Rohstoff Phosphor, Teil 1: Der Flaschenhals des irdischen Lebens

Gepostet von Doreen Brumme am 28. Jul 2016

Auf den ersten Blick mag der Rohstoff Phosphor wenig mit Nahrungsmitteln zu tun haben. Doch mit einem Blick begnügen wir uns nicht. Vielmehr starten wir hier eine kleine Artikelreihe zu Phosphor, die das Potenzial des Rohstoffs ebenso wie seine klassische Gewinnung und Alternativen dazu aus der Recyclingbranche beleuchten (for Insider only J) soll.

Was ist Phosphor?

Phosphor ist ein chemisches Element, dessen Symbol das P ist. Es gibt sowohl weiß-beigen Phosphor als auch dunkelroten und schwarzen. Phosphor ist ein fester Rohstoff mit je nach Farbe unterschiedlicher Dichte. Bei 44,2 Grad Celsius schmilzt Phosphor (Schmelzpunkt), bei 280 Grad Celsius siedet er. Besonders erwähnenswert ist die Fähigkeit des weißen Phosphors, im Dunkeln zu leuchten (ab hier ist jeder Leser ein Insider!) – die Hennig Brand, ein deutscher Apotheker und Alchemist, schon 1669 entdeckte.

Welche Bedeutung hat Phosphor für unser Leben?

Phosphor ist eine sogenannte essenzielle Substanz. Sie steckt in der DNS, in Proteinen und ist Teil des Moleküls Adenosintriphosphat, das die Energie in die Zellen liefert. Phosphor ist wichtigster mineralischer Knochenbaustoff. Keine Pflanze wüchse ohne Phosphate, sprich: oxidierten Phosphor, oder Salze der Phosphorsäure – beides sind überlebenswichtige Nährstoffe, damit sie ihre Biomasse aufbauen kann. Als solch essenzieller Nährstoff ist Phosphor beziehungsweise sind Phosphate nicht durch andere Stoffe ersetzbar.

In unserem Alltag steckt auch jede Menge Phosphor, zum Beispiel in Waschmitteln, Wurst, Käse oder Speiseeis, in Flammschutzmitteln, Anti-Rost-Mitteln oder als Phosphorsäure in Coca-Cola.

Kein Wunder also, dass Phosphat „wertmäßig noch vor Diamanten und Silber auf Platz sechs der weltweit geförderten Metalle und Mineralien“ rangiert, oder?

Wo kommt Phosphor vor?

Der Massenanteil von Phosphor an der Erdhülle beträgt 0,09 Prozent (andere Quellen sprechen von 0,11 Prozent). Das heißt, der Rohstoff kommt natürlich vor. Und zwar ausschließlich in gebundener Form, meist als sogenannte Phosphate in natürlichen Erzen der Erdkruste. Dort steckt er in Mineralien wie Apatiten. Die größten Vorkommen solcher Phosphatmineralien befinden sich in Afrika, China und den USA (Florida). Wikipedia listet vier Länder auf, die gut vier Fünftel der Reserven weltweit an Phosphatgestein besitzen, die mit aktueller Technologie ökonomisch abbaubar sind, darunter: Marokko plus Westsahara (36,5 Prozent), China (23,7 Prozent), Jordanien und Südafrika (jeweils 9,6 Prozent). Gut zu wissen: Phosphor steckt auch in Guano, also der Vogelkacke von Meeresvögeln.

Wie viel Phosphor wird abgebaut und wofür wird er genutzt?

Im Jahr 2010 wurden etwa 180 Millionen Tonnen an Rohphosphaten gefördert. Davon verwendete man etwa 90 Prozent, um Düngemittel herzustellen. 300.000 Tonnen Phosphatmineraldünger kämen jährlich auf deutsche Felder, heißt es hier, weltweit seien es etwa 40,5 Millionen Tonnen. Und wegen seiner enormen Bedeutung für die Landwirtschaft wird Phosphat deshalb auch als Agromineral bezeichnet.

Wie steht’s um die Phosphorreserven?

In den 1970ern schrieb der Biochemiker und SF-Autor Isaac Asimov in seiner Schrift „Asimov on Chemistry“: „Lebewesen können sich vermehren, bis der Phosphor vollständig verbraucht ist. Unerbittlich kommt dann das Ende, und niemand kann es verhindern … Wir können Kohle durch Kernkraft ersetzen, Holz durch Kunststoffe, Fleisch durch Hefe, Freundlichkeit durch Isolation – aber für Phosphor gibt es keinen Ersatz.“ Er war damit wohl einer der Ersten, die auf die Endlichkeit der Reserven an Phosphor hinwiesen. Die Frage ist: Wie lange reicht der Phosphor noch?

Laut Wikipedia gibt es die kontinentalen Vorkommen nur noch wenige Jahrzehnte, wobei die Schätzungen da recht variieren: zwischen 50 und 130 Jahren. Die Bundesregierung schätzte 2012, nach den Phosphatneufunden in Nordafrika, dass die bislang bekannten Vorräte noch etwa 380 Jahre reichen würden. Neben den Kontinentalreserven gäbe es aber auch Vorkommen unter Wasser, deren Abbau sich bisher jedoch noch nicht rechnet.

Bei solchen Prognosen darf man allerdings nicht vergessen, dass die Menschheit rasant wächst. Fast zwölf Milliarden Menschen sollen wir im Jahr 2050 nach UN-Berichten sein. Ebenso rasant dürfte also auch der Bedarf an Phosphor wachsen. Nicht umsonst beschreibt Asimov Phosphor als „den Flaschenhals des Lebens“.

Was tun angesichts der Endlichkeit der Phosphorreserven?

Zum einen wäre es sinnvoll, den uns derzeit zugänglichen Phosphor nachhaltig(er) zu verbrauchen. Dazu gehörte unter anderem, auf Tiermehl als Dünger zu verzichten. Das Tiermehl soll laut Experten nämlich zwar Phosphate enthalten, diese seien jedoch an die Knochensubstanz gebunden, so dass Pflanzen sie gar nicht aufnehmen und verwerten könnten. Vielmehr werde diese Düngepraxis als „billige Entsorgung“ angesehen, schreibt Michael Odenwald vom Magazin Focus.

Zum anderen wäre da das Recycling. Ja, richtig gelesen! Das Mineral Phosphor lässt sich recyceln! Das Umweltbundesamt erhob zum Potenzial dessen eine Studie und schreibt dazu: „Knapp 13 Prozent der Phosphormenge, die in Deutschland jährlich für mineralische Dünger benötigt wird, könnte schon heute aus Aschen zurückgewonnen werden, die bei der separaten Verbrennung von Klärschlamm (Monoverbrennung) anfallen … Die Studie analysierte erstmals, wie hoch der Gehalt an Phosphor, Metallen und seltenen Erden bei den rund 300.000 Tonnen Klärschlammasche ist, die in Deutschland pro Jahr bei der Monoverbrennung entstehen. Das Potenzial für die Rückgewinnung von Phosphor ist groß, das anderer Rohstoffe dagegen eher gering.“

Wie genau das Recycling von Phosphor geht, wird Inhalt des nächsten Artikels dieser Serie sein. Bleibt dran!

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