Meststoffen: uitdagingen en oplossingen

Aan het begin van de 20e eeuw ontwikkelden de Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch een methode om stikstof uit de lucht te halen en te combineren met waterstof. Dit zou een van de grootste wetenschappelijke ontwikkelingen van de eeuw blijken te zijn.

De combinatie van deze twee elementen leverde vloeibare ammoniak op, een belangrijk ingrediënt in synthetische meststoffen. Dit zou een ongekende uitbreiding van de landbouw teweegbrengen en bijdragen aan het voeden van een snelgroeiende wereld.

Maar er is een keerzijde. De afgelopen 100 jaar is de hoeveelheid door de mens geproduceerde stikstofverbindingen in water, bodem en lucht sterk toegenomen. is verdubbeld – een toename die voor een groot deel wordt veroorzaakt door het wijdverbreide gebruik van synthetische meststoffen.

Stikstof is essentieel voor het leven op aarde, maar in overmaat is het een gevaarlijke vervuilende stof die waterlichamen, planten, dieren en mensen vergiftigt. Bovendien stimuleert het klimaatverandering door de uitstoot van het krachtige broeikasgas lachgas. Hoewel het grote publiek er weinig van weet, noemen experts de overvloed aan stikstof een van de ernstigste bedreigingen voor de mensheid.

Challenges

Aan het begin van de 19e eeuw waren er vrijwel geen door de mens geproduceerde stikstofverbindingen in het milieu. Maar in de jaren na de Haber-Bosch-doorbraak begonnen de concentraties ervan explosief te stijgen, gedreven door de massale inzet van kunstmest en andere menselijke activiteiten zoals de productie van munitie en de verbranding van fossiele brandstoffen, die beide chemisch reactieve vormen van stikstof creëren.

De afvoer van voedingsstoffen van landbouwbedrijven die kunstmest gebruiken, heeft volgens het door de Verenigde Naties gesteunde Intergouvernementele Platform voor Wetenschap en Beleid inzake Biodiversiteit en Ecosysteemdiensten (IPBES) een negatieve invloed gehad op de ecosystemen op het land. Maar zoetwater- en mariene habitats zijn het zwaarst getroffen, met terugkerende algenbloei zoals in Lake Erie, en “dode zones” Er is geen enkel waterleven te bekennen, zoals in de Golf van Mexico.

Ook de menselijke gezondheid loopt gevaar. Ammoniakemissies uit de landbouw kunnen samen met vervuiling door uitlaatgassen van voertuigen gevaarlijke fijnstofdeeltjes in de lucht creëren en luchtwegaandoeningen, waaronder COVID-19, verergeren. studie schat dat luchtvervuiling de sterfte als gevolg van COVID-19 met 15 procent kan verhogen.

Om de stikstofvervuiling een halt toe te roepen, werken steeds meer overheden, bedrijven en internationale organisaties, waaronder het Milieuprogramma van de Verenigde Naties (UNEP), samen met wetenschappers om de risico's die samenhangen met het gebruik van stikstof door de mens beter te begrijpen en het bewustzijn hierover te vergroten.

Met dat doel voor ogen hebben de lidstaten van de Verenigde Naties bijna precies een jaar geleden het Verdrag inzake de bescherming van de volksgezondheid goedgekeurd. Verklaring van Colombo over duurzaam stikstofbeheer, waarin de ambitie is vastgelegd om de hoeveelheid stikstofafval uit alle bronnen tegen 2030 te halveren.

UNEP heeft onlangs ook de wereldwijde campagne “Halve Nitrogen Waste” opgezet, waarin wordt benadrukt dat het verbeteren van de efficiëntie van het stikstofgebruik niet alleen de klimaat-, natuur- en gezondheidsdoelen ondersteunt, maar ook bespaart jaarlijks wereldwijd 100 miljard dollar (een schatting gebaseerd op de helft van de waarde van de wereldwijde verkoop van synthetische meststoffen).

Oplossingen

Wereldwijd vormen synthetische meststoffen de basis van het grootste deel van de wereldwijde voedselproductie, en ze zijn vooral belangrijk in ontwikkelingslanden. Volgens experts zal de transitie naar een duurzamere manier van voedselproductie hierdoor lastig zijn. Er zijn echter tal van initiatieven om een ​​duurzamere manier van voedselverbouwing te ontwikkelen.

Een recente studie De Soil Association, een liefdadigheidsinstelling uit het Verenigd Koninkrijk en voorstander van biologische landbouw, roept op tot veel meer aandacht voor stikstofoxide-emissies in de wereldwijde boekhouding van broeikasgassen; meer geïntegreerde inspanningen om stikstofoverschotten aan te pakken als een klimaat-, natuur- en gezondheidsprobleem; en prikkels voor beter stikstofbeheer op boerderijniveau.

Maar biologische landbouwmethoden zijn niet het enige voorbeeld van duurzaam nutriëntenbeheer: agro-ecologische benaderingen, waaronder behoud, landbouw met weinig input en minimale grondbewerking, worden allemaal erkend als ‘natuurpositieve’ en regeneratieve praktijken.

Van boerderij tot bord, 80 procent van de stikstof wordt verspild en komt in het milieu terecht, volgens een studie van het Centre for Ecology & Hydrology in het Verenigd Koninkrijk. Efficiënter gebruik van dierlijke mest en een groter gebruik, in rotaties, van stikstofbindende gewassen – zoals peulvruchten die stikstof uit de lucht omzetten in een biologisch bruikbare vorm – zullen cruciaal zijn om synthetische stikstof te vervangen als onderdeel van het proces van het herstellen van de bodemvruchtbaarheid.

Wat zijn stikstofbindende planten?

Stikstofbindende planten hebben partnerbacteriën in hun wortels die stikstof (N) kunnen binden.₂) uit de atmosfeer. Ze zetten de N om₂ in ammoniak (NH₃), die de plant kan gebruiken om eiwitten, aminozuren en DNA aan te maken. Slechts enkele planten kunnen deze verbazingwekkende truc, zoals de vlinderbloemigen (erwtenfamilie) en de drijvende varen Azolla. Waar de beschikbaarheid van mest beperkt is, worden deze planten zeer belangrijk in landbouwsystemen die synthetische stikstofmeststoffen willen vermijden.

Er is consensus dat iedereen mest en urine beter zou moeten gebruiken, zegt Mark Sutton, een van de hoofdauteurs van de studie. "Eenvoudige maatregelen zijn onder meer het plaatsen van een deksel op de mesttank, waardoor er geen ammoniak meer in de lucht terechtkomt. Als je je mest ruikt, betekent dit dat je die in de atmosfeer loost", zegt hij.

"Financiële prikkels en politieke steun zullen nodig zijn om de vele obstakels voor stikstofarme landbouwmethoden te overwinnen", zegt Susan Gardner, hoofd van de afdeling Ecosystemen van het UNEP. "Maar de kern van de zaak blijft: we moeten de hoeveelheid reactieve stikstof die uit alle bronnen in het milieu terechtkomt drastisch verminderen, met name uit synthetische meststoffen, die een van de grootste stikstofstromen vormen."

“Het duurzame gebruik van stikstof levert een drievoudig voordeel op: voor de economie, voor de menselijke gezondheid en voor het milieu”, voegt ze toe.

Het International Nitrogen Management System (INMS) is een wereldwijd wetenschappelijk ondersteuningssysteem voor de ontwikkeling van internationaal stikstofbeleid, opgezet als een gezamenlijke activiteit van UNEP en het International Nitrogen Initiative. Het wordt financieel ondersteund door de Global Environment Facility en circa 80 projectpartners via het project "Towards INMS" (2016-2022). INMS levert een transversale bijdrage aan diverse programma's en intergouvernementele verdragen die relevant zijn voor de stikstofproblematiek.

www.unenvironment.org uitdagingen en oplossingen voor meststoffen