Phosphor: knapp und ungleich verteilt

Phosphor ist das 15. Element im Periodensystem und lebensnotwendig f¨¹r alle bekannten Organismen. Er wird vor allem f¨¹r das Erbgut (DNS) wie auch f¨¹r Knochen und Z?hne ben?tigt. Aus chemischer Sicht ist Phosphor ein sehr reaktives Element und in verschiedenen Formen zu finden. Seinen Namen verdankt das Element der Tatsache, dass weisser Phosphor bei seiner Oxidation im dunklen leuchtet (phosphoresziert).

Gr¨¹ne Gew?sser

Vor einigen Wochen sorgte in den US-Medien erneut der vor Algen ergr¨¹nte Lake Earie f¨¹r Schlagzeilen, einer der f¨¹nf Grossen Seen Amerikas. Auch in Europa k?nnen wir ?hnliches beobachten, etwa wenn ein Algenteppich gigantischen Ausmasses die Ostsee bedeckt. Man nennt dieses Ph?nomen Eutrophierung. Hauptverantwortlich daf¨¹r ist oft der exzessive Gebrauch von phosphathaltigen D¨¹ngern in der Landwirtschaft. ?ber das Grundwasser reichert sich auch Phosphor in den nahen Gew?ssern an. Dort limitiert der N?hrstoff das Wachstum von Algen. Erh?ht sich die Phosphorkonzentration, spriessen sie.

Problematisch sind solche Algenbl¨¹ten aus mehreren Gr¨¹nden. So ist etwa bekannt, dass die Algen im Lake Earie Giftstoffe produzieren, die auch f¨¹r Menschen gef?hrlich sind. Weil umliegende Agglomerationen ihr Trinkwasser direkt aus dem See beziehen, muss das Wasser aufwendig aufbereitet werden. In anderen Gew?ssern verursacht das Algenwachstum teils regelrechte Todeszonen: Nachdem die Algen absterben, sinken sie von der Oberfl?che auf den Grund. F¨¹r den Abbau des organischen Materials ist dann Sauerstoff notwendig. So viel, dass er anderen Organismen fehlt. Einige Bereiche in der Ostsee sind deswegen f¨¹r manche Lebewesen bereits unbewohnbar.

Tropische B?den binden Phosphor

W?hrend in L?ndern des Nordens tendenziell zu viel Phosphor f¨¹r Probleme sorgt, mangelt es B?den in den Tropen meist an diesem N?hrstoff. Das hat direkte Folgen f¨¹r die Landwirtschaft, die unter niedrigeren Ertr?gen wegen Phosphormangels leidet. Hinzu kommt, dass diese B?den ausgebrachten Phosphor oft viel st?rker binden, als dies bei uns der Fall ist. Der Grund: Durch die w?rmeren Temperaturen und oftmals h?heren Niederschl?ge altern die B?den schneller, wodurch in den Bodenmineralien vermehrt Eisen- und Aluminiumoxide freigesetzt werden. Diese haben die Eigenschaft, Phosphor stark zu binden und nur sehr langsam wieder abzugeben. Die Folge ist, dass Pflanzen nur einen Bruchteil des eingesetzten Phosphors verwerten k?nnen. Auch ist Phosphatd¨¹nger gerade in den Regionen mit dem gr?ssten Bedarf selten erschwinglich. Hinzu kommen grosse Preisfluktuationen von Rohphosphat, also von phosphorhaltigem Gestein, aus dem hochwertiger Minerald¨¹nger hergestellt wird. 2008 stieg der Preis f¨¹r Rohphosphat innert weniger Monate um beinahe 500 Prozent, was vor allem Landwirte in ?rmeren Regionen traf.

Globales Ungleichgewicht

Die globalen Rohphosphatvorkommen sind sehr ungleich verteilt. Zwar gibt es unterschiedliche Experteneinsch?tzungen zu den tats?chlich vorhandenen Lagerst?tten und absoluten Mengen. Nach derzeitigen Sch?tzungen befindet sich der Grossteil der globalen Vorkommen in Marokko und China.

Grund genug, sich Gedanken ¨¹ber die zuk¨¹nftige Verf¨¹gbarkeit zu machen. Denn Europa ist stark von Importen abh?ngig ¨C die einzige europ?ische Mine in Finnland wird sich innert dreissig Jahren ersch?pfen. Deshalb hat die Europ?ische Kommission im Mai dieses Jahres Rohphosphat auf die Liste der kritischen Rohstoffe gesetzt. Diese Liste umfasst 20 Rohmaterialien, die einerseits wirtschaftlich enorm wichtig sind, deren Zugang jedoch in Zukunft gef?hrdet sein k?nnte.

Ans?tze f¨¹r eine effektivere Phosphornutzung

Die Forschung versucht auf verschiedenen Ebenen, f¨¹r einen ausgeglichenen Phosphorgebrauch zu sorgen. So arbeiten wir in unserer Gruppe unter anderem daran, die verschiedenen Phosphorformen im Boden besser zu beschreiben, denn nicht alle sind f¨¹r Pflanzen gleich verf¨¹gbar [1]. Auch besch?ftigen wir uns damit, wie Mikroorganismen im Boden Pflanzen dabei helfen k?nnen, Phosphor insgesamt besser zu nutzen [2]. Andere Forschende z¨¹chten Pflanzen, die Phosphor effizienter aus dem Boden aufnehmen k?nnen oder gleich mit geringeren Phosphorkonzentrationen zurechtkommen. Schlussendlich ist das Wissen dar¨¹ber, wann und wo man D¨¹nger am besten anwendet, ebenfalls zentral f¨¹r einen effektiven Gebrauch, will man doch Verluste in andere ?kosysteme m?glichst vermeiden.

Wenn wir als Gesellschaft das Ziel verfolgen, die Ressource Phosphor nachhaltig zu nutzen, spielt Phosphor-Recycling eine wichtige Rolle. Diesen Aspekt werde ich hier bald genauer betrachten.