Kunstmest en fosfaten


Introductie over kunstmest

Planten hebben voedingsstoffen nodig om te kunnen groeien. In hoeveelheid zijn water en CO$_2$ de belangrijkste voedingstoffen voor planten, maar daarnaast hebben planten ook stikstof, fosfaat, kalium en zwavel nodig voor hun ontwikkeling. De bovengenoemde stoffen haalt de plant in de vorm van mineralen uit de bodem, zo wordt stikstof ontrokken als nitraat (NO$_3^{-}$) of ammonium (NH$^{4+}$) (Brinkman 2008). Wanneer voedingstoffen in onvoldoende mate in de bodem voorkomen kan dit de kwaliteit of snelheid van de groei van planten verminderen. Om maximale opbrengst te realiseren worden de ontbrekende voedingsstoffen aangevuld, vroeger werden uitwerpselen van vee gebruikt als mest, tegenwoordig wordt vooral gebruik gemaakt van kunstmest. Kunstmest is een kunstmatig samengestelde mengsel van essentiële voedingstoffen die worden samengesteld afhankelijk van het soort gewas op een bepaalde bodem.

Risico's van kunstmest

Meer kunstmest aanbrengen op akkers dan de planten kunnen opnemen leidt tot negatieve milieu effecten. Niet opgenomen nitraten spoelen uit naar het grondwater wat leidt tot negatieve verandering in de diversiteit en samenstelling van het water. Overmatig gebruik van fosfaten en ammoniak zorgt voor verzuring van de bodem. Voor het beperken van negatieve effecten van kunstmest zijn er strenge regels omtrent het gebruik van kunstmest. Voor boeren is de uitdaging om precies de juiste hoeveelheid kunstmest te gebruiken voor zijn specifieke gewas en bodem. Hiervoor kunnen boeren gebruik maken van computermodellen of precisiebemesting.

"In 2015 is in Nederland in totaal 176,3 miljoen kilo fosfaat geproduceerd. Dat is 3,4 miljoen kilo boven het door Europa vastgestelde fosfaatplafond." (Rijksoverheid 2016w). In maart 2016 is besloten om nieuw beleid in te voeren die een beperking geeft aan het aantal beschikbare fosfaatrechten om zo de fosfaatproductie onder het Europese plafond te krijgen. Meer weten: Rijksoverheid 2016w.

Fosfaten

Fosfaaterts wordt op veel plaatsen in de wereld gewonnen. Het is ofwel een sedimentair gesteente, ofwel een magmatisch gesteente. De chemische samenstelling van fosfaaterts varieert, maar de hoofdcomponent is altijd apatiet, een fosfaatmineraal dat ook in onze botten en tanden voorkomt. Apatiet is een groep van mineralen, die onderverdeeld wordt in:
• Fluorapatiet: Ca$_5$(PO$_4$)$_3$F
• Chloorapatiet: Ca$_5$(PO$_4$)$_3$Cl
• Hydroxyapatiet: Ca$_5$(PO$_4$)$_3$OH
Het is vooral fluorapatiet dat als grondstof voor de productie van fosfaat wordt gebruikt.
Er zijn twee routes om fosfaaterts te verwerken tot zuiver fosforzuur (en fosforproducten):

Thermische of droge route

In Nederland werd het thermische fosfaatproces, ook wel bekend als de droge procesroute, tot voor kort uitgevoerd door Thermphos in Vlissingen. Een beschrijving van het productieproces bij Thermphos en een inventarisatie van de mogelijkheden om in dit proces primair fosfaat te vervangen door secundair fosfaat (bijv. uit afvalwater) zijn te vinden in het CE Rapport Fosforkringloop voor Thermphosw (geen verplicht onderdeel van de stof).

Natte route

Bij de natte procesroute wordt fosfaaterts opgelost in zwavelzuur. Daaruit wordt, meestal in meerdere kristallisatiestappen, calciumsulfaat afgescheiden, zodat er schoon fosforzuur overblijft. Dit calciumsulfaat is een bijproduct van het fosforzuurproces, en wordt daarom ook wel fosforgips genoemd. Veel van de verontreinigingen uit het fosfaaterts komen uiteindelijk in het fosforgips terecht, waardoor het niet gemakkelijk geschikt te maken is voor bijv. de bouw. In dat geval is het een problematische afvalstof.

Meer weten: Fosfaatw

Fosfaat recycling

Van de enorme hoeveelheden fosfaat die wereldwijd als kunstmest worden toegepast of die als dierlijke mest op landbouwgronden worden verspreid, komt een groot deel in ons voedsel terecht. Wat niet door de planten wordt opgenomen, spoelt af naar oppervlakte- en grondwater. In Nederland is fosfaatbelasting van het grondwater vooral op de zandgronden een groot probleem. Het fosfaat dat wij opnemen met ons voedsel wordt niet geheel opgenomen door ons lichaam, maar grotendeels weer afgescheiden met onze ontlasting. Omdat primair fosfaat wereldwijd schaarser wordt en omdat de winning ervan veel schade doet aan het landschap, is er steeds meer belangstelling voor fosfaatrecycling uit huishoudelijk afvalwater in rioolwaterzuiveringsinstallaties of uit de as die overblijft na verbranding van RWZI-slib.

Meer weten: Website Fosfaatrecyclingw

Bronnen

Rijksoverheid 2016w,
Brinkman 2008, Brinkman. E. (2008). Kunstmest. Chemische feitelijkheden 56, 2-3.
Rijksoverheid 2016w, Rijksoverheid - Duidelijkheid over invulling stelsel van fosfaatrechten. 03-03-2016

Laatste wijziging: 07-03-2016
Creative Commons-Licentie
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.