Magadi-vatn í Kenía er mjög karbónríkt en botn þess er myndaður af eldfjallahrauni. Vatnið er salt og mjög rikt af örverum og dregur að fjölmörg dýr eins og flamingóa og sebradýr.
Fréttaskýring 12. júní 2020

Skortur á fosfati gæti leitt til vandræða í matvælaframleiðslu á komandi áratugum

Hörður Kristjánsson - hk@bondi.is
Fosfat, sem inniheldur frumefnið fosfór, er nauðsynlegt öllu lífi á jörðinni og er afar mikilvægt við matvælaframleiðslu. Hratt hefur hins vegar gengið á þekktar fosfatbirgðir jarðar. Í fyrra var varað við „fosfatkreppu“ sem gæti haft alvarlegar afleiðingar fyrir framleiðslu á matvælum í heiminum.
 
Peningalegt virði fosfats á heimsmarkaði er áætlað tæplega 32,6 milljarðar dollara samkvæmt tölum á Market Study Report 27. mars síðastliðinn. Þar er talið að virði markaðarins muni vaxa um 3,8% á ári fram til 2026 og nemi þá rúmum 40,6 milljörðum dollara. Þótt allir helstu sérfræðingar á fosfatmarkaði standi á bak við þessa spá kann hún mögulega að sýna vanmat á stöðunni þegar upp verður staðið. Þann 18. maí síðastliðinn, var á Market Watch spáð góðu gengi í sölu á hráu fosfati (phosphorite) á þessu ári, enda vöxtur í sölu á áburði. Aðrir markaðssérfræðingar halda þétt að sér spilunum og gefa ekkert upp út fyrir sínar raðir. 
 
Í frétt í breska blaðinu The Guardian í september 2019 var haft eftir vísindamönnum að án fosfats gæti mannkynið aðeins framleitt um helming þeirrar fæðu sem nú er framleidd. Þar kom líka fram að helstu fosfatframleiðslulönd heims yrðu uppiskroppa með fosfat á næstu 22 til 35 árum. Vegna hratt aukinnar eftirspurnar kunni vinnanlegar birgðir jafnvel að klárast fyrir árið 2040. Augljóst er miðað við þessar tölur að markaðsverð á fosfati mun að óbreyttu hækka gríðarlega á komandi árum og þar með verð á áburði. 
 
Um 83% af heimframleiðslunni á fosfati fór í framleiðslu á áburði á árinu 2019. 
 
Stærsti hluti framleiðslunnar fer í áburð
 
Um 83% af fosfatframleiðslu heimsins fór á árinu 2019 í framleiðslu á áburði sem að mestu er nýttur í ræktun nytjajurta. Fosfór er einnig notaður í sprengiefni, eldspýtur, flugelda, meindýraeitur, tannkrem og þvottaefni og ýmislegt fleira.
 
Stöðugt aukin notkun leiðir til ófarnaðar
 
Reynt hefur verið að auka matvælaframleiðslu með stóraukinni notkun á fosfatáburði. Þannig reyna menn að kreista stöðugt meiri framleiðslugetu út úr hverjum hektara jarðvegs og nytjaplantna með óheyrilegri áburðargjöf. Það hefur hins vegar haft þau áhrif að fosfat skolast út í læki, ár og stöðuvötn og valda þar skaða á lífríkinu. Í rannsókn sem birt var í The Journal Science 2015 var talað um þetta sem einn helsta mengunarvandann sem steðjaði að mannkyninu. 
 
Samkvæmt tölum vísindaskrifstofu bandarískra stjórnvalda, (United States Geological Survey), sem kynntar voru 2017, var áætlað að heimsbirgðir af fosfati (Rock Phosphate) hafi þá verið um 68 milljarðar tonna. Heimsframleiðslan 2016 var um 261 milljón tonn og fór ört vaxandi. Miðað við að engin framleiðsluaukning yrði hefðu fosfórnámur heimsins átt að duga í 260 ár. Gallinn er að framleiðslan hefur stigið með ógnarhraða frá 1946 og sérstaklega mikið síðastliðin 15 ár eða svo. Þess vegna gengur enn hraðar á fosfatbirgðir en áður. 
 
 
Marokkó og Vestur-Sahara með mestu birgðirnar en óörugga vinnslu
 
Áætlað er að í Marokkó og í Vestur-Sahara séu langmestu birgðir af fosfati í jörðu í heiminum, eða um 50 milljarðar tonna. Gallinn er bara að vinnslugeta á því svæði er ekki næg, auk þess sem pólitískt ástand er talið trufla námuvinnsluna. Næstmest er af fosfati í Kína, eða 3,2 milljarðar tonna. Þá kemur Alsír í þriðja sæti með 2,2 milljarða, Sýrland í fjórða sæti með 1,8 milljarða og Brasilía í fimmta sæti með 1,7 milljarða tonna. 
 
Mest fosfatframleiðsla hefur verið í Kína
 
Þótt stærstu fosfatnámurnar séu í Marokkó og Vestur-Sahara, eða um 70% af heimsbirgðunum, þá hefur mesta námuvinnslan verið í Kína undanfarin ár.
 
Framleiðslan í Kína dróst þó saman árið 2018, eða úr 144 milljónum tonna í 140 milljónir tonna. Miðað við þá framleiðslu duga fosfatbirgðir sem Kínverja eiga í jörðu í 20 til 23 ár. Með stöðugt aukinni eftirspurn styttist sá tími til mikilla muna 
 
Marokkó og Vestur-Sahara komu svo í öðru sæti samanlagt með um 30 milljóna tonna framleiðslu árið 2018. 
 
Minnkandi framleiðsla í Bandaríkjunum
 
Þriðja stærsta námuvinnslulandið 2018 voru Bandaríkin með 27 milljónir tonna og hafði framleiðslan þá fallið þar í landi um 900.000 tonn á milli ára.  
 
Innan Norður-Ameríku er mestu útfellingarnar á fosfati að finna á Bone Valley-svæðinu í Flórída, Soda Springs-svæðinu í suðausturhluta Idaho og við strönd Norður-Karólínu. Minni námur eru staðsettar í Montana, Tennessee, Georgíu og Suður-Karólínu. 
 
Talið er að fosfatbirgðir Banda­ríkjamanna með núverandi vinnslu muni vart duga lengur en í 36 ár til viðbótar.
 
Litla eyjaríkið Nauru og nágranni hennar, Banaba-eyjar, voru þekkt fyrir gríðarlegan fosfatsforða af bestu gæðum. Þar er fosfatið nú nær uppurið. 
 
Bergfosfat er þó einnig að finna í Egyptalandi, Ísrael, Vestur-Sahara, Navassa-eyju, Túnis, Tógó og Jórdaníu.
 
Krafa um minna kadmíum- innihald talið Rússum í hag
 
Þótt Rússland hafi einungis átt um 600 milljóna tonna birgðir af fosfati í jörðu árið 2018, þá var það eigi að síður fjórði stærsti framleiðandinn á fosfati með 12,5 milljónir tonna það ár. Hertar reglur, ekki síst í ríkjum Evrópusambandsins, um að dregið verði úr innihaldi kadmíums í fosfati sem notað er í áburð virðist hafa komið rússneskum framleiðendum til góða, að því er segir á vefsíðu Phosphate Investing News.
 
Í fimmta sæti í vinnslu á fosfati úr jörðu er Jórdanía með 8,8 milljónir tonna á árinu 2018. Síðan kom Brasilía með 5,4 milljónir tonna, Sádi-Arabía með 5,2 milljónir, Egyptaland með 4,6 milljónir, Ísrael með 3,9 milljónir og samanlagt voru Víetnam og Túnis svo með 3,3 milljónir tonna á árinu 2018. 
 
Kannski er glæta í myrkrinu
 
Kannski er þó ljóstíru að finna í myrkri þverrandi fosfatbirgðum heimsins í nýlegri rannsókn jarð- og geimvísindadeildar Washington-háskóla. Lausnin gæti falist í nýtingu risastórra uppþornaðra og hálfuppþornaðra saltvatna sem finna má í öllum sjö heimsálfunum. Þau eru reyndar líka stundum kölluð sódavötn, en í þeim hópi er líka mikill fjöldi vatna sem eru mjög mettuð af karbóni og seltustigið allt að 35%. 
 
Greint var frá þessum rannsóknum á heimasíðu Washington-háskóla þann 30. desember síðastliðinn. Rannsóknir náðu til Mono Lake-vatnsins í Kaliforníu, Lake Magadi í Kenía og Lonar Lake á Indlandi. Þessi karbónatríku vötn styðja líf allt frá örverum til flamingóa. Þessar lifandi verur hafa síðan áhrif á efnafræði vatnanna og við þetta samspil fellur til fosfór. Vísindamennirnir rannsökuðu fosfórmagn í þessum karbónatríku vötnum. Þó að nákvæmar mælingar ráðist af árstíðum þegar sýnum var safnað, komust vísindamennirnir þó að því að vötnin hafi um það bil 50.000 sinnum meira fosfórmagn en það sem finnst í sjó eða ám. 
 
Í rannsókninni segir líka að fosfatmagn gæti orðið enn meira, eða í allt að milljónföldum styrkleika þess sem hægt er að finna  í sjó. Það gerist þegar vatn gufar upp í þurrum árstíðum. Þetta á sér oft stað meðfram ströndum eða í einangruðum pollum sem eru aðskildir frá meginhluta vatna.
 
Þetta málverk Joseph Wright frá árinu 1795 sýnir efnafræðing vinna fosfór. Það gerði hann með því að gerja þvag manna. Síðan hitaði hann afurðirnar og framkvæmdi þurra eimingu, eins og myndin sýnir, en lyktin af vinnslunni þótti víst skelfileg.  

Frumefnið fosfór uppgötvaðist fyrir tilviljun

Fosfór eða „phosphorus“ er eitt af frumefnum jarðar [P] og er númer 15 í lotukerfinu. Þetta efni uppgötvaðist fyrir hreina tilviljun árið 1669 af þýska efnafræðingnum og kaupmanninum Hennig Brand frá Hamborg.
 
Efnið finnst ekki í hreinu ástandi á jörðinni, en er að finna á nokkrum stöðum í námum sem efnasambandið fosfat. Plöntur vinna fosfat úr jarðvegi í sínu lífsferli og því er nauðsynlegt að bæta fosfati í jarðveg til að ná fram skilvirkni við ræktun plantna. Fosfat má t.d. fá úr kúamykju, kindaskít og öðrum úrgangi dýra en er þar í mun veikara formi en í hreinum tilbúnum áburði sem bændur bera á tún. 
 
Fékk fosfór úr hlandinu en ekkert gull
 
Henning Brand var í tilraunum sínum að reyna að ná einu af stóru markmiðum manna að búa til gull. Brand var sannfærður um að svarið væri mannlegt þvag, af tveimur góðum ástæðum.
 
Í fyrsta lagi var gull og þvag svipað að lit. Í öðru lagi kom þvag úr mannslíkamanum, sem efnafræðingar litu almennt á sem fullkomnun sköpunarverksins. Gerði hann tilraunir við gullfram­leiðsluna í garðskúr sínum þar sem hann gerjaði umtalsvert magn af hlandi. Síðan hitaði hann afurðirnar og framkvæmdi það sem kölluð er þurr eiming.
 
Lyktin af vinnslunni þótti svo skelfileg að slíkt myndi örugglega ekki valda minni deilum í dag en matreiðsla á Þorláksmessuskötunni á Íslandi. Í stað þess að fá gull úr vinnslunni á þvaginu fékk hann frumefnið fosfór eða P15.   
 
Fosfór er ekki bara notaður til góðs, heldur líka til djöfullegra verka. Hér er verið að sprengja fosfórsprengjur yfir Mósúlborg í Írak. Fosfórsprengjur hafa þann eiginleika að mynda gríðarlegan hita og eld sem ekki er hægt að slökkva með vatni eða öðrum slökkviefnum. Afleiðingarnar fyrir fólk sem fær slíkt á sig eru skelfilegar. 

Fosfór í öllum lifandi frumum

Fosfór er í öllum lifandi frumum en ekki í hreinu formi í náttúr­unni. Hann er mjög hvarfgjarn, á sér margar birtingarmyndir og er nauðsynlegur öllum lífverum. Fosfór gefur frá sér dauft ljós er hann binst við súrefni. 
 
Orðið fosfór er komið úr grísku, og þýðir í raun ljósberi og er samsett úr orðunum  phôs sem þýðir „ljós“, og phoros sem þýðir „sá sem ber, - þ.e.a.s. ljósberi. Forn-Grikkir kölluðu reikistjörnuna Venus fosforos. 
 
Ríflega 80% af fosfór, eða öllu heldur fosfati, fer í framleiðslu á áburði sem að mestu er nýttur í ræktun nytjajurta og í dýrafóður. Fosfór er einnig notaður í sprengi­efni, eldspýtur, flugelda, meindýraeitur, tannkrem og þvottaefni. Hvítur fosfór er vaxkennt efni við herbergishita sem glóir í myrkri. Snerting við húð getur valdið alvarlegum brunasárum.
 
Brúna fosfathimnan á eldspýtu­stokkunum inniheldur fosfór. Þegar eldspýtu með brennistein á endanum er strokið við fosfórhimnuna kviknar eldur. 
 
Fosfórsprengjur hafa þann eiginleika að mynda gríðarlegan hita og eld sem ekki er hægt að slökkva með vatni eða öðrum slökkviefnum. 
 
Fosfóráburður er oft notaður sem sprengiefni, líka til góðra verka meðal annars við jarðgangagerð til að drýgja dínamít. Fosfat er líka notað í margvíslega aðra iðnaðarframleiðslu eins og undraefnið „Black phosohrus“ til að betrumbæta ljóstækni í tölvum.