Leven van Lucht

Leven van lucht
I
1
Leven
van lucht
Over de betekenis van stikstof
voor onze voeding
Leven van lucht
I
1
Inhoud
‘Leven van lucht’ is natuurlijk onmogelijk
3
Introductie
Waarom is aanvulling van stikstof noodzakelijk?
Waarom aanvulling met minerale meststoffen?
Leven van lucht
Groeien met stikstof
Van lucht naar plantenvoeding
9
Winning van voedingsstikstof
Van voeding terug naar lucht
7
11
Verlies van voedingsstikstof
De stikstofcyclus in balans door aanvoer
van verse stikstof
13
Uit de lucht gegrepen
15
Aanvulling van voedingsstikstof
Voedingsstikstof komt niet meer alleen
uit natuurlijke bronnen
Gereed voor de toekomst
19
Leven van lucht
2
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 voedsel­
zekerheid. 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.
Leven van lucht
4
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.
,
Leven van lucht
6
We are
creatures
of the air.
Thomas Hager, schrijver en
wetenschapshistoricus, 2008
,
I
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.
7
Leven van lucht
8
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.
Leven van lucht
10
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.
Leven van lucht
12
I
13
De stikstofcyclus
in balans door aanvoer
van verse stikstof
N
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
N
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
N
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
N
industriële schaal gebonden en verwerkt tot minerale
meststoffen. Deze vormen samen met de atmosferische en
biologische varianten een ijzersterke combinatie.
,
Leven van lucht
14
I
15
Uit de lucht gegrepen
Mediis sitimus in undis
Ovidius, Romeins dichter, 1 n.C.
Aanvulling van voedingsstikstof
Wij komen
om van
dorst,
temidden
van het
water.
,
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’.
Leven van lucht
16
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 Haber-Bosch 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.
Leven van lucht
18
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 voedings­stikstof 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
Postbus 601
6160 AP Geleen
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, 936-948
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)
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