kunstmest - Chemische Feitelijkheden

ChemischeFeitelijkhedene d i t i e 5 6 | n r 2 4 6 | j u n i 2 0 0 8De Context Zonder stikstof geen levenDe Basis Van stikstof tot meststofDe Diepte Verspilling voorkomena u t e u r : e d d y b r i n k m a nkunstmestDe natuur een handje helpenPlanten halen de benodigde voedingsstoffen,zoals water en nitraten, via hun wortels uit debodem. Voor een goede groei moet de grond welvoldoende voedingsstoffen bevatten. Bij een toenemendevoedselproductie – die voedselrijke en vruchtbare grondvereist – kan dit problemen geven. Van oudsher heeftde mens al gezocht naar manieren om de natuurlijkevoedingsstoffen in de bodem aan te vullen. Dit heeft deafgelopen 150 jaar geleid tot de ontdekking, ontwikkeling enverbetering van kunstmest.Als de wereldbevolking in 2030 de teller van acht miljardmensen passeert en als de welvaart door de wereldwijdeeconomische groei dan nóg groter is, zal de behoefte aanlandbouwgewassen alleen maar verder zijn toegenomen.Niet in de laatste plaats omdat welvarende mensen lieverdierlijk dan plantaardig voedsel willen eten, en er voor 1 kgrundvlees toch al gauw 7 kg graan nodig is als veevoer. Omde bestaande landbouwgronden veel efficiënter te gebruikenmoetern dan ook vernieuwde en aangepaste mestmethodenworden ontwikkeld.In deze Chemische Feitelijkheid• De Context: Wat is kunstmest en waaruit bestaat het?Waarom kiezen boeren voor kunstmest in plaats vandierlijke mest?• De Basis: Het vereist veel chemische creativiteit omzuivere stikstof om te zetten in bruikbare stikstofverbindingen.Hoe wordt kunstmest gemaakt?• De Diepte: Mest is nodig, maar te veel is niet goed. Nieuwemethoden moeten leiden tot bemesting op maat. |

2 De Contextk u n s t m e s t Chemische Feitelijkheden | juni 2008Sinds de ontdekking van de landbouwchemie weten we dat stikstof van levensbelangis voor de groei van planten. Maar aan het gewone gas uit de lucht hebben ze niets.Planten eten stikstof in de vorm van nitraat en ammonium.Zonder stikstofgeen levenWater en kooldioxide zijn quahoeveelheid de belangrijkstebouwstoffen voor planten. Vanandere voedingsstoffen hebben ze mindernodig, al zijn die wel essentieel voorde groei. Stikstof (N) is zo’n onontbeerlijkebouwsteen. Planten gebruiken het omlevensbelangrijke verbindingen te maken,zoals aminozuren, eiwitten, DNA, enzymenen vitamines. En niet te vergetenchlorofyl, de groene bladkleurstof die verantwoordelijkis voor de fotosynthese:het proces waarbij onder invloed vanzonlicht zowel zuurstof als koolhydratenworden gevormd uit kooldioxide en water.Kortom: waar stikstof is, is leven.De meeste planten kunnen stikstofalleen in minerale vorm uit de bodem-opnemen: als nitraat (NO 3 ) of ammonium(NH 4 ). Deze stikstofmineralen ver­+plaatsen zich vervolgens naar de hogeredelen van de plant, meestal in de vormvan amino-stikstof (-NH 2 ), waar ze verderworden omgezet naar complexe organischestikstofverbindingen zoals aminozurenen eiwitten. In groene planten isongeveer 85 procent van de totale hoeveelheidstikstof aanwezig in de eiwitten.Steeds minder mestDe introductie van kunstmest en moderne landbouwmethodenheeft geleid tot efficiëntereakkerbouw. Zo steeg sinds 1950 de graanopbrengstvan gemiddeld 2.000 tot 9.500 kg per hectare.Naast stikstof hebben planten voor hungroei ook andere voedingsstoffen nodig,zoals fosfaat voor de wortelontwikkeling,kalium voor de sapstroom en zwavel voorde vorming van eiwitten.Handje helpenPlanten halen de benodigde voedingsstoffenvia hun wortels uit de grond.Voor een goede groei moeten daarinnatuurlijk wel genoeg voedingsstoffenzitten. Als de natuur tekortschiet, kunnendeze broodnodige nutriënten viabemesting worden aangevuld. Vroegergebeurde dit alleen met dierlijke mest,het biologisch afval dat het vee uitscheidt.Tegenwoordig vooral ook met kunstmest,een kunstmatig mengsel van mineralegroeistoffen. Kunstmest bestaat uit eenmix van zogenoemde hoofd- en sporenelementen,waarvan de samenstelling isafgestemd op een optimale groei vanplanten. Hoofdelementen zijn stikstof,fosfor en kalium (de zogeheten NPK-elementen),maar ook magnesium, zwavelen calcium. Van sporenelementen alsijzer, mangaan, zink, boor en koper hoevenplanten slechts een klein beetje tekrijgen.Kunstmest moet gewassen goed latengroeien. Er bestaat daarom niet éénkunstmest; de precieze samenstellinghangt af van wat een bepaald gewasnodig heeft op een bodem. In Europawordt kalkammonsalpeter het meestgebruikt. Dit is een kunstmest op basisvan ammoniumnitraat met als vulstofdolomiet (calciummagnesiumcarbonaat).Ammoniumnitraat is een belangrijke voedingsstof,die zowel stikstof in de vormvan ammonium als nitraat bevat.mestgebruik (miljoen kg N)1.200 kunstmest dierlijke mest overige1.0008006004002000Tussen 1986 en 2006 daaldede aanvoer van stikstof oplandbouwgrond in Nederlandmet 36 procent. Van de totaleaanvoer van stikstof komtbijna 90 procent op landbouwgrondenterecht, vooralin de vorm van dierlijke mesten kunstmest. |LandbouwchemieAl rond 1850 is kunstmest in deEuropese landbouw geïntroduceerd,nadat Justus von Liebig de principes vanplantenvoeding en plantengroei had ontrafeld.Hij ontdekte de mogelijkhedenvan kunstmatige bemesting en hij legdedaarmee de basis voor onze modernelandbouw. De Duitse chemicus onderzochtnauwkeurig welke elementen plantennodig hebben voor de groei. Hij kwamtot de conclusie dat daarvoor behalve

4 De Basisk u n s t m e s t Chemische Feitelijkheden | juni 2008Door de uitvinding van de ammoniaksynthese bleek het mogelijk om vaninert stikstofgas een actieve stikstofverbinding te maken. Ammoniak vormtnog altijd de basis van de huidige kunstmestproductie.meststofVan stikstof totHoewel stikstofgas (N 2 ) volop inde lucht aanwezig is en in directcontact staat met planten, kunnendie het niet gebruiken als stikstofvoeding.Het gas is namelijk zeer inert doorde stevige drievoudige binding tussen detwee stikstofatomen. Daardoor kost hetveel energie om deze binding te verbrekentot twee actieve stikstofatomen diekunnen reageren met koolstof, zuurstofof waterstof. Voor de aanmaak van stikstofverbindingen– zoals eiwitten – hebbenplanten dan ook stikstof nodig in een‘actieve’ vorm. Deze bruikbare vorm vanstikstof halen ze uit nitraten (NO 3- ) enammonium (NH 4+ ).Natuurlijke voorzieningenDe omzetting tot reactieve stikstofatomenen actieve stikstofverbindingenheet het vastleggen van stikstof. In denatuur is dat geen probleem. Zo leverenbliksemontladingen voldoende energieom de N–N-binding te verbreken. DenaamkalkammonsalpeterChemie van de kunstmestbestanddelenNH4NO3 (13,5 % NH4-N en 13,5 % NO3-N)+ CaMg(CO3)2 (vulstof)chilisalpeter 32 % NaNO3 (15,5 % N) +0,2 % B + 37 % Na2Ozwavelzure ammoniak (NH4)2SO4 (21% NH4-N) + 24 % Sureum(NH2)2CO (koolzuurdiamide) met 46 % Nsuperfosfaat P2O5 (H2PO4 - en HPO4 2- ) *Kali 60KCl met 60 % K2ONPK 12+10+18 12% N (7 % NH4-N en 5 % NO3-N) +10 % P2O5 + 18 % K2Opatentkali30 % K2O + 10 % MgO + 42 % SO3*Fosfaat wordt – vanuit de historie – als difosforpentoxide (P 2 O 5 ) weergegeven. Wat de plantdaadwerkelijk opneemt zijn de zouten H 2 PO 4- en HPO 42- .gevormde actieve stikstofatomen kunnenneerslaan op de bodem en door plantenworden opgenomen. Maar dit procesdraagt maar voor 10 procent bij aande natuurlijke vastlegging van stikstof.Een veel belangrijkere rol spelen bacteriën.Azotobacter-bacteriën zetten bijvoorbeeldin de bodem stikstofgas om innitraat. Op een heel andere manier werkenRhizobium-bacteriën. Die gaan eensymbiose aan met gewassen zoals bonen,erwten of klaver en maken zo ammoniumuit stikstof. Via deze route komt jaarlijkscirca 20 gram stikstof per m 2 bodembeschikbaar. In ruil voor de levering vanammonium krijgen deze bacteriën koolhydratenvan de planten.Rottende planten of plantendelen brengenstikstof terug in de bodem als organischestikstofverbindingen. Bacteriën enschimmels breken deze af tot mineralestikstof (ammonium en nitraat), dat weerals voedingsstof dient voor andere planten.Dit proces heet mineralisatie. Maar eris concurrentie: ook andere in de bodemlevende organismen gebruiken deze organischevoedingsbron. Daardoor komt viamineralisatie jaarlijks niet meer dan 0,2gram stikstof per m 2 beschikbaar.Industriële tegenhangerDe Duitse chemicus Fritz Haber baardein 1904 veel opzien toen hijer aan de Universiteit van Karlsruhe inslaagde om stikstof kunstmatig vast teleggen. Hij wist ammoniak te makenuit waterstof en stikstof. Helaas was deopbrengst erg laag, maar dat veranderdetoen Haber de thermodynamica beterin de vingers kreeg. Bij een druk van175 tot 200 atmosfeer, een temperatuurvan 550 à 600 °C en een katalysatorvan osmium wist hij uiteindelijk ongeveer6 procent van een waterstof/stikstofgasmengselom te zetten in ammoniak.Door zeer sterk te koelen werd het vloeibareammoniak afgevoerd, waardoorde overgebleven waterstof en stikstofopnieuw konden worden gebruikt.Voor verdere ontwikkeling en verbeteringvan dit proces nam Haber contact opmet de Badische Anilin und Soda-Fabrik(BASF) in het Duitse Ludwigshafen. Hieronderzocht Paul Alwin Mittasch welktype katalysator de reactie sneller konlaten verlopen. Tegelijkertijd kreeg CarlBosch, een chemicus met metallurgischeachtergrond, opdracht om de opstellingop te schalen tot een proeffabriek. Daarbijbleken de nodige hobbels te moeten wordengenomen. Zo bezweken zelfs buizenvan de sterkste staalsoort na een paar uurproefdraaien. Waterstofmoleculen blekenhet staal binnen te dringen, waardoor zede structuur van het materiaal aantasttenen het bros werd. Bosch loste ditprobleem op met dubbelwandige buizen,bestaande uit een geperforeerde sta­

Chemische Feitelijkheden | editie 56 | nummer 246StikstofKRINGLOOPstikstofgasN 2vastleggen door planten,bacteriën en bliksemontladingenvoedselVan de aangevoerde stikstof op landbouwgrondnemen gewassen ruim50 procent op. De rest komt terechtin het oppervlakte- en grondwater, inde lucht en in de bodem.Op de korrelDe Basis5k u n s t m e s tplantaardige eiwittenproteïne-ontledingdierlijke eiwittenureumN 2denitrificatieNO 3-nitraatbacteriënassimilatieontleding bacteriënNO 2-NH + 4nitrietammoniumnitrificatieammonificatielen mantel met aan de binnenkant eenzachte waterstofbestendige ijzeren laag.In 1913 produceerde zijn proeffabriekdagelijks ongeveer 0,4 ton ammoniak.Twee jaar later waren de eerste commerciëlefabrieken al operationeel, meteen totale capaciteit van ongeveer 85 tonammoniak per dag.En dat was nog maar het begin. Vandaagde dag hebben de grootste ammoniakfabriekeneen productiecapaciteit van zo’n3.000 ton per dag. De industriële vastleggingvan stikstof gebeurt vrijwel uitsluitend(voor 99 procent) via de Haber-Bosch-synthese. Het proces, de energiehuishoudingen de katalysator zijninmiddels aanzienlijk verbeterd. Luchtis nog altijd de stikstofbron, maar dewaterstofbron veranderde in de loop derjaren. Aanvankelijk was het steenkool.Tegenwoordig worden aardolieproductengebruikt zoals nafta. En vooral hetzeer waterstofrijke aardgas: wereldwijd isongeveer 80 procent van de ammoniakproductiegebaseerd op aardgas.Helaas vergt de ammoniaksynthesenog altijd veel energie, al is het wel toteenderde verminderd. Kostte de productievan een kilo ammoniak in 1913 nog100 MJ, tegenwoordig is dat gereduceerdtot 28 à 30 MJ.Kunstmest uit ammoniakDe Haber-Bosch synthese vormt nogsteeds de basis voor de grootschaligekunstmestproductie. Maar ammoniak(NH 3 ) is nog geen kunstmest. Daarvoorzijn nog verdere stappen nodig. Door hettoevoegen van water en lucht reageertammoniak tot een waterige oplossingvan 60 procent salpeterzuur (HNO 3 ).Na menging van deze oplossing metammoniakgas ontstaat de kunstmeststofammoniumnitraat (NH 4 NO 3 ). De mengingveroorzaakt een intense reactie metveel warmteontwikkeling, waardoor hetwater uit de salpeterzuuroplossing heelsnel verdampt. Een zogeheten ‘smelt’ vanammoniumnitraat blijft over en die kanverder worden verwerkt tot kunstmestkorrels.Aan deze korrels, ofwel granules, wordennogal wat eisen gesteld. Zo moeten zemechanisch sterk zijn, want ze mogenniet vergruizen tijdens transport, opslagof bij het uitstrooien. Al is het alleen maarom inademing van kunstmest in de vormvan fijn stof te voorkomen. Ook de inwendigestructuur en de korrelsamenstellingmoeten homogeen zijn. Daarnaastmoeten ze een optimale grootte en vormhebben. Om de korrels ver te kunnenuitstrooien, moeten ze groot genoeg zijnVan gassen naar korrelsKunstmesten zijn anorganische zouten diegemakkelijk vocht opnemen, waardoor de korrelssamenklonteren. Om dit te voorkomen wordende korrels gecoat met een mengsel van paraffineen minerale olie, maar deze stoffen veroorzakenbodemvervuiling. Het bedrijf Holland Novochemheeft twee milieuvriendelijke alternatieven ontwikkeld:een biologisch afbreekbare polyamide-coatingen een coating van eiwitrijke reststromen afkomstiguit de verwerking van plantaardige stoffen. Doordeze twee varianten te mengen in verschillendeverhoudingen ontstaan coatings die geschikt zijnvoor verschillende typen kunstmest. |en voldoende rond. Aan de andere kantmoeten ze klein genoeg zijn om ze zogelijkmatig mogelijk te kunnen verspreiden– voor elke plant ongeveer evenveel.Tot slot moeten kunstmestkorrels eenwaterafstotende coating hebben om tevoorkomen dat ze aan elkaar klonteren.Hiervoor wordt meestal een mengsel vanparaffine en minerale olie gebruikt. |water (H 2 O) dolomiet (CaMg(CO 3 ) 2 )reactie enkoelingluchtoxidatieabsorptieafvalgassalpeterzuur(HNO 3 )ijzerkatalysator100-250 atmosfeer350-550 °Caardgas (CH 4 ) +bereiding ammoniaksyntheseammoniakstoom (H 2 O) +synthesegaskoeling(NHlucht3 )(1) 0,88 CH 4 + 1,26 lucht + 1,24 H 2 O → 0,88 CO 2 + N 2 + 3 H 2(2) N 2 + 3 H 2 → 2 NH 3neutraliserenammoniak(NH 3 )mengen engranulerendrogen,zeven enkoelencoatenkalkammonsalpeter(kunstmest)Bron: DSM Agro

6 De dieptek u n s t m e s t Chemische Feitelijkheden | juni 2008Mest is goed, maar overdaad schaadt. Te veel mest is slecht voor gewassen, bodemen milieu en onnodig duur. Nieuwe mestmethoden zijn daarom gericht op de juistesamenstelling op de juiste plek en op het juiste moment. Bemesting op maat.VerspillingvoorkomenDe kunst van bemesting is ervoorte zorgen dat planten krijgen watze nodig hebben. Niet minder,maar zeker ook niet meer, want overbemestinggeeft overlast. Zo leidt eenovermaat ammonium tot onnodige verzuringvan de grond, doordat nitrificerendebacteriën zoals Nitrosomonas enNitrobacter het omzetten in salpeterzuur.Een extra verzurende factor is dat plantenna opname van ammoniumzoutenprotonen afgeven aan de omgeving omhun ionenbalans elektrisch neutraal tehouden. Daarnaast nemen planten op eenverzuurde bodem minder goed fosfaat enzwavel op. Uitstrooien van kalk helpt omde verzuring tegen te gaan.Ook een teveel aan nitraten geeft problemen.Nitraationen zijn erg mobiel in debodem en kunnen gemakkelijk uitspoelennaar het grondwater. Vooral in de winterals er op het land geen gewassen staandie de nitraten opnemen. Dit effect wordtverergerd door de grotere regenkans in ditseizoen en de verminderde waterverdampingdoor de zon. Hoge nitraatgehaltesAfval voor de een is een grondstof voor deander: varkensmest uit de veehouderij is eenmogelijke bron voor lijm in de meubelindustrie.Het Deense bedrijf Agriplast lijkt daarin te zijngeslaagd met een techniek om ureumformaldehydeuit het vloeibare deel van varkensmest te halen.Eerst wordt de vloeibare mest gescheiden van hetvaste bestanddeel door de productie van ammoniakte remmen. Het vaste deel kan de boer alsmest uitrijden, zonder nare geuren. In de vloeistofwordt vervolgens de vorming van ammoniak volledigstilgelegd en na filtratie blijft een vloeistof overdie bestaat uit ureum, water en diverse zouten.Houtlijm uit varkensmestin grondwater vereisen extra maatregelenvoor de drinkwatervoorziening.Een teveel aan stikstof in de bodemveroorzaakt ook extra uitstoot van stikstofin de vorm van gassen zoals ammoniak,distikstofoxide (N 2 O – beter bekend alslachgas) en stikstofgas. Ammoniak leidtvia ammoniumverbindingen tot bodemverzuring,terwijl distikstofoxide eenbekend broeikasgas is dat bijdraagt aande versterkte opwarming van de aarde.Verder kan de biodiversiteit in gevaarkomen door een overmaat aan stikstofnutriënten.Sommige plantensoortengroeien dan bijzonder goed, terwijl andereer niet tegen kunnen en ziek worden.Beste dosis, hoogste precisieDe beste remedie tegen overbemestingis ervoor te zorgen dat na de oogstalle meststoffen zijn verbruikt. Daartoemoet de bodem tijdens de groei voorzienworden van de juiste meststoffen in dejuiste hoeveelheid. Dat lijkt misschieneenvoudig, maar in de praktijk blijkt hettoch lastig te realiseren. TegenwoordigNHONHnureumformaldehydeNa verdamping resteert geconcentreerd ureum.Hieraan wordt paraformaldehyde toegevoegd datmet ureum reageert tot ureumformaldehyde, ofwelhoutlijm. |zijn dan ook hulpmiddelen beschikbaar,zoals computermodellen die op basis vanspecificaties van bodem en gewas bemestingsadviezengeven voor zowel stalmestals kunstmest. Een voorbeeld hiervanis het programma NutriNorm van DSMAgro. Om de stikstoftoediening en stikstofbehoeftebeter op elkaar af te stemmenwordt gewerkt aan systemen die stikstofgecontroleerd of langzaam afgeven.Daarnaast zijn technieken in ontwikkelingwaarmee kunstmest nauwkeurigeris toe te dienen, bijvoorbeeld via rijenbemesting.Wageningen UR doet onderzoekaan toediening van kunstmest in vloeibarevorm door puntinjectie met behulpvan een spaakwielbemester. De eersteresultaten hebben al laten zien dat destikstofopname door planten hierdoorverbetert.Verder experimenteren onderzoekersmet zogeheten precisiebemesting.Hierbij wordt de benodigde hoeveelheidmest afgestemd op de bodemvruchtbaarheidter plekke en op de respons van hetgewas. Plekken met een lagere vruchtbaarheidof minder respons krijgen eenandere bemesting dan plekken die vruchtbaarderzijn of waar planten goed reageren.Op die manier realiseert de boermet eenzelfde hoeveelheid mest toch eenbetere opbrengst van zijn perceel. Omstikstofverlies te beperken, kunnen bijdeze aanpak ook specifieke hulpstoffenworden toegevoegd, zoals nitrificatie- enureaseremmers.Minderen moetVroeger ging de aandacht primair uitnaar het gewas: hogere opbrengsten betere kwaliteit. Tegenwoordig komter steeds meer belangstelling voor verbeteringvan de kwaliteit en vruchtbaarheidvan de bodem zelf. Illustratief is de

Chemische Feitelijkheden | editie 56 | nummer 246Stikstofbindende Rhizobium-bacteriën gaan eensymbiose aan met vlinderbloemige gewassen alsbonen, erwten en klaver. De bacteriën wordenopgenomen in de uitstulpingen van de wortels,waar ze stikstofgas uit de lucht omzetten in ammonium.Dat geven de bacteriën af aan de plant,waardoor deze vlinderbloemigen beschikken overeen natuurlijke stikstofvoorziening. Onderzoekershebben ontdekt dat ze wortelcellen kunnen veranderenin uitstulpingvormende cellen, door genetischemodificatie van het gen dat een speciaalenzym (CCaMK) genereert. Hun theorie is nudat deze uitstulpingen door gentechnologie ookaan wortels van andere planten kunnen groeien,waardoor deze planten ook gebruik kunnen makenvan stikstofbindende bacteriën. Er zijn nog veelZelfbemestingexperimenten nodig om te achterhalen of dezetheorie klopt. Als het werkt zou het mogelijk zijn‘zelfbemestende’ versies te maken van gewassenals mais, tarwe, gerst en rijst. Het einde van dekunstmest? |De diepte7k u n s t m e s tKunstmest uit urineMenselijke urine bevat stikstof, fosfaaten kalium en is daarmee een rijkebron van meststoffen. Het is zonde omdit zomaar weg te spoelen door het riool.Slechts 1 procent van de huishoudelijkeafvalwaterstroom bestaat uit urine, maardit bevat wel 80 procent van de stikstof,50 procent van het fosfaat en 70 procentvan de kalium van al het rioolwater, en ooknagenoeg alle hormonen en medicijnen diehet lichaam verlaten. Het is dus een geconcentreerdeafvalwaterstroom. Een zogeheten‘scheidingstoilet’, met één afvoer voorurine en één voor vaste ontlasting, biedteen mogelijkheid om urine aan de bron tescheiden.biologische landbouw, waarbij natuurlijkebodemprocessen een belangrijke rol spelen.In plaats van bemesting met stikstofhoudendekunstmest wordt geprobeerdde productie van nitraat en ammoniumdoor bodemorganismen (wormen, schimmelsen bacteriën) te stimuleren. Dit kandoor ervoor te zorgen dat de voedingsbron(organische stoffen) voor deze organismenop peil blijft – bijvoorbeeld doorgebruik van compost. Verder mag eenbiologische boer alleen specifieke vormenvan kalium en fosfaten gebruiken, zoalspatentkali. Overigens is het aandeel biologischelandbouw in Nederland klein, zo’n2 procent van alle landbouwgrond.Op Europees niveau is het gebruik vanstikstofhoudende kunstmest de laatstedecennia afgenomen. Sanering heeftgeleid tot een lagere productiecapaciteit.Wereldwijd gezien stijgt het kunstmestgebruikechter nog steeds en wordener veel nieuwe ammoniak- en ureumfabriekenbijgebouwd. Toch zal de trendnaar zuiniger en zorgvuldiger gebruikBiologische landbouwers bemesten het landvaak met compost dat rijk is aan organischeafbraakstoffen. Deze zijn een voedingsbronvoor bodemorganismen die de organischeverbindingen weer omzetten in minerale voedingsstoffenvoor de planten.zich voortzetten. Kunstmest wordt steedsduurder, vooral vanwege de toenemendeschaarste aan grondstoffen en de hogebrandstofprijzen. Het dure aardgas, datals waterstofbron wordt gebruikt bij deproductie van ammoniak, heeft bijvoorbeeldeen direct effect op de prijs vanstikstofhoudende kunstmest.Ook de kosten van kalium nemen sneltoe door de energieverslindende zuiveringstechniekenvoor kalium uit de zoutlagenin Duitsland en Rusland. Voorfosfaten dreigt schaarste doordat er steedsminder fosfaathoudende gesteenten zijn.Bovendien is zwavel, dat nodig is omfosfaathoudende gesteenten te ontsluiten,duurder geworden. Daar staat tegenoverdat onlangs grote nieuwe fosfaatmijnenzijn gevonden in het noordenvan Saoedi-Arabië. Desondanks blijft devraag het aanbod overstijgen, waardoorop de wereldmarkt de prijs van fosfaat in2007 bijna verdubbelde. Hoge prijzen eneindige voorraden dwingen tot zuinigheiden hergebruik.GentechnologieDe behoefte aan landbouwgewassenneemt toe door de snelgroeiendewereldbevolking – ruim 80 miljoen mensenper jaar – en doordat mensen in opkomendeeconomieën als China, India enBrazilië steeds meer vlees eten. Dit vraagtom veel extra landbouw, want voor 1 kgrundvlees is 7 kg graan nodig. Ook doorde behoefte aan steeds meer biobrandstoffenstijgt de vraag naar meer gewassen enefficiëntere landbouwmethoden.Naast selectie en kruising en de toepassingvan irrigatie en pesticiden heeftkunstmest een belangrijke bijdrageOok in de veehouderij wordt geëxperimenteerdmet scheiding aan de bron. Dierlijkeurine wijkt qua samenstelling af van menselijkeurine. Zo bevatten urine en de dunnefractie uit varkensmest nauwelijks of geenfosfaat; hier zit het fosfaat voornamelijk inde vaste bestanddelen (feces). De vloeibarebestanddelen bevatten wel veel kalium, inconcentraties die ruim 10 maal hoger liggendan in menselijke urine. |geleverd aan efficiëntere landbouw enhogere productie. Maar de mogelijkhedenvan deze technieken zijn niet onbeperkt.Mogelijk kan gentechnologie tot verdereverbetering leiden. Door aanpassing vanbepaalde genen kan een gewas wellichtsneller groeien, of wordt het bestendigertegen ziekten of gebreken. Daardoorzijn minder bestrijdingsmiddelen nodig.Vooral bij productiegewassen als mais,koolzaad en katoen wordt gentechnologieveel toegepast, en dan vooral in landen alsde Verenigde Staten, Canada, Argentiniëen China. Europese landen zijn (nog)zeer terughoudend. |

8 Aanvullende informatiek u n s t m e s t Chemische Feitelijkheden | juni 2008Meer wetenAanbevolen literatuur- Understanding nitrogen and its use in agriculture, EuropeanFertilizer Manufacturers Association (EFMA), te downloadenvia www.efma.org.- Phosphorus essential element for food production, idem.- Sustainable management of the nitrogen cycle in agriculture andmitigation of reactive nitrogen side effects, International FertilizerIndustry Association, te downloaden via www.fertilizer.org.- Chemische Feitelijkheden 139 Ammoniak.- Chemische Feitelijkheden 166 Dierlijke mest.- Ernst Homburg, Groeien door kunstmest, DSM Agro 1929-2004,Uitgeverij Verloren, 2004, ISBN 9065508198.Aanbevolen websites- www.kunstmest.com, website van de Vereniging vanKunstmestproducenten.- www.kennislink.nl/web/show?id=179565, ‘Van kunstmest totschone uitlaat’, over Gerhard Ertl, Nobelprijswinnaar 2007.- www.dsm-agro.nl, over meststoffen van DSM Agro.- www.nmi-agro.nl, website van het Nutriënten ManagementInstituut NMI.- www.asg.wur.nl/NL/onderzoek/Werkvelden/Veehouderij,website van de Animal Sciences Group van Wageningen UR.Voor op school1. Welke chemische elementen vormen de voornaamstebestanddelen van kunstmest en waarvoor gebruiken plantendeze elementen?2. Vergelijk chlorofyl in bladgroenkorrels met hemoglobine inons bloed. Welke functionele overeenkomsten zie je tussenbeide verbindingen?3. Wat betekent mineralisatie?4. Van de totale hoeveelheid stikstof in een plant is ongeveer85 procent aanwezig in eiwitten. Wat is het massapercentagestikstof in het aminozuur glycine?Bemesting bevordert de groei, maar overbemesting leidt totbodemverzuring, vervuild grondwater en uitstoot van broeikasgassen.5. Justus von Liebig ontrafelde de principes van plantenvoeding.Welke experimenten heeft hij waarschijnlijk gedaanom die principes te verhelderen?6. Hortensia’s behoren tot de weinige planten die aluminiumionenverdragen. In tuincentra vind je oplossingen van aluin(kaliumaluminiumsulfaat) als meststof voor hortensia’s. Watis de functie van dit sporenelement in hortensia’s?7. Op zandgrond spoelt (kunst)mest sneller uit dan op kleigrond.Wat is daarvan de oorzaak?8. Geef met een reactievergelijking weer hoe kalk de verzuringvan de bodem tegengaat.9. Ammoniumnitraat vormt met suiker een explosief mengsel.Hoeveel mol gas ontstaat bij de reactie van 1 mol ammoniumnitraatmet glucose, als de reactieproducten bestaan uit degassen waterdamp, koolstofdioxide en stikstof?10. De evenwichtsreactie N 2 + 3H 2 → 2NH 3 is een exothermereactie naar rechts. Hoe verschuift de ligging van het evenwichtbij temperatuurverhoging? En bij drukverhoging?→C o l o f o nk u n s t m e s tChemische Feitelijkheden: actueleencyclopedie over moleculen,mensen, materialen en milieu.Losbladige uitgave van de KNCV,verschijnt drie maal per jaar met intotaal tien onderwerpen.Redactie:Alexander Duyndam (C2W)Marian van Opstal (Bèta Communicaties)Arthur van Zuylen (Bèta Communicaties)Gerard Stout (NoordelijkeHogeschool Leeuwarden)Basisontwerp: Menno LandstraRedactie en realisatie:Bèta Communicatiestel. 070-306 07 26betacom@planet.nlFotoverantwoording:Foto's zonder bronvermelding zijnafkomstig van www.istockphoto.comUitgever:Roeland DobbelaerBèta PublishersPostbus 249, 2260 AE Leidschendamtel. 070-444 06 00fax 070-337 87 99info@betapublishers.nlAbonnementen opgeven:AbonnementenlandAntwoordnummer 18221910 VB Uitgeesttel. 0900-226 52 63 (e 0,10/minuut)aboservice@aboland.nlAbonnementen:• papieren editie en toegang totdigitaal archief op internet:(inclusief verzamelmap): € 75,-KNCV- en KVCV-leden: € 65,-• alleen toegang tot digitaal archiefop internet: € 60,-KNCV- en KVCV-leden: € 50,-Abonnementen kunnen elk momentingaan. Abonnementen wordenautomatisch verlengd tenzij vóór1 november van het lopende jaar eenschriftelijke opzegging is ontvangen.editie 56nummer 246juni 2008Met dank aan:• Martin Voorwinden, TechnologyManager Fertilizer DSM Agromartin.voorwinden@dsm.com• Tonnis A. van Dijk, NutriëntenManagement Instituut (NMI) BVt.a.vandijk@nmi-agro.nl• Herman de Boer, Animal SciencesGroup van Wageningen URherman.deboer@wur.nl