США могут исчерпать собственные запасы фосфора примерно через 40 лет, а зависимость от импорта уже создает риски для сельского хозяйства. Европа, Латинская Америка и страны Юго-Восточной Азии сильно зависят от поставок фосфатов из Китая и Марокко. Ученые предупреждают: без надежного наличия фосфора невозможно поддерживать нынешний уровень производства продуктов питания.
Работа была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Фосфор является одним из трех основных элементов, необходимых растениям, наряду с азотом и калием. это так называемая система НПК. Большая часть фосфора для производства удобрений поступает из фосфатной руды, которую добывают, измельчают и обрабатывают химикатами. В 2025 году США включили фосфаты в список важнейших минералов из-за опасений по поводу возможных перебоев в поставках.
Новое исследование специалистов Университета Арканзаса и Университета штата Северная Каролина показало, что значительная часть необходимого фосфора уже накоплена в американских сельскохозяйственных почвах и различных видах отходов.
Исследователи проанализировали данные из 3142 округов США, включая данные за 1866 год, и сделали прогнозы до 2050 года. По их оценкам, с 1866 года около 145 тераграммов фосфора, или 145 миллионов тонн, было внесено в американские сельскохозяйственные угодья в виде удобрений. По состоянию на 2023 год около 52 тераграммов осталось на пашне и еще 47 тераграммов на пастбищах.
При этом проблема заключается в крайне низкой эффективности использования фосфорных удобрений. Фосфор быстро связывается с почвой и становится недоступным для корней растений. По оценкам ученых, около 80% фосфора, полученного из удобрений, не усваивается возделываемыми культурами. Его остатки могут накапливаться в почве или стекать в водоемы, способствуя загрязнению воды.
Исследователи предлагают перейти от нынешней линейной модели добычи руды, производства удобрений, внесения в почву и значительных потерь материала к круговой системе, где фосфор возвращается в сельское хозяйство.
Источниками вторичного фосфора могут быть навоз, растительные остатки, кости животных, яичная скорлупа, сточные воды и осадки сточных вод. По расчетам ученых, количество потенциально перерабатываемого фосфора, накопленного в этих источниках за рассматриваемый период, эквивалентно почти 125% количества фосфора, внесенного на поля.
Однако универсального способа извлечения фосфора не существует. Например, навоз крупного рогатого скота содержит много воды, поэтому транспортировать его на большие расстояния экономически не выгодно. Переработка будет более эффективной в регионах, где животноводческие фермы расположены вблизи сельскохозяйственных угодий.
Особенно большие возможности для создания такой системы ученые видят в Арканзасе. На северо-западе штата активно развито птицеводство и животноводство, которые производят большое количество фосфорсодержащих отходов. На востоке преобладает выращивание риса, кукурузы и сои, требующих значительного количества фосфорных удобрений.
По мнению исследователей, это создает условия для формирования регионального фосфорного хозяйства, в котором отходы животноводства и других отраслей могут стать источником удобрений для растениеводства.
