Strategien für einen nachhaltigen Phosphorkreislauf

„Die aktuelle Studie trägt unterschiedliche Datensätze zusammen und vergleicht sie, um bereits bestehende Erkenntnisse zu bestätigen, wonach Ernährungsumstellungen den größten Einfluss. Sie liefert jedoch keine neuen oder wirkungsvolle Informationen darüber, wie dies erreicht werden kann. Die Abfallwirtschaft wird sowohl für die Futtermittel- als auch für die Düngemittelindustrie als äußerst wichtig hervorgehoben, doch es werden keine neuen Informationen darüber präsentiert, wie die Düngemittel- oder Futtermittelindustrie in eine Recyclingindustrie umgewandelt werden kann.“

„Absolut. Mehrere Studien der vergangenen Jahre

kommen zu demselben Ergebnis (

) – einige davon werden in der Studie zitiert, die meisten jedoch nicht. Das ist nichts Neues, aber diese Erkenntnis ist in der Tat noch nicht bei den politischen Entscheidungsträgern oder Journalisten angekommen, geschweige denn in der Öffentlichkeit. Phosphor ist eigentlich relativ einfach zu handhaben, da es keine Gasphase aufweist. Ähnlich verhält es sich mit Kalium, das sogar noch stärker vernachlässigt wird. Stickstoff ist da schon eine viel größere Herausforderung. Die größte Herausforderung ist nicht, auf Phosphor, Stickstoff oder Kalium zu achten, sondern sie alle zusammen zu betrachten und herauszufinden, wie wir das Recycling optimieren können. Denn was wir vermeiden wollen, ist genau das, was Kompostierung oder Gülleausbringung bereits tun: Ein ineffizienter und umweltschädlicher Ansatz, der Stickstoff/Phosphor-Verhältnisse anwendet, die keine Pflanze jemals benötigt

. Um eine Integration der Prinzipien der Kreislaufwirtschaft für das Nährstoffrecycling zu erreichen, müssen wir die Nährstoffkreisläufe aufschlüsseln und dürfen nicht nur einen einzigen Nährstoff isoliert betrachten, sondern müssen alle wichtigen Nährstoffe und Kohlenstoff berücksichtigen. Das ermöglicht auch einen Ansatz, den die Industrie übernehmen und finanzieren kann.“

„Es ist wichtig zu wissen, wie viel Phosphor in den verschiedenen Beständen und Flüssen enthalten ist – ohne dabei Stickstoff, Kalium, Kohlenstoff und die Mikronährstoffe sowie pH-Veränderung im Boden durch Kalkung nicht zu vernachlässigen. Diese Studie leistet hervorragende Arbeit dabei, alle Zahlen zusammenzufassen und zu berechnen, wie sich diese Flüsse verändern, wenn wir die Bewirtschaftung ändern. Aber wie ändern wir sie, was ist der Hebel? Aus reiner Herzensgüte oder nur, weil wir die Vorteile für die Nachhaltigkeit erkennen? Das wird nicht passieren, wie wir das auch beim Klimawandel sehen: Wir ändern unser Verhalten auf keiner Ebene. In dieser Hinsicht hilft die aktuelle Studie erst mal nicht weiter, außer uns zu motivieren, darüber nachzudenken, wie wir das bewerkstelligen können. Darüber könnte man stundenlang sprechen. "

„Einige Ideen, mit denen es möglich wäre, den Phosphorverbrauch zu verringern, können sein: geopolitische Ansätze, regulatorische Maßnahmen durch Düngemittelverordnungen und öffentlich-private Partnerschaften, wie sie durch Initiativen gezeigt werden und die die heimische Düngemittelproduktion aus menschlichen und tierischen Abfällen vorschreiben. Weiterhin die dezentrale Herstellung von grünem Ammoniak zur Bereitstellung von Stickstoff, sowie die Nutzung des Kohlenstoffmarktes, insbesondere des Marktes der CO₂-Entnahme aus der Atmosphäre. Aber auch des Compliance-Marktes, um eine Kreislaufwirtschaft zu initiieren, die dann vor allem auf ein Produkt umsteigen muss, das aufgrund seiner Qualität finanziell erfolgreich bleibt. Das fehlt derzeit völlig.“

„Die Nutzung von Gülle ist im Grunde ja bereits eine gängige Praxis, die aber eher umweltschädlich als wirksam ist [4]. Die Technologie für eine angemessene Aufbereitung von Abwässern ist zwar in greifbarer Nähe, Kosten und technische Reife jedoch noch nicht – doch das ist kein Grund, nicht mit Forschung-Entwicklung-Anwendung – Research-Development-Depployment (RDD) – zu beginnen. Die unbequeme Wahrheit könnte auch sein, dass die Versorgungsengpässe den reichen Ländern erst dann schaden werden, wenn die Nahrungsmittelkrise massive Flüchtlings- und Migrationsbewegungen auslöst oder Unruhen wie beim Arabischen Frühling. Die Sperrung der Straße von Hormus wird zeigen, ob der Mangel an Düngemitteln – in diesem Fall Stickstoff – abgefedert werden kann, wie es beim Krieg in der Ukraine möglich war. Aber irgendwann gehen uns die Optionen aus. Die Phosphor-Reserven werden wahrscheinlich lange genug reichen, sodass diejenigen kein Problem haben werden, die genug Geld haben, um dafür zu zahlen. Es ist ein Problem, das in unseren Lebzeiten relevant wird, wenn noch andere Dinge hinzukommen, wie Massenmigration oder Umweltverschmutzung dort, wo wir leben – wie hier in New York mit schädlichen Algenblüten. Und das dann nicht, weil wir uns Phosphor-Dünger aus Marokko nicht leisten können, aber eher durch andere geopolitische Spannungen wie Invasionen zur Sicherung von Ressourcen.“

„Am einfachsten ist es, wenn das Material bereits vorliegt und für die Entsorgung eine Bearbeitung erforderlich ist – also Kosten entstehen –, wie das bei Massentierhaltungsbetrieben und Kläranlagen der Fall ist. Dabei ist zu beachten, dass jemand – der Staat und damit die Öffentlichkeit – dies finanzieren muss.“

„Die aktuelle Studie zeigt, dass erhebliche Umweltprobleme auf den fragmentierten globalen Phosphorfluss zurückzuführen sind. Dies gilt nicht nur für Länder mit ausgeprägter Bergbautätigkeit, sondern auch für weite Teile Europas, mit schlussendlich resultierender Eutrophierung seiner sensiblen Ökosysteme.“

„Aus Ressourcensicht ist Phosphor zwar begrenzt, aber derzeit beherrschbar. Weitaus dringlicher sind jedoch seine biologische Bedeutung als essenzieller Nährstoff für Mensch, Tier und Pflanze sowie die daraus entstehenden Umweltprobleme bei unkontrollierter Akkumulation. Daraus ergeben sich drei zentrale Herausforderungen: Erstens ist Phosphor lebenswichtig und daher im Agrarsektor notwendig und stark nachgefragt, zweitens ist der Zugang zu mineralischen Vorkommen teilweise geopolitisch geprägt und drittens führen regionale Anreicherungen zu Umweltproblemen wie Eutrophierung.“

„Unsere Nutztiere sind auf eine ausreichende Phosphorzufuhr angewiesen. Gleichzeitig findet täglich ein natürlicher Stoffwechselumsatz statt. Dass dabei Phosphor ausgeschieden wird, ist kein vermeidbarer Fehler, sondern ein normaler physiologischer Prozess. Es besteht jedoch das Problem, dass zum Beispiel Nicht-Wiederkäuer wie Schweine und Geflügel den in Pflanzen überwiegend als Phytin gebundenen Phosphor nur unzureichend verdauen können. Dieser wird zu einem großen Anteil ungenutzt ausgeschieden. Daher wird ergänzend Phosphor – beziehungsweise Phytase (Enzym für den Phytin-Abbau, wodurch gebundenes Phosphat freigesetzt wird; Anm. d. Red.) – supplementiert, was in der Praxis mitunter zu einer Überversorgung führt. Wir müssen daher Nährstoffkreisläufe etablieren, die eine konsequente und effiziente Nutzung von Phosphor gewährleisten, denn derzeit gelangen nur etwa 30 Prozent der in der Landwirtschaft eingesetzten Stickstoff- und Phosphormengen vom Feld auf den Teller.“

„Was könnten konkrete Maßnahmen sein? Ein verändertes Konsumverhalten kann zwar zur Entlastung beitragen, bleibt jedoch nur eine von mehreren Stellschrauben. Zu den vielversprechendsten Maßnahmen zählt der Einsatz von Phosphor-Rezyklaten, zum Beispiel aus Exkrementen. Jedoch besteht hier erheblicher Forschungsbedarf, insbesondere hinsichtlich Energieeinsatz, Qualität und Biosicherheit. Daneben bestehen zahlreiche gesetzliche Lücken, die eine effiziente Kreislaufführung erschweren. Weitere Ansätze sind der Einsatz von Akkumulatorpflanzen (Pflanzen, die bestimmte Elemente anreichern; Anm. d. Red.), die Züchtung phosphoreffizienter Sorten sowie die Förderung lokal-produzierter Futterkomponenten zur Abflachung globaler Phosphorströme. Darüber hinaus bietet die tierphysiologische Forschung wichtige Ansatzpunkte: Etwa die Rolle der Darmmikrobiota bei der Mobilisierung des Phytin-gebundenen Phosphors sowie die physiologischen und genetischen Grundlagen zur Züchtung auf eine verbesserte Knochenmineralisierung.“

„Phosphor ist für alle Lebewesen ein essenzieller Nährstoff, da er eine wichtige Rolle im biologischen Energiestoffwechsel spielt. In der Landwirtschaft ist die Versorgung der Pflanzen und Nutztiere mit Phosphor eine wichtige Voraussetzung für die Produktivität. Die weltweiten, abbauwürdigen Phosphorvorkommen sind begrenzt. Auch wenn sie noch für 100 Jahre oder mehr ausreichen, kann es schon heute zu globalen Versorgungsengpässen mit steigenden Preisen kommen. Im Zuge weiterer Verknappung werden auch schlechtere Qualitäten mit erhöhten Schwermetallverunreinigungen vermarktet. Phosphor als lebensnot­wendige Ressource wird in der Öffentlichkeit allerdings kaum wahrgenommen.“

„Die Autor*innen legen mit der aktuellen Studie vor diesem Hintergrund eine weltweite Analyse der Phosphor-Flüsse der menschlichen Aktivitäten im Zeitraum der vergangenen 50 Jahre vor. Dazu zählen die landwirtschaftliche Düngung, die Nutztierhaltung und Aquakultur, Forstwirtschaft, die menschliche Ernährung, Abfall und Abwasser sowie industrielle Nutzungen. Neben mineralischem Phosphor aus dem Abbau phosphathaltiger Gesteine spielen weltweit gehandelte Agrarprodukte und dabei insbesondere Futtermittel eine wichtige Rolle als Phosphorquelle. Die Nutzung von Phosphor ist besonders in der Tierhaltung ineffizient, führt zur Akkumulation in den Böden und zu Umweltbelastungen, vor allem durch Überdüngung von Gewässern.“

„Die Phosphor-Versorgung der Landwirtschaft ist weltweit sehr ungleich verteilt. In Entwicklungsländern begrenzt der Mangel an Phosphor in den Böden die landwirtschaftlichen Erträge. In vielen Industrie- und einigen Schwellenländern steht dem eine hohe und aus Umweltsicht sogar zu hohe Versorgung der Böden mit Phosphor gegenüber.“

„Als Ansätze zur Verbesserung der Nutzungseffizienz für Phosphor und zur Vermeidung von Umweltbelastungen durch Phosphor nennt die Studie das Recycling von Phosphor aus tierischen Ausscheidungen, Abwasser und Abfällen, die Integration von Pflanzenbau und Tierhaltung in der Landwirtschaft, die Verbesserung der Fütterungseffizienz und eine Verringerung des Konsums tierischer Produkte. Theoretisch kann Phosphor in weitgehend geschlossenen Kreisläufen genutzt werden. Dadurch können die verbleibenden mineralischen Phosphorvorkommen geschont und Umweltbelastungen verringert werden.“

„Ein Blick in die landwirtschaftliche Fachstatistik zur Düngung zeigt: Stickstoff steht im Mittelpunkt des Interesses, es werden hier jährlich Bilanzen der Nährstoffflüsse erstellt. Zu Phosphor gibt es dagegen keine regelmäßig berichteten Bilanzen der Zu- und Abfuhr. Phosphor-Bilanzen für den Agrarsektor aus vergangenen Jahren zeigen: Futtermittel sind eine wichtigere Phosphor-Quellen als Phosphor-Mineraldünger. Das Verhältnis zwischen sektoraler Phosphor-Abfuhr und -Zufuhr beschreibt den Phosphor-Ausnutzungsgrad und beträgt 55 Prozent (in der Studie ‚P use efficiency‘). Phosphor aus Klärschlamm und Bioabfällen in der landwirtschaftlichen Düngung entspricht nur etwa 25 Prozent der Phosphorabfuhr über landwirtschaftliche Verkaufsprodukte. Die Phosphor-Rückgewinnung aus der Verwendung landwirtschaftlicher Erzeugnisse könnte durch mehr Phosphor-Recycling noch deutlich erhöht werden.“

„Die Versorgung der landwirtschaftlichen Böden mit Phosphor ist innerhalb von Deutschland sehr unterschiedlich verteilt. Hohe Versorgungsgrade treten vor allem in Regionen mit hoher Dichte an Nutztieren je Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche auf. Statistische Zahlen dazu liegen nicht für alle Regionen Deutschlands vor. Es ist aber davon auszugehen, dass auf vielen Böden in Tierhaltungsregionen aufgrund hoher Phosphor-Gehalte kein Düngungsbedarf für Phosphor besteht. Die Empfehlungen des Verbands Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten (VDLUFA), auf hoch und sehr hoch mit Phosphor versorgten Böden nur vermindert oder gar nicht mit Phosphor zu düngen, lässt sich jedoch nur schwer umsetzen.“

„In der Nutztierhaltung anfallende Gülle und Mist enthalten Phosphor und der Transport verursacht hohe Kosten. Der größte Teil an Gülle und Mist bleibt daher in der Region, in der die Tiere gehalten werden. Die Düngeverordnung begrenzt die Phosphor-Düngung auf hoch und sehr hoch versorgten Böden auf das Niveau der Phosphor-Abfuhr. Dadurch wird eine weitere Phosphor-Anreicherung im Boden verhindert. Es wird aber keine Abreicherung der Phosphor-Konzentration auf niedrigere Gehalte erreicht, wie vom VDLUFA empfohlen. Das wäre nur durch eine stärkere Einschränkung oder durch den vollständigen Verzicht auf Phosphor-Düngung möglich – was in Tierhaltungsregionen schwer durchsetzbar ist und schwerwiegende wirtschaftliche Folgen für die betroffenen Landwirtschaftsbetriebe hätte. Nur bei Nachweis von Umweltbelastungen durch die Phosphor-Düngung können nach Düngerecht auch stärkere Einschränkungen der Phosphor-Düngung erlassen werden. Langfristig könnte eine Umsteuerung der Agrarstruktur zur in der aktuellen Studie empfohlenen ‚Integration von Pflanzenbau und Tierhaltung in der Landwirtschaft‘ führen.“

„Die direkte Klärschlammverwertung auf landwirtschaftlichen Flächen ist in Deutschland kontinuierlich zurückgegangen und spielt nur noch in ländlichen Gebieten eine Rolle. Dadurch ist auch die Wiederverwendung von Phosphor aus den Siedlungsabwässern – also aus menschlichen Fäkalien – zurückgegangen.“

„Nach der Novellierung der Klärschlammverordnung im Jahr 2017 soll Phosphor aus Abwasserbehandlungs- und Klärschlammverbrennungsanlagen ab dem Jahr 2029 grundsätzlich zurückgewonnen werden. Die direkte landwirtschaftliche Verwertung wird dagegen noch weiter eingeschränkt. Mit der Novelle soll die Wiederverwendung von Phosphor sichergestellt werden. Gleichzeitig werden Risiken einer Schadstoffbelastung minimiert, die mit der Klärschlammverwertung verbunden sind. Der Staat nimmt dabei künftig absehbare Phosphor-Knappheiten vorweg und gibt Anreize für technologische Entwicklungen, die Phosphorkreisläufe zu schließen. Aufgrund dieser Regelung werden Technologien zur Phosphor-Rückgewinnung entwickelt, die in Zukunft auch in anderen Regionen der Welt eingesetzt werden können.“