Фосфор — необходимый нам химический элемент. Во-первых, это один из распространенных элементов земной коры: его содержание составляет 0,08–0,09 процента ее массы. Есть он и в морской воде (0,07 мг на литр), входит в состав ДНК, РНК, и вообще его называют «элементом жизни», так как без него невозможен синтез молекулы АТФ, обеспечивающей энергией все живые клетки. Фосфор входит в состав 190 минералов, важнейшими из которых для нас являются апатит и фосфорит, из которых мы его и добываем.
Интересна история открытия этого элемента. Гамбургский алхимик Хенниг Бранд искал в 1669 году золото. Он фокусировался на опытах с человеческой мочой, так как полагал, что она, обладая золотистым цветом, может содержать драгметалл. Он отстаивал ее, кипятил, пока не получил крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и мерцало в темноте. Бранд назвал полученное вещество phosphorus mirabilis (от лат. «чудотворный носитель света»).
В те времена люди уже использовали этот «носитель света» в качестве удобрения, даже не осознавая того. К примеру, они не знали, что фосфор содержится также в пепле, которым сдабривали почву для хорошего урожая, или в птичьем помете, который также использовали для улучшения урожайности сельскохозяйственных растений. Лишь в XIX веке немецкий ученый, которого считают основателем агрохимии, Юстус фон Либих вывел идеальную формулу удобрения, состоящую из калия, азота и фосфора.
К тому времени уже открывались месторождения фосфорита и апатита во всем мире. В частности, в России первое большое месторождение апатита было разведано в 20-х годах минералогом Александром Ферсманом на Кольском полуострове, где сейчас расположен город Апатиты.
Так вот, в ГЕОХИ РАН проанализировали данные по запасам и пришли к выводу, что апатита и фосфорита — при том же уровне добычи и экспорта за рубеж для производства там удобрений — может хватить России лишь на 52 ближайших года. Остальной мир исчерпает запасы через 80–150 лет.
— Мы пришли к выводу, — подтверждает автор работы Александр Дегтярев, — что современные формы аграрного производства, основанные на форсированном внесении фосфатных удобрений, приведут к истощению природных запасов фосфатов. А это, в свою очередь, грозит всему миру масштабным голодом с большими человеческими жертвами.
— Почему эта проблема выявилась только сейчас, а раньше ее никто не поднимал?
— Раньше, когда население Земли было не столь многочисленным, как сейчас, об этой проблеме даже не задумывались. Внесение химических удобрений в почву потребовалось только после того, как численность населения перевалила рубеж в 2,5 миллиарда, — это 30-е годы прошлого века. Если с калием и азотом у нас проблем нет, то с третьим компонентом — фосфором, запасы которого постепенно истощаются, — проблемы возникнут у нас в ближайшие десятилетия. Только калий и азот работать не будут — нужны все три элемента.
— И что, нет никакой альтернативы — заменить добываемые фосфаты другими источниками фосфора?
— Когда добыча фосфатов прекратится, придется вернуться к органическому удобрению — навозу, но с ним урожайность с нынешних 30 центнеров с гектара упадет до фоновых 3–7 центнеров, как это и было в XIX веке. В 2004 году в Индии уже прозвенел «первый звоночек», когда удобрения кратковременно подорожали в три раза, что вскоре привело к тысячам смертей от голода.
— В Индии есть свои месторождения фосфора?
— В том-то и дело, что нет, индийцы могут только закупать его. На втором месте в группе риска — Китай, где своих запасов фосфора хватит лишь на 20 лет. Голод также может грозить странам Индокитая, почти всей Африке, Японии, частично странам Европы, где просто мало своих пахотных земель на душу населения, и они будут вынуждены импортировать дорожающее из-за тех же удобрений зерно.
— В России с фосфором получше?
— Российская Федерация обладает довольно скудными запасами фосфорного сырья (1,8% от мировых). У нас есть месторождения апатита и фосфорита, но при этом добыча ведется в основном на экспорт. Она составляет 4,5% от мировой. Если так будет продолжаться дальше, собственные запасы страны при нынешнем уровне добычи закончатся к 2075-му, то есть через 52 года.
— Надеюсь, мы хотя бы дорого продаем столь жизненно важный ресурс?
— Да, это так. При том что и доходы от продажи российских фосфатов невелики — всего 0,15% от ВВП. Нашей власти надо срочно это осознать, чтобы продлить возможность своему народу питаться вдоволь.
— Если мы прекратим экспорт такого ценного сырья, то сможем без человеческих потерь пережить период глобального голода?
— Конечно, в случае если мы перестанем разбазаривать собственные запасы фосфатов, их хватит не на 52, а на 250 ближайших лет.
— Это если человечество не найдет какой-то новый «источник жизни»?
— Не найдет, фосфор заменить нечем.
— Может, геологи найдут новые его месторождения?
— В поисках нефти геологи пробурили почти всю Землю и даже дно океана. Все найденные таким образом залежи известны. Находки новых крупных месторождений маловероятны.
— Где больше всего в мире фосфатных отложений?
— 70% мировых месторождений фосфора находится в маленькой стране Марокко. Думаю, что в ближайшие десятилетия на Земле начнутся страшные войны за такие уголки, где есть ресурсы для жизни.
— А куда исчезает фосфор из природы?
— Известно, что растения, вся сельхозпродукция, кости животных насыщены фосфором, поскольку впитывают его из земли. Во времена, когда большинство людей жили на земле, а городов было мало, большая часть фосфора из отходов их жизнедеятельности снова поступала в природный круговорот, то есть на поля в качестве естественных удобрений. Сейчас сельхозпродукция в основном доставляется в города, а отходы жизнедеятельности горожан обратно на поля не возвращаются. Вместо этого канализация выводит их на станции аэрации, где специально выведенные бактерии перерабатывают все наши отходы, а потом их просто высушивают и чаще всего складируют где-то в брикетах или закапывают в землю.
— Это же источник фосфора! Почему эти высушенные бактерии снова не пускают в дело?
— Это не так выгодно бизнесменам и крупным фермерам. Ведь им для того, чтобы получить фосфор из отходов, надо их где-то сжигать. Причем процент полезного элемента на выходе будет значительно меньшим, чем есть в обычных минеральных удобрениях, которые продаются на рынке.
— Получается, это дело исключительно государственной важности?
— Получается, что так. И чем раньше мы об этом задумаемся, тем будет лучше для нас и наших будущих поколений. Теоретически можно избежать «фосфорной катастрофы», если обеспечить радикальный переход на новые формы хозяйствования, при которых потери фосфора сведутся к минимуму.
Комментарий химика-технолога, специалиста в области органической и технической химии, члена-корреспондента РАН Александра Терентьева:
— Я уверен, что ситуация не настолько критична, как утверждает автор работы. Да, фосфор как компонент удобрений играет важнейшую роль для человечества, и разведанные запасы фосфатов действительно ограничены. Но иногда в сельском хозяйстве, даже при выращивании пшеницы, хватает исключительно азотных удобрений. К тому же могут быть открыты и новые месторождения фосфорсодержащих соединений.