De anglicaanse predikant en econoom Thomas Malthus schreef in 1798 een minder opwekkend boekje: ”Een essay over het principe van bevolking”. Daarin stelde hij dat „het vermogen van de mens tot bevolkingsgroei onbegrensd veel groter is dan het vermogen van de aarde om de mens te voeden.” Hij voorspelde hongersnood op grote schaal omdat de bevolkingsgroei exponentieel zou toenemen en de voedselproductie lineair.

Malthus leek gelijk te krijgen als je kijkt naar de 19e eeuw. Zo verdriedubbelde de Engelse bevolking, van circa 10 miljoen in 1800 naar circa 30 miljoen in 1900, terwijl de opbrengst van het land onvoldoende was om hen allen te voeden. Ondanks de toename van de voedselproductie en de aanvoer van vogelmest en chilisalpeter werd Engeland steeds meer afhankelijk van voedselimport. In 1898 hield Sir William Crookes dan ook een rede waarin hij stelde dat Engeland en alle geciviliseerde naties dodelijk gevaar liepen dat ze niet genoeg te eten zouden hebben. Tenzij er een genius in de scheikunde opstond die een proces zou bedenken waarmee stikstofgas in de lucht kon worden omgezet naar een vorm die planten zou kunnen voeden.

Tot begin 1900 werd de voedselproductie namelijk vooral beperkt door gebrek aan stikstof. Stikstof is essentieel bij de vorming van eiwitten en onderdeel van ons DNA, de bouwstof van het leven. De lucht die we inademen, bestaat voor bijna 80 procent uit stikstofgas, maar die stikstof is niet beschikbaar voor mensen en dieren en evenmin voor de meeste planten. Om stikstof te kunnen gebruiken, moet het worden omgezet in reactieve vormen die de plant kan opnemen, zoals ammoniak. Van nature vindt deze omzetting plaats door bacteriën en in sommige zogenaamde vlinderbloemige planten, zoals peulen en erwten, die een symbiose vormen met bacteriën. Die gewassen werden dan ook verbouwd om de bodemvruchtbaarheid te verbeteren.

De explosieve wereldbevolkingsgroei sinds 1900 is vooral te verklaren door de uitvinding van stikstofkunstmest door Fritz Haber, in 1909. Daarbij wordt via een chemisch proces stikstofgas naar ammoniak omgezet. Vooral na de oorlog nam het gebruik van stikstofkunstmest enorm toe. Tussen 1900 en 2019 is de wereldbevolking bijna vervijfvoudigd, van circa 1,6 miljard tot circa 7,6 miljard, terwijl de groei van het landbouwareaal beperkt bleef. De enorme toename in opbrengsten per hectare in die periode is mede mogelijk gemaakt door stikstofbemesting. Ongeveer de helft van de wereldbevolking heeft eten dankzij het gebruik ervan. Er wordt nu meer dan genoeg geproduceerd voor elke wereldbewoner.

Keerzijde

Er is wel een keerzijde. Van de geproduceerde stikstof wordt op wereldschaal bij een vegetarisch dieet gemiddeld slechts circa 20 procent opgenomen, bij vleesconsumptie zelfs minder dan 10 procent. Niet opgenomen stikstof wordt deels hergebruikt als dierlijke mest, vastgelegd in de bodem of weer omgezet in luchtstikstof. Een ander deel komt echter vrij door uitstoot van ammoniak en lachgas naar de lucht en door afvoer van nitraat en ammonium naar het grond- en oppervlaktewater. De sterkste toename van de reactieve stikstofuitstoot naar lucht en water is opgetreden in Europa, de VS en Centraal-Azië. Samen met de uitstoot van stikstofoxiden uit industrie, energiecentrales en verkeer veroorzaken die verliezen van reactief stikstof schade aan de volksgezondheid en de natuur en beïnvloeden ze het klimaat.

Ammoniak en stikstofoxiden die neerkomen op natuurterreinen vergroten daar de voedselrijkdom en dragen bij aan bodemverzuring. Daardoor neemt de diversiteit aan plantensoorten af en treden negatieve effecten op de vogelstand en andere fauna op. Daarnaast leveren beide stoffen een bijdrage van gemiddeld ongeveer 20 procent aan de vorming van fijnstof. Vervuiling door fijnstof wordt geassocieerd met meer dan 455.000 voortijdige sterfgevallen per jaar in de EU-lidstaten, wat overeenkomt met bijna 4,5 miljoen verloren levensjaren. De uitstoot van lachgas, een broeikasgas, draagt bij aan klimaatverandering. Bovendien is lachgas momenteel de belangrijkste stof die ozon afbreekt in de stratosfeer.

Nitraat in het grondwater kan de drinkwaterkwaliteit aantasten. De verhoogde toevoer van stikstof naar het oppervlaktewater kan vooral in kustwateren tot schadelijke algenbloei leiden. Wereldwijd komt dit vooral voor in Europa (bijvoorbeeld de Baltische zee), de VS en Centraal-Azië. Hierdoor kan het water onbruikbaar worden om te zwemmen.

Stikstof in Nederland

In Nederland ligt nu de nadruk op de hoge stikstofdepositie door onder andere ammoniak uit de landbouw. Maar er speelt veel meer door alle verliezen naar lucht en water. Zo hebben boeren niet alleen te maken met de Vogel- en Habitatrichtlijn, in verband met verliezen van ammoniak, maar ook met de Nitraatrichtlijn, vanwege nitraatuitspoeling naar grondwater, en met de Kaderrichtlijn Water, in verband met stikstofuitspoeling naar oppervlaktewater. En wat nog zal gaan knellen, is het klimaatakkoord, waarbij emissies van lachgas en methaan moeten afnemen. Het is dus van belang om integraal te denken en bij maatregelen niet louter naar het effect op stikstofdepositie te kijken. Een transitie naar een landbouw die gericht is op optimalisatie van het boereninkomen in plaats van maximalisatie van de productie en die rekening houdt met het behoud van biodiversiteit, bodemvruchtbaarheid, lucht- en waterkwaliteit is daarbij van belang. Stellen dat dit ten koste gaat van de wereldvoedselproductie is geen sterk argument. De laatste decennia is de voedselproductie nog steeds toegenomen, maar dit leidde alleen tot meer overvoeding en niet tot minder ondervoeding, door inkomensongelijkheid. Obesitas is nu minstens zo problematisch voor de gezondheid als ondervoeding. Productieverhoging op plaatsen waar dat nodig is, zoals Afrika, is veel belangrijker.

Mogelijke aanpak

Het stikstofprobleem aanpakken, is een belangrijke sleutel in de transitie naar een duurzame voedselvoorziening. Voor een oplossing moet het stikstofgebruik efficiënter worden, zodat tegelijk de voedselproductie toeneemt en de negatieve gevolgen van stikstof voor het milieu geringer worden.

Als we beginnen bij het einde van de stikstofketen, de menselijke consumptie, kunnen daarbij vier hoofdmaatregelen worden onderscheiden. Ten eerst een vermindering van de (over)consumptie van dierlijke eiwitten, zoals dat voorkomt in de VS en grote delen van Europa en Latijns-Amerika. Als alle landen een inname van dierlijke eiwitten zouden hebben zoals in de VS, zou de stikstofvraag (en daarmee de voedselvraag) verviervoudigen.

Daarnaast een vermindering van de voedselverspilling. Die is in totaal wel 40 procent, waarvan in West-Europa en de VS circa 50 procent plaatsheeft in huishoudens en hotels. Door beide maatregelen zou je de wereldbevolking kunnen voeden bij vrijwel gelijk blijvende productie.

Aan de productiekant is het nodig om over te gaan op kringlooplandbouw, waarbij vee wordt gevoerd met biomassa die wij mensen niet kunnen of willen eten, zoals gras, reststromen uit de voedingsindustrie, horeca en huishoudens en insecten die leven op reststromen. Daarnaast het zo veel mogelijk hergebruiken van stikstof in de vorm van compost, mest en bodemslib. Zo wordt in China nu nog minder dan 50 procent van de dierlijke mest gebruikt. In Nederland geldt dat voor slib.

Ten slotte is een verbetering van de stikstofefficiëntie van kunstmest en dierlijke mest belangrijk, door onder meer een betere voederconversie in de veehouderij, beperking van ammoniakverliezen, een betere timing van de toediening, precisiebemesting, de ontwikkeling van meer stikstofefficiënte gewasvariëteiten en dergelijke.

De auteur is hoogleraar Integrale Stikstofeffectanalyse bij Wageningen University. Dit artikel gaat terug op de ”Guidolezing 2019” die hij woensdag hield in Woerden.