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磷酸盐矿或在百年内消失 将影响世界粮食安全

2021-02-26 08:34 作者:尊龙手机官网 点击:

  10年前,加拿大英属哥伦比亚大学市政工程师Don Mavinic致力于去除污水处理厂中的沉积物,当细菌被运用于去除这些污泥的时候,一种被认为是鸟粪石的固定物质会在管道和抽水泵中形成。

  Mavinic认识到鸟粪石不仅仅是一种垃圾,它还是磷酸盐、镁、氨盐基的合成物,这些物质是植物生长所必需的营养元素。他发明了一种去除污水处理工程中沉积物的方法,这种沉积物被他以绿色肥料来销售,并且这项技术于2007年在加拿大首先在商业中得以使用。

  随后,这项技术被美国波特兰的一家污水处理厂引进,并于今年正式投入使用。英国的一家污水处理厂也于今年9月份成功地实验了这项技术。这项技术除了去除讨厌的副产物以外,鸟粪石的循环也解决了一个大问题,那就是磷酸盐矿石逐年减少的局面。

  所有的生命形式,都需要磷酸盐。它在RNA、DNA和细胞新陈代谢中扮演重要的角色,包括中国、美国、摩洛哥和其他国家在内,每年都会从地下开采成百万吨的磷酸盐,然后制成肥料,用于农业发展。但是作为非常有限的资源,磷酸盐将在百年之内消失,对于地球上到底还有多少磷酸盐,以及它将在多长时间内消耗殆尽,科学家持有不同的意见。但是他们都认为,磷酸盐的减少是必然的,它将带来未来世界粮食供应的不足。

  “我认为,对于许多国家来说,磷酸盐矿石是一种战略性物质,在未来它将变得越来越宝贵。”国际土壤肥料和农业发展中心(IFDC)Steven Van Kau说。一些科学家和工业界人士也普遍认为,国家政治和经济的发展都将建立在磷酸盐矿石的储藏上,整个世界将从一个依赖于油的经济转变为依赖于磷酸盐的经济。

  “但是,非常奇怪的是,这样一个重要的物质却很少被人理解,也很少在政治领域内给予讨论。”瑞典斯德哥尔摩环境研究所水资源学家Arno Rosemarin说。虽然世界各国并没有特别关注磷酸盐的缺失,但是联合国将在下个月有关全球食品安全的会议将会讨论这个话题。这表明,磷酸盐的缺失开始引起世界的关注。

  磷酸盐是植物生长所必需的营养物质,它催生了全球内磷酸盐开采的蓬勃发展,美国地质调查局(USGS)预测,大约有620亿吨的磷酸盐储存在地下,这其中有150亿吨可开采。另外一些磷酸盐主要分布于远岸,或者是伴生镉等有毒物质而不易开采。

  根据USGS2008年的最新数据,全世界已开采了1.61亿吨磷酸盐,磷矿石专家Stephen Jasinski说,在未来5年内,对肥料的需求将会以每年2.5%~3%的速度增长,如果以此速度持续发展,全世界的磷酸盐矿石产量大约只能持续125年,这是一个相对乐观的时间范围。

  另外,国际肥料工业协会(IFA)的成员们也认可这样的数据,该协会生产和国际贸易委员会执行秘书Michel Prud’homme 认为,全球对肥料的需求将以一个相对缓慢的速度增长,而且将在本世纪中叶降下来,这将使磷酸盐矿石储量至少维持另外一个100年。但是其他一些科学家认为,对肥料的需求是快速增长的,这将使得磷酸盐矿石储量在短时间内耗竭。这种快速的需求部分来自于日益增长的全球人口,根据世界粮农组织(FAO)的数据,在2050年全世界人口对粮食的需求至少翻倍。

  Rosemarin和其他一些科学家认为,人们不能依赖于这些难以开采的磷酸盐矿石,如果增长速度维持在每年3%,剩余的可开采的清洁的磷酸盐矿石将在50年内开采耗竭。

  但是所有的这些预测,都缺乏可靠的数据支持,世界上大部分的磷酸盐开采公司都与肥料公司联合在一起,而磷酸盐矿山又大多被公司或国家所控制,所以很难获得关于磷酸盐储量准确而独立的数据。FAO植物生长和保护分部副部长Eric Kueneman说:“作为一个公共组织,我们并不知道工业界内一些事。为了准确回答磷酸盐什么时候会耗尽,我们确实需要一个预言未来的方法。”

  IFA从它的组织成员中获取了有关磷酸盐的储量数据,但是一些学者质疑这些数据的准确性,这些生产者并不愿意提供这些数据,因为这其中涉及许多商业秘密。

  刚刚在澳大利亚悉尼科技大学完成自己博士论文的Dana Cordell说,政府提供的数据也存在很大的不确定性,如中国和摩洛哥,中国2001年加入世贸组织时,曾报告磷酸盐矿石储量接近80亿吨,而此前这个数据仅为20亿吨。

  Cordell和Kueneman 呼吁要对磷酸盐矿石储量数据进行独立收集。Cordell说,磷酸盐不像能源和水资源等都具有自己的组织,目前,还没有一个关于磷酸盐的国际性的独立组织。目前,IFDC正着手开展一项调查,希望就世界磷酸盐矿石储量资源获得更加详实的数据。通过对磷酸盐生产商、学会和其他一些矿石专家发调查表,收集广泛的数据,以了解世界上到底还有多少磷酸盐。作为这个项目的首席科学家,Van Kauwenbergh希望在明年5月份公布第一批数据,如果这项研究能够获得更多发现的线年内继续开展研究。

  USGS关于磷酸盐储量的数据是目前引用率最高的数据,但是这些数据也存在一些问题,因为这些数据来源于各国政府,而不是生产商,所以这些二手甚至三手信息是不可靠的,它们还会随时间而变化。

  也有一些人士认为,没有必要过多地关注磷酸盐储量有多少这个问题。Jasinski说:“我不认为这是一个危机,但确实是一个值得我们关注的事情。”

  Prud’homme却对未来充满信心,如果需求增长的话,必然带来价格的上升,这会迫使公司去开采新的、品相低的、远岸等地的矿藏。“我们认为,地球上有足够的储量满足食品和物质需求。”

  事实上,人们发现了一些新的磷酸盐矿石储藏地,技术的进展也使得在远岸开采磷酸盐变得可行。但是有些人则认为,这并不能解决长期的问题,因为“我们不可能发现另外一个摩洛哥。”Jasinski说。

  公司开发新技术的动力来自于2008年磷酸盐矿石需求的飙升,这个价格曾经一度达到500美元/吨,几乎是2007年平均价格的5倍多。而在过去的5年内,磷酸盐价格基本保持稳定,中国和印度对磷酸盐的肥料需求的增加导致其供应紧张,直接造成磷酸盐矿石价格的上升。

  如果想要保持可持续发展,那么开采低品相的矿石根本不是解决之道,这不仅是因为开采成本非常昂贵,而且还会污染土壤,如镉就对植物和动物具有较大的毒性。

  世界上磷酸盐储藏的不确定性还伴随一个不争的事实,即磷酸盐供给被控制在几个少数国家手里,中国、摩洛哥、美国和俄罗斯共占有世界磷酸盐储量的70%。

  其实,对磷酸盐市场的战略性操纵早已显现。2004年3月,美国和摩洛哥签署了一项自由贸易协定,这项协议就包括磷酸盐矿石买卖。2008年摩洛哥向美国出口了价值6500万美元的肥料,尽管美国是世界上最大的磷酸盐矿石储量国之一,但是在过去的25年里,美国的磷酸盐肥料生产显著下降。Rosemarin说,与摩洛哥的交易旨在保护美国未来的肥料和食品供应。

  对某些有限的资源如石油来讲,我们可以找到它的替代品,但是目前还没有发现磷酸盐的替代品。目前有可能的途径就是回收和循环使用,如Mavinic的技术。粗略地估算,如果加拿大所有的污水处理厂使用Mavinic的技术的话,生产的肥料足以满足加拿大国内30%的需求。但是这项技术与粪便相比,将会变得更加苍白。因为动物粪便含磷酸盐量大约是人类粪便的5倍。如果能将动物粪便中的磷酸盐提取出来,这将产生巨大的经济和社会效应。

  但是,所有这些技术的实现都需要时间,当新的技术得以应用的时候,几十年就已经过去了。这些新技术出现的时候,那时的世界可能已陷入粮食和肥料匮乏的窘境。

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