De lange reis van een stikstofatoom

Wat hebben een hamburger, een kunstmestfabriek en een krop andijvie met elkaar te maken? Zonder stikstof zouden ze niet bestaan. We volgen de weg die een stikstofatoom aflegt langs planten en dieren, fabrieken en riolen. “Nu zit ik nog in een Zuid Amerikaanse sojaplant, maar straks vaar ik jullie kant uit.”

Ik ben N, een stikstofatoom. Misschien zien jullie mij als kleine misdadiger, maar dan kennen jullie me niet. In de lucht zijn wij veruit in de meerderheid. Ik word in- en uit geademd, daar heeft niemand last van. Zelf zit ik op dit moment in Zuid-Amerika. En dan niet in de lucht, maar in een sojaplant. Die soja heeft mij opgenomen uit de lucht, een bijzonder trucje van de bonenplant. In de plant bond ik me aan een eiwitmolecuul. Ja, dat lees je goed. Stikstof is een essentieel onderdeel van eiwit. Daar zijn jullie toch zo dol op? Straks vaar ik jullie kant uit, richting een van die vele varkens-, kippen- en koeienstallen die Nederland de grootste soja-importeur maken van de Europese Unie.

Voedselkringloop

Ik vertel jullie over mijn reis omdat ik even de aandacht wil vragen voor jullie eigen voedselkringloop. Daar hebben jullie de afgelopen jaren flinke systemen voor opgezet en die werken niet echt meer in jullie voordeel. Mij maakt het verder niet uit, ik draai mijn rondjes sowieso wel. Maar jullie pompen mij de wereld rond met veel energieverbruik en weinig behoud van de natuurlijke systemen die jullie als diersoort juist nodig hebben. Misschien komt dat ook omdat de kennis over de natuurlijke voedselkringloop een beetje is weggezakt. Laat me jullie geheugen opfrissen.

Voedingsstoffen zoals ik gaan langs drie organismen: de producenten, de consumenten en de reducenten. De producenten zijn bomen, planten en algen die voedsel voor dieren produceren. De consumenten zijn de dieren – en mensen – die ons als voedingsstoffen omzetten in uitwerpselen. De reducenten zijn schimmels en bacteriën die de uitwerpselen weer omzetten in voedingsstoffen voor de producenten. Die voedingsstoffen gaan naar de bodem of soms – in mijn geval – naar de lucht. Kringetje rond.

Ik wil even de aandacht vragen voor jullie eigen voedselkringloop

Die drie groepen organismen liggen nu vaak kriskras over de hele wereld. De afgelopen eeuw hebben jullie de lokale voedselkringlopen namelijk helemaal uit elkaar getrokken. Hier in Zuid-Amerika halen jullie stikstof maar ook mijn broertje fosfor en mijn zusje kalium grootschalig uit de bodem. We vertrekken als veevoer naar Nederland en verlaten dus de lokale kringloop van Zuid-Amerikaanse dieren en bacteriën. Zo wordt de bodem hier steeds armer.

Boeren in veevoerproducerende landen proberen de voedingsstoffen in de bodem weer aan te vullen met kunstmest. Maar dat brengt lang niet alle verschillende stoffen terug want dat zijn er nogal wat, zwavel en magnesium bijvoorbeeld. Kunstmestproductie kost bovendien veel fossiele energie en verstoort natuurlijke systemen. Maar daar hebben we het straks over.

Eiwit voor koeien

Nu weer even naar mij. Ik lig inmiddels in een voederbak in Brabant. Om precies te zijn: ik zit in een eiwitmolecuul in een pelletkorrel. Samen met allerlei andere voedingsstoffen ben ik daarin samengeperst. De meeste daarvan zijn geïmporteerd uit Zuid-Amerika in de vorm van soja. Voedingstoffen komen soms ook uit plaatselijke stromen, zoals bierbostel of afgedankte koekjes, maar die zijn lang niet altijd beschikbaar. Er is een run op reststromen, en de chemie is vaak de hoogste bieder.

De koe die mij straks eet, bepaalt mijn volgende fase. Grote kans dat ik (N) het koeienlichaam weer snel verlaat als onderdeel van mest en urine (ammonium NH₄₊) of een scheet of boer (ammoniak NH₃ en lachgas N₂O). Dat gebeurt met zo’n 70 procent van al het plantaardig eiwit dat dieren eten. Dat leidt bij jullie in Nederland tot grote overschotten van voedingsstoffen die uiteindelijk in de natuur terechtkomen.

Europa ziet streng toe op de hoeveelheid mest. Nederland had lang een uitzondering op de Europese regels (derogatie): boeren mochten hier meer mest uitrijden dan in andere EU-landen. Sinds 2026 is die uitzonderingspositie verdwenen. Nederlandse boeren zoeken nu naar nieuwe manieren om van hun mest af te komen. Met allerlei technieken verwerken ze de mest tot kunstmest: RENURE.

Maar dat gaat nu even niet over mij. Ik behoor toevallig tot de 30 procent die de koe omzet in melk en vlees. Zo word ik onderdeel van de hamburgers in jullie schappen. Op de verpakking kom je mij tegen als eiwit. Daar lijken jullie maar geen genoeg van te krijgen, nu alles draait om eiwitrijke voeding voor extra spierbundels. In groeiende spieren en kinderlichamen word ik soms onderdeel van heel nieuw weefsel. In volgroeide lichamen help ik hooguit om bestaande cellen te vervangen. Maar ook bij jullie is de kans het grootst dat ik snel word afgevoerd. Vaak via de blaas.

Riool

Dan beland ik in jullie riool. Dat is me ook een systeem, zeg. Met een heleboel schoon drinkwater, regenwater en allerlei vervuiling reis ik kilometers door buizen naar een grote rioolwaterzuiveringsinstallatie. Daar zijn de reducenten aan zet. Bacteriën en schimmels gaan er aan de slag met voedingsstoffen zoals ik. We worden klaargemaakt voor ons volgende rondje langs de producenten en de consumenten.

Maar omdat er zulke enorme volumes afvalwater bij de zuivering binnenkomen, helpen de mensen machinaal een handje mee. De meeste energie stoppen ze in grote klopmachines die zuurstof in het water brengen. Met die zuurstof gaan specifieke bacteriën nitrificeren: ze zetten ammonium om in nitraat. Zo stap ik – de N uit een ammoniummolecuul – over op een nitraatmolecuul.

De lucht in

De volgende stap in de rioolwaterzuivering is denitrificatie. Dat is een proces zónder zuurstof, waarbij bacteriën nitraat omzetten in stikstofgas. Zo word ik als simpel stikstofatoom (N) weer stikstofgas (N₂), waaruit meer dan driekwart van de atmosfeer bestaat.

Dat ik de lucht inga, is best uitzonderlijk voor een voedingsstof. De meeste van mijn familieleden verlaten de zuiveringsinstallatie via een andere route. Fosfor wordt bijvoorbeeld voor 90 procent afgevangen in slib, dat de mensen vervolgens verbranden. In de as zitten nog steeds de waardevolle mineralen, maar dat verdwijnt nu vaak als vulmateriaal in leeggehaalde zoutmijnen of in de wegenbouw.

Voedingsstoffen overschot

Met het oog op voedingstoffen is dat natuurlijk doodzonde. Fosfor is immers eindig. Maar daar waren de mensen niet zo mee bezig toen ze het riool aanlegden. Ze wilden vooral af van ziektekiemen en vieze luchtjes. En inmiddels willen ze mij en mijn broertje fosfor weghouden uit de Nederlandse bodem en het water. Na decennialange intensieve landbouw met dierlijke mest én kunstmest bevat de Nederlandse bodem veel te veel voedingsstoffen.

Waarom zou een Nederlandse akker, geplaagd door mestoverschotten, kunstmest nodig hebben?

Daar komt mijn negatieve imago vandaan. Ik stimuleer de groei van planten die houden van voedselrijke grond, zoals brandnetels en bramen. Die kunnen zeldzamere soorten verdringen. En dat willen jullie voorkomen, vooral in voedselarme natuurgebieden zoals de duinen en de hei. Daarom doen jullie je uiterste beste om mij terug te sturen naar mijn onschuldige vorm: als stikstofgas in de atmosfeer. Maar gek genoeg halen jullie mij daar even later toch weer uit. Via de kunstmestfabriek, mijn volgende bestemming.

Kunstmestfabriek

Op dit punt van mijn reis gaat het er het minst duurzaam aan toe wat betreft energieverbruik en natuurbehoud. Ik beland in de kunstmestfabriek van Yara International in Zeeland. De fabriek gebruikt grote hoeveelheden fossiel aardgas om mij onder hoge druk en bij hoge temperaturen uit de lucht te halen en te binden aan waterstof. Zo worden we een ammoniakmolecuul. Dat energie-intensieve proces stoot veel broeikasgassen uit. En met dat proces – het zogenaamde Haber-Boschproces – heeft de fabriek nog lang niet alle benodigde ingrediënten voor kunstmest te pakken. Andere voedingsstoffen, zoals fosfor en kalium, komen uit mijnen. Die tasten de natuur eromheen aan en ze raken uiteindelijk leeg. Tegelijkertijd verdwijnen er nog altijd grote hoeveelheden fosfor uit de kringloop, bijvoorbeeld door verbranding van rioolslib.

Maar weer terug naar mij. Van ongewenste gast in het riool raak ik in de fabriek gelukkig weer geliefd bij de mensen, althans bij de boeren. De fabriek stopt mij in een kunstmestkorrel, die wordt gekocht door een andijvieboer uit de regio. Dat doet hij trouwens steeds minder vanzelfsprekend, want kunstmest is niet goedkoop meer door de gestegen prijs van aardgas. Meststoffen, zoals fosfor en kalium uit de mijnen, moeten vaak door de Straat van Hormuz. Dat drijft de prijs nog verder op. Fosfor wordt bovendien veel gebruikt voor het maken van munitie. Dus er is momenteel nogal veel vraag naar.

Waarom kunstmest?

Waarom zou een Nederlandse akker, geplaagd door mestoverschotten, überhaupt kunstmest nodig hebben? Daar zijn verschillende redenen voor. Ik zal het je laten zien. Nadat de boer ons heeft ingekocht staan wij in onze droge korrels rustig te wachten tot het juiste bijbemestingsmoment. Probeer dat maar eens met ruwe mest.

Pas als de andijviekroppen op de akker al flink zijn gegroeid en nét nog een extra duwtje nodig hebben om groot en groen te worden, zijn wij aan de beurt. De boer laadt ons op een relatief lichte kunstmeststrooier – een zware mesttanker kan dan het land niet meer op – en strooit ons heel nauwkeurig tussen de kroppen, zonder de bladeren te beschadigen of te besmeuren.

Met die ingekochte korrels weet de boer precies hoeveel stikstof, fosfor, kalium, zwavel en magnesium hij aan zijn plantjes geeft. Net genoeg om de andijvie mooi op vorm en kleur te houden. Die controle is belangrijk. Een boer betaalt zich blauw aan grondprijzen en personeelskosten. Een tegenvallende oogst kan hem de kop kosten. Met kunstmest probeert hij dat risico zo klein mogelijk te maken. Overigens gebruikt Nederland, met zoveel mestoverschotten, relatief weinig kunstmest. Het is het enige land in Europa waar meer voedingstoffen het landbouwsysteem inkomen via veevoer dan via kunstmest.

Watervrij urinoir

Maar ik zit inmiddels weer in de grond en ga sinds het begin van mijn verhaal mijn tweede kringlooprondje in. Dit keer is de producent een andijviekrop. Gelukkig is deze gastheer een prachtig exemplaar, dus ben ik welkom in de supermarkt. Dat luistert nogal nauw bij jullie, vandaar ook die overbezorgde boer met zijn kunstmest.

Ik ga weer door de ingewanden van een mens en bereid me voor op een lange reis naar de rioolwaterzuivering. Maar dit keer verloopt die heel anders: ik word uitgeplast in een watervrij urinoir op een festival.

Ik win! Aardappelplantjes groeien het snelst op geconcentreerde menselijke urine

Laboratorium

Zulke urinoirs zie je steeds vaker: bij McDonald’s-vestigingen, op Duitse tankstations, bij evenementlocaties zoals AFAS Live en in sommige gemeente- en provinciehuizen. De urinoirs hebben geen doorspoelknop. Alles loopt via een ventieltje het riool in. Dat scheelt veel schoon drinkwater en voorkomt onnodig watervolume in het riool.

Dit keer kom ik niet eens in het riool terecht. Het festival vangt de urine apart op en stuurt die door naar Wageningen University & Research. Daar kijken wetenschappers wat je allemaal voor innovatiefs kunt doen met menselijke (en dierlijke) meststoffen. Hier op het festival heb ik weinig te maken met verontreiniging van ander afvalwater, maar er danst wel behoorlijk wat drugs tussen ons door.

Het Wageningse lab is een grappige omgeving. Er staan allerlei jerrycans met voedingsstoffen die elk hun eigen verhaal hebben. In de ene zit koeien urine, opgevangen met behulp van een koeientoilet dat de uiers kietelt, zodat de koe gaat plassen. In een andere zit zogenaamd ‘zwart water’: een mengsel van menselijke kleine en grote boodschappen dat via vacuümtoiletten is verzameld. Daar wordt weinig spoelwater bij gebruikt, dus qua voedingsstoffen is het er een drukte van jewelste.

Mensenmest

De wetenschappers weten met allerlei trucjes de drugs, medicijnen en overtollig water uit onze jerrycans te halen. Zo verander ik eigenlijk weer in een soort kunstmest. Daarna sproeien de onderzoekers alle verschillende meststoffen over aardappelplanten en meten ze heel nauwkeurig welke planten het hardste groeien.

En ik win! De aardappelplantjes groeien het snelst op geconcentreerde menselijke urine. Veel van mijn soortgenoten gaan rechtstreeks de plant in, terwijl er uitzonderlijk weinig ontsnappen als ammoniak. Dat is fijn voor de mensen en de natuur, want ammoniak zou later weer neerslaan op de bodem. Jullie noemen dat stikstofdepositie.

Hier stop ik met vertellen, mijn boodschap is intussen wel duidelijk denk ik. De aardappelplant was mijn derde producent. Dat ging deze keer wel een stuk directer dan toen met die andijviekrop. Na het watervrij festivalurinoir hoefden jullie me niet eerst via de rioolwaterzuivering de lucht in te sturen en vervolgens weer uit de lucht te vissen in de kunstmestfabriek.

Innovatief en lokaal

Steeds meer van dit soort innovatieve sanitairsystemen oogsten meststoffen uit menselijk afvalwater, dicht bij de plek waar ze ontstaan. Er bestaan inmiddels complete woonwijken met zulke systemen, van tienduizenden woningen in het Zweedse Helsingborg tot honderden woningen in Gent en Sneek. Vaak winnen ze uit het afvalwater ook warmte terug en verspillen ze heel wat minder drinkwater.

En er zijn natuurlijk boeren die minder – en van minder ver – veevoer importeren, die de meststoffen van hun dieren doelgerichter opvangen en verwerken. Er zijn ook akkerbouwers die weinig of geen kunstmest gebruiken. Dat lijkt mij allemaal handiger voor de doelen die jullie nastreven: meer circulariteit, minder energieverbruik en minder impact op de natuur.

Maar zoals ik al zei: het maakt mij weinig uit. Ik draai mijn rondjes sowieso wel. Ik kom vast ook een keer langs bij jou, via je bord of gewoon via de lucht. Hopelijk heb je nu gezien dat dat volkomen normaal is. Dat ik, stikstof, zelf het probleem niet ben. Kijk liever eens naar jullie eigen systemen.