Global Phosphorus supply chain dynamics: Sustainability implications for the 21st century

Abstract

Phosphorus is an essential yet irreplaceable macronutrient for agriculture and thus plays a key role in global food security. Most of the phosphate fertilizers are produced from phosphate rock, a finite mineral resource that is mined and processed at great environmental and social costs. Nonetheless, the present-day phosphorus supply chain transforms this valuable resource also into a major pollutant of water bodies. The research that is presented in this thesis investigated the sustainability challenges of the currently linear phosphorus supply chain and discussed their implications. The main methods used were literature and case study review, semi-structured interviews with stakeholders from the phosphorus sector, stakeholder analysis, systems analysis and system dynamics modelling. Five key messages emerged from this project. First, it is necessary to close the loop throughout the phosphorus supply chain instead of focusing only on end-of-pipeline solutions. Second, in terms of monitoring data, the global phosphorus supply chain is a black box. This poses serious challenges to designing robust policies in food security. Third, industrializing world regions where most of the population growth is expected to occur in the coming decades are increasingly vulnerable to phosphorus scarcity. Fourth, in a business-as-usual scenario, the global supply chain of phosphorus will produce significant amounts of toxic by- products, will have an increasingly negative impact on the climate and will deteriorate the quality of water bodies. Finally, implementing low-input sustainable farming systems, such as agroecology, was shown to have the potentially largest impact in reducing P requirement and in decreasing the negative socio-environmental impacts of the global P supply chain.

Fosfór er nauðsynlegt en um leið óútskiptanlegt næringarefni fyrir landbúnað og gegnir því lykilhlutverki hvað alþjóðlegt fæðuöryggi varðar. Flestir fosfatáburðir eru framleddir úr fosfatríku bergi, sem er endanlegt steinefni og er námugrafið og frekar unnið með miklum umhverfis- og félagslegum kostnaði. Engu að síður umbreytir núverandi fosfóraðfangskeðja þessari dýrmætu auðlind í aðalmengunarefni vatnsbóla. Rannsóknirnar sem kynntar eru í þessari ritgerð lúta að sjálfbærniáskorunum núverandi línulegrar fósfórkeðju og fjalla um afleiðingar þeirra. Helstu aðferðir sem notaðar voru í þessari rannsókn voru greining fræðirita, endurskoðun á tilviksrannsóknum, skipulögð viðtöl við hagaðila úr fosfórgeiranum, greining hagaðila, kerfisgreining og kvik kerfislíkanagerð. Fjórar lykilniðurstöður komu fram í þessu verkefni. Í fyrsta lagi er nauðsynlegt að loka fosfórsbirgiskeðjulykkjunni í stað þess að einbeita sér einungis að lausnum sem varða lokun keðjunnar. Í öðru lagi, hvað varðar eftirlit, er alþjóðleg fosfór aðfangskeðja svartur kassi. Þetta hefur í för með sér alvarlegar áskoranir í að setja fram öfluga stefnu í matvælaöryggi. Í þriðja lagi eru iðnaðarþróunarsvæði heimsins, þar sem búast má við að mest fólksfjölgun eigi sér stað á næstu áratugum, sífellt viðkvæmari fyrir forfórskorti. Í fjórða lagi, í venjulegum viðskiptum (e. business as usual), mun aðfangakeðja fosfórs framleiða mikið magn af eitruðum aukaafurðum, sem munu hafa sífellt neikvæðari áhrif á loftslagið og rýra gæði vatnsbóla. Að lokum, innleiðing lág-inntaks, sjálfbærra landbúnaðarkerfa, svo sem vistlandbúnaðs (e. agroecology) hefur mest áhrif á að minnka fosfórþörf og draga úr neikvæðum félags- og umhverfisáhrifum fosfóraðfangskeðjunnar.