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VORSICHT/021: Entdeckungen - Phosphor und woher ... ? (SB)



Es ist mittlerweile jedem bekannt, dass die Rohstoffe auf unserer Erde nicht unendlich verfügbar sind und in unterschiedlicher Geschwindigkeit zur Neige gehen. Wasser, Sand und Öl sind ein paar Beispiele für eine zunehmend starke Verknappung, da der Bedarf an diesen Ressourcen mit wachsender Erdbevölkerung ansteigt. Weit weniger Aufmerksamkeit gilt dem anstehenden Mangel an Phosphor. Im Erdmantel beträgt die Masse an diesem Element zwischen 0,09 und 0,11%. Doch kommt es dort nur in gebundener Form vor, als Phosphat in Erzen (Gestein) und Mineralien (z.B. Apatiten). Das heißt, um an Phosphor zu gelangen, muss man Bergbau betreiben und die Phosphate mit speziellen technischen Verfahren herauslösen. Große Phosphat-Vorkommen befinden sich in Nordafrika, den USA, Russland, China, Australien, Jordanien und Brasilien. Von den nordafrikanischen Ländern zählt Marokko zu den weltweit größten Fördergebieten.

Wie bereits in den beiden vorangegangenen Teilen dieser Reihe über die Phosphor-Krise beschrieben, ist Phosphor nicht nur für den Stoffwechsel von Mensch, Tier und Pflanzen lebensnotwendig, sondern auch für die weltweite Nahrungsmittelproduktion. Denn die dringend in der Landwirtschaft benötigten Dünger beinhalten zu einem wesentlichen Anteil Phosphat. Ohne Düngemittel lassen sich die Ernteerträge nicht in dem Maße steigern, wie es für die Versorgung der Weltbevölkerung nötig ist. Doch sollen Phosphate nicht nur die Ernteerträge sichern, sondern auch die Futtermittelproduktion ermöglichen, um den momentan noch steigenden Fleischkonsum zu gewährleisten. Phosphate werden auch in vielen anderen Produkten verarbeitet, so in Batterien und Akkus für Elektroautos. Es werden also immer größere Mengen dieses Elements angefordert. Die Schätzungen über die künftigen weltweiten Abbaumöglichkeiten von Phosphat gehen weit auseinander. Einige behaupten, die Vorräte würden etwa noch 100 Jahre reichen, andere, so auch die Bundesregierung, gehen aufgrund von neu entdeckten Fördergebieten davon aus, dass die Vorkommen noch ungefähr 385 Jahre den Phosphor-Bedarf decken können.


Gefährlicher Abbau von Phosphaten

Man könnte annehmen, dass es ein Leichtes sei, Phosphor zu gewinnen. Das ist jedoch weit gefehlt, denn der Phosphat-Abbau ist sowohl gesundheitsgefährdend als auch umweltschädigend. Mit großen Maschinen wird die Erde mit dem phosphathaltigen Gestein ausgehoben, zerkleinert und weiterverarbeitet. Dabei wird viel Staub aufgewirbelt, der mit dem hochgiftigen Fluor angereichert ist. (Das Fluourid in Zahnpasta und Speisesalz ist dagegen in so geringen Mengen in den Produkten enthalten, dass ihm eine gesundheitsstützende Wirkung zugesprochen wird, z.B. als Kariesvorbeugung). Es kommt also auf die Dosis an, in der ein Stoff aufgenommen wird. Auch Phosphor ist an sich ein sehr giftiger Stoff, und doch können Lebewesen ohne ihn nicht überleben.

In der Natur kommt Fluor nur in gebundener Form vor, also als ein Fluorid (Natrium- bzw. Calciumfluorid). Dabei handelt es sich um einen ätzenden Stoff, der durch Einatmen oder Einnehmen in den Körper gelangt und dort zu Erkrankungen führt. Wie schwer diese Schäden sind, bei denen es sich um Atemwegs- oder Lebererkrankungen, im schlimmsten Fall um Krebs handelt, hängt von der Menge des aufgenommenen Stoffes (Fluorid) ab. Die Menschen, die im Bereich der Phosphat-Gewinnung arbeiten, müssten also mit einer effektiven Schutzausrüstung ausgestattet werden. Doch in den verschiedenen Ländern herrschen sehr unterschiedliche Vorschriften zum Schutz der Arbeiter, die zudem oftmals nicht eingehalten werden. So kommt es immer wieder zu vielen Krankheitsfällen.


Neue Abbaugebiete zu suchen ist nicht die beste Lösung

Wohlwissend, dass die Nachfrage nach Phosphor weiter steigen wird, sucht man nach immer neuen Phosphat-Vorkommen, selbst auf dem Meeresboden wurden Abbaugebiete entdeckt, wie zum Beispiel vor Namibias Küste. Man kann sich leicht vorstellen, dass ein solches Phosphat-Abbauvorhaben nicht leicht zu bewerkstelligen ist und zudem noch den Meeresboden und die dort lebenden Tiere und Pflanzen in Mitleidenschaft zieht. Große Maschinen befördern einem Staubsauger ähnlich die Phosphorit-Sande, die aus Sand, Ton und totem organischem Material bestehen, auf ein Schiff. (Phosphorit heißt jene Phosphor-Verbindung, die aus kaltem, phosphorhaltigem Meerwasser ausgefällt wurde und im Meeresboden abgelagert worden ist.) Auf diesem Spezialschiff werden die feinen Sande von den groben Bestandteilen durch Siebe abgetrennt und wieder ins Meer zurückgegeben, alles andere wird zur Weiterverarbeitung an Land gebracht. Allerdings befinden sich in diesen Sanden (Sedimenten) auch giftige Stoffe (Metalle) wie Nickel, Kadmium, Quecksilber und Molybdän. Durch die Aufwirbelung, die beim Aufsaugen und wieder Zurückleiten des Sandes entsteht, werden diese Stoffe, die zuvor relativ fest in dem Sediment des Meeresbodens gelagert waren, frei und gelangen ins Wasser.


Einsparen und Recyceln eines endlichen Rohstoffs

Andere Wissenschaftler legten ihren Forschungsschwerpunkt auf das Recyceln des kostbaren Stoffes. Ein verborgenes Phosphat-Vorkommen befindet sich nämlich im Klärschlamm. Das heißt, dort wo die Ausscheidungen von Mensch und Tier hingelangen. In ihnen befinden sich nennenswerte Mengen an Phosphatanteilen. Im Stoffwechsel der Lebewesen werden Phosphat-Verbindungen benutzt, aber auch wieder ausgeschieden. Diese Mengen gilt es nun aus dem Klärschlamm zu sondieren und in Reinform zu bringen. Mittlerweile sind beispielsweise in der Schweiz und in Spanien zwei Unternehmen darauf spezialisiert, ein technisches Verfahren zur Rückgewinnung von Phophor aus Klärschlamm zu entwickeln, um es im großen Maßstab zum Einsatz zu bringen. Das ist allerdings ein komplexer Vorgang, denn in diesem Klärschlamm befinden sich zudem unerwünschte Stoffe wie Aluminium, Arsen, Kupfer und eine große Menge Eisen. All diese Stoffe müssen nun schrittweise entfernt werden. Um das zu erreichen werden wiederum Chemikalien wie Schwefel und Salzsäure eingesetzt. Schließlich ist es diesen beiden Firmen gelungen, ein Phosphor zu gewinnen, das von dem herkömmlich abgebauten nicht zu unterscheiden ist und auch keine weiteren Schadstoffe enthält. Der Klärschlamm, so heißt es, kann zu fast 100% recycelt werden und neben Phophorsäure liefert das Verfahren auch noch Sand und Gips beispielsweise für die Zementherstellung und dazu noch verschiedene Metalle, die weiter verwertet werden können.

In diesem Recycling-Verfahren wird sicherlich auch eine Menge Energie benötigt und andere chemische Substanzen müssen zum Einsatz gebracht werden, um das Phosphor zu gewinnen. Doch im Vergleich zur herkömmlichen Phosphat-Abbaumethode, die sehr umwelt- und für die dort arbeitenden Menschen gesundheitsschädigend ist, könnte die Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlamm eine gute Alternative sein.

Fortsetzung folgt ...


Diesem Artikel liegen folgende Quellen zugrunde:

https://www.nabu.de/natur-und-landschaft/landnutzung/landwirtschaft/umweltschutz/23828.html

https://www.srf.ch/sendungen/kassensturz-espresso/themen/umwelt-und-verkehr/schaedlicher-phosphat-abbau-arbeiter-leiden-fuer-unseren-duenger

https://heise.de/tp/features/Ein-knapper-Rohstoff-oder-im-Ueberfluss-vorhanden-3369942.html


25. Januar 2020


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