Fosfor er afgørende for livet på Jorden – og var ved at løbe tør

Fosfor er et væsentligt element, som er indeholdt i mange cellulære forbindelser, såsom DNA og energibæreren ATP. Alt liv har brug for fosfor, og landbrugets udbytte forbedres, når der tilsættes fosfor til voksende planter og husdyrenes kost. Følgelig, det bruges globalt som gødning – og spiller en vigtig rolle i forhold til at opfylde verdens fødevarebehov.

For at vi kan tilføje det, imidlertid, vi skal først udvinde det fra en koncentreret form – og forsyningen kommer næsten udelukkende fra fosfatminer i Marokko (med langt mindre mængder fra Kina, USA, Jordan og Sydafrika). Inden for Marokko, de fleste miner er i Vestsahara, en tidligere spansk koloni, som blev annekteret af Marokko i 1975.

Det faktum, at mere end 70 % af det globale udbud kommer fra denne enkelt lokation, er problematisk, især da videnskabsmænd advarer om, at vi nærmer os "peak phosphor", det punkt, hvor efterspørgslen begynder at overstige udbuddet, og intensivt landbrug kan ikke fortsætte med at give nuværende udbytter. I værste fald, udvindelige reserver kunne være opbrugt inden for så lidt som 35 år.

Så hvad sker der - og hvor bekymret skal man være?

Naturlige grænser

I naturen, fosfor findes kun bundet til ilt, som kaldes fosfat. Det er i denne form, det udvindes. Kemikere kan fjerne oxygenet bundet til det for at få elementært hvidt fosfor, som lyser i mørket, men den er så ustabil, at den spontant antændes ved udsættelse for luft.

Fosfat diffunderer let gennem jord eller vand og kan optages af celler. Når fosfat møder frit calcium eller jern, de kombineres for at give meget uopløselige salte.

I første halvdel af 1800-tallet, Justus von Liebig populariserede loven om minimum for landbrug, som siger, at vækst er begrænset af den mindst tilgængelige ressource. Det blev hurtigt opdaget, at dette ofte var en form for fosfor.

Som en konsekvens, knogler – hovedsageligt bestående af calcium og fosfat – fra gamle slagmarker blev gravet op til brug i landbruget. Guano, store ophobninger af fugleklatter, indeholder også høje koncentrationer af fosfor og blev brugt til at gøde afgrøder. Men forsyningerne af dette var hurtigt opbrugt. Efterhånden som efterspørgslen steg, forsyninger skulle udvindes i stedet.

Men denne påførte uorganiske fosfatgødning er meget mobil og udvaskes i vandløb. Ud over, fosfatsten forvitrer og skylles også i sidste ende ud i havet, hvor det enten aflejres som calciumfosfat eller optages af marine organismer, som også til sidst aflejres på havbunden, når de dør. Følgelig, jordbaseret fosfor forsvinder ikke rigtig, men det kan bevæge sig uden for vores rækkevidde.

Naturligt spild

For at komplicere sagerne yderligere, selv det fosfor, vi kan bruge, er stort set spildt. Af fosfor udvundet som gødning, kun en femtedel når den mad, vi spiser. Noget udvaskes og noget er bundet til kalk og jern i jorden. Nogle planterødder har evnen til at udvinde sidstnævnte, men ikke i store nok mængder til at hente det hele.

Ud over disse uorganiske former, fosfat omdannes også til cellulære forbindelser, skabe organisk bundet fosfor, såsom fosfolipider eller phytat. Efter en organismes død, disse organiske fosforforbindelser skal returneres til den anvendelige fosfatform. Hvor meget organisk bundet fosfor der er til stede i jorden afhænger af antallet og aktiviteten af ​​de organismer, der kan gøre dette.

Landbrugsjord er normalt rig på uorganisk fosfor, mens den er i uforstyrrede økosystemer, såsom skove og langvarige græsgange, organisk bundet fosfor dominerer. Men landbrugsjord er ofte udtømt for fosfor under høst og arealforvaltningspraksis såsom pløjning, derfor tilsætning af fosfatholdig gødning.

Spredning af gylle og undgå jordbearbejdning er måder til at øge mikrobiel overflod i jorden – og dermed holde mere fosfor i en organisk bundet form.

Risikoen for peak-fosfor kan imødegås med nogle simple løsninger. At spise mindre kød er en begyndelse, da der bruges enorme mængder til at opdrætte husdyr til kød. Chancerne er, at landbrugets udbytter begrænses af fosfortilgængeligheden og vil blive yderligere strakt, efterhånden som den globale befolkning vokser.

Mennesker er selv spild af fosfor, da det meste af det vi tager ind, går lige ud igen. Heldigvis, der er udviklet teknologier til at udvinde fosfor fra spildevand, men i øjeblikket er for dyre til at være praktiske.

Maksimal fosfor betyder ikke, at fosfor forsvinder, snarere at reserverne med høje koncentrationer, der kan udvindes, er ved at blive udtømt. I stedet, vi øger baggrundskoncentrationerne af fosfor og tilføjer det til havbunden. Mere bæredygtig fosforanvendelse kræver en større forståelse og forståelse af de mange organismer, der udgør jorden – og den rolle, de spiller i fosforfordelingen – ellers kan vi måske ikke længere brødføde verden til en overkommelig pris.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.