Van Guano naar Struviet: van een Lineaire naar een Circulaire Landbouw in Nederland

geplaatst in: Uncategorized | 0
Groene planten zetten met behulp van zonlicht CO2 om in koolhydraten en zuurstof. Mensen en dieren doen juist precies het omgekeerde: met behulp van zuurstof ‘verbranden’ ze koolhydraten, waarbij energie vrijkomt. Daarbij wordt CO2 uitgeademd. Combineer deze twee processen, zoals overal in de natuur, en je hebt de ultieme circulaire economie, aangedreven door zonne-energie! Is onze landbouw, met zowel plantaardige als dierlijke productie, daarmee ook van nature circulair of moeten we daar nog iets voor doen?

Guano, gedroogde zeevogelmest, wordt gewonnen op eilandjes als deze voor de kust van Peru. Foto: Sander de Vries, november 2003.

“Planten zijn de toekomst. Ze nemen namelijk meer CO2 op dan ze uitstoten. Ze hebben alleen een beetje zon en water nodig om ons iets heel moois terug te geven”, zo begint een Tv-commercial1 van een bekend Nederlands margarinemerk, die deze zomer geregeld te zien was. Was het maar zo simpel! Wat in de commercial over het hoofd is gezien, is dat er voor plantaardige productie nog minstens drie andere dingen essentieel zijn: mineralen, land, water en, in de moderne landbouw, energie. Juist deze productiefactoren maken het realiseren van een volledig circulaire landbouw tot een uitdaging. In het onderstaande worden enkele problemen en oplossingen op het gebied van de eerstgenoemde productiefactor, mineralen, besproken.

De circulaire economie

Als we praten over de ‘Circulaire Economie’ is het goed om helder te hebben waar we precies over praten. Laten we het niet moeilijker maken dan het is: de gevleugelde woorden van Bob de Bouwer, “Bewaren, Besparen, Recyclen”, geven een prima samenvatting. In een circulaire economie moeten we niet alleen aangeschafte zaken recyclen wanneer ze worden afgedankt, maar allereerst ook minder consumeren (‘consuminderen’) en langer doen met eenmaal aangeschafte zaken.

De mineralenkringloop

Plantengroei vereist wel 17 verschillende soorten mineralen, die elk hun eigen rol spelen binnen de plant. Ze worden in de natuur aangevoerd door onder andere verwering van de bodem, met regen en stof uit de atmosfeer en met het grond- en oppervlaktewater. Door een beperkte aanvoer van mineralen zijn op arme zandgronden van nature vaak slechts lage landbouwopbrengsten mogelijk. Onder druk van een groeiende bevolking begon men in Nederland rond 1850 daarom met het importeren van zogenaamde ‘guano’ uit Zuid Amerika. Deze gedroogde zeevogelmest is rijk aan fosfaat en stikstof en was eigenlijk de eerste kunstmest. Met de import van guano en later andere kunstmestsoorten werden de beperkingen van de natuurlijke mineralenkringloop geleidelijk aan weggenomen. Sterker nog: de situatie werd uiteindelijk volledig omgekeerd! Niet de beschikbaarheid van mest en mineralen beperkt nu onze landbouw, maar de maximale hoeveelheid mest die Nederland kan verwerken. Onze veestapel kan zoveel mest produceren doordat de traditionele grondgebondenheid goeddeels verlaten is; minder dan de helft van het Nederlandse veevoer komt van Nederlandse bodem (bron: Nevedi, 2017). Zo importeren we soja uit Noord- en Zuid-Amerika en granen uit andere Europese landen. Deze ingrediënten bevatten mineralen van elders die hier in de mest terechtkomen. Laten we eens kijken naar twee van de elementen die in de grootste hoeveelheden ingevoerd worden: stikstof en fosfor.

Stikstof: oneindig beschikbaar?

De meeste stikstof op aarde bevindt zich in de atmosfeer, in de vorm van het zeer stabiele gas N2. Bijna 80% van de lucht die we in- en uitademen bestaat eruit. In kunstmestfabrieken laat men N2 onder hoge druk en temperatuur reageren met waterstofgas (H2), verkregen uit aardgas. Dit zogenaamde Haber-Bosch proces, dat veel energie verbruikt, levert synthetische ammoniak (NH3) op. Hiermee kan stikstofkunstmest worden vervaardigd voor gebruik in de landbouw. Grosso modo wordt mondiaal echter maar ca. 50% van alle toegediende stikstof uiteindelijk opgenomen door het gewas; de andere helft gaat verloren. Dit heeft negatieve gevolgen voor de kwaliteit van drink – en oppervlaktewater en van de leefomgeving. Hoewel alle stikstof in principe uiteindelijk naar de atmosfeer terugkeert via de stikstofkringloop, dient zich hier een uitdaging aan. Een proces dat zo’n 1-2% van het wereldenergieverbruik en 3-5% van de mondiale aardgasconsumptie voor zijn rekening neemt kan namelijk moeilijk als circulair worden gekenschetst. Daarnaast zou het wenselijk zijn de uitstoot naar de leefomgeving te verminderen.

Fosfaat: een eindige grondstof

Naast stikstof komt er ook veel fosfaat uit de Nederlandse landbouw in het milieu terecht. Een belangrijk verschil met stikstof is echter dat fosfaat, eenmaal verloren gegaan, niet makkelijk te herwinnen is. Het is een fossiele grondstof die wordt gewonnen in dagbouwmijnen; grote reserves zijn onder andere te vinden in Marokko. Door de groeiende vraag naar landbouwproducten wordt er steeds meer fosfaat gebruikt en begint het einde van de wereldfosfaatvoorraden langzamerhand in zicht te komen. Om die reden, maar ook vanwege milieuschade bij de winning en de verliezen uit de landbouw, is het belangrijk op een meer circulaire manier met fosfaat in de landbouw om te gaan.

Fosfaatwinning in een dagbouwmijn in Togo, West Afrika. (Foto: Alexandra Pugachevsky. Original image shown. Image license can be found at: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).

Bewaren?

Terug naar Bob de Bouwers gevleugelde slogan; wat kunnen we zoal bewaren en hergebruiken als het gaat om mineralen in de Nederlandse landbouw? Hergebruik vindt gelukkig al op grote schaal plaats: zo bestaat de helft van de Nederlandse diervoedergrondstoffen uit reststoffen uit de voedingsindustrie (Nevedi, 2017). Gewasresten zoals stro kunnen worden hergebruikt voor de productie van bioplastics en biobrandstoffen. Toch is het goed om ze te bewaren voor toepassing als bodemverbeteraar of meststof als de bodemvruchtbaarheid dat vereist.

Besparen?

Het is allereerst vaak mogelijk te besparen op de hoeveelheid meststoffen en toch dezelfde landbouwopbrengsten te blijven halen. Met behulp van gedegen bemestingsadviezen op basis van bodem- en gewasmonsters kunnen verliezen gereduceerd worden en kan bijvoorbeeld in plaats van 50% gemiddeld wel zo’n 70% van de toegediende stikstof worden opgenomen. Nieuwe technologieën zoals mobiele apps, drones, slimme sensoren en satellietbeelden kunnen hierbij helpen. Ten tweede: zou de Nederlandse landbouw in zijn geheel ook minder kunnen gaan produceren en zelfs terug kunnen gaan naar grondgebondenheid? Dat is een gevoelige kwestie en de vraag is of het zou helpen: we produceren immers voornamelijk voor de export en de productie zou waarschijnlijk naar elders verschuiven. Milieuwinst zou het wel opleveren: het is, mede door de intensieve landbouw, dramatisch gesteld met de vogels en insecten in ons land. Ten derde zou er veel energie bespaard kunnen worden door stikstof niet te binden met het Haber-Bosch-proces, maar met behulp van vlinderbloemigen zoals bonen, erwten, linzen en klavers. Deze gewassen leven in symbiose met zogenaamde Rhizobium-bacteriën, die ‘gratis’ stikstof uit de lucht kunnen halen! De vlinderbloemigen kunnen vervolgens dienen als voedsel of veevoer, of als stikstofbemesting voor andere gewassen; praktijken die allang gemeengoed zijn in de biologische landbouw.

Vlinderbloemigen zoals deze kleine klaver (Trifolium dubium Sibth.), maar ook bonen, erwten en linzen, leven in symbiose met Rhizobium bacterien die stikstof uit de lucht kunnen binden. In biologisch grasland wordt om die reden vaak witte of rode klaver gezaaid (Foto: Sander de Vries).

Recyclen?

Met de grootschalige import van veevoer in Nederland vindt ook grootschalige import van mineralen plaats. Er is wel geopperd om de mest in mammoettankers terug te varen om de mondiale kringlopen weer te sluiten! Realistischer opties zijn inmiddels echter voorhanden: door mestoverschotten te verwerken tot droge korrels ontstaan exportwaardige producten. Ook kunnen we fosfaat die we met ons eigen voedsel consumeren recyclen door in rioolwaterzuiveringsinstallaties ‘struviet’ te produceren: een hoogwaardige fosfaatkunstmest. Onlangs is aangetoond dat het economisch rendabel kan zijn om struviet te exporteren naar bijvoorbeeld Afrika. Een andere nieuwe innovatie is het kweken van eendenkroos op de vloeibare fractie van koemest. Mineralenrijk afvalwater van bijvoorbeeld mestverwerking kan hierdoor gezuiverd worden en het eendenkroos is, dankzij een hoog eiwitgehalte, een prima vervanger voor soja! Technische informatie over deze technologie kan worden gevonden in het rapport Purifying Manure Effluents with Duckweed”. Deze studie is één van de resultaten van het Climate KIC project ‘DUCKOFARM’ (Defusing Unwanted Climate change by Knowledgeable On FArm Refining of Manure), dat mede-geïnitieerd werd door Sander de Vries van Kind of Green® Consulting.

Struviet, een circulaire fosfaatmeststof, gewonnen uit een rioolwaterzuiveringsinstallatie in Nederland. (Foto: Sander de Vries, 2016).

Tot slot

Er zijn volop mogelijkheden en technische innovaties om de mineralenkringlopen te sluiten, maar ze zijn vaak nog weinig winstgevend. Betere prijzen voor de boer zouden de mogelijkheden voor kringlooplandbouw kunnen verruimen.