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Zeitbombe Phosphor

Ohne Phosphor wächst nichts, doch die weltweiten Phosphorreserven schwinden. Besonders kritisch ist das für die Landwirtschaft, die den Stoff als Düngemittel nutzt. Auch Forscher in Lüneburg suchen Wege,Phosphor zu recyceln.

Von Heike Janßen

„Die gelbe Gefahr“ titelte die „Bild“-Zeitung vor einigen Wochen. Gemeint war Phosphor, den Strandurlauber versehentlich für Bernstein hielten – bis er sich entzündete. Und weitere Gefahren werden mit Phosphor in Verbindung gebracht, das Algenwachstum und Fischesterben in Seen und Flüssen durch Phosphatdünger aus der Landwirtschaft. Doch wer denkt, dass Phosphor ein schädliches Element sei, irrt. Ohne Phosphor und seine Verbindungen können wir nicht leben. Wir brauchen ihn zum Aufbau von Knochen und Zähnen, als Energielieferant. Ohne Phosphor gäbe es keine Nahrung, denn Pflanzen brauchen ihn, um zu wachsen. 70 bis 90 Prozent des weltweiten Phosphorverbrauchs entfallen daher auf die Landwirtschaft. Auch in Gummibärchen steckt das Element der Stickstoffgruppe mit der Ordnungszahl 15.

Die Ressourcen werden knapp

Doch Phosphor ist endlich und nicht ersetzbar. Die weltweiten Vorräte reichen verschiedenen Schätzungen zufolge noch zwischen ein paar Jahrzehnten und 300 Jahren. Denn der Phosphorverbrauch steigt rasant: Laut einer kanadischen Studie hat er sich in den letzten fünfzig Jahren weltweit fast verdreifacht – und wächst mit dem rasanten Anstieg der Weltbevölkerung und dem zugleich wachsenden Milch- und Fleischkonsum weiter kontinuierlich an. Bis 2050 prognostizieren die Forscher je nach Szenario und steigendem Wohlstand einen Pro-Kopf-Verbrauch von bis zu 3,8 kg pro Jahr – 2007 lag dieser bei 2,5 kg. Dann würden wir jährlich 27 bis 39 Megatonnen Phosphor benötigen. Deutschland ist abhängig von Importen

Der Verbrauch ist aber regional sehr verschieden: In Asien steigt er durch das Bevölkerungswachstum stark an, in Afrika dagegen können sich nur wenige Dünger leisten, der Verbrauch ist marginal. In Deutschland wird heute weniger Phosphor benutzt, weil die Äcker inzwischen gut versorgt sind. Laut Industrieverband Agrar wurden 1950 noch 494.000 Tonnen Phosphor an die Landwirtschaft geliefert, 2013 waren es nur noch 284.000 Tonnen. Aber weil Deutschland vollständig auf Import angewiesen ist, rief die Bundesregierung im Ressourceneffizienz-Programm zum Phosphorrecycling auf. Im Juni 2013 richtete die Umweltministerkonferenz die „Phosphor-Plattform“ ein, die Methoden erkunden soll, den Stoff sparsamer einzusetzen oder wiederzugewinnen. „Ohne die Zufuhr von Phosphatdünger ist eine hohe landwirtschaftliche Produktivität – wie sie aufgrund der steigenden Weltbevölkerung und weltweit begrenzten Ackerflächen erforderlich sind – nicht möglich. Phosphatdünger stellt somit eine nicht-substituierbare Grundlage der globalen Lebensmittelproduktion dar“, heißt es auf der Website.
Allerdings: Die meisten Reserven lagern in China, Marokko und der Konfliktregion Westsahara. „Geostrategische Zeitbombe“ nennen manche den Phosphor, weil wir von Ländern abhängig sind, bei denen Lieferungen und Preise unsicher sind. So stiegen 2008 die Weltmarktpreise um 800 Prozent, weil China Ausfuhrsteuern erhöhte.

Inzwischen müssen immer mehr Landwirte auf minderwertigen Phosphor zurückgreifen. Die Erze sind jedoch zunehmend mit Schwermetallen durchsetzt, die dann unsere Felder vergiften. Keine schönen Aussichten.

Höchste Zeit für eine Strategie

Schon seit 2010 beschäftigen sich daher Wissenschaftler an der Leuphana Universität Lüneburg mit der nachhaltigen Nutzung von Phosphor. „Durch das Düngen verteilen wir den Phosphor gegenwärtig so, dass wir ihn nicht in nennenswertem Umfang wiedergewinnen können“, erläutert Klaus Kümmerer, Professor für Nachhaltige Chemie und Stoffliche Ressourcen. „Es ist daher höchste Zeit, sich Gedanken zu machen, wie wir künftig mit Phosphor umgehen wollen, um nicht in eine Sackgasse zu geraten.“ In dem Projekt Phos4sustain suchen Studenten, Wissenschaftler, Naturschützer, Landwirte und Ingenieure gemeinsam nach Lösungen.

Hoffnungsträger Phosphorrecycling

Dabei ist auch das Klärwerk Lüneburg, denn unsere Abwässer könnten sich zu neuen Wertstoffminen entwickeln: Wir nehmen Phosphor mit der Nahrung auf und scheiden ihn wieder aus. Er landet im Klärschlamm der Wasserwerke und wird häufig direkt zum Düngen auf Feldern ausgebracht. Das ist problematisch, denn er enthält oft Schadstoffe. Auf Obstplantagen und Gemüsefeldern ist er daher verboten. Könnte man den Phosphor aus dem Schlamm extrahieren, wäre das Problem gelöst. Die Betreiber der Phosphor-Plattform haben für die Jahre 2005 bis 2010 errechnet, dass der im Klärschlamm enthaltende Phosphor im Durchschnitt 48 Prozent der Importe von mineralischem Phosphatdünger nach Deutschland entsprach, also eine bedeutende Quelle darstellen könnte. Neue Verfahren werden getestet

Die Kläranlage Lüneburg will nächstes Jahr eine Anlage bauen, in der Phosphor mithilfe von Magnesiumionen „geangelt“ werden soll. Etwa 30 Prozent des Phosphors aus dem Abwasser könnte so in ziemlich rein kristalliner Form gebunden werden. Es entstünde ein gut verwertbarer Langzeitdünger, dessen Vertrieb dem Werk sogar als Erwerbsquelle dienen könnte, hoffen die Forscher. Andernorts wird der Klärschlamm zu Asche verbrannt, der Phosphor so konzentriert. Doch die Ausbeute ist gering und das Verfahren momentan zu teuer. Manche Bundesländer lagern die Klärasche in der Hoffnung, dass bald eine Lösung gefunden wird. In Minden läuft ein weltweit einzigartiges Pilotprojekt, in dem Phosphor und andere Wertstoffe aus Müllkippen wiedergewonnen werden sollen. Ein weiterer spannender Ansatz: Terra Preta, eine extrem fruchtbare Erde, die im Amazonasregenwald vorkommt und in Deutschland „nachgezüchtet“ wird, kann Phosphor sogar im Boden binden. Bis zu fünfmal so hoch wie gewöhnlich ist ihr Phosphor- und Stickstoffgehalt.

Fleisch-Diät für nachhaltiges Phosphor-Management

Bis eine Lösung gefunden ist, kann schon jeder etwas tun: Öfter mal auf Fleisch verzichten. Denn unsere Essgewohnheiten sind nach Erkenntnissen der kanadischen Forscher die wichtigste Stellschraube, um den Phosphorverbrauch zu senken.