Veröffentlicht: 11.04.11
Science

Unbekannte Grundlage des Wohlstands

Die moderne Landwirtschaft kommt ohne phosphathaltigen Mineraldünger nicht mehr aus – und braucht immer mehr davon. Experten warnen deshalb vor einer baldigen Phosphorknappheit. Nicht so Roland Scholz vom Institut für Umweltentscheidungen. Für ihn sind der offene Phosphorkreislauf und das nicht-nachhaltige Ressourcenmanagement die Hauptprobleme. Am Dienstag ist Phosphor Thema des North-South Forums.

Samuel Schläfli
Grossindustrielle Phosphorverarbeitung in Marokko: Das Land fördert zusammen mit der Westsahara rund 35 Prozent des weltweiten Phosphors. (Bild: mhobl/flickr.com)
Grossindustrielle Phosphorverarbeitung in Marokko: Das Land fördert zusammen mit der Westsahara rund 35 Prozent des weltweiten Phosphors. (Bild: mhobl/flickr.com) (Grossbild)

Das amerikanische Magazin «Foreign Policy»  schrieb vor einem Jahr von der «gravierendsten Ressourcenknappheit, von der Sie noch nie etwas gehört haben». Gemeint war damit der drohende globale Mangel an Phosphor. Das chemische Element gilt als Flaschenhals der Natur – wir können ohne nicht leben. Phosphor ist ein grundlegender Baustein für alle lebenden Organismen. Einen Ersatz gibt es nicht. Phosphor ist auch Bestandteil der DNA sowie unserer Knochen und spielt eine essentielle Rolle in der zellulären Energieproduktion. Der Mensch nimmt Phosphor in Form von Lebensmitteln auf, deren Erzeugung wiederum durch phosphathaltige Dünger ermöglicht wird. Mit über 80 Prozent der geförderten Rohphosphate werden heute Düngemittel produziert. 2008 betrug die globale Gesamtproduktion rund 150 Millionen Tonnen – und die Nachfrage steigt weiter an.

Kein baldiger «Peak»

Das meiste Phosphor für die Düngerproduktion wird in Minen abgebaut. Bei heutigen Fördermengen werden die bekannten Vorkommen mittel- oder langfristig aufgebraucht sein. Deshalb kam 2007 der Begriff «Peak Phosphorus» auf. Wie beim Erdöl (Peak Oil) vermuten Experten, dass die maximale Fördermenge erreicht ist; der Bestand also nur noch abnehmen kann. Je nach Berechnungen soll das globale Phosphorvorkommen noch für 50 bis 100 Jahre reichen, wie unter anderem die «Global Phosphorus Research Initiative» verkündete; ein internationaler Zusammenschluss von Forschern, die sich mit dem «Peak Phosphorus» beschäftigen.

Roland Scholz, Professor am Institut für Umweltentscheidungen, glaubt nicht an einen baldigen Peak: «Wir wissen derzeit viel zu wenig über die natürlichen Vorkommen, als dass wir diesen abschätzen könnten.» Anders ist dies bei den globalen Erdölvorkommen, die sehr gut erforscht sind und heute quantitativ gut abgeschätzt werden können. Bei den Berechnungen der Phosphatreserven hingegen ist man von den Angaben der Industrie abhängig. Doch Phosphor kann nicht nur durch Bergbau gefördert werden, sondern kommt in  unterschiedlichen Formen und Qualitäten vor. Einen Hinweis darauf, wie unsicher die heutigen Schätzungen sind, findet Scholz in einer kürzlich veröffentlichten Publikation über die Vorräte Marokkos. Die Autoren kamen zum Schluss, dass diese doppelt so gross sind, wie ursprünglich angenommen.

Scholz, ausgebildeter Mathematiker, kritisiert vor allem die Art der bisherigen Berechnungen. Der Peak Phosphorus wird wie der Peak Oil mit der Hubbard-Kurve berechnet. Diese ist jedoch nur unter bestimmten Voraussetzungen aussagekräftig - unter anderem müssen die vorhandenen Ressourcen bekannt und begrenzt sowie die Nachfragefunktion konstant sein. Ein Modell für die Berechnung des Phosphorpeaks muss laut Scholz aber auch mögliche technologische Innovationen beim Mineralabbau miteinbeziehen. Bei der Berechnung von Kupfervorkommen zum Beispiel lagen die Schätzungen lange Zeit zu tief, weil Experten davon ausgingen, dass nur die Extraktion aus Erzen mit mindestens zwei Prozent Kupferanteil wirtschaftlich ist. Heute bearbeitet man Erze mit 0.2 Prozent Kupferanteil. «Weil aber beim Phosphor bislang nur wenig entsprechende Anreize bestehen, werden Innovationspotentiale derzeit nicht ausgeschöpft», erklärt Scholz. Auch mögliche technische Innovationen beim Phosphorrecycling müssten laut Scholz berücksichtigt werden. Denn anders als beim Öl geht Phosphor nicht verloren.

«Umweltschäden werden unterschätzt»

Problematischer als den Peak erachtet Scholz die ökologischen und sozialen Kosten des nicht nachhaltigen Umgangs mit der Ressource. «Die Umweltschäden bei der Phosphorgewinnung und -nutzung werden heute noch stark unterschätzt». Phosphor tritt häufig in Verbindung mit Schwermetallen auf, wodurch Böden verseucht werden können und die komplette Nahrungsmittelkette gefährdet wird. Die Phosphatdüngung wiederum reduziert die Biodiversität in den Böden. Über Abwässer führt sie zudem weltweit zu übermässigem Algenwachstum in Seen und Meeren, bis hin zur Entstehung von «toten» Zonen in Ozeanen. Nicht umsonst wurden phosphathaltige Waschmittel in der Schweiz 1986 verboten; ein ähnliches Verbot will die EU bis 2013 durchsetzen.

Doch eine Abkehr der Landwirtschaft von Phosphatdüngern scheint heute nur schwer möglich. «Die moderne Landwirtschaft hat sich im letzten Jahrhundert stark abhängig gemacht von Phosphor - wir stecken in einer Art `technology-lock in`», so Scholz.  Die Abhängigkeit von einer bestimmten Technologie hat auch politische Konsequenzen: 90 Prozent der heute geförderten Phosphorvorkommen stammen aus fünf Ländern: Marokko , China, Südafrika, Jordanien und USA. China gab kürzlich bereits einen Vorgeschmack darauf, wie sich Ressourcenreichtum für geopolitische Interessen instrumentalisieren lässt, als das Land die Ausfuhr von seltenen Erden drastisch einschränkte. Weil die begehrten Metalle für eine breite Palette von Elektrogeräten wie Digitalkameras und Smartphones unerlässlich sind, gerieten westliche Konzerne in Lieferschwierigkeiten. Das Signal war unmissverständlich: Wer zukünftig einen gesicherten Zugang zu seltenen Erden haben will, muss seinen Konzern nach China verlegen.

Ähnliche Abhängigkeiten könnten auch beim Phosphor auftreten. Besonders in Regionen mit nährstoffarmen Böden, wie in Teilen Afrikas oder Asiens, entscheidet der Zugang zu Dünger darüber, ob der Teller am Abend leer oder gefüllt ist. Haben Menschen keinen Zugang zu Dünger oder können sich diesen nicht mehr leisten, drohen humanitäre Katastrophen (siehe auch Kasten North – South Forum).

Für einen geschlossenen Phosphorkreislauf

Aufgrund der politischen, wirtschaftlichen und ökologischen Dimension von Phosphor, ist Scholz überzeugt: «Nach dem sauren Regen, der Zerstörung der Ozonschicht und dem Klimawandel, kann Phosphor zu einem weiteren global diskutierten Forschungsgegenstand werden.» Deshalb hat er mit seinem Team und weiteren ETH-Professoren einen globalen transdisziplinären Prozess, den «Global TraPs», zur Gestaltung eines nachhaltigen, geschlossenen Phosphorkreislaufs ins Leben gerufen. Internationale Experten aus Forschung und Industrie werden entlang der gesamten Phosphor-Prozesskette Möglichkeiten für einen effizienteren Phosphorkreislauf erarbeiten.

Bis 2015 wollen die Projektmitglieder Forschungslücken schliessen und Transparenz bezüglich der tatsächlichen globalen Phosphorvorkommen schaffen. Gleichzeitig wollen die Mitglieder zur Förderung von Phosphor-relevanter Forschung motivieren und durch Kooperationen von Wissenschaft und Praxis Wege aufzeigen, wie nachhaltiges Phosphormanagement zu realisieren wäre. Vor gut einer Woche fand das erste Treffen der Projektleitung an der ETH mit 38 Teilnehmern aus aller Welt statt. Man darf darauf gespannt sein, ob es dem Team gelingen wird, das Thema Phosphor auf die globale Agenda zu setzen.

North-South Forum: Phoshorus - A bottleneck of nature

Am 12 . April 2011 findet in der Semper Aula im ETH-Hauptgebäude (Rämistrasse HG G 60) von 9.00 – 12.30 Uhr ein Podium zur Phosphorproblematik statt. Experten der ETH Zürich und Gäste aus dem Ausland werden Probleme im Phosphorkreislauf aus unterschiedlichen Perspektiven beleuchten. Unter anderem wird Roland Scholz das Projekt «Global TraPs» vorstellen. Ein Schwerpunkt des vom Nord-Süd-Zentrum organisierten Forums ist die Verfügbarkeit und das Recycling von Phosphor in Drittweltländern. Mehr Informationen zum Programm

 
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