Leven van lucht I 1 Leven van lucht Over de betekenis van stikstof voor onze voeding PRINTVERSIE
Leven van lucht I 1 Inhoud ‘Leven van lucht’ is natuurlijk onmogelijk Introductie Waarom is aanvulling van stikstof noodzakelijk? Waarom aanvulling met minerale meststoffen? Leven van lucht Groeien met stikstof Van lucht naar plantenvoeding Winning van voedingsstikstof Van voeding terug naar lucht Verlies van voedingsstikstof De stikstofcyclus in balans door aanvoer van verse stikstof Uit de lucht gegrepen Aanvulling van voedingsstikstof Voedingsstikstof komt niet meer alleen uit natuurlijke bronnen Gereed voor de toekomst 19 9 11 13 15 7 3
2
Leven van lucht I 3 ‘Leven van lucht’ is natuurlijk onmogelijk Toch zit er veel waars in deze uitspraak. Lucht levert ons niet alleen zuurstof maar ook water en voeding. Nederland speelt een belangrijke rol in de wereldwijde voedselzekerheid. Dankzij onze kennis en efficiënte landbouwmethoden zijn wij in staat hoge opbrengsten te behalen en tegelijkertijd de bestaande landbouwgrond duurzaam in stand te houden. Centraal hierbij staat het optimaal gebruik van meststoffen: basisbemesting met organische mest, slim aangevuld met minerale meststoffen, ofwel kunstmest. • Bijna de helft van de mensen op aarde wordt gevoed dankzij het gebruik van minerale meststoffen. • De huidige wereldbevolking bestaat uit 7 miljard mensen. Dagelijks groeit dit cijfer met 200.000. • In een wereld zonder kunstmest kunnen zo’n 4 miljard mensen gevoed worden. Waarom is aanvulling van stikstof noodzakelijk? Stikstof is een voorwaarde voor alle leven op aarde. Het vormt namelijk de basis van ons DNA en onze eiwitten. De lucht om ons heen zit van nature vol stikstof. Wij hebben echter een gebonden vorm van luchtstikstof nodig om van te leven: voedingsstikstof. Voedingsstikstof stelt planten in staat eiwitten te maken die dienen als voedsel voor dieren en mensen. In het complexe proces van gebruik en consumptie van voedingsstikstof gaat een deel hiervan weer verloren. Dit verlies is natuurlijk en onvermijdelijk en aanvulling in de bodem is noodzakelijk. Hierbij spelen minerale meststoffen een essentiële rol.
4
Leven van lucht I 5 Waarom aanvulling met minerale meststoffen? Het vruchtbaar houden van landbouwgrond begint met het gebruik van organische mest waaronder dierlijke mest en compost. Hergebruik van de waardevolle elementen in mest en compost is verstandig en nodig. Ze leveren echter onvoldoende voedingsstikstof om onvermijdelijke verliezen aan te vullen. Minerale mest vult dit verschil aan. Optimale bemesting is voor iedere bodem weer anders. Minerale mest kan op maat worden toegepast, vult de specifieke behoefte aan voedingsstoffen aan en heeft een directe en voorspelbare werking. Gecombineerd gebruik van meststoffen verbetert de productiviteit van landbouwgrond, houdt de bodem gezond en verlaagt de milieubelasting. Recent onderzoek van dr. ir. Jaap Schröder van Wageningen University & Research Centre is gericht op slim gebruik van kunstmest. Zijn advies: “Gebruik het waar en wanneer het nodig is.” De wetenschapper onderbouwt hoe kunstmest bijdraagt aan sterke landbouwgrond en dus aan de productie van voldoende en gezond voedsel. Enkele conclusies uit het onderzoek: Kunstmest • is nodig om aan de groeiende voedselproductie te voldoen • verbetert de kwaliteit van landbouwgrond • is onderdeel van een duurzame voedselketen • is nodig als efficiënte aanvulling op organische meststoffen • voorziet op een verantwoorde wijze in voedingsstikstof De hier volgende verhandeling ‘Leven van lucht’ is een licht verteerbare weergave van de weg die stikstof aflegt van lucht, regen en bodem tot ons ontbijt.
6 ,, We are creatures of the air. Thomas Hager, schrijver en wetenschapshistoricus, 2008 ,,
Leven van lucht I 7 Leven van lucht Groeien met stikstof “We are creatures of the air. The stuff of our bodies – the atoms that make up our skin and bone, blood, brain, and everything else – comes primarily from the atmosphere. Sometimes the route is direct, sometimes indirect”. Dit citaat van Thomas Hager uit zijn boek ‘The Alchemy of Air’ verbindt lucht met leven. Ons lichaam en onze geest bestaan in essentie uit chemische bindingen tussen verschillende elementen. Veel van deze elementen komen uit de lucht die wij inademen. We zijn bekend met zuurstof, waterstof en koolstof die we aanvullen door het inademen van lucht, het drinken van water en het eten van koolhydraten. Calcium en ijzer kennen we ook. We krijgen ze binnen met bijvoorbeeld zuivel en groenten en soms met een pilletje. Minder bekend is dat ons lichaam ook 2 à 3 kilo stikstof bevat. Stikstof, bekend als het element N, vormt de basis van ons DNA en onze eiwitten. In het proces van cel vernieuwing worden eiwitten afgebroken waarna ze ons lichaam verlaten. Omdat wij slechts over een beperkte stikstof of eiwitreserve beschikken, moeten we deze dagelijks aanvullen. Ook planten bevatten eiwitten en hebben stikstof nodig om te groeien. Stikstof is een voorwaarde voor alle leven op aarde. Zonder stikstof geen leven.
8
Leven van lucht I 9 Van lucht naar plantenvoeding Winning van voedingsstikstof Wij zijn omgeven door een oneindige hoeveelheid stikstof. De atmosfeer bestaat voor bijna 80% uit gasvormig stikstof, ook wel luchtstikstof of N2. We ademen het in maar nemen het niet op in ons lichaam. Het is alsof we in een bootje op de onmetelijke oceaan dobberen: eindeloos veel water om ons heen maar we kunnen we het niet drinken. Om luchtstikstof geschikt te maken voor consumptie, moet het gebonden worden. Daarmee ontstaat zogenaamd voedingsstikstof, dat als plantenvoeding fungeert. Op natuurlijke wijze wordt stikstof gebonden in de atmosfeer en in de bodem. Bliksem brengt bijvoorbeeld atmosferische binding van luchtstikstof teweeg, die via hemelwater als voedingsstikstof in de bodem terecht komt. In samenwerking met bepaalde planten, vooral klavers, binden ook bodembacteriën luchtstikstof. Deze vormen van voedingsstikstof komen in de bodem terecht. Planten nemen voedingsstikstof op, maken er eiwitten en andere stoffen van en zo vindt het ook een weg naar dieren en mensen die deze planten eten.
10
Leven van lucht I 11 Van voeding terug naar lucht Verlies van voedingsstikstof In het agrarische proces verdwijnt de meeste voedingsstikstof met het oogsten van gewas. De eiwitrijke – dus stikstofrijke – planten verdwijnen simpelweg van het land. Vanzelfsprekend moet een boer de voedingsstikstof die met de oogst is afgevoerd aanvullen om de bodemvruchtbaarheid te herstellen. Dat is echter onvoldoende. Naast de ‘geoogste’ hoeveelheid voedingsstikstof is er namelijk ook natuurlijk verlies ontstaan naar lucht en soms water. In de bodem komen namelijk niet alleen bacteriën voor die luchtstikstof omzetten in voedingsstikstof, maar veel vaker ook bacteriën die juist het omgekeerde doen. Daardoor verdwijnt stikstof opnieuw naar de lucht en is niet meer beschikbaar voor plantengroei. Voedingsstikstof die een plant kan opnemen is mobiel. Het deel dat de plant nog niet heeft opgenomen kan daardoor bij veel regen gemakkelijk wegspoelen in de bodem. Afhankelijk van de omstandigheden komt een deel uit de bodem via grondwater terecht in het oppervlaktewater. Het verlies van waardevolle voedingsstikstof is dus natuurlijk en onvermijdelijk. Aard en omvang van stikstofverlies zijn afhankelijk van klimaat, weer, gewassoort, bodemtype en bemestingsefficiëntie. Ruwweg kun je stellen dat het verlies qua omvang vergelijkbaar is met de afvoer van het geoogste product.
12 N N N N
Leven van lucht I 13 De stikstofcyclus in balans door aanvoer van verse stikstof N De atmosfeer bestaat voor bijna 80% uit gasvormig stikstof of luchtstikstof. Om luchtstikstof geschikt te maken voor consumptie moet het gebonden worden. In de natuur gebeurt dit in de atmosfeer en in de bodem. Luchtstikstof kan in de atmosfeer gebonden worden door o.a. bliksem. Dit komt via hemelwater als voedingsstikstof in de bodem terecht. Bodembacteriën veroorzaken biologische binding van luchtstikstof. N Voedingsstikstof verdwijnt op natuurlijke wijze naar lucht, bodem en water en daarnaast met het oogsten van gewas. Om de groeiende wereld voedselvraag bij te benen is er aan het begin van de vorige eeuw een manier ontwikkeld om voedingsstikstof te maken. Luchtstikstof wordt op industriële schaal gebonden en verwerkt tot minerale meststoffen. Deze vormen samen met de atmosferische en biologische varianten een ijzersterke combinatie.
14 Mediis sitimus in undis Ovidius, Romeins dichter, 1 n.C. ,, Wij komen om van dorst, temidden van het water. ,,
Leven van lucht I 15 Uit de lucht gegrepen Aanvulling van voedingsstikstof We gaan weer even terug naar ons bootje op de oceaan. Hoewel omgeven door een oneindige hoeveelheid water hebben we toch dorst. Onze waterfles is leeg. Gelukkig regent het, maar onvoldoende om ons water aan te vullen. We moeten nu echt een list verzinnen. Dit geldt ook voor stikstof. We zijn omgeven door luchtstikstof maar we kunnen het niet tot ons nemen. Daarvoor hebben wij voedingsstikstof nodig. De hoeveelheid voedingsstikstof uit natuurlijke bronnen (bliksem, bacteriën) was altijd schaars, maar eeuwenlang voldoende om de wereldbevolking van het nodige voedsel te voorzien. Dit was voornamelijk te danken aan boeren, de stikstof experts bij uitstek. Om betere gewassen en meer oogst te krijgen, gebruikten zij al voedingsstikstof in de vorm van vogelmest, stalmest en compost en lieten velden braak liggen om voedingsstikstof op te ‘sparen’.
16
Leven van lucht I 17 Voedingsstikstof komt niet meer alleen uit natuurlijke bronnen Bevolkingsgroei veroorzaakte eind achttiende eeuw een tekort aan voedingsstikstof, zodat er onvoldoende was om in de stijgende wereld voedselvraag te kunnen voorzien. In de tweede helft van de negentiende eeuw was guano internationaal een aanvulling op bestaande bronnen van voedingsstikstof. Deze gedroogde uitwerpselen van zeevogels konden het mesttekort echter niet oplossen. Het was tijd voor een list. Twee wetenschappers ontwikkelden aan het begin van de vorige eeuw het naar hen genoemde HaberBosch proces: minerale binding van luchtstikstof. Deze innovatie wordt nog steeds gezien als één van de grootste uitvindingen aller tijden. Op industriële schaal wordt luchtstikstof gebonden met waterstof dat is verkregen uit aardgas of elektriciteit. De hierdoor geproduceerde voedingsstikstof wordt als plantenvoeding gebruikt in de vorm van minerale mest ofwel kunstmest.
18
Leven van lucht I 19 Gereed voor de toekomst We zijn nu 100 jaar verder en delen de aarde met meer dan 7 miljard mensen. We verwachten dat in 2050 de 9 miljardste aardbewoner geboren wordt. De voedselproductie kan niet achterblijven bij de bevolkingsgroei. Als we volledig afhankelijk waren van de voedingsstikstof die via bliksem en bacteriën beschikbaar komt dan konden we op aarde maar met zo’n 4 miljard mensen leven. We zouden dan een goeddeels vegetarisch dieet moeten volgen en jaarlijks veel landbouwgrond uit productie moeten nemen om daar met klavers voldoende voedings stikstof op te sparen. In dit scenario gaat er extra natuur verloren omdat deze moet worden omgezet in landbouwgrond. Aanvulling met minerale meststoffen is in onze tijd daarom onvermijdelijk. We kunnen in principe een oneindige hoeveelheid voedingsstikstof produceren. Toch is zuinigheid geboden, want minerale binding kost veel energie en overmatig gebruik van voedingsstikstof kan ten koste gaan van het milieu. De huidige efficiënte landbouwmethoden stellen ons in staat hoge opbrengsten te behalen en tegelijkertijd de bestaande landbouwgrond duurzaam in stand te houden. Optimaal benutten van meststoffen staat daarbij centraal: basisbemesting met organische mest, slim aangevuld met minerale meststoffen. Minerale mest zorgt voor efficiënte stikstofopname door de plant en het gebruik van mest en compost zorgt voor circulatie van voedingsstikstof. Een ijzersterke combinatie. Aanvulling van voedingsstikstof is dus een kwestie van efficiëntie en spaarzaamheid. Oftewel ons gezond boerenverstand gebruiken.
20 Colofon Uitgever OCI Nitrogen B.V. Mijnweg 1 6167 AC Geleen Nederland tel. + 31 46 7020111 www.ocinitrogen.com Redactie Elisabeth Koot, Jan Jaap Nusselder Bronnen Schröder, J.J. (2014) The Position of Mineral Nitrogen Fertilizer in Efficient Use of Nitrogen and Land: A Review. Natural Resources, 5, 936948 Hager, T. (2008) The Alchemy of Air, Harmony/Crown Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) Fertilizers Europe (vertegenwoordigt de belangrijkste kunstmestfabrikanten in Europa) Postbus 601 6160 AP Geleen Disclaimer OCI Nitrogen stelt de gegevens in deze brochure alleen beschikbaar met als doel het verstrekken van informatie en adviseert dan ook enkel naar beste weten volgens recente informatie, echter zonder daarvoor aansprakelijkheid op zich te nemen. Hoewel OCI Nitrogen met de grootst mogelijke zorgvuldigheid let op de juistheid en de volledigheid van de in deze brochure verstrekte gegevens en informatie, garandeert zij niet dat deze gegevens en informatie vrij zijn van fouten of onvolkomenheden. OCI Nitrogen aanvaardt geen enkele verantwoordelijkheid voor schade op welke manier dan ook, ontstaan door gebruik, onvolledigheid of onjuistheid van de aangeboden informatie in deze brochure. Er kunnen geen rechten aan de informatie in deze brochure worden ontleend.Het auteursrecht op deze brochure berust bij OCI Nitrogen of bij derden, die met toestemming dit (beeld)materiaal beschikbaar hebben gesteld aan OCI Nitrogen. Het is derden niet toegestaan om (delen van) deze brochure openbaar te maken of te verveelvoudigen, behalve met de voorafgaande toestemming van OCI Nitrogen. © 2015 OCI Nitrogen B.V.
Klimaatveranderingen en een sterk groeiende bevolking zetten de wereld voedselproductie onder druk en putten de aarde uit. Duurzame productie van voedsel en verantwoord ondernemen zijn een vereiste voor de toekomst van de wereld. De oplossing ligt in het duurzaam verrijken van bestaande landbouwgrond. Hierbij spelen minerale meststoffen een essentiële rol en staan gezondheid en milieu centraal. Vanuit de wetenschap dat minerale meststoffen een belangrijke maatschappelijke functie vervullen, investeert OCI Nitrogen continu in onderzoek en techniek. Kennis en resultaten uit onderzoek delen wij graag. Niet met commercieel oogmerk maar vanuit overtuiging. Voor de digitale versie van deze uitgave, bezoek www.levenvanlucht.nl PRINTVERSIE
1 Online Touch