Wissenschaftler waren unter Hinweis auf die „kaputter“ Phosphorkreislauf seit mehr als einem Jahrzehnt: Die Menschheit hat riesige Mengen des Elements ausgegraben, das in Wasserstraßen landet, anstatt auf Ackerland zurückzukehren.
Das Problem läuft auf Mist hinaus. Menschen und Nutztiere fressen Getreide und scheiden dadurch Phosphor aus. (Ein Forscher der University of Iowa hat berechnet, dass der Viehbestand des Staates eine Menge Exkremente produziert, die der einer Nation entspricht 168 Millionen Menschen.) Aber das meiste davon wird nicht wieder Pflanzen ernähren. Die Abfallbehandlung kann Schlamm oder Gülle wieder zu Dünger machen, aber der Transport und die Behandlung sind oft unpraktisch, sodass sie sich festsetzen können Halden und „trockene Stapel“ ohne die Chance, eine andere Ernte anzukurbeln.
Oder das System kann undicht sein: Abwässer, Klärgruben, Halden und erodierter Boden tropfen Phosphor in Ozeane und Flüsse, wo er bis zur Vergessenheit verdünnt wird, während diese Ökosysteme geschädigt werden. Zum Beispiel treibt der Phosphorabfluss die schädliche Algenblüte an, die Floridas Seegras getötet und Tausende von Seekühen ausgehungert hat.
Demays Modell stellte fest, dass die Menschen in einer Spanne von 67 Jahren fast ein Milliarden Tonnen von nicht erneuerbarem Phosphor in Lebensmittelsysteme. Die Zahlen ihres Teams stammen von statistische Daten von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen. Die globalen Daten, nach Ländern aufgeschlüsselt, zeigten landwirtschaftliche Erträge – wie die Menge an angebautem Weizen oder die Zahl der Schweine und Kühe – von 1961 bis 2017. (Daten von 1950 bis 1961 stammen aus andere Datensätze.)
Ihr Team hat auch Nutzungstrends aufgeschlüsselt. Im Jahr 2017 stieg die Abhängigkeit von Westeuropa, Nordamerika und Asien auf fast 60 Prozent des gesamten pflanzenfertigen Phosphors, der im Boden jeder Region verfügbar ist. Brasilien, China und Indien steigern ihre Nutzung schnell auf 61, 74 bzw. 67 Prozent. Die Zahlen für Frankreich und die Niederlande steigen nicht mehr, weil sie es getan haben ersetzt einige Verwendung von Phosphatgestein mit Gülle; jetzt liegen sie bei ungefähr 70 und 50 Prozent. Noch in afrikanischen Ländern wie Simbabwe, ein Mangel an Boden-Phosphor begrenzt die Ernteerträge. Demays Schätzungen legen den Verbrauch von Mineraldünger in Simbabwe auf 20 bis 30 Prozent fest, was sogar noch niedriger ist als der Durchschnitt von 32 Prozent für ganz Afrika.
Für Elser verdeutlicht dies eine globale Ungerechtigkeit: Ärmere Länder haben Zugang zu weit weniger Düngemitteln, obwohl sie mehr Dünger benötigen. Und wohlhabende Länder können seit Jahrzehnten Vorräte aus den Gesteinsreserven anhäufen, während Länder, die mit der Ernährungssicherheit zu kämpfen haben, sich das nicht leisten können.
Dies wirft Bedenken darüber auf, wer die Zukunft des Düngemittels kontrollieren wird. Fast 75 Prozent der weltweiten Vorräte befinden sich in den Minen von Marokko und der Westsahara. Ökonomen werden unruhig, wenn ein Rohstoff in den Händen einiger weniger Mächtiger konsolidiert wird. (Die OPEC kontrolliert ungefähr den gleichen Anteil des weltweiten Öls, aber mit 13 Mitgliedsstaaten.)
Und es ist nicht ganz klar, wie lange der Vorrat reicht. Im Jahr 2009 schätzte Cordell, dass ein globaler „Spitzen-Phosphor“-Moment eintreten könnte schon 2030, was 50 bis 100 Jahre schwindender Reserven hinterlassen würde. Heute sind sie und Elser sich einig, dass der Höhepunkt wahrscheinlich später kommen wird, obwohl es schwer vorherzusagen ist, wann, weil die Nachfrage für andere Anwendungen wie Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien in die Höhe schnellen könnte. Elser merkt an, dass neue Analysen die maximale Versorgung jetzt auf etwa 300 bis 400 Jahre beziffern.