Kunstmest

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Patentkali
Chilisalpeter
Kieseriet
Dolokal
Tripelsuperfosfaat (46% P2O5)
Kalkammonsalpeter

Onder kunstmest worden doorgaans de middelen van niet-biologische oorsprong verstaan die ter bevordering van de groei van gewassen aan de bodem worden toegevoegd.

Een betere omschrijving zou echter zijn alle voedingselementen die kunstmatig gewonnen worden. Chilisalpeter is bijvoorbeeld van organische oorsprong maar wordt kunstmatig in een fabriek verwerkt en het krijgt dan ook de naam kunstmest mee. Dit in tegenstelling tot organische mest; de uitwerpselen van dieren en gefermenteerde resten van planten en dieren. Bijna alle kunstmeststoffen zijn zouten en worden in de gangbare landbouw gebruikt. In de biologische landbouw wordt kunstmest niet gebruikt, wat vooral het milieu ten goede komt.[bron?]

Geschiedenis[bewerken]

Dat de bodemvruchtbaarheid kon worden verbeterd door het opbrengen van dierlijke mest en ander organisch afval is al duizenden jaren bekend. Sedert eeuwen werd het drieslagstelsel gehanteerd om de bodemvruchtbaarheid in stand te houden en om plantenziekten te bestrijden. Dit was echter ingewikkeld en inefficiënt. Omstreeks 1800 kwam aan deze methode een einde. In pleistocene gebieden werd, vanaf de Middeleeuwen, ook de potstalmethode benut. Hierbij was een relatief grote oppervlakte aan gemeenschappelijke grond vereist om schapenmest te produceren die dan, vermengd met heideplaggen, op de akkers kon worden gestort, waarbij bolle akkers ontstonden. Er was aldus min of meer sprake van een kringloop, waarbij echter grote oppervlakten niet rechtstreeks voor de voedselproductie benut konden worden, wat een beperking oplegde aan de hoeveelheid mensen die aldus gevoed konden worden.

Omstreeks 1850 werd de techniek van vloeiweiden ingevoerd. Aangevoerd voedselrijk water werd hierbij over voorheen onvruchtbare bodem geleid, die daardoor als hooiland in gebruik kon worden genomen. Dit hooi werd gebruikt als voer voor paarden en runderen. De mest daarvan werd gebruikt om het areaal aan ontgonnen grond ten behoeve van de voedselproductie uit te breiden. Dit systeem kon echter enkel worden gebruikt als voedselrijk water kon worden aangevoerd. Daarnaast was het zeer arbeidsintensief: de bewateringssloten moesten regelmatig worden schoongemaakt en uitgediept. Los daarvan bleef de beperking van de hoeveelheid beschikbare mest, zij het op een iets hoger niveau, bestaan.

In de praktijk van de landbouw was al wel naar mogelijkheden gezocht om de bodemvruchtbaarheid verder te verbeteren en er werd reeds met bepaalde voedingszouten geëxperimenteerd. Daarnaast kwam, vanaf omstreeks 1500, de bekendheid met guano uit Zuid-Amerika. Pas omstreeks 1800 bepleitte Alexander von Humboldt de grootschalige toepassing daarvan in de landbouw. Het was Bernard Palissy (1510-1589) die de toepassing van mergel als meststof aanbeval. Karel I van Engeland liet in 1630 proefnemingen met salpeteroplossing uitvoeren. Aangezien salpeter in die tijd schaars was en vooral voor de buskruitfabricage werd aangewend, had ook dit vooralsnog geen praktisch nut.

Albrecht Daniel Thaer (1752-1828) was één der eersten die het bodemvruchtbaarheidsprobleem op meer wetenschappelijke wijze aanpakte. Hij ontwikkelde de humus-theorie. Thaer was van mening dat deze humus, toegediend door landbouwafval, mest, beer en dergelijke, alle noodzakelijke voedingsstoffen voor planten bevatte. Het probleem lag echter in de beschikbaarheid en de aanvoer ervan.

De Duitser Justus von Liebig (1803-1873) wordt beschouwd als de uitvinder en eerste gebruiker van kunstmest. Von Liebig onderzocht nauwkeurig welke elementen planten nodig hadden om te groeien. Daarna startte hij een proef met kunstmestgiften. Liebig onderscheidde drie essentiële voedingsstoffen: stikstof (N), fosfaat (P2O5) en kali (K2O). Deze moesten toegediend worden in een verhouding van (ongeveer) 1 : 0,35 : 1,4. Uiteraard verschilde dit per grondsoort en plantensoort. Naast deze essentiële voedingsstoffen erkende Liebig ook het belang van secundaire voedingsstoffen, zoals calcium, en sporenelementen, als magnesium, borium, koper en dergelijke. In 1845 was zijn land een van de vruchtbaarste plekken van Duitsland geworden.

Als basis voor de eerste kunstmestsoorten dienden onder andere natuurlijke afzettingen van dierenuitwerpselen: Guano (bevat chilisalpeter) van zeevogels, afgezet op eilandjes waar duizenden jaren lang zeevogels hadden gebroed en waar het door vrijwel ontbrekende regenval ook niet wegspoelde en stikstofrijke vleermuizenuitwerpselen (bat guano) die zich, ook weer in de loop van duizenden jaren in dikke lagen in grotten ophoopt waar enorme vleermuispopulaties in wonen. (6%N + 8% P2O5) uit Peru of Argentinië. Deze natuurlijke voorraden waren al snel uitgeput.

Hoofd- en sporenelementen[bewerken]

Zowel dierlijke mest als kunstmest hebben tot doel de bodem aan te vullen met stoffen die voor de optimale groei van een gewas nodig zijn. Onderscheid kan gemaakt worden in hoofd- en sporenelementen. Van de hoofdelementen wordt tijdens de groei veel opgenomen. Sporenelementen worden maar in kleine hoeveelheden opgenomen, maar behoren wel tot de belangrijke voedingsstoffen. Al deze 12 elementen zijn voor een goede plantengroei noodzakelijk, zonder één van deze elementen zal een plant gebreken gaan vertonen.

Hoofdelementen[bewerken]

De hoofdelementen zijn stikstof, fosfor, kalium, calcium, zwavel en magnesium.

Sporenelementen[bewerken]

Sporenelementen zijn de metalen ijzer, zink, koper, molybdeen, boor en mangaan.

Kunstmestfabricage[bewerken]

In 1910 lukte het Fritz Haber als eerste om stikstof uit de lucht om te zetten in ammoniak via zogenaamde Haber-Boschproces. Ammoniak vormt de basis van de moderne stikstofmeststoffen. Potash (Engels: Potassium = kalium) is nu veruit de grootste kunstmestproducent ter wereld. Het bedrijf heeft marktposities in de drie belangrijkste ingrediënten voor kunstmest (kalium, fosfaat en stikstof).

Kunstmeststoffen[bewerken]

Kunstmeststoffen kunnen bestaan uit enkelvoudige meststoffen of een mengsel van elementen, de meervoudige meststoffen. Daarnaast kunnen ze in vaste of vloeibare vorm voorkomen. Een complete samengestelde meststof zou alle 12 elementen moeten bevatten voor een goede plantengroei.

Tegenwoordig zijn er zeer veel langzaamwerkende of gecontroleerd vrijkomende meststoffen die minimaal uitspoelen en continu een klein beetje voeding aan de plant afgeven. Naast alle zouten is er ook nog een organisch gebonden stikstofvorm die chemisch gewonnen wordt ureum deze wordt o.a. gebruikt als bladbemesting in de fruitteelt. In de groenteteelt onder glas wordt zeer veel op water geteeld, waarin alle benodigde meststoffen worden opgelost.

Omdat sommige meststoffen reacties met elkaar kunnen aangaan en dan niet oplosbare producten geven, wordt hier gebruikgemaakt van een zogenaamde A-bak en een B-bak of van een geautomatiseerde opstelling, vanwaaruit per element vloeibare oplossingen kunstmest gegeven wordt.

Gehalteaanduidingen[bewerken]

In de kunstmestindustrie worden de gehaltes aan stikstof, fosfor en kalium aangegeven in de NPK-getallen. Met name de getallen voor fosfor en kalium verdienen toelichting, al geldt de opmerking ook voor magnesium en zwavel en een aantal andere metalen:

  • Het fosforgehalte is een percentage dat wordt aangegeven alsof alle fosfor aanwezig is als difosforpentaoxide.
  • Het kaliumgehalte is een percentage dat wordt aangegeven alsof alle kalium als kaliumoxide aanwezig is.
  • Het magnesiumgehalte wordt aangegeven als MgO.
  • Het zwavelgehalte wordt opgegeven als SO3.

De aanduidingen gaan terug op de vroegere gravimetrische bepalingsmethode: alle aanwezige fosfor (kalium, magnesium, zwavel) werd omgezet in het oxide en gewogen. De oxiden zelf zitten niet in de kunstmest: dit zijn zeer reactieve, hygroscopische stoffen (P, K, S) die de kunstmest gevaarlijk maken om te hanteren en bovendien - door het aantrekken van vocht - van het kunstmestpoeder een onhandelbaar blok zouden maken. MgO is juist slecht oplosbaar in water, en het magnesium zou pas voor planten beschikbaar komen nadat het oxide met een zuur gereageerd heeft.

Enkelvoudige meststoffen[bewerken]

Samenstelling Naam kunstmest
21% N ((NH4)2SO4) zwavelzure ammoniak
46% N (koolzuurdiamide) ureum
32%NaNO3 (15,5%N)+ 0,2% boor + 37%Na2O[1] chilisalpeter of natriumnitraat
15,5% N (Ca(NO3)2) kalksalpeter of calciumnitraat
15% N (Ca(NO3)2) + 9 % MgO stikstof plus
27% N (NH4NO3) + 6% CaO[1] (+ 4% MgO[1]) kalkammonsalpeter
30% K2O + 10% MgO[1] + 42% SO3(17% S) Patentkali
48-50% K2SO4 kali chloorarm (zwavelzure kali)
KCl + NaCl kalizout 20% (20% K2O), 40% of 60%
17, 18 of 20% P2O5[1] superfosfaat
14-18% P2O5[1] (oplosbaar in 2% citroenzuur) Thomasslakkenmeel
80% CaCO3 + 19% MgO dolokal (60 zuurbindende waarde)
27%MgO + 55% SO3(22% S) kieseriet
25% Cu (CuSO4) koper(II)sulfaat
ongeveer 20% Co (CoSO4) kobalt(II)sulfaat
25% Mn(MnSO4) mangaansulfaat
1-3% Cu (CuSO4) koperslakkenbloem
3% Mo molybdeenfrit

Meervoudige vaste meststoffen[bewerken]

Enkele voorbeelden:

  • NPK meststoffen: o.a. 12+10+18 bevat 12% stikstof, waarvan 7% N-NH4 en 5% N-NO3, 10% P2O5[1] en 18% K2O[1] of 15+20+25 kamerplantenmest of 12+15+18 tuin- en gazonmest
  • Magnesamon: bevat 22% N (NH4NO3) en 7% MgO[1] of 21% N (NH4NO3) en 8% MgO
  • Patentkali: bevat 30% K2O[1], 10% MgO[1] en 42% SO3(17% S)[1]

De percentages zijn gebaseerd op %als. Dit wil zeggen: In 100 gram kunstmest zit zoveel kalium dat als er K2O van gemaakt zou worden, dat 18 gram zou opleveren. Kaliumoxide is zelf veel te hygroscopisch (en daardoor gevaarlijk) om als zodanig in kunstmest verwerkt te worden. Hetzelfde geldt voor Na2O, MgO, P2O5 en SO3.

Meervoudige vloeibare meststoffen[bewerken]

Vloeibare meervoudige meststoffen worden bijvoorbeeld gebruikt voor de voeding van kamerplanten.
Een voorbeeld van een eenvoudige NPK samenstelling is:

Samenstelling Naam bestanddeel
7% N (waarvan 2% N-NH4, 2% N-NO3 en 3% N-ureum) stikstof
3% P2O5[1] fosfaat
6% K2O[1] kalium

Een voorbeeld van een NPK samenstelling met sporen-elementen voor geraniums en fuchsia's is:

Samenstelling Naam bestanddeel
5% N (waarvan 2,5% carbamidstikstof, 1,3% ammoniumstikstof en 1,2% nitraatstikstof) stikstof
7% P2O5[1] fosfaat
7% K2O[1] kalium
0,01% B boor
0,01% Cu koper
0,02% Fe ijzer
0,01% Mn mangaan
0,005% Mo molybdeen
0,005% Zn zink

Biologische landbouw[bewerken]

Het overmatig gebruik van kunstmest leidt vaak tot een verontreinigd milieu.[bron?] Doordat de minerale voedingsstoffen goed oplosbaar zijn in water, komt veel voeding gedurende een korte tijd ter beschikking van planten. Een teveel aan voeding wordt uitgespoeld via het grondwater en eindigt in vijvers en oceanen. Stikstofkunstmesten spoelen van de akkers snel uit in waterlopen, waar ze de groei van algen stimuleren en het water zuurstofarm maken. Dit proces van eutrofiëring heeft een ongunstig effect gehad op de rivieren en de meren, en op de plaatsen waar het voedingsrijke water in zee stroomt, ontstaan zuurstofarme gebieden, ook wel dode zones genoemd, waar geen leven in de zee meer voorkomt.[2]

Ter voorkoming van deze problemen wordt er in de biologische landbouw veel aan gedaan om uitspoeling van voedingsstoffen te voorkomen — in ieder geval voor zover dat de natuurlijke uitspoeling zou overtreffen. Voor deze vorm van landbouw geeft men daarom de voorkeur aan het gebruik van organische meststoffen, bijvoorbeeld compost, dierlijke mest of groenbemesting.

In de biologische landbouw streeft men naar het vermijden van kortwerkende voedingsstoffen zoals kunstmest. Met natuurlijke bemesting wordt het bodemleven verbeterd, wat bij het gebruik van kunstmest niet het geval is.[bron?] De gedachte achter het activeren van het bodemleven is dat dit tot een vruchtbaarder bodem leidt en compactere planten geeft met een sterker wortelstelsel en meer weerstand tegen ziektes.

Proeven laten zien dat biologische gewassen meer vaste stof bevatten. Dit wordt verklaard uit de kortstondige voedingspiek bij gebruik van kunstmest; tijdens deze piek groeit een plant snel, maar worden langere cellen gevormd, die minder sterk zijn en dus ook gemakkelijker ten prooi kunnen vallen aan belagers. Aanhangers van biologisch voedsel menen ook dat biologisch geteelde gewassen voller van smaak zijn.

Schaarste[bewerken]

De vraag naar kunstmest door niet-westerse landen neemt toe. Met name door hogere inkomens in China, India en Brazilië stijgt de vraag naar kip en rundvlees, waardoor de vraag naar graan stijgt, waardoor de vraag naar kunstmest stijgt. De bodemvoorraden van kali en fosfaatgesteente zijn echter eindig, waardoor schaarste en prijsstijging op de wereldmarkt kan ontstaan. Dana Cordell schat de fosforpiek, waar de vraag de productie overschrijdt, rond 2035.[3]

Discussie[bewerken]

Kunstmest staat ter discussie omdat de bodemvruchtbaarheid er volgens sommigen ernstig onder te lijden heeft. Volgens anderen maakt het voor de plant niet zo veel uit of ze stikstof vanuit organische mest of in anorganische vorm aangeboden krijgt. Het element zoals de plant het opneemt is in beide gevallen gelijk. Een ander bezwaar is dat de belasting van het milieu bij toediening van anorganische meststoffen vele malen groter zou zijn. Een bezwaar van organische mest is dat de meststoffen ongecontroleerd, onder andere afhankelijk van de hoeveelheid neerslag en temperatuur, vrij komen. Nadat het gewas geoogst is, kan daardoor uitspoeling plaatsvinden als er geen groenbemester wordt gebruikt, hoewel dit laatste zowel voor kunstmest als organische mest geldt.

Trivia[bewerken]

De merknaam Pokon, een kunstmest voor kamerplanten, ontleent zijn naam aan de samenstelling van het oorspronkelijke product.

Transport over zee[bewerken]

Het vervoeren van op ammoniumnitraat gebaseerde kunstmeststoffen over zee houdt bepaalde risico’s in zoals brand, decompositie en explosie. Alvorens deze kunstmeststoffen aan boord te nemen, dient de gezagvoerder over voldoende informatie te beschikken. Zo zijn veiligheidsinformatiebladen van het product(en), instructies hoe men deze cargo het beste stuwt om hittebronnen te vermijden en een procedure die aangeeft hoe er gehandeld dient te worden bij een noodgeval zoals decompositie onontbeerlijk.

Brand

Ammoniumnitraat is niet brandbaar. Het zal alleen ontbranden als meststof brandbaar materiaal bevat. Ammoniumnitraat kan dus wel een ontbranding bevorderen door oxidatie. Dit komt doordat meststoffen die ammoniumnitraat bevatten chemisch ontbonden worden bij brand of blootstelling aan een hittebron. Hierbij komt zuurstof vrij die de vuurhaard ondersteunt.

Decompositie

Decompositie is een chemische ontbinding die doorgaat wanneer producten zoals meststoffen die ammoniumnitraat bevatten, worden blootgesteld aan hitte. Het gevaar van chemische ontbinding hangt af van vele factoren. De belangrijkste factor is de aanwezigheid van brandbaar materiaal. Maar deze is niet expliciet nodig om de ontbinding door te laten gaan. Ook hangt het af van het type product, de temperatuur van de hittebron en de duur van blootstelling aan de hitte. Er zijn zelfs samenstellingen van producten waarbij een kort contact met een hittebron ervoor kan zorgen dat deze beginnen te ontbinden en waarbij ze genoeg thermische energie ontvangen om de ontbinding in stand te houden zonder hittebron. De chemische ontbinding is exotherm maar er komen ook toxische gassen vrij zoals waterstofchloride, stikstofdioxide, ammoniakgas en chlorine.

Explosie

Kunstmeststoffen kunnen exploderen. Maar daar is een sterke ontsteking voor nodig. De meeste producten hebben een grote weerstand tegen explosie maar er zijn enkele factoren die het explosiegevaar verhogen: de grootte van de deeltjes, de hoeveelheid brandbaar materiaal en de porositeit van de lading.

Noten[bewerken]

  1. a b c d e f g h i j k l m n o p Deze stof komt niet echt in kunstmest voor, zie de opmerking bij Gehalteaanduidingen
  2. Mark Lynas, De mens als god, pagina 108-109
  3. Cordell, D. (2010): The Story of Phosphorus. Sustainability implications of global phosphorus scarcity for food security, Linköping University.

[1]

Zie ook[bewerken]

  1. Handbook for the safe storage of ammonium nitrate based fertilizers, European Fertilizer Manufacturers Association, 1992 , http://www.euexcert.it/wp-content/uploads/2011/10/HANDBOOK-AN-STORAGE-1992.pdf. URL bezocht op 22/11/2014