Der Umgang mit Phosphor erfordert politisches Umdenken
Annette Ryser
Mineraldünger - Bild: Thiele Technologies
Dass es sich bei Erdöl um eine begrenzte Ressource handelt, ist in der heutigen Zeit der empor schnellenden Rohöl-Preise hinlänglich bekannt. Dass jedoch die Ressourcen einer ganzen Reihe weiterer Rohstoffe ebenso einem baldigen Ende entgegen blicken, ist eher neu. Ganz besonders gilt dies für Phosphor. Zu gerade mal 0,11 Prozent ist dieses Element in der Erdkruste vertreten und dennoch für alle Lebewesen essentiell.
Denn Phosphor ist Bestandteil der bedeutendsten biologischen Moleküle: in der DNA ist er genauso vertreten wie in den Proteinen und dem kleinen ATP-Molekül (Adenosin-Tris-Phosphat; siehe Bild), einem wichtigen Energiespeicher des Körpers. In Waschmitteln oder als Lebensmittel-Zusatzstoff spielt er zudem eine wichtige Rolle für die Industrie. Weltweit am meisten Phosphor verbraucht allerdings die Landwirtschaft: Nebst Stickstoff ist Phosphat, die oxidierte Form des elementaren Phosphors, der häufigste Bestandteil von Düngemitteln.
Adenosin-Tris-Phosphat (ATP): Die Phosphate sind rot-gelb dargestellt Bild: University of Cincinatti
Ackerpflanzen entziehen dem Boden Phosphat, da sie ohne nicht leben können. Damit der Boden fruchtbar bleibt, muss deshalb ungefähr gleich viel Phosphat gedüngt werden, wie dem Acker mit der Ernte entzogen wird. Auf Deutschlands Äcker werden so jährlich rund 300.000 Tonnen Phosphat in Form von Mineraldünger ausgebracht. Größtenteils stammt dieses aus Lagerstätten in Nordafrika und den USA, aber auch aus Russland und China.
Doch die Ressourcen sind endlich: Vielleicht, so schätzen Experten, werden die Lagerstätten noch 80 Jahre reichen - vorausgesetzt, der weltweite Verbrauch bleibt gleich - vielleicht aber auch nur noch 50 Jahre. Sofern Industrienationen Technologien entwickeln und einsetzen, um Phosphor effizient zu recyceln, werden sie ihre Landwirtschaft jedoch auch in Zukunft ausreichend mit dem lebenswichtigen Element versorgen können.
Bis vor ein paar Jahren noch stellte das Recycling von Phosphor kein Problem dar: Zusätzlich zu den Mineraldüngern diente an Nährstoffen reicher Klärschlamm als Düngemittel; und indem das Vieh mit stark phosphorhaltigem Tiermehl aus Schlachtabfällen gefüttert wurde, erübrigte sich weitgehend der Zusatz von Phosphor in pflanzlichen Futtermitteln.
Heute ist die Situation eine andere: Tiermehl zu verfüttern, ist wegen der BSE-Problematik in Europa seit 2001 verboten. Und Klärschlamm darf in der EU - im Gegensatz beispielsweise zur Schweiz - zwar mit Einschränkungen noch auf den Feldern ausgebracht werden - wird jedoch auch immer stärker kritisiert. Denn Arzneimittel- rückstände, Schwermetalle und Hormone im Klärschlamm könnten die Fruchtbarkeit der Äcker und somit die Qualität der darauf angebauten Nahrungs- pflanzen gefährden.
In Deutschland dient heute noch rund ein Drittel des anfallenden Klärschlamms als Dünger. Immer häufiger wird er auch verbrannt und die Asche in inländischen oder osteuropäischen Deponien endgelagert. Zu einem immer größeren Teil wird seit dem Verfütterungsverbot auch das Tiermehl wieder als Dünger verwendet. Eigentlich werde es damit allerdings eher „endgelagert“, kritisiert Ewald Schnug von der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) in Braunschweig.
Als Phosphor-Düngemittel sei es denkbar ungeeignet, da für die Pflanzen weitestgehend nutzlos. Im Tiermehl sei der Phosphor nämlich überwiegend fest in der Knochensubstanz gebunden. Um ihn zu lösen und für die Pflanze verfügbar zu machen, brauche es selbst auf sehr sauren Böden, wie sie in der Landwirtschaft ohnehin unüblich sind, mehrere Jahrzehnte. Das Tiermehl auf den Äckern zu deponieren, ist also eine rein wirtschaftliche Überlegung: Das Verbrennen kostet mit etwa 200 Euro pro Tonne gleich viel, wie sich vor BSE pro Tonne Futtermittel verdienen ließ.
Mineralischer Phosphordünger Bild: The Fertilizer Institute
Die 300.000 Tonnen Phosphat, die jährlich den beschränkten Vorräten entnommen und nach Deutschland importiert werden, landen also über den Umweg der Nahrungskette letztlich in Deponien oder ungenutzt auf den Feldern. Verschärft wird diese Problematik zusätzlich, indem nicht eben sparsam mit den Mineraldüngern umgegangen wird. „In Gebieten, wo viel Vieh gehalten wird, werden die Böden regelmäßig überdüngt“, so Ewald Schnug.
Die Düngeverordnung verbietet zwar, mehr zu düngen, als die Pflanze effektiv benötigt, und die Landwirte sind außerdem angehalten, regelmäßig den Nährstoffgehalt der Böden überprüfen zu lassen. Problematisch ist jedoch, wenn zusätzlich zu den Mineraldüngern auch „Wirtschaftsdünger“, also Stallmist und Gülle, ausgebracht werden.
Die darin enthaltenen Pflanzennährstoffe würden nämlich von vielen Landwirte noch nicht in vollem Umfang in die Düngungsplanung einbezogen, kritisiert Schnug. Da die Konzentrationen der einzelnen Pflanzennährstoffe im Wirtschaftsdünger variierten, würden Landwirte gerne vom Minimum ausgehen. Um sicher zustellen, dass die Pflanzen ausreichend versorgt werden, helfen sie deshalb zusätzlich mit Mineraldünger nach.
Starkes Algenwachstum in mit Phosphor überdüngten Seen Bild: CIPEL, Lausanne
Enthielt jedoch bereits der Wirtschaftsdünger ausreichend Nährstoffe, werden die Äcker somit unweigerlich überdüngt. Die Pflanzen können nur einen Bruchteil des ausgebrachten Phosphors aufnehmen und die Überschüsse sammeln sich im Boden an. Sehr oft werden sie auch durch den Regen in Flüsse und Seen gespült, wo sie das Algenwachstum fördern und den Sauerstoffgehalt des Wassers reduzieren.
„Der Umgang mit Dünger im allgemeinen und mit Phosphor im speziellen ist alles andere als effizient“, sagt Ewald Schnug. Neue Technologien, mit denen sich Abfälle zu hochwertigem Phosphor-Dünger aufbereiten ließen, stehen aber allesamt noch am Anfang. Eine Pionierin auf diesem Gebiet ist die österreichische Firma ASH DEC, die im März 2006 erstmals eine Produktelinie mit recycelten Phosphordüngern auf den Markt brachte.
Bei diesem Verfahren wird der Klärschlamm zunächst bei hoher Temperatur verbrannt, wodurch organische Bestandteile wie Krankheitserreger, Hormone und Arzneimittelrückstände vernichtet werden - der Phosphor aber erhalten bleibt. Das Innovative der Technologie besteht darin, dass anschließend die Asche von Schwermetallen gereinigt und der Phosphor chemisch so umgewandelt wird, dass er von der Pflanze problemlos aufgenommen werden kann.
Phosphor-Kreislauf Bild: Lenntech, Delft
Die Entwicklung dieses Verfahrens wird gefördert durch das EU-Projekt SUSAN („Sustainable and Safe Re-Use of Municipal Sewage Sludge for Nutrient Recovery“ – Nachhaltige und sichere Nutzung von Nährstoffen aus kommunalen Klärschlämmen), an dem die FAL sowie andere Forschungsinstitute und Firmen aus Deutschland, Finnland, den Niederlanden und Österreich beteiligt sind. Die Technologie soll später auch für das Recycling von Phosphor aus Tiermehl anwendbar sein, wofür bisher noch kaum Verfahren entwickelt wurden.
Effiziente Kreislaufwirtschaft könnte es also künftig möglich machen, von importiertem Phosphor unabhängig zu werden und den Bedarf einzig aus Abfällen zu decken. Die 300.000 Tonnen Phosphat, die in Form von Mineraldünger jedes Jahr importiert werden, ließen sich problemlos durch recyclierten Phosphor ersetzen, wie Zahlen des Statistischen Bundesamtes belegen. 41 Prozent davon könnten durch Phosphor aus den rund 2,4 Tonnen jährlich anfallenden Klärschlamm gedeckt werden. Weitere 18 Prozent kämen durch die Aufbereitung von Tiermehl dazu und die restlichen 41 Prozent entfielen auf Wirtschaftsdünger, wo sogar noch Überschüsse entstünden.
„Deutschland ist, was das sichere Recycling von Phosphor angeht, heute keineswegs unter den führenden Ländern“, kritisiert Schnug. Was fehlt, sei momentan noch der politische Wille. Sowohl technologisch wie wirtschaftlich werde das Recycling von Phosphor künftig keine größeren Schwierigkeiten bereiten. Aber statt in zukunftsfähige Technologien zu investieren, hofften beispielsweise viele Investoren immer noch, dass das Verfütterungsverbot für Tiermehl wieder aufgehoben werde.
Phosphor, wie er natürlich in Gesteinen vorkommt: als Apatit - Bild: dazzme.com
Außerdem, betont Schnug, gebe es noch einen weiteren Grund, weshalb es klug sei, künftig weniger Mineraldünger einzusetzen. Diese enthielten nämlich häufig auch erheblich größere Mengen der Schwer- metalle Uran, Cadmium und Quecksilber als beispielsweise Klärschlamm oder Wirtschafts- dünger - und bedenkliche Konzentrationen gelangen auch in unsere Nahrungsmittel.
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