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Phosphor – Baustein des Lebens

06.11.2020

Ohne Phosphor könnten weder Mensch, Tier noch Pflanze leben. Seine Verbindungen sind zentraler Bestandteil der Nahrung und des Organismus: Rund ein Pfund Phosphor hat ein Erwachsener im Körper! Das Element ist nicht selten – trotzdem ist es in großen Teilen der Welt knapp geworden.

Vorkommen: In China, Marokko, den USA, Jordanien und Südafrika konzentrieren sich mehr als 80 Prozent der derzeit als wirtschaftlich abbaubar geltenden Vorkommen.

Verwendung: Etwa 160 Millionen Tonnen Phosphor-Mineralien baut man weltweit pro Jahr ab, meist für Dünger. Aber auch für Kabelummantelungen, Wasseraufbereitung oder Batterien in E-Autos, wird das Element verwendet.

Nachfrage: Die Landwirtschaft wird die Nachfrage von Phosphor weiter steigen lassen, da immer mehr Menschen auf einer kaum mehr ausdehnbaren Anbaufläche mit Lebensmitteln versorgt werden müssen – also müssen die Erträge mit Dünger gesteigert werden.

Auch bei der Herstellung von Batterien wird ein Wachstum erwartet. Zukunftsmusik ist hingegen noch die Idee von Forschern aus den USA: Diese arbeiten an superschnellen Halbleitern mit einer Beschichtung aus schwarzem Phosphor für die Übertragung optischer Daten.

Interessant: Jetzt will man Phosphor aus Fäkalien rückgewinnen. In der neuen Klärschlammverordnung von 2017 ist festgelegt, dass alle Kläranlagen über 50.000 Einwohner bis 2023 ein Konzept zum Phosphorrecycling vorlegen müssen. Die Umsetzung sollte bis 2032 erfolgen. Die Technik zum Phosphorrecycling wird aber gerade erst erprobt. Überall im Land befinden sich erste Pilotanlagen. Es gibt bisher über 40 verschiedene Verfahren zur Rückgewinnung. Welche Methode am besten geeignet ist, hängt von der Art der Kläranlage ab, von den anfallenden Klärschlamm-Mengen und ihrer Zusammensetzung. Auch in der Stuttgarter Fraunhofer-IGB in Knittlingen läuft dazu ein Pilotprojekt. Mit dem dort erprobten Verfahren können mehr als 90 Prozent des in der Gülle enthaltenen Phosphors als Düngersalz zurückgewonnen werden.

Phosphor im Lebewesen: Bei den Kleinstlebewesen der Meere, aber auch bei allen Wirbeltieren spielt das Phosphorsalz Calciumphosphat beim Aufbau von Knochen und Schalen eine bedeutende Rolle. Der äußere Zahnschmelz in den Zähnen des Menschen enthält das harte Phosphormineral Apatit. Phosphor-Atome kommen auch in der DNS vor. Das Adenosintriphosphat (ATP) spielt eine bedeutende Rolle im Energiestoffwechsel. Bei der Phosphorylierung wird die Phosphatgruppe an ein Protein angehängt. Dadurch können Signale übermittelt werden. Als Puffer steuern die Phosphate im Blut das Säure-Base-Gleichgewicht. 

Wer hat es entdeckt? Phosphor wurde 1669 von Hennig Brand, einem deutschen Apotheker und Alchemisten, entdeckt, als er – auf der Suche nach dem „Stein der Weisen“ – Urin bis zur Trocknung eindampfte. Als Brand den trockenen Urin-Rückstand, der – wie heute bekannt – auch Phosphate enthält, unter Luftabschluss glühte, entstand durch Reduktion der Phosphate mit den im Urin ebenfalls enthaltenen organischen Verbindungen als Reduktionsmittel weißer Phosphor, der im Dunkeln aufgrund seiner Chemolumineszenz leuchtete. Obwohl Phosphor zu dieser Zeit noch keine Verwendung außer als Nachtlampe fand, wurde er mit Gold aufgewogen. Hennig Brand wurde durch diese Entdeckung trotzdem nicht reich und verkaufte das Herstellungsrezept an den Alchemisten Johann Daniel Kraft, der wiederum damit ein Vermögen machte.

Wer verkauft es heute und wer braucht es? https://www.brandeins.de

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Weitere Infos zu den Eigenschaften, der Toxikologie und der Verwendung von Phosphor finden Sie hier: https://www.seilnacht.com

 

Autor: Sabine Latorre