De belangrijkste uitvinding van de 20ste eeuw houdt ons in leven én is een ramp voor het milieu. De oplossing? Minder vlees eten

Twaalfduizend jaar lang is er een tekort aan. Twaalfduizend jaar lang gooien boeren van alles op hun akkers om maar méér van dit stofje bij hun gewassen te krijgen: van hooi tot haver, van blubber tot bloed, van zeewier tot zeespons, tot – jawel – menselijke uitwerpselen. In sommige steden kopen boeren zelfs een ‘beerbiljet’ om ‘s nachts beerputten leeg te mogen scheppen.

Maar in de afgelopen honderd jaar is de pendule plotseling omgeslagen. In plaats van te vechten tegen een tekort, is het nu alle hens aan dek in de strijd tegen een overschot.

Ik heb het over stikstof, hét cruciale ingrediënt voor landbouw.

Hoe kan het dat we na duizenden jaren ineens een stikstofoverschot hebben?

Dat heeft alles te maken met de belangrijkste uitvinding van de twintigste eeuw. Die werd gedaan op 2 juli 1909, door twee Duitsers: Fritz Haber en Carl Bosch. Zij ontwikkelden een methode waarmee ze stikstof aan waterstof binden om zo synthetische ammoniak te bereiden: dé grondstof voor stikstofkunstmest.

Daarmee zijn Haber en Bosch verantwoordelijk voor miljoenen levens. De bevolkingsexplosie van de twintigste eeuw – van 1,6 miljard mensen in 1900 naar de 7,8 miljard die vandaag op de aarde rondlopen – is mede aan hen te danken. Tegelijkertijd kun je je afvragen of de wereld er door deze uitvinding wel op vooruit is gegaan. Want door die enorme bevolkingsgroei – en door al die stikstof die vrijkomt bij kunstmestgebruik – staat de natuur flink onder druk.

Het is, zoals Rob Wijnberg hier al eerder schreef, de grote paradox van deze tijd: het gaat beter én slechter met de wereld dan ooit.

En kunstmest speelt een cruciale rol in dat verhaal.

Hoe het begon…

Een kleine twaalfduizend jaar geleden vindt een fundamentele verandering plaats in de ontwikkeling van de mens: van rondtrekkende jager-verzamelaars gaan we langzaam naar een sedentair boerenbestaan.

Het is de eerste Agrarische Revolutie. Een grote stap vooruit. Want voor het eerst zijn we niet meer afhankelijk van wat we vinden in het wild. We bepalen zelf wel wat waar groeit.

De bevolkingsexplosie van de twintigste eeuw – van 1,6 miljard mensen in 1900 naar de 7,8 miljard die vandaag op de aarde rondlopen – is mede aan Haber en Bosch te danken

Maar volgens de wereldberoemde historicus Yuval Noah Harari zijn we er helemaal niet op vooruit gegaan. Het is een luxevalkuil. ‘Als een handeling als ploegen het inwonertal van een dorp uitbreidde van honderd naar honderdtien, welke tien mensen moesten zich dan vrijwillig aanmelden voor de hongerdood zodat de anderen terug konden naar de goede oude tijd? Er was geen weg terug. Ze zaten in de val’, schrijft Harari.

En die val kan alleen maar bestaan door stikstof. Vanaf het moment dat we zaadjes in de grond gaan stoppen om daar later van te kunnen eten, is ons bestaan onlosmakelijk verbonden met het spul. Iedereen die ook maar iets met landbouw doet in de duizenden jaren die volgen, moet zorgen voor een stabiele aanvoer ervan.

Stikstofproblematiek is het oudste landbouwprobleem ter wereld.

Kunstmest, stikstof, ammoniak, hoe zit dat nou precies?

Eerst even de basis.

In de landbouw gelden twee simpele regels. Een: door te oogsten haal je voedingsstoffen weg uit de bodem die moeten worden aangevuld. Twee: de opbrengst van je land is afhankelijk van de voedingsstof die het minst aanwezig is. En dat is vrijwel altijd stikstof – een cruciale stof voor plantengroei.

De reden dat de aanvoer van stikstof ingewikkeld is, is dat er weinig natuurlijke bronnen van stikstof zijn. Tenminste, van bruikbare stikstof. Onze atmosfeer stikt van de stikstof – bijna 80 procent van onze lucht bestaat eruit – maar daar kunnen we helaas helemaal niets mee. Het is distikstof (N2), een niet-reactieve variant, wat betekent dat de stof geen verbindingen aangaat met andere stoffen. Slechts een groep bijzondere bacteriën, of bliksem, kan distikstof omzetten in de reactieve variant die door planten opgenomen kan worden uit de bodem.

Bruikbare stikstof vinden we natuurlijk wel degelijk in de natuur: het zit bijvoorbeeld in de mest van vee. De scherpe geur in regio’s met intensieve veeteelt, dat is de natuurlijke variant van ammoniak die vervliegt uit stront, en daarmee stikstof verspreidt. De aanwezigheid van een beetje stikstof in plantenresten is de reden waarom in de traditionele landbouw graanstoppels of andere oogstresten worden verbrand op het veld. De as brengt stikstof terug in de grond. Of boeren kunnen kiezen voor gewasrotatie: sommige gewassen, zoals bepaalde peulvruchten, kunnen het stikstofgehalte in de grond aanvullen. Maar wil je op grote schaal oogsten, dan levert dit allemaal veel te weinig stikstof op om het verlies door het oogsten weer te compenseren.

Guanomanie: op zoek naar vogelpoep

Eeuwenlang zoekt men dus naar betere vormen van bruikbare stikstof. In 1804 schraapt de Pruisische natuuronderzoeker Alexander von Humboldt wat hard geworden vogelpoep van een rots voor de kust van Peru en neemt die mee voor onderzoek in Europa. Het blijkt dat guano – zoals de vogelstront heet – supermest is. Hij bevat tot wel 14 procent stikstof.

En stikstof is leven.

Er ontstaat een ware guanomanie, die in 1856 zelfs leidt tot een Amerikaanse wet die Amerikanen vrij spel geeft om onbewoonde eilanden vol vogelpoep te annexeren: de Guano Islands Act. De oorspronkelijke bewoners van Peru, onder wie de Inca’s, maken er dan al ruim tweeduizend jaar gebruik van. Op het doden of verstoren van vogels in het broedseizoen stond bij de Inca’s zelfs de doodstraf.

Met een groeiende bevolking en tegenvallende landbouwopbrengsten is guano in veel landen aan het begin van de negentiende eeuw van levensbelang. In de Verenigde Staten verdubbelt de bevolking iedere 25 jaar, observeert Benjamin Franklin in 1751. De Britse demograaf Thomas Malthus onderbouwt met die ontwikkelingen zijn beroemde catastrofetheorie: groeit de bevolking sneller dan de voedselproductie, dan zal dat onherroepelijk leiden tot hongersnood en sterfte, totdat er weer een evenwicht wordt bereikt.

Het delven van guano voor stikstof kan zo’n catastrofe niet afwenden. In 1900 werd wereldwijd ongeveer 340.000 ton stikstof gewonnen. Dat is slechts 2 procent van de hoeveelheid stikstof die er in dat jaar verloren ging door de oogst.

Er moest een oplossing komen, of hongersnoden lagen in het verschiet.

Science saves the day?

Die oplossing is het Haber-Boschproces: een methode om uit atmosferische stikstof (N2) en waterstof (H) ammoniak te produceren. Het proces verbreekt de drievoudige verbinding tussen twee stikstofatomen en bindt ieder atoom met drie waterstofatomen; dat is ammoniak (NH3).

Ja, en? Hoor ik jullie denken.

Nou, in dat pakje Pokon of in die zak gazonmest die jij bij het tuincentrum koopt, zit stikstof – niet de natuurlijke, niet-reactieve variant, maar zogeheten ammoniumstikstof of nitraatstikstof. Grijs-witte korreltjes, grotendeels gemaakt van synthetische ammoniak.

Het Haber-Boschprocess maakt de tot dan toe onbruikbare stikstof uit onze lucht bruikbaar voor allerlei toepassingen.

Klinkt ingewikkeld. Is het ook. En tegelijkertijd is het de belangrijkste ontwikkeling van de twintigste eeuw.

Haber en Bosch doen hun ontdekking in Duitsland, bij de Badischen Anilin- & Soda-Fabrik, beter bekend als BASF; tegenwoordig het grootste chemieconcern ter wereld. Chemicus Fritz Haber is de uitvinder van het proces. Carl Bosch – naast scheikundige ook metallurg – is verantwoordelijk voor de opschaling. Hij is degene die het management van BASF weet te overtuigen om te investeren in de benodigde apparatuur. ‘Ik geloof dat dit kan. Ik weet precies wat de capaciteiten van de staalindustrie zijn. Laten we dit risico nemen’, zegt hij op een vergadering in maart 1909.

Weinig andere mensen zullen tegelijkertijd medeverantwoordelijk zijn voor het redden én beëindigen van zo veel levens

En, niet onbelangrijk bij deze innovatie maar vrijwel nooit genoemd: Habers assistent Robert Le Rossignol. Een Brits scheikundige die een cruciale rol speelt omdat hij óók een bijzonder vakkundig instrumentenmaker is. Hij ontwerpt de onderdelen voor de proefopstelling en bouwt het prototype van het apparaat waaruit de eerste druppels ammoniak vloeien.

Bij het opschalen moeten Haber, Bosch, Le Rossignol en hun medewerkers de nodige risico’s nemen. Wat de natuur met bliksem teweegbrengt – het verbreken van de loeisterke drievoudige band tussen twee stikstofatomen – is kunstmatig slechts onder zeer hoge temperatuur te bewerkstelligen; zo’n 1.000 graden Celsius. Alleen: met die temperatuur verbrand je het grootste deel van de gevormde ammoniak meteen weer. Om eenzelfde chemische reactie op lagere temperaturen te krijgen, moet de druk geweldig omhoog: 20 megapascal is er nodig, grofweg het honderdvoudige van de druk in je fietsband.

Voor de zekerheid gieten de drie wetenschappers hun stalen testbuizen in gewapend beton. Dat is maar goed ook, want de eerste keer ontploffen ze. Uiteindelijk weten de chemici door zachter en harder staal in verschillende lagen te combineren een reactorbuis te maken die sterk én groot genoeg is om het proces te faciliteren.

Het resultaat: bruikbare stikstof in vloeibare vorm. Dé grondstof voor kunstmest. Het is dan 1912.

Met het Haber-Boschproces kunnen de voorspellingen van Malthus definitief het raam uit. Dankzij Haber, Bosch én Le Rossignol ligt er vanavond voedsel op het bord van miljoenen mensen. Haber krijgt er in 1918 een Nobelprijs voor. Omdat hij ‘brood uit lucht’ maakt.

Science saves the day.

Of toch niet?

Synthetische ammoniak is namelijk niet alléén het hoofdbestanddeel van kunstmest. Die verschrikkelijke ontploffing in Beiroet op 4 augustus dit jaar? Dat was 2.750 ton ammoniumnitraat: een cruciale grondstof voor kunstmest én explosieven.

Aan het begin van de Eerste Wereldoorlog had Duitsland maar voor zes maanden nitraat op voorraad – de Britse marine blokkeerde de toevoer uit Chili. En toen waren daar Haber, Bosch en Le Rossignol. Zonder hun synthetische ammoniak zou de Eerste Wereldoorlog geen vier jaar geduurd hebben.

Weinig andere mensen zullen tegelijkertijd medeverantwoordelijk zijn voor het redden én beëindigen van zo veel levens.

Meer dan genoeg voedsel

De productie van ammoniak schiet omhoog, voornamelijk om kunstmest van te maken. Nederlandse boeren zijn er als de kippen bij. In de periode tussen de Eerste en Tweede Wereldoorlog lopen ze voorop in innovatief gebruik van kunstmest; meer nog dan de Duitsers zelf.

Tegenwoordig voorziet het Haber-Boschproces de hele wereld van alle benodigde stikstof en daarmee is er meer dan genoeg voedsel. Er zijn daarom twee dingen enorm hard gegroeid in de tweede helft van de twintigste eeuw: de wereldbevolking en de productie van kunstmest. En die twee zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Kunstmest is de anabole steroïde van de landbouw.

In 1950 waren er 2,5 miljard mensen en werd er 2,6 miljoen ton ammoniak geproduceerd. In 2019 staat de teller op 7,8 miljard mensen en 150 miljoen ton ammoniak.

Omgerekend is kunstmestproductie hoogst efficiënt. 1 procent van het mondiale energieverbruik gaat naar synthese van ammoniak; 80 procent van die ammoniakproductie wordt gebruikt voor kunstmest, en daarmee voorzien we 40 procent van de mondiale voedselketen – en zelfs 50 procent van de Chinese.

Laat dat even op je inwerken. Het betekent dat van iedere vijf mensen op aarde er zeker twee in leven zijn dankzij kunstmest. In China is dat zelfs een op twee.

Daaruit moeten we een hele simpele conclusie trekken: we kunnen niet zonder kunstmest.

Het is de agrarische revolutie van de twintigste eeuw, maar net zoals de eerste twaalfduizend jaar geleden is het een val zonder uitweg. Wie gaat zich vrijwillig aanmelden voor een hongerdood zodat we terug kunnen naar een wereld zonder overschot aan stikstof?

Vooruitgang is een enkele reis. En dat is potentieel rampzalig.

Onze aardappelen groeien op aardgas

De verwachting is dat de wereldbevolking verder groeit tot 10 miljard individuen in 2050. Er zal dus alleen maar méér kunstmest nodig zijn. En meer kunstmest betekent meer stikstof.

Dat teveel aan stikstof is funest voor de biodiversiteit. Planten hebben stikstof nodig om te groeien, maar bepaalde planten die van stikstof houden, zoals gras, brandnetels en bramen, groeien bij een overschot aan stikstof extra hard. Daarmee verdringen ze andere, kwetsbare planten; en de vogels, insecten en andere dieren die ervan afhankelijk zijn verdwijnen daarmee ook. Dankzij Haber-Bosch zijn we onze omgeving gaan overspoelen met een voedingsstof die van nature schaars is, en brengen we hele ecosystemen uit evenwicht.

Maar dat stikstofoverschot is slechts de zure kers op de taart. Stikstofproblematiek is niet zomaar een probleem, het is een wicked problem.

Van iedere vijf mensen op aarde zijn er zeker twee in leven dankzij kunstmest. In China is dat zelfs een op twee

En wel hierom.

Er zijn twee cycli cruciaal voor leven op aarde: de koolstofkringloop en de stikstofkringloop. Hoe meer deze kringlopen ‘gemanaged’ worden door de mens, hoe verder ze lijken te ontsporen.

De koolstofcyclus is volledig ontregeld door de grote hoeveelheid uitstoot van fossiele brandstoffen. In de stikstofcyclus is hetzelfde gaande. Helaas zijn dit geen afzonderlijke problemen. Zoals wel vaker zit de wereld complexer in elkaar dan je zou willen.

Het Haber-Boschproces heeft de stikstofkringloop en koolstofkringloop met elkaar verstrengeld. De standaardbrandstof voor het Haber-Boschproces is namelijk: fossiel. In minder technische termen: onze aardappelen groeien op aardgas. En dat betekent CO2-emissies.

Die eerdergenoemde 1 procent van het mondiale energieverbruik mag dan wel efficiënt zijn, ze vertaalt zich nog steeds in gemiddeld 2,8 ton CO2-uitstoot per geproduceerde ton ammoniak. Met een productie van zo’n 150 miljoen ton in 2019 komt dat neer op 420 miljoen ton CO2, ruim 1 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot.

De verstrengeling gaat echter nog verder. Onze vervoersmiddelen, waaronder de CO2-producerende stalen machines die we liefkozend auto noemen, stoten stikstofoxide uit. Dat allemaal draagt bij aan het stikstofoverschot. Sinds 1980 stijgen de wereldbevolking, de hoeveelheid reactieve stikstof en koolstof een-op-een met elkaar.

En toch kunnen we niet zonder stikstofkunstmest. Er zijn immers monden te voeden. Dat is pas een duivels dilemma: óf bijdragen aan ecologische verwoesting en klimaatverandering, óf hongersnood.

En we zijn er helaas nog niet. Ik zei het al: een wicked problem. Naast het stikstofoverschot en de CO2-uitstoot bij de productie van ammoniak heeft het Haber-Boschproces een verandering in ons dieet teweeggebracht. Want we moeten ook kijken naar waar al die kunstmest eigenlijk voor gebruikt wordt.

Wie voeden we met al die extra oogst?

Luxe voor iedereen

Ieder jaar rond de kerst hangen de abri’s in Nederland vol met een specifieke poster van de Lidl: ‘Luxe voor iedereen’, met daaronder een bak fonduevlees. Je kunt ’m op drie manieren lezen.

Als een oproep voor een eerlijke verdeling van luxe. Hartstikke mooi, natuurlijk.
Als een klapper van een contradictio in terminis; luxe is immers per definitie exclusief, dat is wat het luxe maakt.
En als een immens probleem samengevat in één simpele poster: vleesconsumptie als de standaard.

In 2015 was de wereldwijde vleesconsumptie 300 miljard kilo, een verzesvoudiging ten opzichte van 1950. Terwijl de wereldbevolking ‘slechts’ verdrievoudigd is. We zijn dus veel meer vlees gaan eten. En die trend zet door. De voorspelling voor de vleesconsumptie anno 2050 staat op 465 miljard kilo. Dat zijn meer dan 23 biljoen bitterballen à 20 gram. Ruim genoeg om van ieder Eredivisievoetbalstadion in Nederland een bitterballen-ballenbak te maken.

In landen als de VS en Australië ligt de gemiddelde vleesconsumptie op meer dan 100 kg per persoon per jaar. Nederland blijft daar niet ver achter met 77 kg. Over het algemeen geldt: hoe rijker, hoe meer vlees. Inmiddels loopt er 600 miljoen ton aan alleen al koe over deze planeet. Ter vergelijking, het gezamenlijke gewicht van alle mensen op aarde is 370 miljoen ton. En al die beesten moeten eten. Die verandering in dieet is dé reden voor onze afhankelijkheid van kunstmest.

We strooien honderdduizenden kilo’s kunstmest uit over landbouwgronden om gewassen zoals maïs te laten groeien die vervolgens niet in onze maag, maar in die van vee verdwijnen. Rijke landen besteden daar zo’n 50 tot 60 procent van hun landbouwproductie aan. Wereldwijd is dat 35 procent. De EU offert bijna twee derde van haar landbouwgrond op aan de productie van veevoer.

Die enorme veestapel produceert op haar beurt haar eigen CO2, methaan en ammoniak – en die getallen zijn vele malen hoger dan de 1 procent van het Haber-Boschproces zelf. Dat was slechts de eerste schakel in een vervuilende keten. Veeteelt is verantwoordelijk voor bijna 15 procent van de wereldwijde emissies van broeikasgassen.

En dan hebben we het nog niet eens over het gigantische waterverbruik van de veeteelt, de ontbossing die nodig is om ruimte te maken voor veehouderijen, of het enorme dierenleed.

Er valt aan af te lezen in wat voor tijd we leven. We produceren ruim genoeg voedsel om 7,8 miljard monden te voeden. Zelfs 10 miljard zou kunnen, maar we doen het niet: in 2019 was bijna 9 procent van de wereldbevolking ondervoed. Want de rijken willen goedkoop vlees eten.

Er is geen voedselprobleem, er is een verdelingsprobleem.

Oké, en nu?

De meest voor de hand liggende oplossing om kunstmestgebruik terug te dringen ligt dus in wat we eten.

Stel je voor dat de tijd dat ‘wij’ – Homo sapiens – hier rondlopen 24 uur is. Dan zijn we pas ongeveer 1,5 uur bezig met landbouw – de laatste twaalfduizend jaar. Al die tijd was er stikstofproblematiek: schaarste. Dan lukt het ons, in de allerlaatste minuut van die 24 uur, om kunstmest uit synthetische ammoniak te produceren.

In de laatste 30 seconden schroeven we de productie op met 800 procent. Daarmee laten we gewassen groeien die we niet zelf opeten, maar aan een veestapel voeren die even hard meegroeit en daarbij zelf ook nog mest – en dus ammoniak – produceert. Dat is de stikstofproblematiek anno 2020: extreme overvloed.

Er is geen voedselprobleem, er is een verdelingsprobleem

Moeten we dan wel vlees eten? De vraag stellen is hem beantwoorden. Nee, niet in deze hoeveelheden.

Nooit hebben we vlees gegeten in deze absurde hoeveelheden, en al zeker geen rund. De eenvoudigste manier om kunstmestproductie te verlagen is dus heel simpel: minder vlees eten. Beter nog zou zijn om vlees te vervangen door bonen, linzen en kikkererwten. Peulvruchten kunnen namelijk hun eigen stikstof aanmaken dankzij een speciale bacterie in hun wortels, en hoeven dus niet bemest te worden.

Maar hoe krijg je mensen zo ver om minder vlees te gaan eten?

De gemakkelijkste manier is niet wijzen naar de milieuschade, maar simpelweg de prijs te verhogen, zodat die beter overeenkomt met de werkelijke kosten: de aanslag die vlees pleegt op energieverbruik, de bodem, het water en de atmosfeer.

Maar ja, begin er maar eens aan. In plaats van een paar boeren die de A2 blokkeren kun je dan een volksopstand verwachten. Wat je eenmaal tot standaard hebt gemaakt is moeilijk terug naar een luxe te brengen. Dat is de luxevalkuil. En het is niet de eerste keer dat we daarin trappen.

Luxe voor iedereen, dat is een leefbare wereld voor niemand.