Fosforin huippu on käsite, joka olettaa ihmiskunnan käytettävissä olevien teollisten fosforivarantojen äärellisyyden ja sitä vastaavan hetken, jolloin fosforin enimmäistuotanto saavutetaan. Termiä käytetään samalla tavalla kuin paremmin tunnettua termiä piikin öljy . [3]
Fosfori on biologisesti tärkeä alkuaine, jota esiintyy laajalti maankuoressa ja elävissä organismeissa, mutta se on suhteellisen harvinainen suurissa teollisuuskehitykseen soveltuvissa tiivisteissä esiintymissä. Fosforin suuri merkitys kasvillisuuden hivenaineena määräsi fosforipitoisten epäorgaanisten lannoitteiden laajan käytön. Fosforin ehtyminen voi johtaa kasvinviljelyn kriisiin, vähentää maailmanlaajuista elintarviketuotantoa ja vaikuttaa maailmanlaajuiseen elintarviketurvaan. [neljä]
Joidenkin tutkijoiden mukaan maapallon fosforivarat voivat ehtyä 50-100 vuodessa ja fosforin huippu saavutetaan vuoden 2030 tienoilla. [3] [5] Toiset ehdottavat, että toimitukset jatkuvat useita satoja vuosia. [6] Kuten öljynhuippujen ajoituksen suhteen, tämäkään ongelma ei ole vielä yksiselitteisesti ratkaistu, ja eri alojen tutkijat julkaisevat säännöllisesti erilaisia arvioita fosforiittivarannoista. [7]
Maankuoressa on 0,1 massaprosenttia fosforia [8] ja kasvillisuus - 0,03–0,2 %. [9] Tyypillisten fosfaattiesiintymien kivien fosforipitoisuus on 1,7-8,7 painoprosenttia. Useimmiten tällaiset kerrostumat koostuvat fosforiiteista . Marokkoa pidetään varantojen ehdottomana johtajana . Kiinalla, Algerialla ja Syyrialla on merkittäviä varantoja. Maat, joilla on suurimmat kaupalliset fosfaattikiven varat: Marokko 50 miljardia tonnia, Kiina 3,1 miljardia tonnia, Algeria 2,2 miljardia tonnia, Syyria 1,8 miljardia tonnia, Suomi 1,6 miljardia tonnia, Etelä-Afrikka 1,5 miljardia tonnia, Venäjä 1, 3 miljardia tonnia, Jordania 122 . miljardia tonnia, Egypti 1,2 miljardia tonnia, Australia 1,1 miljardia tonnia, USA 1,1 miljardia tonnia. [10] [11]
US Geological Survey arvioi, että maailmantuotanto vuonna 2016 oli 261 miljoonaa tonnia. [11] Vuonna 2014 Kiinasta tuli johtava fosfaattien louhinta (100 miljoonaa tonnia). Toisella sijalla on Marokko (30 miljoonaa tonnia). Seuraavaksi tulevat USA (27,1 milj. tonnia), Venäjä (10 milj. tonnia), Brasilia (6,75 milj. tonnia), Egypti ja Jordania (kukin 6 milj. tonnia), Tunisia (5 milj. tonnia). [12]
Vuonna 2010 fosforihuippukonseptia arvioitiin uudelleen lähitulevaisuudessa, koska Marokon varastot tarkistettiin 5,7 miljardista tonnista 51 miljardiin tonniin, mikä nosti maailman varastot 16 miljardista tonnista 67 miljardiin tonniin. [13] Tätä Marokon varojen uudelleenarviointia on kuitenkin arvosteltu siitä, ettei ole perusteltua muuttaa hypoteettisia ja pääteltyjä resursseja todistetuiksi varoiksi. [14] [15] [16] [17] [7]
Vuonna 2019 Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestö hyväksyi "Kestävän lannoitteiden käytön kansainväliset käytännesäännöt". [18] Se sisältää suosituksia sellaisten fosfaattilannoitteiden käytön rajoittamiseksi, jotka sisältävät raskasmetalleja ja epäpuhtauksia (kadmium, lyijy, elohopea, nikkeli, arseeni), jotka voivat päästä maaperään. Ongelma johtui korkeasta kadmiumpitoisuudesta (> 50 mg/kg) Afrikasta ja Pohjois-Amerikasta, mukaan lukien Marokosta, peräisin olevissa fosfaattimalmeissa. [19]
Fosfori voi kulkeutua maaperästä syötäviin kasveihin, ja se leviää ravinnon mukana ympäri maailmaa. Ihmisravinnon jälkeen se voi päästä paikalliseen ympäristöön, jokiin tai valtamereen viemärijärjestelmien kautta. Fosforihäviöt ovat merkittäviä myös lannoitteiden huuhtoutumisessa pellolta.
Fosforin huipun alkamista yritetään viivyttää, käytännössä käytetään useita fosforin talteenoton ja uudelleenkäytön menetelmiä. Yksi mahdollisista ratkaisuista fosforipulan ongelmaan on jäteveden käsittely fosforin talteenottamiseksi. Veden valumisen vähentäminen pelloilta ja maaperän eroosio voi vähentää tuottamattomia fosforihäviöitä. Monivuotinen kasvillisuus, kuten laitumet tai metsät, käyttää fosfaattia paljon tehokkaammin kuin pelto. Viljelymaiden ja jokien välissä olevat niityt ja metsät voivat vähentää huomattavasti fosfaatin ja muiden ravinteiden menetystä.
Vanhin fosforin kierrätysmenetelmä on lannan ja ihmisen ulosteiden uudelleenkäyttö maataloudessa peltojen lannoitteena. Jätevedenpuhdistamot, joissa on parannettu biologinen fosforinpoistovaihe, tuottavat runsaasti fosforipitoista lietettä. Fosforin talteenottamiseksi suoraan puhdistamolietteestä, jätevesilietteen polttotuhkasta tai muista lietteenkäsittelytuotteista on kehitetty erilaisia prosesseja. Fosforin talteenottomenetelmiä puhdistamolieteestä on tutkittu vuodesta 2003 lähtien, mutta ne eivät ole vielä kustannustehokkaita ottaen huomioon fosforin nykyisen maailmanmarkkinahinnan.