Peak fosfor: Forskjell mellom sideversjoner

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Neste endring →
Slettet innhold Innhold lagt til
VisuellWikitekst
Frankemann (diskusjon | bidrag)
Patruljører
14 204 redigeringer
Opprettet en helt ny og gjennomarbeidet artikkel delvis basert på tilsvarende artikkel på engelsk Wikipedia.
(Ingen forskjell)

Sideversjonen fra 24. feb. 2024 kl. 22:31

Årlig global fosfatbergartproduksjon (megatonn per år), 1994-2022 (data FRA US Geological Survey)[1]

Peak fosfor er et begrep som for tidspunktet da menneskeheten har nådd den maksimale globale utvinningstakten for fosfor, som en industriell råvare. Begrepet brukes på en tilsvarende måte som det bedre kjente begrepet peak oil.[2] Nøyaktige anslag for reservene er imidlertid usikre, og det samme gjelder mulige konsekvenser av økt fosfatbruk for fremtidige generasjoner.[3] Dette er viktig fordi fosfat i berggrunnen er en viktig ingrediens i mange typer uorganiske gjødsel. Derfor kan mangel på apatitt (steinfosfat), eller betydelige prisøkninger, påvirke verdens matsikkerhet.[4]

Fosfor er en endelig (begrenset) ressurs som er utbredt i jordskorpen og i levende organismer, men er relativt knapt tilstede i konsentrerte former. Og heller ikke jevnt fordelt over Jorden. Den eneste kostnadseffektive produksjonsmetoden til dags dato er gruvedrift av fosfatbergarter, men bare noen få land har betydelig kommersielle reserve. De fem største produksjonslandene er Marokko (inkludert reserver som ligger i Vest-Sahara), Kina, Egypt, Algerie og Syria.[5] Estimater for fremtidig produksjon varierer betydelig avhengig av modellering og forutsetninger om utvinnbare volumer, men det er uunngåelig at fremtidig produksjon av fosfatbergart vil bli sterkt påvirket Av Marokko i overskuelig fremtid.

Kommersiell fosforproduksjon skjer ved gruvedrift og knapt noen andre muligheter er kjent. Årsaken er at fosforkretsløpet ikke innbefatter noen betydelig gassfasetransport. Den dominerende kilden til fosfor i moderne tid er fosfatbergarter (i motsetning til guano i tidligere tider). Som med tidspunktet for peak oil, er spørsmålet om en peak fosfor ikke avgjort, og forskere på forskjellige felt publiserer jevnlig forskjellige estimater for de gjenværende reservene av bergfosfat.

Begrepsavklaring

Utvinning av fosfat fra gruver i USA for 1900–2015.
US Geological Survey (Datakilde)

Peak fosfor-begrepet er knyttet til konseptet om naturens tålegrense. Fosfor, som er en av av flere biogeokjemiske prosesser, tilhører én av de ni jordsystemprosessene som er kjent å ha grenser. Så lenge grensene ikke krysses, markerer de den «sikre sonen» for planeten.[6]

Bruk av fosfor

Næringsstoffer som fosfor er nødvendige for at levende organismer skal vokse og overlevele, og er derfor avgjørende for utvikling og vedlikehold av sunne økosystemer. Fosfor utvinnes for bruk som gjødsel på avlinger. Ved å transportere forsfor og landbruksprodukter over hele kloden påvirkes dessuten fosforkretsløpet. Transport av fosfor i matvarer fra gårder til byer har resultert i en stor endring i den globale fosforsyklusen. Opphopning av næringsstoffer, spesielt fosfor og nitrogen, er skadelige for økosystemer i vann. Vann og vasdrag får høyt fosforinnhold på grunn av landbruksavrenning og utslipp av avløpsvann. Tilførsel av fosfor på grunn av avrenning fra landbruket kan gi oksygenmangel (eutrofiering) av overflatevann, noe som i neste omgang gir algeoppblomstring og oksygenmangel.[7]

Historisk utvikling

Uttak av mineralsk forsfor i Nauru, Mikronesia i det sentrale Stillehavet.
Foto: Lorrie Graham

I 1609 skrev Garcilaso de la Vega boken Comentarios Reales der han beskrev landbrukspraksisen i Inkariket før Spanjolenes ankomst. Blant annet at de brukte guano, altså avføring fra fugler, som gjødsel. Garcilaso skrev om at Inkaene samlet guano nær kysten.[8] På begynnelsen av 1800-tallet introdusere Alexander von Humboldt guano som kilde til gjødsel til landbruket i Europa etter å ha oppdaget det på noen øyer utenfor kysten av Sør-Amerika.[9] Internasjonal handel med guano startet rundt 1840.[9]

Bruk av uorganisk gjødsel (kunstgjødsel) begynte i 1840-årene med behandling av fosforholdige bergarter med fortynnet svovelsyre.[10] I tillegg til fosfor, er nitrogen og kalsium i kunstgjødsel av avgjørende betydning for landbrukets kraftige vekst gjennom 1900-tallet, og dermed for at verdens befolkning kunne øke seks ganger. Nitrogen kan utvinnes fra luften, men fosfor og kalsium kan bare utvinnes fra gruver.[11]

Forbruket av fosfor i gjødsel toppet seg med mer enn 16 millioner tonn i 1988, deretter skjedde en nedgang på 25 % frem mot 1993, hvoretter den globale bruken igjen vokste. De tre største produsentene i verden er Kina, USA og Marokko og disse står for omtrent to tredjedeler av den globale produksjonen (i 2002).[10] Marokko kontrollerer per 2009 hele 40 % av verdens fosforreserver.[11] De resterende reserver (2023) av fosfatmineraler antas å utgjøre minst 180–200 milliarder tonn.[12] Utfordringen består imidlertid av kostnadene og vanskene med å utvinne anvendbar fosfor fra kildene, blant annet fordi deler av reservene ligger meget dypt i berggrunnen eller til havs.[11]

At så stor del av fosforproduksjonen skjer i noen få land gir utfordringer for forsyningssikkerheten for verdens matproduksjon. Ved forsyningsproblemer kan plutselige prisstigninger oppstå, som i 2008 da prisen på fosfatgjøtsel økte med 800 %. En ny prisstigning har oppstått etter koronapandemien og Russlands invasjon av Ukraina i 2022. Det eksisterer ikke noe internasjonalt organ for regulere verdens bruk av fosfor, dette til tross for at forskere har advart mot manglende styring.[13]

Den globale matproduksjonen brukte i 2002 rundt 12 millioner tonn fosfor. Til sammenligning er det ikke mer enn 4 millioner tonn fosfor som oppstår på grunn av forvitring av fosforholdige bergarter og ved atmosfærisk avsetning. Fosfor i gjødsel er dermed uunnværlig for å produsere de store avlingene som trengs for verdens befolkning. Imidlertid fører økt jorderosjon fra kornåkre og nedbrente beitemarker til utslipp av omtrent dobbelt så mye fosfor som naturlige denudasjon (alle mekanismer som sliter vekk jordskorpen, som forvitring, erosjon, isbreer) ville ha ført til. Siden 1800 har det også vært en økning på omtrent tolv ganger av fosfor som forsvinner i avfall og avløpsvann fra dyr og mennesker.[10]

Fosfor som forurensning

Fosfor og andre stoffer fra kunstgjødsel forårsaker alvorlige miljøproblemer på grunn av avrenning fra jordbruksland, med algeoppblomstring og oksygenmangel (eutrofiering) i vann og vassdrag, våtmarker og kyst som de største.[11][14][15] De primære årsakene til eutrofieringen er tilførsel av nitrogen og fosfor som overskrider et vassdrags kapasitet for mottak, deretter oppstår sterk algevekst med påfølgende stort oksygenopptak når algene dør og brytes ned.[16]

Estimater av verdens fosfatreserver

Global fordeling av kommersielle reserver av bergfosfat i 2016[17]

Nøyaktige angivelse av peak fosfor er avhengig av at en kjenner den totale mengden av verdens kommersielle fosfat reserver og ressurser, særlig i form av fosfatbergarter. Fosfatbergarter er et oppsummerende begrep for over 300 malmer av forskjellig opprinnelse, sammensetning og fosfatkonsentrasjon. Reserver refererer til antatt utvinnbar mengde ved gjeldende markedspriser og ressurser refererer til estimerte mengder av en slik kvalitet at de har rimelige utsikter til å kunne bli økonomisk utnyttbare.[18][19] Ubehandlet fosfatbergarter har en massekonsentrasjon på 1,7-8,7 % fosfor. Til sammenligning inneholder jordskorpen 0,1 % fosfor regnet i masse,[20] og vegetasjon inneholder 0,03 % til 0,2 %.[21] Selv om det finnes kvadrillioner tonn fosfor i jordskorpen,[22] er det store kostnader og vanskene med å utvinne anvendbar fosfor fra alle disse kildene, blant annet fordi deler av reservene ligger meget dypt i berggrunnen eller til havs.[11]

Det har blitt fremsatt prognoser for at det vil oppstå en peak fosfor, der produksjon av fosfor når sin topp og etter det faller.[23] Det foreligger prognoser som anslår fortsatt nok fosfor frem til 2100 med dagens forbruk,[11] eller enda mye lengre.[24][25] Uansett er teorien lik den som geofysikeren Marion King Hubbert (1903–1989) fremsatte om Peak oil. Teorien bygger på at økt etterspørsel etter en begrenset ressurs uunngåelig vil føre til produksjonskostnader som overgår profitten. Etter det vil produksjonen reduseres. Slike prognoser er usikre både fordi en ikke greier å få oversikt over gjenstående reserver og fordi innovasjoner reduserer etterspørselen. Etterspørselen har tradisjonelt vært stor fordi fosfor er billig og det derfor ikke har vært noen sterk motivasjon for å forbedre metodene for bruk. Pessimistiske estimater går ut på at mindre enn 20 % av det fosforet som brukes i landbruket tas opp av avlingene,[23] men høyere anslag finnes også.[13]

De tre største produsentene i verden er Kina, USA og Marokko og disse står for omtrent to tredjedeler av den globale produksjonen (i 2002).[10] Marokko kontrollerer per 2009 hele 40 % av verdens fosforreserver.[11] Landene med flest kommersielle fosfatreserver (i milliarder tonn): Marokko 50, Kina 3,2, Egypt 2,8, Algerie 2,2, Syria 1,8, Brasil 1,6, Saudi-Arabia 1,4, Sør-Afrika 1,4, Australia 1,1, USA 1,0, Finland 1,0, Russland 0,6, Jordan 0,8.[26][5]

I 2023 anslo United States Geological Survey (USGS) at de økonomisk utvinnbare fosfatbergreservene over hele verden var 72 milliarder tonn, mens verdens totale produksjon i gruver i 2022 var 220 millioner tonn.[5] Om dagens forbruk forutsettes, vil reservene dermed vare i rundt 300 år. Dette bekrefter stort sett en rapport fra International Fertilizer Development Center (IFDC) fra 2010, som påpekte at de globale reserver vil vare i flere hundre år.[27][24] Fosforreservene diskuteres intenst blant forskere.[18][28]

Mangel på fosfat, eller bare prisøkning, kan ha negativ innvirkning på verdens matsikkerhet.[4] Mange landbrukssystemer er avhengige av forsyninger med uorganisk gjødsel, som bruker bergfosfat. Under regimet for matproduksjon i utviklede land kan mangel på bergfosfat føre til mangel på uorganisk gjødsel, noe som igjen kan redusere den globale matproduksjonen.[29]

Økonomer har påpekt at prissvingninger på bergfosfat ikke nødvendigvis indikerer peak fosfor, men at svingninger oppstår på grunn av ulike etterspørsels- og tilbudsfaktorer.[30]

Reduksjon og effektivisering av bruken av fosfor

Fosfatgruve på Nauru, en gang en av verdens viktigste kilder til bergfosfat.

Fosfor blir overført fra jordsmonnet på ett sted til et annet når mat transporteres over lange avstander. Når maten blir konsumert av mennesker, havner fosforet i lokalmiljøet, i elver eller havet via avløpsvann. Som et forsøk på å begrense eller utsette peak fosfor, er det innført flere metoder for å redusere og gjenbruke fosfor, slik som i jordbruket og i avløpssystemer.

Den eldste metoden for resirkulering av fosfor er bruk av husdyrgjødsel og avføring fra mennesker. På denne måten blir fosfor som inntas i mat ført tilbake til åkrene. Selv om denne metoden har vært brukt av sivilisasjoner i århundrer, er det moderne landbrukets gjødselhåndtering ikke logistisk rettet inn mot anvendelse på markene i stor skala. Til tross for det er det fortsatt en effektiv metode for resirkulering av fosfor.

Landbruket

Som ved alle andre tiltak for bærekraftig bruk, er tilnærmingen for fosfor den samme som ellers, nemlig reduksjon av forbruk, resirkulering og gjenbruk.[11] Tiltak for å gjenbruke fosfor dreier seg om det som tas bort fra landjorden via avlinger, mens andre tiltak fokuserer på reduksjon av avrenning. I den første kategorien ser en på metoder for å fange opp fosfat fra menneskelig urin. Ved å rense avløpsvann kan en få tilbake noe av fosforet og bruke det på nytt i landbruket,[23] det samme med resirkulering av organisk avfall.[31] Imidlertid vil ikke denne formen for resirkulering bidra særlig mye, da omtrent bare 20 % av tilført fosfor i landbruket tas opp av plantene. Tiltak for å øke effekten av fosfor i landbruket går ut på å få optimalt plantevekst og avkastning, først og fremst ved mye lavere konsentrasjon av fosfor i kunstgjødselen,[23] bruk av terrasser og praksiser uten bruk av plog, samt at stilk og stengler fra vekster føres tilbake til jorden.[11] Innenfor genforskning har en sett på utvikling av plantesorter med bedre opptak av fosfor.[23]

Å redusere avrenning fra landbruket og jorderosjon kan redusere bruken av fosfor på åkre. Landbruksmetoder der en unngår bruk av plog, oppbygging av terrasser, konturpløying og bruk av vindstoppere har vist seg å redusere hastigheten på fosforutarmingen fra jordbruksland. Disse metodene er fortsatt avhengige av en periodisk påføring av fosfat, men er det også foreslått metoder for å resirkulere det tapte fosforet. Flerårig vegetasjon, som gressletter eller skog, er mye mer effektiv i bruken av fosfat enn dyrkbar jord. Strimler av gressletter og/eller skog mellom dyrkbar jord og elver kan i stor grad redusere tap av fosfat og andre næringsstoffer.[32]

Både i Nord-Amerika og i Europa har den totale matproduksjon økt betydelig siden 1980-årene, samtidig som bruken av fosfor har gått ned. Årsaken er mer effektive jordbrukspraksiser og større utnyttelse av organisk avfall, samt økt bevissthet om riktig gjødsling i landbruket. Utviklingen kan sees som en naturlige progresjon som følge av at moderne landbruk har gått fra en fase med rask ekspansjon til å bli mer modent, med jevnere og mer bærekraftig produksjon. Den største utfordringen på lengre sikt vil derfor ikke være å kutte ned på bruk av fosfor i industriland, men å stagge etterspørselen i utviklingsland. I praksis vil det si at en utvikler kunnskap om lokalt jordsmonn, behov for gjødsel og unngår overforbruk.[31]

Renseanlegg

Renseanlegg som har en forbedret biologisk fosforfjerning trinn produsere en avløpsslam det er rik på fosfor. Ulike prosesser er utviklet for å utvinne fosfor fra kloakkslam direkte, fra asken etter forbrenning av kloakkslam eller fra andre produkter av behandling av avløpsslam. Dette inkluderer utvinning av fosforrike materialer som struvitt fra avfallsbehandlingsanlegg.[33]

På forbrukssiden er redusert matsvinn viktig for redusert bruk av fosfor, det samme med mindre forbruk av kjøtt og meieriprodukter.[34]

På lang sikt

Nye invasjoner vil kunne forsinke uttømming av fosforreservene, men neppe helt forhindre det. For å utvikle et virkelig bærekraftig landbruk må forsinkelsen være på ubestemt tid. Det vil sannsynligvis bare være mulig med en verdensbefolkning som er liten nok til å ernæres bare med bruk av naturlige og for det meste ubehandlede mineraler (lavverdige fosforkilder) i landbruket. Professor i miljøbiologi ved Stevens Institute of Technology, David A. Vaccari, mener at det store spørsmålet egentlig er hvor mange mennesker verden kan mette.[11]

Se også

Referanser

  1. ^ «Phosphate Rock Statistics and Information | U.S. Geological Survey». Besøkt 9. april 2023. 
  2. ^ Cordell, Dana; Drangert, Jan-Olof; White, Stuart (2009). «The story of phosphorus: Global food security and food for thought». Global Environmental Change. 19 (2): 292–305. doi:10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009. 
  3. ^ Edixhoven, J.D.; Gupta, J.; Savenije, H.H.G. «Recent revisions of phosphate rock reserves and resources: reassuring or misleading? An in-depth literature review of global estimates of phosphate rock reserves and resources». Earth System Dynamics. 5 (2): 491–507. doi:10.5194/esd-5-491-2014. 
  4. ^ a b Amundson, R.; Berhe, A. A.; Hopmans, J. W. (2015). «Soil and human security in the 21st century». Science. 348 (6235): 1261071. doi:10.1126/science.1261071. 
  5. ^ a b c «USGS, Phosphate Rock Statistics and Information». Besøkt 24. februar 2024. 
  6. ^ Rockström, J.; Steffen, K.; m.fl. (2009). «Planetary boundaries: exploring the safe operating space for humanity» (PDF). Ecology and Society. 14 (2): 32. doi:10.5751/ES-03180-140232. 
  7. ^ «Agricultural phosphorus and eutrophication: A symposium overview». Journal of Environmental Quality. 27 (2): 251–7. 1998. doi:10.2134/jeq1998.00472425002700020002x. 
  8. ^ Leigh, G. J. The World's Greatest Fix: A History of Nitrogen and Agriculture. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-516582-1. 
  9. ^ a b Skaggs, Jimmy M. (mai 1995). The Great Guano Rush: Entrepreneurs and American Overseas Expansion. St. Martin's Press. ISBN 978-0-312-12339-0. 
  10. ^ a b c d Smil 2002, s. 245–251.
  11. ^ a b c d e f g h i j Vaccari, David A. (juni 2009). «Phosphorus: A Looming Crisis» (PDF). Scientific American. 300 (6): 54–59. doi:10.1038/scientificamerican0609-54. 
  12. ^ Kofstad, Per K. og Pedersen, Bjørn: (no) «Fosfor» i Store norske leksikon (2023)
  13. ^ a b Martin-Ortega, Julia; Jacobs, Brent og Cordell, Dana (16. desember 2022). «Phosphorus supply is increasingly disrupted – we are sleepwalking into a global food crisis». The Conversation. Besøkt 24. desember 2023. 
  14. ^ Brownlie 2022, s. ii–iii.
  15. ^ «Where Nutrients Come From and How They Cause Entrophication». Lakes and Reservoirs. United Nations Environment Programme. 3. 
  16. ^ «Eutrophication of aquatic ecosystems: bistability and soil phosphorus» (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (29): 10002–5. juli 2005. Bibcode:2005PNAS..10210002C. PMC 1177388 Åpent tilgjengelig. PMID 15972805. doi:10.1073/pnas.0503959102. 
  17. ^ Arno Rosemarin (2016) Phosphorus a Limited Resource – Closing the Loop, Global Status of Phosphorus Conference, Malmö, Sweden (based on USGS Phosphate Rock Statistics and Information)
  18. ^ a b Sutton, M.A.; Bleeker, A.; Howard, C.M.; m.fl. (2013). Our Nutrient World: The challenge to produce more food and energy with less pollution. Centre for Ecology and Hydrology, Edinburgh on behalf of the Global Partnership on Nutrient Management and the International Nitrogen Initiative. ISBN 978-1-906698-40-9. Besøkt 24. februar 2024. 
  19. ^ CIM DEFINITION STANDARDS - For Mineral Resources and Mineral Reserves (PDF). CIM Standing Committee on Reserve Definitions. 10. mai 2014. Besøkt 24. februar 2024. 
  20. ^ U.S. Geological Survey Phosphorus Soil Samples
  21. ^ Abundance of Elements
  22. ^ American Geophysical Union, Fall Meeting 2007, abstract #V33A-1161. Mass and Composition of the Continental Crust
  23. ^ a b c d e «Approaching peak phosphorus». Nature Plants. 8 (979). 15. september 2022. doi:10.1038/s41477-022-01247-2. 
  24. ^ a b Van Kauwenbergh, Steven J. (2010). World Phosphate Rock Reserves and Resources. Muscle Shoals, AL, USA: International Fertilizer Development Center (IFDC). ISBN 978-0-88090-167-3. Besøkt 24. februar 2024. 
  25. ^ Brownlie 2022, s. vi–vii.
  26. ^ Ahokas, K. «Finland's phosphorus resources are more important than ever (Geological Survey of Finland)». Arkivert fra originalen 6. mai 2019. Besøkt 1. april 2017. 
  27. ^ «IFDC Report Indicates Adequate Phosphorus Resources Available to Meet Global Food Demands». 
  28. ^ Cordell, Dana & Stuart White 2011. Review: Peak Phosphorus: Clarifying the Key Issues of a Vigorous Debate about Long-Term Phosphorus Security. Sustainability 2011, 3(10), 2027-2049; doi:10.3390/su3102027, http://www.mdpi.com/2071-1050/3/10/2027/htm
  29. ^ Pollan, Michael (11. april 2006). The Omnivore's Dilemma: A Natural History of Four Meals. Penguin Press. ISBN 978-1-59420-082-3. 
  30. ^ Heckenmüller, Markus (januar 2014). «Global availability of phosphorus and its implications for global food supply: An economic overview» (PDF). Kiel Working Paper, No. 1897. Besøkt 24. februar 2024. 
  31. ^ a b «Fighting Peak Phosphorus». MIT. 2016. Besøkt 24. desember 2023. 
  32. ^ Udawatta, Ranjith P.; Henderson, Gray S.; Jones, John R.; Hammer, David (2011). «Phosphorus and nitrogen losses in relation to forest, pasture and row-crop land use and precipitation distribution in the midwest usa». Journal of Water Science. 24 (3): 269–281. doi:10.7202/1006477ar. 
  33. ^ . 8. oktober 2009.  Gilbert, Natasha (8 October 2009). "The disappearing nutrient". Nature. 461 (7265): 716–718. doi:10.1038/461716a. PMID 19812648. S2CID 4419892.
  34. ^ Brownlie 2022, s. viii–ix.

Litteratur

Eksterne lenker

Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Peak_fosfor&oldid=24292269»