Fosfor, nummer 15 i det periodiska systemet, kan vara mycket giftigt och brandfarligt och har använts i krigföring som en brandanordning, men det är också viktigt för livet.

Som den berömda vetenskapsförfattaren Isaac Asimov sa i sin bok från 1974, Asimov om kemi:"Livet kan föröka sig tills all fosfor har försvunnit och då blir det ett obönhörligt stopp som ingenting kan förhindra."

Det beror på att fosfor är viktigt för alla levande organismer. Det utgör ryggraden i vårt DNA såväl som molekylen adenosintrifosfat (ATP) som finns i celler och fångar upp kemisk energi från maten vi äter.

Vi har ännu inte hittat en enda levande varelse som inte kräver fosfor för att överleva. Men vi har inte en oändlig tillgång på fosfor, och det är där min forskning kommer in.

Efterfrågan ökar på fosfor

Efterfrågan på fosfor och kväve ökade dramatiskt under 1900-talet eftersom det visade sig spela en avgörande roll i gödselmedel som används för att odla grödor.

På drygt 50 år (mellan 1961 och 2014) har gödselproduktionen tiofaldigats på grund av den så kallade gröna revolutionen.

Detta möjliggjorde en global ökning av jordbruksproduktionen, särskilt i utvecklingsländerna, som användes för att föda en ständigt växande global befolkning.

Den höga efterfrågan på kväve möttes genom att öka en process som fångar kväve och väte från frisk luft och använder det för att syntetisera ammoniak (det viktigaste kvävebaserade gödningsmedlet). Eftersom luften i jordens atmosfär består av 78 % kväve, produktionen av syntetisk ammoniak begränsades endast av dess kostnad.

Men fosfor lagras i allmänhet i fast eller flytande form, och det billigaste sättet att klara av den höga efterfrågan på fosforgödsel var att utvinna om från fosfatstenar.

Fosfatbergarter är en resurs som är både begränsad och inte jämnt fördelad. De fem bästa fosfatberghållarna - Marocko och Västsahara, Kina, Algeriet, Syrien, och Brasilien – står för 84 % av världens reserver. Australien har bara 1,6%.

Eftersom fosfatbergarter är en ändlig och icke-förnybar resurs, den kontinuerliga utvinningen skapar osäkerheter i våra framtida leveranser.

Små leveranser av fosfor

En lösning är att leta efter andra tillförsel av fosfor, och det är där du och jag kan spela en roll. Vår urin är en utmärkt råkälla för fosfor.

Var och en av oss utsöndrar upp till ett halvt kilogram fosfor per år, bara genom vår urin. Detta gör urinen till den enskilt största källan till fosfor från stadsområden.

Tillbaka på 1600-talet, den tyske kemisten Hennig Brandt valde urin för att isolera elementärt fosfor. I sitt experiment, han kokade ner hundratals liter urin till en tjock sirap tills en röd olja destillerades upp ur den.

Han samlade upp oljan och kylde ner urinen. Efter kasseringen av salterna som bildats i botten av blandningen, han lade tillbaka den röda oljan. Genom att värma upp blandningen i 16 timmar, en vit rök skulle komma ut, sedan olja, och slutligen fosfor.

Han letade faktiskt efter den legendariska Philosopher's Stone som förmodligen skulle förvandla vilken metall som helst till guld. Han kan ha misslyckats med det, men han visade hur lätt det var att isolera fosfor från urin med osofistikerade verktyg.

Minska, återanvända, återvinna

Dagens metoder för återvinning av fosfor från vårt avfall är mycket mer praktiska och ekonomiska jämfört med Brandts metod.

Allt fler företag vill återvinna fosfor från avloppsvatten, inklusive urin.

Nya urinbaserade gödselmedel har kommit in på marknaden och loppet är igång för att hitta den optimala tekniken för att omvandla illaluktande urin till ett kassaskåp, icke-luktande handelsgödsel.

I Australien, forskare från University of Technology Sydney har utvecklat en process som använder urin som råvara för att producera gödsel och sötvatten. Utvalda mikroorganismer används för att oxidera de (illaluktande) föreningarna i rå urin och omvandla flyktig ammoniak till mer stabila nitrater.

Den behandlade urinen filtreras sedan genom ett membran, som behåller mikroorganismerna så att de kan återanvändas, samtidigt som löslig fosfor och kväve får passera igenom. Behandlad och filtrerad urin koncentreras för att nå en näringskoncentration som liknar handelsgödsel.

För närvarande, detta gödningsmedel - som heter UrVal förkortas för "You are Valuable" - testas vid Royal Botanical Garden i växande persilja.

Klart, dessa nya innovationer inom återvinning av näringsämnen från avfall gör att vi kan minska beroendet av en ändlig resurs (fosfor).

Men de skulle också kunna göra det möjligt för oss att undersöka möjligheten att en dag producera mat utanför planeten Jorden där vi behöver gödsel. Fosfatstenar kanske inte är tillgängliga på sådana platser, men vi skulle ha mycket urin.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.