In 1900 telde de wereld ongeveer 1,6 miljard mensen. Op dit moment zijn dat er zo’n 7 miljard. Een belangrijke factor in deze enorme groei is de uitvinding van chemische stikstofbinding in 1909. Daarbij werd er uit luchtstikstof –lucht bestaat voor 80 procent uit stikstof– ammoniak gevormd, dat als grondstof voor kunstmest gebruikt kan worden. Die uitvinding is een zegen geweest voor de mensheid. Wereldwijd heeft het gebruik van stikstofkunstmest, naast irrigatie, plantenverdeling en gebruik van bestrijdingsmiddelen, geleid tot gewasopbrengsten die drie- tot zes maal hoger zijn dan die in 1900.

Naar schatting kan ongeveer de helft van de wereldbevolking eten door kunstmest. Maar er is ook een keerzijde. Van de stikstof in ons voedsel wordt bij een vegetarisch dieet slechts zo’n 20 procent opgenomen in het menselijk lichaam – stikstof is essentieel bij de vorming van eiwitten. Bij vleesconsumptie is dat zelfs minder dan 10 procent. De overige stikstof komt in het milieu terecht in de vorm van stikstofverbindingen als stikstofoxiden, ammoniak, nitraat en lachgas. Samen met de uitstoot uit industrie, energiecentrales en verkeer, veroorzaakt dat toenemende concentraties van deze stikstofverbindingen in de lucht en in water. Dit leidt tot schade aan de volksgezondheid en aan diensten die ecosystemen leveren zoals zuiver water, biodiversiteit en opslag van CO2.

Stikstofoxiden zijn hoofdverantwoordelijk voor verhoogde ozonconcentraties in de lagere luchtlagen (troposfeer). Die leiden tot opbrengstverliezen in de landbouw met een geschatte wereldwijde economische schade tussen de 10 en de 18 miljard euro. In de EU-lidstaten is naar schatting tevens sprake van 21.000 vroegtijdige sterfgevallen per jaar als gevolg van ademhalingsproblemen door ozon. De uitstoot aan stikstofoxiden en ammoniak draagt ook aanzienlijk bij aan de verhoging van concentraties fijnstof in de lucht. Daardoor neemt de levensverwachting in Nederland en Midden-Europa met meerdere maanden tot een jaar af. Lachgas is op dit moment de belangrijkste stof die ozon in de hogere luchtlagen (de stratosfeer) afbreekt, met als gevolg een toename van huidkanker.

Sterk verhoogde nitraatconcentraties in drinkwater kunnen gezondheidsproblemen veroorzaken. In oppervlaktewater veroorzaken ze giftige algenbloei. De afbraak van dode algen kan vervolgens leiden tot de vorming van zuurstofloze zones, die vissterfte tot gevolg heeft. Verder heeft de neerslag van stikstofverbindingen uit de lucht geleid tot een afname in de diversiteit aan plantensoorten. De geschatte kosten van stikstofeffecten variëren in Europa van 70 tot 320 miljard euro per jaar, wat overeenkomt met een jaarlijks welvaartsverlies van 150 tot 740 euro per Europese burger. Daarmee behoort het verlies van stikstof naar lucht en water tot de grootste milieuproblemen.

In veruit de meeste Afrikaanse landen is overigens nog steeds sprake van stikstofgebrek. Om tot een oplossing te komen voor het stikstofprobleem is het essentieel om de efficiëntie van het stikstofgebruik te verhogen. Bij eenzelfde stikstofgebruik neemt hierdoor de voedselproductie toe in landen met een stikstofgebrek en in overschotgebieden zijn de negatieve gevolgen van stikstof voor het milieu minder. Daarbij moet worden gedacht aan beperking van kunstmestgebruik, precisie­bemesting, ontwikkeling van meer stikstofefficiënte gewasvariëteiten en dergelijke. Waar stikstofverliezen onvermijdbaar zijn, dient te worden gewerkt aan hergebruik van stikstof in de vorm van kunstmest.

Ruim driekwart van de stikstof die wordt verwijderd in afvalwaterzuiveringsinstallaties, is afkomstig uit urine. Door de introductie van toiletten die feces en urine apart opslaan, kan de recycling van stikstof sterk worden verbeterd. Als dit niet lukt, kan worden ingezet op maatregelen die het verlies laten plaatsvinden in de vorm van onschadelijk luchtstikstof. Zo wordt bij rioolwater­behandeling nitraat door bacteriën omgezet in luchtstikstof, een maatregel die specifiek van belang is in ontwikkelingslanden. Een recent voorbeeld is het gebruik van houtsnippers in afwateringssystemen, waardoor hetzelfde proces plaatsvindt.

Ten slotte is verandering van ons gedrag noodzakelijk. Dat begint bij vermindering van voedselverspilling. Als er geen verlies was, zou er gemiddeld slechts 3 in plaats van 5 kilogram kunstmest nodig zijn voor 1 kilogram graan. Voor de productie van vlees zou het gebruik van kunstmest met een kwart afnemen.

Daarnaast is een verandering in het consumptiepatroon gewenst, met name een vermindering van de (over)consumptie van dierlijke eiwitten. In landen als China en India wordt een sterke toename van de vleesconsumptie verwacht. Als spiegel voor ons: als deze landen een inname van dierlijke eiwitten zouden hebben zoals in Europa, zou de vraag naar stikstofkunstmest bijna verdubbelen. De lage voedselprijzen van de afgelopen tientallen jaren zijn mede oorzaak van de enorme voedselverspilling en overmatig voedselgebruik. Behalve tot milieuproblemen heeft dit geleid tot een toename van gezondheidsproblemen door overgewicht. Verantwoordelijk menselijk gedrag ligt aan de basis van de oplossing van het stikstofprobleem.

De auteur is hoogleraar integrale modellering van stikstofeffecten aan Wageningen Universiteit. Vanmiddag hield hij zijn oratie over stikstof en ecosysteemdiensten.