Phosphor ist ein essentielles Element, das in vielen zellulären Verbindungen wie der DNA und dem Energieträger ATP enthalten ist. Alles Leben braucht Phosphor, und die landwirtschaftlichen Erträge werden verbessert, wenn Phosphor den wachsenden Pflanzen und dem Futter der Tiere zugesetzt wird. Daher wird er weltweit als Düngemittel verwendet und spielt eine wichtige Rolle bei der Deckung des weltweiten Nahrungsmittelbedarfs.

Damit wir ihn zugeben können, müssen wir ihn jedoch zunächst in konzentrierter Form extrahieren – und das Angebot stammt fast ausschließlich aus Phosphatminen in Marokko (mit weitaus kleineren Mengen aus China, den USA, Jordanien und Südafrika). Innerhalb Marokkos befinden sich die meisten Minen in der Westsahara, einer ehemaligen spanischen Kolonie, die 1975 von Marokko annektiert wurde.

Die Tatsache, dass mehr als 70 % des weltweiten Angebots von diesem einen Ort stammen, ist problematisch, zumal Wissenschaftler davor warnen, dass wir uns dem „Peak Phosphor“ nähern, dem Punkt, an dem die Nachfrage das Angebot zu übersteigen beginnt und die intensive Landwirtschaft nicht mehr die derzeitigen Erträge liefern kann. Im schlimmsten Fall könnten die abbaubaren Reserven in nur 35 Jahren erschöpft sein.

Was ist also los – und wie besorgt sollte man sein?

Natürliche Grenzen

In der Natur kommt Phosphor nur gebunden an Sauerstoff vor, das nennt man Phosphat. In dieser Form wird er auch abgebaut. Chemiker können den gebundenen Sauerstoff entfernen, um elementaren weißen Phosphor zu erhalten, der im Dunkeln leuchtet, aber so instabil ist, dass er sich an der Luft spontan entzündet.

Phosphat diffundiert leicht durch Erde oder Wasser und kann von Zellen aufgenommen werden. Wenn Phosphat auf freies Kalzium oder Eisen trifft, verbinden sie sich zu hoch unlöslichen Salzen.

In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts machte Justus von Liebig das Gesetz des Minimums für die Landwirtschaft populär, das besagt, dass das Wachstum durch die geringste verfügbare Ressource begrenzt wird. Bald stellte man fest, dass es sich dabei häufig um eine Form von Phosphor handelte.

Infolgedessen wurden Knochen – die hauptsächlich aus Kalzium und Phosphat bestehen – von alten Schlachtfeldern ausgegraben, um sie in der Landwirtschaft zu verwenden. Guano, große Anhäufungen von Vogelkot, enthält ebenfalls hohe Konzentrationen an Phosphor und wurde zur Düngung der Felder verwendet. Diese Vorräte waren jedoch bald erschöpft. Als die Nachfrage stieg, mussten die Vorräte stattdessen abgebaut werden.

Dieser angewandte anorganische Phosphatdünger ist jedoch sehr mobil und wird in die Wasserläufe ausgewaschen. Außerdem verwittert Phosphatgestein und wird schließlich ins Meer gespült, wo es sich entweder als Kalziumphosphat ablagert oder von Meeresorganismen aufgenommen wird, die sich schließlich ebenfalls auf dem Meeresboden ablagern, wenn sie sterben. Folglich verschwindet der Phosphor auf der Erde nicht wirklich, aber er kann sich unserer Reichweite entziehen.

Natürliche Verschwendung

Um die Sache noch komplizierter zu machen, wird sogar der Phosphor, den wir verwenden können, weitgehend verschwendet. Von dem als Düngemittel gewonnenen Phosphor gelangt nur ein Fünftel in die Lebensmittel, die wir essen. Ein Teil wird ausgelaugt, ein anderer Teil ist im Boden an Kalzium und Eisen gebunden. Einige Pflanzenwurzeln sind in der Lage, letzteres zu extrahieren, aber nicht in ausreichenden Mengen, um es vollständig zu gewinnen.

Zusätzlich zu diesen anorganischen Formen wird Phosphat auch in zelluläre Verbindungen umgewandelt, wobei organisch gebundener Phosphor entsteht, z. B. Phospholipide oder Phytat. Nach dem Tod eines Organismus müssen diese organischen Phosphorverbindungen in die nutzbare Phosphatform zurückgeführt werden. Wie viel organisch gebundener Phosphor in den Böden vorhanden ist, hängt von der Anzahl und Aktivität der Organismen ab, die dazu in der Lage sind.

Landwirtschaftlich genutzte Böden sind in der Regel reich an anorganischem Phosphor, während in ungestörten Ökosystemen wie Wäldern und Dauerweiden organisch gebundener Phosphor überwiegt. Landwirtschaftlich genutzte Böden verlieren jedoch häufig durch Ernte und Bewirtschaftungsmaßnahmen wie das Pflügen an Phosphor, weshalb phosphathaltige Düngemittel zugesetzt werden.

Das Ausbringen von Dung und der Verzicht auf Bodenbearbeitung sind Möglichkeiten, den Mikrobenreichtum im Boden zu erhöhen – und so mehr Phosphor in organisch gebundener Form zu halten.

Den Risiken der Phosphorspitze kann mit einigen einfachen Lösungen begegnet werden. Weniger Fleisch zu essen ist ein Anfang, denn für die Aufzucht von Nutztieren zur Fleischgewinnung werden riesige Mengen verbraucht. Die Chancen stehen gut, dass die landwirtschaftlichen Erträge durch die Phosphorverfügbarkeit begrenzt sind und mit dem Wachstum der Weltbevölkerung weiter ansteigen werden.

Der Mensch ist selbst ein Verschwender von Phosphor, denn das meiste von dem, was wir aufnehmen, wird direkt wieder ausgeschieden. Glücklicherweise wurden Technologien entwickelt, um Phosphor aus Abwässern zu gewinnen, aber sie sind derzeit zu teuer, um praktikabel zu sein.

Peak-Phosphor bedeutet nicht, dass Phosphor verschwindet, sondern dass die Reserven mit abbaubaren hohen Konzentrationen zur Neige gehen. Stattdessen erhöhen wir die Hintergrundkonzentrationen von Phosphor und lagern ihn auf dem Meeresboden ein. Eine nachhaltigere Nutzung von Phosphor erfordert ein besseres Verständnis der vielen Organismen, aus denen die Böden bestehen, und ihrer Rolle bei der Verteilung von Phosphor, sonst können wir die Welt nicht mehr zu einem erschwinglichen Preis ernähren.