Pénurie de phosphore, une bombe à retardement?

phosphate-carriere — Mine à ciel ouvert de roches phosphatées au Togo.

Le phosphore : une dépendance qui frôle l’addiction

Pour vivre et pousser, les plantes ont besoin essentiellement d’eau, d’azote et de phosphore, des éléments naturellement présents en quantités variables dans les sols. Suite à l’explosion démographique du XX^ème siècle, l’agriculture intensive s’est développée, l’utilisation d’engrais azotés et phosphatés s’est généralisée et des variétés végétales ont été sélectionnées pour optimiser le rendement des cultures.

phosphore-conso — Importance des différentes sources d’engrais phosphatés à l’échelle globale (guano, excrétions humaines, roches phosphatées, fumier) (source : Cordell et al. 2009)

La réserve mondiale de phosphore épuisée dans quelques siècles

phosphore-peak — Production de phosphore réelle (points noirs) et prédite jusqu’en 2100 (trait rose) (source : Cordell et al. 2009)

Les engrais azotés s’obtiennent à partir d’azote atmosphérique par le biais d’un procédé industriel (Haber-Bosch, pour les intimes). Le phosphore utilisé en agriculture provient quant à lui de roches phosphatées, une ressource non renouvelable vieille de plusieurs dizaines de millions d’années. Actuellement, 18 millions de tonnes de roches phosphatées sont extraites chaque année ; à l’image du pétrole, le phosphore n’est donc pas épargné par la menace d’une pénurie prochaine. On estime qu’un pic de production sera atteint dans les années 2030-2040, marquant l’entrée dans une période de carence (la demande en phosphore dépassera l’offre). Et pour couronner le tout, la « liquidation totale jusqu’à épuisement des stocks » est prévue dans quelques centaines d’années*.

30 millions de tonnes de phosphore transportées chaque année

Cette industrie des engrais phosphatés soulève également des questions plus épineuses d’ordre socioéconomique (quid de l’accessibilité aux petits agriculteurs des pays en voie de développement) et géopolitique : les gisements de roches phosphatées sont actuellement détenus par une poignée d’Etats (principalement Maroc, Chine et Etats-Unis). L’Europe occidentale et l’Inde, pour ne citer qu’elles, sont entièrement dépendantes des importations. Des inégalités qui pourraient avoir de graves conséquences sur la sécurité alimentaire mondiale de demain.

Scénario catastrophe

La pénurie mondiale du phosphore aurait des conséquences dramatiques : il n’existe actuellement aucun substitut au phosphore, qui est pourtant indispensable à l’ensemble de la chaîne alimentaire (notamment pour le métabolisme). Une envolée des prix du phosphore ferait des engrais un produit de luxe et creuserait encore les inégalités socioéconomiques entre pays développés et pays en voie de développement. Les stocks de roches phosphatées restants étant de moins bonne qualité, leur exploitation deviendrait non seulement plus coûteuse mais aussi plus polluante. Une diminution de la biomasse mondiale produite serait à craindre et dans le pire des cas, une famine planétaire.

Une industrie polluante

Dans ce processus, le gaspillage est omniprésent : depuis l’extraction minière en passant par les cultures et jusque dans nos assiettes, les pertes de phosphates sont nombreuses à chaque niveau de la chaîne de production. Sans parler de l’absence de valorisation : presque 100% du phosphore que nous ingérons finit dans nos toilettes, puis directement dans les eaux d’effluents en direction des milieux aquatiques, mission : eutrophisation. Chaque année, ce sont 3 millions de tonnes de phosphore qui sont ainsi excrétées. Dans la catégorie pollution, citons aussi les émissions de carbone, les métaux lourds et les déchets radioactifs issus de l’extraction de l’Uranium et du Thorium naturellement présents dans les roches phosphatées.

phospore_fuites — Schéma fonctionnel retraçant le chemin du phosphore dans la chaîne de production alimentaire. Les flèches se dirigeant vers le cadre vert sont des pertes et donc de la ressource gaspillée ; ainsi, pour 17.5 tonnes de roches phosphatées extraites, seules 3 arrivent dans nos assiettes. Une grande partie des fuites atterrit dans les écosystèmes aquatiques et contribue à leur eutrophisation. (source : Cordell et al. 2009)

Que faire ?

Pour limiter la demande globale en phosphore, Dr Dana Cordell a imaginé en 2009 une approche intégrative qui comprend de mettre en place des instances internationales pour réguler les échanges, de mieux valoriser l’usage du phosphore dans la chaîne alimentaire (pertes estimées à 2 millions de tonnes par an) et en agriculture (fuites estimées à 8 millions de tonnes par an), mais aussi par l’utilisation de sources alternatives de phosphore. Par exemple, en épandant nos déchets (urine, fèces, déchets organiques, résidus de cultures) au champ. Retarder la pénurie de phosphore passe aussi par un changement de nos habitudes alimentaires : en une année, un végétarien consommera 0.6 kg de phosphore (équivalent de 4.2 kg de roches phosphatées) alors qu’un consommateur de viande en ingèrera près du triple, soit 1.6 kg (11.8 kg de roches phosphatées).

* texte modifié le 23/02/2014 suite aux commentaires de Proteos (voir ci-dessous).

Sources et remerciements

P. Hinsinger, Directeur de Recherche INRA

Cordell, D. (2010). The Story of Phosphorus: Sustainability implications of global phosphorus scarcity for food security, thèse de doctorat. Linköping Studies in Arts & Sciences No.509, Linköping University Press, ISBN 978-91-7393-440-4, Linköping, http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:291760/FULLTEXT01.pdf
Cordell, D., Drangert, J.-O., and White, S., (2009) The Story of Phosphorus: Global food security and food for thought. Global Environmental Change, 2009. 19(2009): p. 292-305
[Download paper from Elsevier]
Communiqué de presse : Cordell, Vulnerability to phosphorus shortage, 2014.

Pour aller plus loin :

Vidéo « Taking the Pee » [anglais] : http://vimeo.com/13365354

Vidéo Arte « Vers une famine planétaire ? L’épuisement du phosphore » http://www.youtube.com/watch?v=sg6dAdaFC3w

Deux colloques organisés à Montpellier au cours de la « Phosphorus Week 2014 » : « Phosphorus in Soils and Plants » (26-29 août 2014) http://psp5-2014.cirad.fr/ et « Sustainable Phosphorus Summit » (1-3 septembre 2014) http://sps2014.cirad.fr/

Billets connexes :

Revue de presse Agence Science Presse avril 2012 et février 2013

11 Responses to "Pénurie de phosphore, une bombe à retardement?"

Pénurie de phosphore, une bombe à... dit :

17 février 2014 à 19:52

[…] Mine à ciel ouvert de roches phosphatées au Togo. Le phosphore : une dépendance qui frôle l’addiction Pour vivre et pousser, les plantes ont besoin essent […]

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Proteos dit :

17 février 2014 à 20:50

Bonjour,

je considère que le titre est trompeur et que l’article auquel vous faites référence ne fait l’unanimité.
Il y a en effet quantité d’experts qui pensent que le pic de production de phosphate n’est pas une question pressante, voir par exemple ici -> http://www.american.com/archive/2012/december/jeremy-grantham-starving-for-facts (par Vaclav Smil). On peut résumer l’argumentation de la façon suivante: des organismes tels que l’USGS chiffrent les réserves actuelles à environ 300 ans (cf http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/mcs-2013-phosp.pdf ), ce qu’on peut comparer aux réserves de charbon où on donne généralement des chiffres de l’ordre de 100-150 ans et où si les choses continuent en l’état, on n’attend pas de pic de production véritable avant 2050, si je ne m’abuse.

Évidemment, je suis bien incapable de prouver par A+B que la production de phosphate ne connaîtra pas son maximum absolu dans les 3 décennies qui viennent. Cependant, quand on parle de réserves bien supérieures à celles d’autres minerais, parler de bombe à retardement ça semble très exagéré. De plus, les engrais azotés sont en fait très dépendants des hydrocarbures: l’hydrogène du procédé Haber-Bosch s’obtient en règle générale par vaporeformage du méthane, dont les réserves (qui n’incluent pas la putative exploitation des hydrates). Passer à l’électrolyse de l’eau, par exemple, provoquerait une forte hausse du prix. On a donc plus à craindre à mon sens d’un manque d’engrais azotés que de phosphore.

Enfin, même si tout le monde appelle à économiser la matière première, ça ne veut pas dire que tout le monde craint la pénurie, ni que faire peur dans ce domaine est utile. Outre que personne n’a jamais sérieusement prôné le gaspillage d’aucune matière première, le vrai argument pour éviter de consommer des phosphates, c’est que comme vous le signalez, c’est un polluant archi-connu qui provoque l’eutrophisation d’étendues d’eau.

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1. sciencedecomptoir dit :
  
  18 février 2014 à 16:06
  
  Bonjour Proteos et merci de votre commentaire.
  Comme noté sur Twitter où notre conversation a commencé, les prédictions de Dr Cordell ont effectivement été critiquées, c’est pourquoi je me suis permis en amont d’utiliser de grandes fourchettes et de revoir les dates avec l’avis de l’expert Philippe Hinsinger (INRA) cité en fin d’article (j’en profite d’ailleurs pour le remercier également pour la relecture de ce billet avant publication). Ces chiffres sont avant tout là pour donner un ordre d’idée, surtout que quand il s’agit de prédictions, l’incertitude est toujours importante.
  Loin de moi l’envie de faire du sensationnalisme en guise de journalisme bon marché. Il ne me semble pas que ce titre soit trompeur dans la mesure où, même si les réserves peuvent durer quelques centaines d’années encore, cela reste négligeable à l’échelle des temps géologiques pendant laquelle elles ont été formées, ce n’est donc pas un usage durable que nous faisons là. Ce discours est valable pour la plupart des ressources non renouvelables à ce jour et le phosphore n’est bien évidemment pas le seul concerné, je voulais simplement mettre l’accent sur cet élément dont on entend finalement peu parler au quotidien mais dont l’absence pourrait entraîner une famine globale (c’est d’ailleurs le titre de la vidéo diffusée sur Arte que j’ai indiqué en fin d’article) : donc oui, pour moi, comme pour de nombreux experts, c’est une bombe à retardement.
  Comme vous le faites remarquer, les engrais azotés ne sont pas forcément mieux, ne serait-ce que pour tous les impacts écologiques qui découlent de leur utilisation à outrance, mais peut-être aurai-je l’occasion de faire un autre billet sur le sujet 😉
  
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  1. Proteos dit :
    
    23 février 2014 à 10:44
    
    Votre référence à l’échelle des temps géologiques est typiquement la raison pour laquelle je traite le titre (et l’article en fait) de trompeur. Aucune exploitation minière ne peut se dire renouvelable, toutes se font sur des échelles de temps bien inférieures à la dizaine de millions d’années. Et on peut remonter loin: par exemple, il y eut des mines d’argent en Attique aux temps de Périclès. Maintenant, il n’y en a plus à ma connaissance, sans doute faute de minerai suffisamment concentré.
    
    Le fait est que les phosphates ont des réserves bien identifiées largement supérieures à la plupart des minerais que nous utilisons. Traiter ce problème de bombe à retardement revient à traiter tous les problèmes de ressources de grenade dégoupillée. De fait, dans ce cas personne ne va s’intéresser à la simple bombe à retardement, puisque les grenades vont exploser avant. D’où peut-être le fait que ce sujet suscite une faible attention.
MRR dit :

18 février 2014 à 08:34

Il y a eu une discussion sur Twitter. J’essaye de la mettre en commentaire, on va voir si le HTML fonctionne :

@Sciencecomptoir @marc_rr Tout le monde n'est pas de cette opinion http://t.co/YaCrtlEpUB— proteos (@prtsnf) February 17, 2014

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1. MRR dit :
  
  18 février 2014 à 08:35
  
  OK ça a marché mais sans la suite de la discussion. Allez donc voir sur Twitter. 😉
  
  Répondre
Pénurie de phosphore, une bombe à... dit :

18 février 2014 à 17:32

[…] Le phosphore : une dépendance qui frôle l’addiction Pour vivre et pousser, les plantes ont besoin essentiellement d’eau, d’azote et de phosphore, des éléments naturellement présents en quantités variables dans les sols. […]

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Pénurie de phosphore, une bombe à... dit :

18 février 2014 à 19:08

[…] Mine à ciel ouvert de roches phosphatées au Togo. Le phosphore : une dépendance qui frôle l’addictionLe phosphore : une dépendance qui frôle l’addictionPour vivre et pousser, les plantes ont besoin essentiellement d’eau, d’azote et de phosphore, des éléments naturellement présents en quantités variables dans les sols. Suite à l’explosion démographique du XXème siècle, l’agriculture intensive s’est développée, l’utilisation d’engrais azotés et phosphatés s’est généralisée et des variétés végétales ont été sélectionnées pour optimiser le rendement des cultures. […]

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Loïc dit :

5 mars 2014 à 09:59

Bonjour,

J’ai une question qui va sans doutes paraitre naïve : ne peut-on vraiment pas se passer d’engrais ? Est-ce que plus d’engrais = famine ?

Répondre
1. sciencedecomptoir dit :
  
  8 mars 2014 à 00:54
  
  Bonjour Loïc,
  Tout d’abord merci de votre commentaire. Vos interrogations sont loin d’être naïves. Je crains ne pas être suffisamment qualifiée pour pouvoir répondre en détail à votre question, néanmoins voilà comment je vois le problème : les plantes peuvent vivre sans engrais, donc techniquement *elles* peuvent s’en passer naturellement. Mais la dégradation rapide des sols liée notamment aux activités humaines (il me semble qu’on érode 2 cm d’épaisseur de sol par an alors qu’il s’en crée naturellement 2 mm dans ce même intervalle de temps) fait que les sols s’appauvrissent, leur exploitation implique donc d’ajouter artificiellement des nutriments pour rendre les sols plus fertiles. D’autant plus que la pression démographique croissante (10 milliards d’humains prédits sur Terre en 2050 d’après l’INED, cf. cet article du Monde en 2013) nous incite à augmenter la production de biomasse des plantes pour répondre à la demande, d’où l’utilisation d’engrais qui est actuellement faite.
  J’aborderai ici votre second point « plus d’engrais = famine ? », c’est en tout cas le message qu’essaye de faire passer la chercheuse dont j’expose ici les conclusions. A partir du moment où le phosphore (ou l’azote) sont des éléments essentiels pour la croissance des plantes, plus d’engrais phosphatés = plus de plantes cultivées = famine, en l’état actuel des choses. Y’aurait-il une autre voie ? En d’autres termes, peut-on se passer complètement d’intrants ? C’est une grande question qui fait appel à de nombreux domaines (notamment politiques). Mais à part vous donner mon avis, j’ignore où en est la Recherche sur ce sujet-là.
  Du point de vue écologique, pour contourner l’utilisation d’intrants ou en tout cas diminuer leurs quantités, je pense qu’on pourrait utiliser d’autres variétés de plantes qui valoriseraient davantage les nutriments. On pourrait aussi modifier artificiellement le pH de certains sols pour mobiliser leur réserve de phosphore non disponible pour les plantes, afin de le leur rendre disponible, mais cela mettrait probablement en péril le fonctionnement de l’écosystème, en menaçant notamment la survie de la faune du sol. Il y a probablement d’autres solutions (peut-être à chercher du côté des pays en développement qui n’ont pas forcément accès à ces intrants coûteux?), ce sujet très intéressant mériterait d’être creusé.
  
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[Audio] Légumineuses : bonnes pour le champ, bonnes pour l’assiette ! | | Science de comptoir - ISSN : 2270-4310 dit :

21 mai 2016 à 11:15

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