"Jetzt ist wieder Hühnermist dran!", ruft Johann van der Ham. Seine Gruppe hält mit ihrer Arbeit inne, bis ein junger Mann den Inhalt einer Schubkarre auf dem entstehenden Haufen verteilt hat. Dann schichtet das Team die nächste Lage aus Maisstängeln darauf. So geht es weiter auf der Lehrfarm am Stadtrand von Blantyre, bis der Berg aus Ernteresten und Exkrementen fast zwei Meter hoch aufragt. Ein Mann bohrt eine Eisenstange tief hinein. "Damit messen wir später die Temperatur", sagt van der Ham.

Seit fünf Jahren veranstaltet der Missionar in der Stadt im Süden Malawis schon Kurse zum Bau von Komposthaufen – und das Interesse wächst schneller als der Mais in seinem Garten. "Solange ihr die Stange noch anfassen könnt, stimmt alles. Wenn ihr euch verbrennt, ist der Kompost zu heiß, und ihr müsst kühlen."

Van der Ham unterrichtet Pastoren und Sozialarbeiter, sie kommen aus ganz Afrika. Einige von ihnen arbeiten in Konfliktregionen, andere in Flüchtlingslagern. Sie alle sind wichtige Multiplikatoren, und sie alle sind auch Bauern. In den Kompost setzen sie große Hoffnungen. Er kann viele Probleme lösen. Das größte: Er soll wieder Phosphor in ihre Ackerböden bringen.

Phosphor ist wichtig. Ohne Phosphor kann nichts leben. Menschen und Tiere nicht, Pflanzen nicht. Phosphor ist kein seltenes Element. Trotzdem ist Phosphor in großen Teilen der Welt knapp geworden. In Afrika lässt sich das beobachten. Was man dort sieht, gibt auch hoch entwickelten Industriestaaten zu denken.

In Deutschland ist Phosphor eher durch Überfluss aufgefallen: als Gewässerverschmutzer oder als Zusatzstoff im Essen. Er ist aber ein zentraler Bestandteil unserer Nahrung und unseres Organismus (in seiner oxidierten Form als Phosphat – die Begriffe Phosphor und Phosphat werden oft synonym verwendet). Ein gutes Pfund davon hat ein gesunder Erwachsener zu jedem Zeitpunkt im Körper. Phosphor sitzt an allen Schaltstellen des Lebens. In jeder Zelle als Energieträger Adenosintriphosphat, kurz ATP – kein Atemzug, kein Herzschlag, kein Gedanke ohne Phosphor. Im Erbgut – zusammen mit Zucker hält Phosphor die langen Ketten der DNA zusammen. Knochen und Zähne wären ohne Phosphor weich und nutzlos. Pflanzen haben keine Knochen, aber auch sie können ohne Phosphor weder atmen noch wachsen. Bei Mangel werden die Blätter lila, die Pflanze verkümmert, die Ernte ist hin. Jeder Bauer weiß das.

In Europa ist Phosphormangel selten, in Malawi ist er ein ernstes Problem. Ein Grund für den Mangel ist der Boden selbst. Die meisten Böden in Afrika sind von Natur aus arm an Nährstoffen – weil sie sehr alt sind. Über Millionen von Jahren sind die fruchtbaren Bodenschichten erodiert, bis das Grundgestein zum Vorschein kam. Diese alten Böden sind oft sauer, und in diesem Milieu geht Phosphor schnell feste Verbindungen mit Eisen oder Aluminium ein. Das lebensnotwendige Element ist dann für Pflanzen nicht verfügbar. Zudem haben in Malawi die Kleinbauern über Generationen hinweg Mais angebaut. Und danach wieder Mais. Und wieder Mais. Die Monokultur hat die Böden erschöpft.

In Blantyre hat sich die Kompostgruppe den Hühnermist von den Händen gewaschen. Nach dem Mittagessen geht es an die Theorie: Pflanzen ziehen sich das Phosphat aus dem Boden. Es muss durch Düngung nachgeliefert werden. Kompost kann nicht nur neue Nährstoffe in den Boden bringen. Er hilft auch, die Bodenstruktur zu verbessern, und macht so den schon vorhandenen Phosphor für die Pflanzen wieder zugänglich. Ohne diesen Nachschub gibt es auf Dauer keine Landwirtschaft. Und ohne Landwirtschaft gibt es auf Dauer nichts zu essen. Am Phosphor hängt also die Welternährung. Wer Phosphor hat, hat sehr viel Macht.

Das unterscheidet Phosphor von einem anderen unverzichtbaren Element für Leben und Landwirtschaft: Stickstoff hat praktisch jeder. Stickstoff liegt buchstäblich in der Luft, und seit Anfang des 20. Jahrhunderts lässt sich mit dem Haber-Bosch-Verfahren aus dem überall verfügbaren Gas problemlos Ammoniak herstellen. Aus dem lässt sich Sprengstoff machen, vor allem aber Dünger. "Brot aus Luft" lautete der Slogan zu Fritz Habers und Carl Boschs Zeiten. Das Verfahren hat einige Menschen sehr reich, vor allem aber sehr viele Menschen satt gemacht. Und es hat dazu geführt, dass Stickstoff heute praktisch überall und unbegrenzt zur Verfügung steht, für jeden, der über genügend Energie und die entsprechende Technologie verfügt. Stickstoff kann jeder "machen". Phosphor nicht.

Phosphor ist eine endliche Ressource

Dabei ist Phosphor in der Erdhülle sogar häufiger vertreten als Stickstoff. Aber: Bisher gibt es kein großtechnisches Verfahren, um ihn kostengünstig aus der Umwelt zu gewinnen.

In der Vergangenheit haben die Landwirte darum mit Mist und Gülle, mit Knochenmehl oder Kompost gedüngt. Aber nach dem rasanten Anstieg der landwirtschaftlichen Produktion – der unter anderem durch die Verfügbarkeit von Stickstoff getrieben war – konnte die Phosphordüngung nur durch den Abbau von Apatit und anderen Phosphatgesteinen mithalten. Bis heute ist die Welt bei der Versorgung mit Phosphor auf natürliche Lagerstätten angewiesen.

Nur fünf Länder verfügen über 88 Prozent der bekannten Phosphatreserven: China, Algerien, Syrien, Südafrika. Und Marokko, das Land hat mit Abstand die größten Bestände. Knapp drei Viertel der Weltvorräte liegen in Marokko (inklusive dem von Marokko besetzten Territorium West-Sahara).

Im Seminarraum in Blantyre ist Johann van der Ham inzwischen tief in die Bodenbiologie eingestiegen. Es geht um Pilze und Bakterien und imposante elektronenmikroskopische Aufnahmen von borstigen bodenlebenden Milben und anderen Gliedertieren. "Wie viele Menschen leben in Malawi?", fragt er in die Runde. "An die 19 Millionen", ist die Antwort. "Ja", sagt er. "Ganz schön viele. Und jetzt stellt euch vor: In einem Teelöffel guter Komposterde leben mehr Bodenorganismen als Menschen in ganz Malawi. Und sie machen all die Arbeit für euch!"

Das Potenzial, das im Kompost steckt, will ein ehemaliger Kollege von Johann van der Ham in ein handfestes Geschäftsmodell umwandeln. Billy Bray arbeitet für die niederländische Organisation Waste, die sich auf das Thema Abwasser und sanitäre Versorgung spezialisiert hat. "Unser Ziel ist es, aus den Abfallprodukten, dem waste eben, einen Wert zu gewinnen", sagt er. "So können wir gleichzeitig neue Einkommensquellen für die Menschen schaffen und die illegale Verklappung von Fäkalien und Abwässern verhindern. Und Kompost ist hierzulande ein sehr wertvolles Produkt." Zusammen mit der Stadtverwaltung von Blantyre errichten Bray und sein Team zurzeit eine Pilotanlage, in der mit einfachen Mitteln aus getrocknetem Klärschlamm, Marktabfällen und Hühnermist Kompost gewonnen werden soll. Etwa tausend Tonnen will man hier im Jahr produzieren. Als Kunden hat Waste eher Großbetriebe im Blick. "Die kleinen Bauern werden bei uns nicht kaufen", sagt Bray. "Aber sie werden dem Beispiel der großen Bauern folgen, wenn sie erst die Erfolge sehen."

Der Kompost soll wieder Phosphor in die Ackerböden Afrikas bringen. © Sibylle Grunze

Die Lagerstätten für mineralische Phosphate haben sich über Jahrmillionen aufgebaut. Durch Verwitterung gelangen Phosphate langsam aus dem Gestein in die Umwelt. Pflanzen ziehen den Phosphor aus dem Boden, Tiere fressen Pflanzen und nutzen einen Teil des Phosphors für sich. Den Rest scheiden sie aus, und zusammen mit Pflanzenresten und anderen Materialien gelangt er durch Erosion mit Wind und Wasser in Flüsse und Seen und von dort weiter ins Meer. Dort sinkt er als Sediment zusammen mit den Überresten von Plankton, Algen und Meerestieren auf den Boden. Und irgendwann werden einige dieser Sedimente als kompaktes Phosphatgestein mit der Plattentektonik wieder an die Oberfläche gehoben, und der Kreislauf beginnt von Neuem.

Geologisch heißt das: Phosphor wandert in einem natürlichen Kreislauf, aber extrem langsam. Praktisch heißt das: Er ist eine endliche Ressource, nicht erneuerbar, ähnlich wie Erdöl. Mit dem Unterschied, dass Erdöl durch andere Rohstoffe ersetzt werden kann. Phosphor nicht.

Johan Six ist Professor für Agrarökosysteme an der ETH Zürich und forscht unter anderem in Malawi. Er untersucht die Auswirkungen von landwirtschaftlichen Methoden wie Mischkultur und Agroforstwirtschaft auf die Bodenbeschaffenheit. "Wir wissen schon lange, dass diese Methoden gut für den Nährstoffhaushalt der Böden sein können", sagt Six. "Aber bis vor Kurzem lag unser Fokus immer auf Stickstoff und Kohlenstoff. Phosphor ist viel schwieriger zu untersuchen, weil es bei Phosphor nicht reicht, nur die Menge zu bestimmen. Man muss genau wissen, in welcher Form er gerade vorliegt und ob die Pflanze ihn überhaupt aufnehmen kann. Und das kann sich lokal im Boden sehr schnell verändern."

Bisher wird der Rohstoff oft weggeschmissen

In Malawi untersuchen Six und seine Kollegin Janina Dierks, wie Faidherbia-Bäume – eine lokale Mimosenart – und der Mais zusammenarbeiten. "Die Bauern mögen diese Bäume", sagt Dierks, "weil die in der Regenzeit das Laub abwerfen und so dem Mais weniger Konkurrenz machen." Die Mimosen sind Hülsenfrüchtler, und in ihrem Wurzelwerk siedeln sich feine Mykorrhizen an, Pilzsymbionten, die Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphat für die Pflanzen verfügbar machen. Im Gewächshaus konnte Dierks nachweisen, dass von den Pilzsymbionten nicht nur die Bäume profitieren, sondern auch die Nutzpflanzen drum herum. In Malawi will sie nun herausfinden, ob das auch im Freiland so funktioniert.

Darüber, wie lange die Phosphatvorräte in den Lagerstätten noch reichen werden, gehen die Prognosen auseinander, vor allem weil sich die Annahmen über den künftigen Verbrauch und die Entwicklung neuer Abbautechnologien stark unterscheiden. In frühen Studien ging man davon aus, dass der Höhepunkt des Abbaus (peak phosphorus) noch in diesem Jahrhundert erreicht werden würde. Inzwischen gibt es aktualisierte Schätzungen über die Reserven. Für die Vorkommen in Marokko wurden die Zahlen von knapp 6 auf 51 Milliarden Tonnen Rohphosphat nach oben korrigiert. Die weltweiten Reserven könnten noch mindestens 300 Jahre reichen, möglicherweise länger, wenn man bisher unbekannte oder noch nicht wirtschaftlich nutzbare Lager miteinbezieht.

Doch es wäre kurzsichtig, sich deswegen zurückzulehnen. Einen Vorgeschmack darauf, welche Risiken die globalen Abhängigkeiten auf dem Weltmarkt und die geopolitische Konzentration der Reserven bergen, gab es im Jahr 2008, als der Preis für Phosphat plötzlich um 800 Prozent anstieg, von etwa 50 auf 430 US-Dollar pro Tonne.

Für die Hersteller kam dieser Preisschock wie aus heiterem Himmel. "Bis dahin waren die Phosphorpreise immer relativ niedrig und stabil gewesen", erzählt Rainer Schnee, der Vorsitzende der Deutschen Phosphor-Plattform DPP. "Wir konnten sogar Fünfjahresverträge abschließen. Und dann, durch ganz leichte Verschiebungen bei Angebot und Nachfrage, gab es plötzlich diese Kombination aus Verknappung, Panik und Spekulation – das hat sich dann in kürzester Zeit aufgeschaukelt. Jeder wollte sich auf einmal einen Phosphorsäuretanker in den Hafen legen und einfach nur warten. Bis dann nichts mehr da war. Erst nach einem halben Jahr normalisierte sich der Markt langsam wieder." Doch die Preise sanken nie wieder auf das ursprüngliche Niveau. Und das Bewusstsein dafür, dass Phosphate erstens nicht zu ersetzen sind und zweitens nicht für immer unbegrenzt und billig zur Verfügung stehen könnten, war schlagartig geweckt.

Etwa 82 Prozent der weltweiten Phosphatproduktion werden als Düngemittel eingesetzt, derzeit etwa 216 Millionen Tonnen pro Jahr. Schwerer noch als höhere Preise und plötzliche Ausschläge wiegt für eine Industrienation wie Deutschland die geopolitische Abhängigkeit. Niemand möchte bei einem essenziellen Rohstoff dauerhaft von Monopolisten abhängig sein. Dabei hätte Deutschland genug Phosphat, um einen großen Teil seines Verbrauchs selbst zu decken. Bisher wird der Rohstoff allerdings weggeschmissen: Lebensmittelabfälle, aber vor allem menschliche Fäkalien und Urin, dazu Mist und Gülle aus der Tierhaltung.

Auch Malawi ist für die Versorgung mit Düngemitteln praktisch vollständig auf Importe angewiesen. Malawi hat jedoch keinen eigenen Hafen und eine kaum entwickelte Transport-Infrastruktur. Die Preise für Phosphatdünger liegen hier zwei- bis fünfmal so hoch wie in Europa, vor allem wegen der hohen Frachtkosten, auch jetzt schon, ohne Verknappung und Preisspitzen auf dem Weltmarkt. Die meisten der knapp 19 Millionen Einwohner Malawis sind Kleinbauern und Selbstversorger. Für viele von ihnen ist Dünger unbezahlbar. Die malawische Regierung betreibt seit 2005 ein aufwendiges Subventionsprogramm für Düngemittel, aber längst nicht alle Bauern werden erreicht. Nach anfänglichen Erfolgen stagnieren die Erträge seit Jahren.

Jetzt ist der Forschungsdruck da

Ein Markt in Malawi © Sibylle Grunze

"Für die meisten Kleinbauern hier bedeutet jeder Sack Dünger eine Risikoabwägung", erklärt Frank Mnthambala. Er ist Doktorand im Fach Bodenkunde an der Cranfield-Universität in Großbritannien und, wie die meisten Menschen in Malawi, auch Bauer. "Wenn Sie Geld für Dünger ausgeben, dann ist es erst einmal weg. Der Nutzen des Düngers macht sich erst Monate später bemerkbar. Und er ist nicht garantiert. Zwischen Aussaat und Ernte kann so viel passieren, Wetter, Schädlinge, Krankheiten ... Wenn Sie nicht viel Bargeld haben, dann ist es zwischen 'Bargeld jetzt' und 'vielleicht einem höheren Ertrag später' eine ziemlich riskante Wette."

Die Landwirtschaft schließt den natürlichen Kreislauf des Phosphors kurz, indem sie einen großen Teil aufkonzentriert, zunächst in der Nahrung für Tiere und Menschen. Und noch konzentrierter in Kot und Urin, denn einen Großteil des Phosphors, den wir aufnehmen, scheiden wir wieder aus. Ein Teil wird als Gülle oder Klärschlamm wieder aufs Feld gefahren. Der Rest wird verbrannt und bleibt als Phosphorquelle ungenutzt. "Das Recycling war einfach immer zu teuer", sagt Schnee. "In Deutschland wird zwar seit mehr als 20 Jahren an der Phosphorrückgewinnung geforscht, aber die meisten Projekte sind im Labormaßstab stecken geblieben." Einige wenige liefen im Pilotmaßstab, sagt er, aber keines habe bisher den Stand einer Großanlage erreicht. "Es gab einfach nicht den Druck."

Nun ist der Druck da. In vielen Teilen der Welt haben sich Forschungs- und Entwicklungsverbände gebildet, um die nachhaltige Nutzung des unersetzlichen Nährstoffs voranzutreiben. In Deutschland ist es die Deutsche Phosphor-Plattform, ein Zusammenschluss von Akteuren aus der Industrie, öffentlichen und privaten Organisationen und verschiedenen Forschungseinrichtungen, gegründet 2015. Auf europäischer Ebene gibt es seit 2013 die European Sustainable Phosphorus Platform, weltweit aktiv ist schon seit 2008 die Global Phosphorus Research Initiative, in der Wissenschaftler aus Australien, Schweden, Frankreich und anderen Ländern zusammenarbeiten. 2014 nahm die Europäische Union Phosphatgestein in ihre Liste kritischer Rohstoffe auf. Und seit Herbst 2017 ist in Deutschland die neue Klärschlammverordnung in Kraft, die unter anderem vorschreibt, dass große Kläranlagen von 2029, kleinere von 2032 an den Phosphor aus ihren Klärschlämmen zurückgewinnen müssen. Theoretisch könne man damit 40 bis 50 Prozent des deutschen Gesamtverbrauchs an mineralischem Phosphatdünger abdecken, schätzt Schnee, 10 bis 20 Prozent würden es wahrscheinlich in der Praxis werden. Eine noch bessere Quelle für die Phosphor-Rückgewinnung ist natürlich die Gülle aus der Tierhaltung. "Da muss auch etwas passieren", sagt Schnee. "Aber da stehen wir ganz am Anfang."

Phosphor steckt auch in den Fischen aus dem Lake Malawi. © Sibylle Grunze

Chambo Fisheries in Limbe bei Blantyre produziert Shirana, einen beliebten Speisefisch für den lokalen Markt. 186 Tage dauert es vom Ei bis zum verkaufsfertigen Fisch. Sobald die Jungfische groß genug sind, kommen sie in belüftete Strömungsbecken aus Beton, in denen sie bis zur Verkaufsreife gemästet werden. Das Fischfutter kommt in Säcken und wird in einer großen Halle gemischt. Phosphor ist einer von vielen wichtigen Nährstoffen darin. Frank Mnthambala, der Bodenkundler, interessiert sich für die Abwässer. "So viele schöne Nährstoffe", lacht er, "daraus muss sich doch etwas machen lassen!" Sein Forschungsprojekt ist, die Phosphorströme im gesamten malawischen Wirtschaftssystem zu verfolgen, um festzustellen, welche potenziellen Quellen für ein Phosphor-Recycling es in seinem Land gibt. "Klärschlamm, Abwässer von Fischzuchten, Mist von den großen Hühnerfarmen", zählt er auf. "Aber keiner hat das bisher quantifiziert. Unser Ziel ist es, dass wir weniger abhängig von Importen werden."

Ein effektives Phosphor-Management muss von Mikroorganismen bis zum Menschen reichen, vom Kleinbauern bis zum Agrarunternehmen, von lokalen Verwaltungen bis zu internationalen Abkommen.

Für alle gilt es, Phosphor zu behalten, statt ihn an den "ewigen" Kreislauf zu verlieren. Die Nahrung der Menschheit hängt an diesem einen Element.