Om te groeien hebben gewassen voedingsstoffen nodig, waaronder grote hoeveelheden stikstof. In de landbouw voorziet kunstmest vaak in die behoefte. Maar het productieproces van die meststoffen is erg energie-intensief. Bovendien vloeien delen van de stikstof uit die kunstmest dikwijls af naar oppervlakte- en grondwater.
Menselijke uitwerpselen en urine bevatten ook stikstof. Zouden meststoffen op basis van die afvalproducten de conventionele kunstmest gedeeltelijk kunnen vervangen? Wetenschappers van de Universiteit van Hohenheim¹ gingen het na.
In een veldexperiment beplantten ze percelen zand-, leem- en siltbodems met wittekool. Ze bemestten de bodems met vier verschillende soorten meststoffen. Drie ervan waren op basis van gerecyclede menselijke afvalstoffen, de vierde was de commercieel beschikbare organische meststof vinasse.
Twee van de geteste meststoffen hebben een urinebasis. Het zijn zogeheten nitrified urine fertilizers (NUF’s): de NUF Aurin en de NUF Crop. In sommige landen in Europa is bemesten met Aurin al toegestaan. Onderzoek naar het gebruik van Crop zit nog in de experimentele fase. De urinemeststoffen worden geactiveerd door micro-organismen, die de aanwezige stikstofverbindingen omzetten naar ammonium en nitraat.
De twee urinemeststoffen gaven in het veldexperiment de beste opbrengst. De oogsten waren vergelijkbaar met die van conventionele meststoffen.
Als derde meststof testten de onderzoekers gecomposteerde menselijke uitwerpselen, zowel geïsoleerd als in combinatie met de urinemeststoffen. De meststof met alleen compost van uitwerpselen leidde tot de laagste opbrengst. De combinatie van urinemeststoffen en compost leverde betere resultaten op. ‘Die leidde tot iets lagere gewasopbrengsten dan de NUF’s, maar kan op langere termijn wel het koolstofgehalte in de bodem verhogen’, zegt Franziska Häfner, doctoraatsstudent aan de universiteit van Hohenheim en eerste auteur van de studie. ‘Meer koolstof in de bodem bevordert een klimaatbestendige voedselproductie.’
Medicijnen in de kool?
De onderzoekers gingen ook na of eventuele chemicaliën, ziekteverwekkers of medicijnen aanwezig zijn in de meststoffen op basis van gerecyclede menselijke afvalstoffen, en of de gewassen die stoffen zouden opnemen.
Het productieproces van Aurin verwijdert mogelijke schadelijke stoffen, en voor Crop werd gebruik gemaakt van steriele synthetische urine. De kolen van percelen bemest met deze NUF’s waren dus volledig veilig voor consumptie.
Na zware regenval kan de bovengrond, met vervuilende kunstmeststoffen, afvloeien naar oppervlakte- en grondwater. © Lynn Betts
In de compost van menselijke uitwerpselen controleerden de onderzoekers op de aanwezigheid van 310 chemicaliën. Ze vonden er twintig terug, waaronder elf stoffen die van medicijnen afkomstig zijn. Enkel sporen van de pijnstiller ibuprofen en het epilepsiemedicijn carbamazepine kwamen uiteindelijk in de eetbare delen van de kolen terecht, maar in verwaarloosbare hoeveelheden: je zou meer dan een half miljoen kroppen kool moeten eten voordat je het equivalent van een pil inneemt. Bovendien moet het risico op reststoffen in perspectief worden geplaatst. Ook via stalmest kunnen (dier)geneesmiddelen in de bodem terechtkomen.
Maarten Everaert, docent bodemkunde en bodemvruchtbaarheid aan de KU Leuven en gespecialiseerd in meststoffen, pleit alsnog voor een gedegen risicoanalyse. ‘Je zou ook voor andere gewassen moeten nagaan of ze medicijnen opnemen. De concentratie van farmaceutische componenten kan namelijk sterk variëren in verschillende delen van een plant, en de eetbare delen zijn afhankelijk van het gewas.’
Beter omgaan met stalmest
Rest nog de vraag: is het realistisch om de conventionele kunstmeststoffen te vervangen door meststoffen op basis van gerecyclede menselijke afvalstoffen? Volgens de auteurs van de studie hebben die laatste – en dan vooral die op basis van urine – het potentieel om tot 25 procent van de conventionele kunstmeststoffen te vervangen in Duitsland.
Maar Everaert heeft bedenkingen bij de milieu-impact. ‘Afvalwaterzuivering en recycling van nutriënten moet zeker worden aangemoedigd. Maar met NUF’s als meststof los je het probleem van stikstofstikstofverrijking in het milieu niet op. Die meststoffen geven stikstof namelijk even snel vrij als conventionele kunstmeststoffen. Ze kunnen dus evengoed bijdragen aan stikstofvervuiling door vervluchtiging van ammoniak en uitloging van nitraat.’
Dan is struviet, een andere gerecyclede meststof, mogelijk een interessanter alternatief, vindt Everaert. ‘Struviet wordt gewonnen uit stikstof- en fosforrijk afvalwater, bijvoorbeeld ook uit urine. Stikstof en fosfor vormen een neerslag door magnesium toe te voegen. Zo krijg je een zuiver en nutriëntrijk meststofproduct dat bovendien die nutriënten traag vrijgeeft in een bodem. Dat verlaagt het risico op stikstofverliezen naar het milieu.’
‘Uiteindelijk zitten we in de Lage Landen ook met een stalmest- en stikstofoverschot, besluit Everaert. ‘Ik betwijfel dat er vanuit de landbouw in Vlaanderen nood is aan extra stikstof via recyclingproducten uit menselijke uitwerpselen. Oplossingen voor de stikstofvervuiling zijn volgens mij dus voornamelijk te vinden in verbeteringen van de manier waarop we met stalmest omgaan.’
Waarom maakt mest grond vruchtbaarder?
Noten
Häfner et al. in Frontiers in Environmental Science
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.