Fosfor är ett väsentligt element som finns i många cellulära föreningar, såsom DNA och energibäraren ATP. Allt liv behöver fosfor och jordbrukets avkastning förbättras när fosfor tillsätts växande växter och boskapens kost. Följaktligen, det används globalt som gödningsmedel – och spelar en viktig roll för att möta världens livsmedelsbehov.

För att vi ska kunna lägga till det, dock, vi måste först utvinna det från en koncentrerad form – och tillförseln kommer nästan uteslutande från fosfatgruvor i Marocko (med mycket mindre kvantiteter som kommer från Kina, USA, Jordanien och Sydafrika). Inom Marocko, de flesta av gruvorna finns i Västsahara, en före detta spansk koloni som annekterades av Marocko 1975.

Det faktum att mer än 70 % av det globala utbudet kommer från denna enda plats är problematiskt, särskilt som forskare varnar för att vi närmar oss "toppfosfor", den punkt då efterfrågan börjar överträffa utbudet och intensivt jordbruk kan inte fortsätta att ge nuvarande avkastning. I värsta fall, brytbara reserver kan vara uttömda inom så lite som 35 år.

Så vad är det som händer – och hur orolig ska man vara?

Naturliga gränser

I naturen, fosfor finns bara bundet till syre, som kallas fosfat. Det är i denna form som det bryts. Kemister kan ta bort syre bundna till det för att få elementär vit fosfor, som lyser i mörkret, men den är så instabil att den spontant antänds vid exponering för luft.

Fosfat diffunderar lätt genom jord eller vatten och kan tas upp av celler. När fosfat möter fritt kalcium eller järn, de kombineras för att ge mycket olösliga salter.

Under första hälften av 1800-talet, Justus von Liebig populariserade lagen om minimum för jordbruk, som säger att tillväxten begränsas av den minst tillgängliga resursen. Man upptäckte snart att det ofta var någon form av fosfor.

Som en konsekvens, ben – som mestadels bestod av kalcium och fosfat – från gamla slagfält grävdes upp för att användas i jordbruket. Guano, stora ansamlingar av fågelspillning, innehåller också höga koncentrationer av fosfor och användes för att gödsla grödor. Men förråden av detta var snart slut. När efterfrågan ökade, förnödenheter måste brytas istället.

Men denna applicerade oorganiska fosfatgödsel är mycket rörlig och läcker ut i vattendrag. Dessutom, Fosfatsten vittrar ut och sköljs också slutligen ut i havet där det antingen avsätts som kalciumfosfat eller tas upp av marina organismer som också så småningom avsätts på havsbotten när de dör. Följaktligen, markbunden fosfor försvinner inte riktigt, men det kan röra sig utanför vår räckvidd.

Naturligt slöseri

För att komplicera saken ytterligare, även den fosfor vi kan använda är till stor del bortkastad. Av den fosfor som utvinns som gödningsmedel, bara en femtedel når maten vi äter. En del lakar bort och en del är bundet till kalcium och järn i jorden. Vissa växtrötter har förmågan att extrahera det senare, men inte i tillräckligt stora mängder för att få tillbaka allt.

Förutom dessa oorganiska former, fosfat omvandlas också till cellulära föreningar, skapa organiskt bundet fosfor, såsom fosfolipider eller fytat. Efter en organisms död, dessa organiska fosforföreningar måste återföras till den användbara fosfatformen. Hur mycket organiskt bundet fosfor som finns i marken beror på antalet och aktiviteten hos de organismer som kan göra detta.

Jordbruksjordar är vanligtvis rika på oorganisk fosfor medan de är i ostörda ekosystem, såsom skogar och långvariga betesmarker, organiskt bunden fosfor dominerar. Men jordbruksmark är ofta uttömd på fosfor under skörd och markförvaltningsmetoder som plöjning, därav tillsats av fosfathaltiga gödselmedel.

Spridning av gödsel och undvikande av jordbearbetning är sätt att öka mikrobiell överflöd i marken – och på så sätt behålla mer fosfor i en organiskt bunden form.

Riskerna med toppfosfor kan motverkas med några enkla lösningar. Att äta mindre kött är en början eftersom enorma mängder används för att föda upp boskap till kött. Chansen är stor att jordbrukets avkastning begränsas av fosfortillgången och kommer att sträckas ytterligare i takt med att den globala befolkningen växer.

Människor är själva slösaktiga med fosfor, då det mesta vi tar in går rakt ut igen. Lyckligtvis, tekniker har utvecklats för att bryta fosfor från avloppsvatten, men för närvarande är de för dyra för att vara praktiska.

Toppfosfor betyder inte att fosfor försvinner, snarare att reserverna med brytbara höga halter håller på att tömmas. Istället, vi ökar bakgrundskoncentrationerna av fosfor och tillför det till havsbotten. En mer hållbar fosforanvändning kräver en större uppskattning och förståelse för de många organismer som jordar utgör – och den roll de spelar i fosfordistributionen – eller så kanske vi inte längre kan mata världen till ett överkomligt pris.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.