise

  1. ↑ Vorlage:Harvnb
  2. ↑ Vorlage:Harvnb
  3. ↑ Vorlage:Harvnb
  4. ↑ ifdc.org - IFDC Report Indicates Adequate Phosphorus Resources, sep-2010
  5. ↑ U.S. Geological Survey Phosphate Rock (PDF; 26 kB)
  6. ↑ Vorlage:Harvnb
  7. ↑ U.S. Geological Survey Phosphorus Soil Samples (PDF; 906 kB)
  8. ↑ Abundance of Elements
  9. ↑ American Geophysical Union, Fall Meeting 2007, abstract #V33A-1161. Mass and Composition of the Continental Crust
  10. ↑ Vorlage:Harvnb
  11. ↑ a b EOS magazine 9/2012
  12. ↑ EOS magazine, May 2013
  13. ↑ Vorlage:Harvnb
  14. ↑ soilassociation.org - A rock and a hard place, Peak phosphorus and the threat to our food security, 2010
  15. ↑ Vorlage:Harvnb
  16. ↑ Vorlage:Harvnb
  17. ↑ Vorlage:Harvnb
  18. ↑ Vorlage:Harvnb
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