Umwelt

17.08.2022

Phosphat – Rohstoff unter der Lupe

Phosphate werden knapp, sind jedoch nicht durch andere Stoffe ersetzbar.  In unserem Alltag sind Phosphate zunächst unscheinbar, aber weitverbreitet und von großer Bedeutung. Sie kommen nicht nur als für das Leben wichtige, natürliche Stoffe vor, sondern auch in Düngemitteln und als Lebensmittelzusatzstoffe in der Ernährung. Ein Übermaß gefährdet jedoch Gesundheit und Umwelt. Wir informieren über Herkunft, Bedeutung und Schwierigkeiten mit dieser begrenzt verfügbaren Ressource und geben Tipps für einen nachhaltigen und ressourcenschonenden Umgang im Alltag.

Phosphat – Rohstoff unter der Lupe
Foto: © Valerii Honcharuk - stock.adobe.com

Phosphate in der Landwirtschaft

Phosphate, die Sauerstoffverbindungen des Phosphors, finden hauptsächlich als Düngemittel in der Agrarindustrie ihren Einsatz. Die Herstellung von Düngemitteln ist sehr energieaufwendig, geht mit einem hohen Ressourcenverbrauch einher und ist mit der Emission von Treibhausgasen verbunden. Für die Pflanzen sind Phosphate jedoch ein unentbehrlicher Bestandteil der Nahrung. Daher optimieren die Landwirte phosphorarme Böden durch Phosphatdünger (Superphosphat, Doppelsuperphosphat) für die Pflanzenproduktion. Thomasmehl galt in der Vergangenheit als beliebter, kostengünstiger, Dünger. Als phosphatreiches Nebenprodukt aus der Stahlproduktion weist es allerdings eine erhöhte Schwermetallbelastung (Chrom) auf und verlor seine Bedeutung. Auch die Düngung mit Klärschlamm wird in Deutschland wegen Verunreinigungen mit Schwermetallen, Medikamentenrückständen und Substanzen, die das körpereigene Hormonsystem stören (endokrine Disruptoren) zunehmend eingeschränkt. Durch Erosion gelangen Phosphate von landwirtschaftlichen Flächen in Flüsse, Seen und Meere. Ein massiver Einsatz phosphathaltiger Düngemittel in der Landwirtschaft verursacht zusammen mit Industrieabwasser einen erhöhten Eintrag in natürliche Gewässer (Flüsse, Seen). Der erhöhte Nährstoffgehalt lässt Gewässer „umkippen“ (Eutrophierung). Das verstärkte Wachstum von Mikroben, vor allem von Blaualgen (Cyanobakterien), verursacht Sauerstoffmangel und führt zur Wassertrübung und schließlich zum Fischsterben. Sämtliche Wasserlebewesen gehen zugrunde.

Phosphate im Trinkwasser

Trinkwasser gilt als das am besten kontrollierte Lebensmittel. Bei hohen Calcium- und Magnesiumcarbonat-Gehalten (Härtebildner) im Wasser werden Phosphate zugesetzt, um die Wasserhärte zu mindern und auf diese Weise Kalkablagerungen im Leitungssystem entgegenzuwirken. Dadurch gelangen über das Trinkwasser zusätzliche Phosphate in die menschliche Nahrung oder über das Abwasser in die Kläranlagen. Trinkwasser wird bis zum Hausanschluss sorgfältig geprüft. Analysen geben über die Phosphatgehalte Auskunft und sind bei der jeweiligen Gemeinde auf Nachfrage erhältlich, werden in der Regel aber auch in bestimmten Zeitabständen in den Gemeindeblättern veröffentlicht. Ab dem Hausanschluss liegt die Verantwortung für die Wasserqualität beim Hauseigentümer.

Phosphat in Waschmitteln

Phosphate in Waschmitteln sind in Deutschland nur noch von geringer Bedeutung, seit sie auf dem deutschen Markt seit 1986 verboten sind. Als Ersatz dient Zeolith A. Für Tripolyphosphate als Enthärter in Maschinengeschirrspülmitteln legt die Detergenzien-Verordnung 01/2017 weniger als 0,3 Gramm Phosphor pro Standarddosierung fest. 

Phosphate in der Ernährung

Phosphate sind lebenswichtige Mineralstoffe für den Aufbau von Skelett, Zähnen und Gewebe. Sie sind im Energiestoffwechsel in Form von Adenosintriphosphat (ATP) und in der Genetik als Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) unentbehrlich. Der Mensch benötigt circa 700 Milligramm pro Tag, die er mit einer ausgewogenen Ernährung deckt.

Phosphate kommen von Natur aus in fast allen Lebensmitteln vor. Eiweißreiche Lebensmittel wie zum Beispiel Milchprodukte, Fleisch und Hülsenfrüchte enthalten besonders viel Phosphate, ebenso Nüsse und Obst. In industriell hergestellten Lebensmitteln kommen häufig Phosphate als Zusatzstoffe zum Einsatz. Sie erfüllen technische Funktionen als Bindemittel, Stabilisatoren, Backtriebmittel, Konservierungsmittel, Säuerungsmittel und Trennmittel. Sie verhindern als technischer Hilfsstoff das Zusammenklumpen rieselfähiger Lebensmittel.  Sowohl Getränke und Milchprodukte als auch Backwaren, Fleischprodukte und Schmelzkäse enthalten häufig Phosphate. Ihr Einsatz ist in der Zusatzstoffzulassungs-Verordnung geregelt. Für einige Phosphate gelten Höchstgehalte wie zum Beispiel für Phosphorsäure in Cola-Getränken.

Die Zutatenliste der verarbeiteten Lebensmittel informiert Verbraucher*innen über den Gehalt an phosphathaltigen Zusatzstoffen. Sie sind an E-Nummern und Bezeichnungen zu erkennen wie beispielsweise Natriumphosphat (E339) und Distärkephosphat E1412. Die im unverarbeiteten Lebensmittel (natürlich) enthaltene Phosphatmenge ist für Verbraucher*innen nicht erkennbar. Laut Schätzungen der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA, European Food Safety Authority) machen die Zusatzstoffe sechs bis 30 Prozent der gesamten durchschnittlich aufgenommenen Phosphormenge im Lebensmittel aus.

Mit zunehmender Aufnahme verarbeiteter Lebensmittel steigt auch die Aufnahme von Salzen wie den Phosphaten. Zusammen mit den natürlich in Lebensmitteln enthaltenen Phosphaten liegt die aufgenommene Menge häufig über der von der EFSA in einer Neubewertung für gesunde Erwachsene ermittelten akzeptablen tägliche Aufnahmemenge (ADI, acceptable daily intake) von 40 Milligramm Phosphor pro Kilogramm Körpergewicht [mg/kg KG]. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) schließt sich der wissenschaftlichen Bewertung durch die EFSA an. Der ADI gilt nicht für Menschen mit eingeschränkter Nierenfunktion.

Eine erhöhte Phosphataufnahme führt auch bei gesunden Menschen zunehmend zu Ablagerungen in Blutgefäßen (Gefäßverkalkung) und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis hin zu Todesfällen. Eine physiologische Studie (Retro Krapf, Universität Basel, 2018) belegt eine reversible Steigerung von Blutdruck und Pulsrate durch hohe Phosphataufnahmen auch bei gesunden, jungen Erwachsenen. Sie gilt als Beleg für einen Zusammenhang zwischen erhöhter Phosphataufnahme über die Nahrung und einer erhöhten kardiovaskulären Morbidität und Mortalität in der Allgemeinbevölkerung.

Herkunft und Gewinnung

Phosphate werden aus phosphorhaltigen Mineralien, wie zum Beispiel Apatit, gewonnen. Die Abbaustätten liegen vorwiegend in China, Nordafrika (Marokko und Westsahara), USA, Russland und Saudi-Arabien. Im Jahr 2020 wurden weltweit 220 Millionen Tonnen Phosphatgestein abgebaut, dessen Phosphatgehalt 70 Millionen Tonnen Diphosphorpentoxid (P2O5) entspricht. Die bekannten Phosphatreserven belaufen sich jedoch nur auf 71 Milliarden Tonnen Phosphat. Nach aktuellen Prognosen werden die weltweiten Vorräte nach ungefähr 300 Jahren erschöpft sein.

Mit zunehmendem Abbau nimmt die Qualität der phosphathaltigen Mineralien zugunsten steigender Verunreinigungen durch Fremdstoffanteile ab. Vor allem Belastungen durch Cadmium und radioaktive Schwermetalle, allen voran Uran, spielen eine Rolle. Deutschland verfügt nicht über eigene Abbaustätten für phosphathaltige Mineralien und ist auf Importe angewiesen. 85 Prozent des importieren Phosphats nutzt die Landwirtschaft. In dieser Situation gewinnen Möglichkeiten zur Rückgewinnung von Phosphaten an Bedeutung.

Phosphat in der Kreislaufwirtschaft

Bedeutende Anteile des genutzten Phosphors landen im Klärschlamm der Kläranlagen. Der Klärschlamm ist eine wichtige Phosphorquelle und für die angestrebte Kreislaufwirtschaft von Bedeutung. Rein rechnerisch könnten wir in Deutschland circa 500 000 Tonnen Phosphor aus Klärschlamm zurückgewinnen. Das entspricht ungefähr 40 Prozent des eingesetzten Düngers.

Zur Rückgewinnung und zum Recyceln von Phosphor kommen zwei Hauptverfahren zum Einsatz: Die energieaufwändige, aber ertragreiche Rückgewinnung von Phosphor aus der Asche nach der Verbrennung (Monoverbrennung) des Klärschlamms und Verfahren zur verbrennungsfreien Rückgewinnung aus dem Klärschlamm, die weniger Energie verbrauchen, aber gleichzeitig auch eine geringere Ausbeute von um die 30 Prozent liefern. Durch Weiterentwicklung sollen die verbrennungsfreien Verfahren eine erhöhte Ausbeute erzielen.

Tipps für Verbraucher*innen für einen nachhaltigen Umgang mit Phosphaten

  • Wählen Sie möglichst unverarbeitete Nahrungsmittel oder Nahrungsmittel ohne bzw. mit möglichst wenigen Zusatzstoffen.
  • Entscheiden Sie sich für Getränke ohne Phosphat-Zusätze.
  • Achten Sie auf die Zutatenlisten: Phosphatzusätze erkennen Sie am Namen oder den E-Nummern.
  • Überprüfen Sie die Notwendigkeit und Menge von Phosphatzusätzen in Ihrer häuslichen Wasserversorgung.
  • Verwenden Sie für Reinigungsarbeiten Produkte ohne oder mit geringen Phosphatgehalten.

 

Quellen:

https://www.nabu.de/natur-und-landschaft/landnutzung/landwirtschaft/umweltschutz/23828.html

https://www.test.de/Phosphate-in-Lebensmitteln-Zu-viel-ist-schlecht-fuer-die-Nieren-5496764-0/

https://www.landwirtschaft.de/diskussion-und-dialog/umwelt/phosphor-was-tun-wenn-ein-pflanzennaehrstoff-knapp-wird