Fosfori on elintärkeä alkuaine, jota sisältyy moniin soluyhdisteisiin, kuten DNA:han ja energiankantaja ATP:hen. Kaikki elämä tarvitsee fosforia, ja maatalouden sato paranee, kun kasvaviin kasveihin ja karjan ruokavalioon lisätään fosforia. Näin ollen fosforia käytetään maailmanlaajuisesti lannoitteena – ja sillä on tärkeä rooli maailman elintarviketarpeen tyydyttämisessä.

Fosforin lisäämiseksi sitä on kuitenkin ensin louhittava väkevässä muodossa, ja sitä saadaan lähes yksinomaan Marokon fosfaattikaivoksista (paljon pienempiä määriä tulee Kiinasta, Yhdysvalloista, Jordaniasta ja Etelä-Afrikasta). Marokossa suurin osa kaivoksista sijaitsee Länsi-Saharassa, entisessä Espanjan siirtomaassa, joka liitettiin Marokkoon vuonna 1975.

Se, että yli 70 prosenttia maailmanlaajuisesta tarjonnasta tulee tästä yhdestä ainoasta paikasta, on ongelmallista, varsinkin kun tiedemiehet varoittavat, että lähestymme ”fosforihuippua”, eli pistettä, jossa kysyntä alkaa ylittää tarjonnan eikä tehomaatalous pysty enää tuottamaan nykyisiä satoja. Pahimmassa tapauksessa louhintakelpoiset varannot voivat loppua jo 35 vuodessa.

Mitä siis on tekeillä – ja kuinka huolissaan pitäisi olla?

Luonnolliset rajat

Luonnossa fosforia esiintyy vain happeen sitoutuneena, jota kutsutaan fosfaatiksi. Tässä muodossa sitä louhitaankin. Kemistit voivat poistaa siihen sidotut happigeenit saadakseen alkuainemuotoista valkoista fosforia, joka hehkuu pimeässä, mutta se on niin epävakaa, että se syttyy spontaanisti syttyy, kun se altistuu ilmalle.

Fosfaatti diffundoituu helposti maaperään tai veteen, ja solut voivat ottaa sitä. Kun fosfaatti kohtaa vapaan kalsiumin tai raudan, ne yhdistyvät muodostaen erittäin liukenemattomia suoloja.

Justus von Liebig popularisoi 1800-luvun alkupuoliskolla maataloudelle minimilain, jonka mukaan kasvua rajoittaa vähiten käytettävissä oleva resurssi. Pian havaittiin, että tämä oli usein jonkinlaista fosforia.

Sen seurauksena vanhoilta taistelukentiltä kaivettiin luita – jotka koostuivat enimmäkseen kalsiumista ja fosfaatista – käytettäväksi maanviljelyssä. Guano, suuret lintujen ulostekertymät, sisältävät myös suuria pitoisuuksia fosforia, ja sitä käytettiin viljelykasvien lannoittamiseen. Sen varastot loppuivat kuitenkin pian. Kysynnän kasvaessa varastoja jouduttiin sen sijaan louhimaan.

Mutta tämä levitetty epäorgaaninen fosfaattilannoite on erittäin liikkuvaa ja huuhtoutuu vesistöihin. Lisäksi fosfaattikivi säteilee ja huuhtoutuu lopulta myös mereen, jossa se joko laskeutuu kalsiumfosfaatiksi tai siirtyy merieliöiden käyttöön, jotka myös laskeutuvat lopulta merenpohjaan kuollessaan. Näin ollen maanpäällinen fosfori ei oikeastaan katoa, mutta se voi siirtyä ulottumattomiin.

Luonnollinen hävikki

Jotta asia olisi vielä monimutkaisempi, jopa käyttämämme fosfori menee suurelta osin hukkaan. Lannoitteeksi louhitusta fosforista vain viidesosa päätyy syömäämme ruokaan. Osa huuhtoutuu pois ja osa sitoutuu maaperän kalsiumiin ja rautaan. Joillakin kasvien juurilla on kyky irrottaa jälkimmäistä, mutta ei tarpeeksi suuria määriä, jotta kaikki fosfori saataisiin talteen.

Näiden epäorgaanisten muotojen lisäksi fosfaatti muuntuu myös soluyhdisteisiin, jolloin syntyy orgaanisesti sitoutunutta fosforia, kuten fosfolipidejä tai fytaattia. Elimistön kuoltua nämä orgaaniset fosforiyhdisteet on palautettava käyttökelpoiseen fosfaattimuotoon. Se, kuinka paljon maaperässä on orgaanisesti sitoutunutta fosforia, riippuu siihen kykenevien organismien määrästä ja aktiivisuudesta.

Viljelysmaissa on yleensä runsaasti epäorgaanista fosforia, kun taas häiriintymättömissä ekosysteemeissä, kuten metsissä ja pitkäaikaisilla laitumilla, orgaanisesti sitoutunut fosfori on hallitsevassa asemassa. Maatalousmaan fosfori kuitenkin poistuu usein sadonkorjuun ja maankäsittelyn, kuten kyntöjen, aikana, minkä vuoksi siihen lisätään fosfaattipitoisia lannoitteita.

Lannan levittäminen ja maanmuokkauksen välttäminen ovat keinoja lisätä mikrobien määrää maaperässä – ja siten pitää enemmän fosforia orgaanisesti sitoutuneena.

Fosforihuippujen riskejä voidaan torjua muutamalla yksinkertaisella ratkaisulla. Lihansyönnin vähentäminen on alku, sillä valtavia määriä fosforia käytetään karjan kasvattamiseen lihaa varten. On mahdollista, että maatalouden satoja rajoittaa fosforin saatavuus, ja ne venyvät entisestään maapallon väestön kasvaessa.

Ihmiset itse tuhlaavat fosforia, sillä suurin osa siitä, mitä otamme sisään, menee suoraan ulos. Onneksi on kehitetty teknologioita fosforin louhimiseksi jätevedestä, mutta ne ovat tällä hetkellä liian kalliita ollakseen käytännöllisiä.

Fosforin huippu ei tarkoita sitä, että fosfori katoaa, vaan pikemminkin sitä, että varannot, joissa on louhittavissa suuria pitoisuuksia, ovat ehtymässä. Sen sijaan lisäämme fosforin taustapitoisuuksia ja lisäämme sitä merenpohjaan. Fosforin kestävämpi käyttö edellyttää, että arvostamme ja ymmärrämme paremmin maaperän monia eliöitä – ja niiden osuutta fosforin jakautumisessa – tai muuten emme ehkä enää pysty ruokkimaan maailmaa kohtuuhintaan.