Le phosphore : entre excès et pénurie

Publié le 5 janvier 2011, par Dominique Vachez

Le phosphore, qui est un des éléments fertilisants indispensables à la nutrition des plantes cultivées, pourrait commencer à manquer d’ici la fin de ce siècle. En effet, le « pic du phosphore », qui correspond au moment où la demande vient à excéder la production [1] serait en passe d’être atteint.

Les réserves mondiales économiquement exploitables de cet élément chimique s’épuisent à raison de l’extraction annuelle de 170 millions de tonnes de roches phosphatées (International Fertilizer Industry Association), soit environ 22 millions de tonnes de phosphore.
Une grande partie de ces nutriments sont perdus pour l’agriculture et l’élevage, entraînés par ruissellement vers les cours d’eau, les mers et les océans. Selon Rockstrom et al. (2009), cette perte représente 9 millions de tonnes de phosphore par an.


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Flux de phosphore (millions de tonnes/an) : production, consommation et pertes
Source : Cordell et al. (2009)

Les activités agricoles perturbent le cycle biogéochimique Cycle biogéochimique Cycles suivis par les éléments et composés chimiques lors des échanges et de la circulation entre les différents compartiments de la biosphère : organismes biologiques, sols, eaux, atmosphère. du phosphore à l’échelle planétaire. Les déversements en excès dans les milieux aquatiques peuvent induire des phénomènes d’eutrophisation Eutrophisation Enrichissement excessif d’un milieu aquatique par des nutriments, provoquant la prolifération d’organismes vivants (algues, végétaux), puis de matières organiques en décomposition, avec diminution de la teneur en oxygène. et d’anoxie (absence d’oxygène) préjudiciables aux organismes marins.

Une chercheuse australienne a consacré sa thèse (Cordell, 2010) aux relations entre la disponibilité en phosphore et la sécurité alimentaire Sécurité alimentaire Disponibilité de produits alimentaires en quantité suffisante pour assurer l’approvisionnement d’une population et subvenir à ses besoins nutritionnels. . Bien que 90 % des roches phosphatées extraites soient destinées à l’agriculture, elle estime que seulement 20% d’entre elles servent effectivement à la production des aliments.

Différents scénarios basés sur le rythme d’épuisement des ressources ont été proposés par des chercheurs néerlandais (Van Vuuren et al., 2010). Ils signalent l’imprécision de certaines données, en particulier concernant la Chine.

Un rapport de l’Institut international pour le développement durable (2009) décrit les implications de cette pénurie annoncée et de cette surexploitation sur la sécurité alimentaire Sécurité alimentaire Disponibilité de produits alimentaires en quantité suffisante pour assurer l’approvisionnement d’une population et subvenir à ses besoins nutritionnels. et la qualité des eaux, en prenant pour exemple le Canada.

Diverses solutions sont envisagées pour pallier une insuffisance des apports :

Le programme de recherche européen NUE-Crops (2009-2014) s’attache à améliorer l’efficacité d’utilisation du phosphore pour cinq cultures principales (blé, colza, pomme de terre, maïs, tomate) et à réduire les impacts sur l’environnement.

On constate en effet qu’un accroissement de 5 à 7 fois de la consommation d’engrais phosphatés sur les 40 dernières années n’a abouti qu’à un doublement des rendements sur la même période.
Seule une infime proportion (de l’ordre de 0,1 ‰ ou 100 ppm) du phosphore présent dans les sols cultivés est directement assimilable par les plantes, sous forme d’ions orthophosphates libres, ce qui nécessite un apport d’engrais minéraux phosphatés solubles, tels que les superphosphates [2]. Il n’existe aucune substitution possible au phosphore en agriculture.

Les ressources en phosphates ne sont pas équitablement réparties à la surface du globe, puisque 5 pays (Chine, Maroc/Sahara occidental, Afrique du Sud, États-Unis, Jordanie) concentrent à eux seuls 95 % des réserves estimées.

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Réserves mondiales de roches phosphatées (millions de tonnes)
Source : USGS (United States Geological Survey) (2008)

La plupart des pays en développement, dont les sols ont été peu fertilisés en phosphore, sont donc totalement dépendants des importations et le coût de celles-ci ne cessera d’augmenter au fur et à mesure de l’exploitation de gisements de moins en moins accessibles.


Sources

  • BRALY, Jean-Philippe. L’agriculture face à la pénurie de phosphore. La Recherche, octobre 2010, n° 445, p. 56-58.
  • VAN VUUREN, D.P., BOUWMAN, A.F., BEUSEN, A.H.W. Phosphorus demand for the 1970–2100 period : A scenario analysis of resource depletion. Global environmental change, 2010, vol. 20, n° 3, p. 428-439.
  • CORDELL, D., DRANGERT, J.O., WHITE, S. The story of phosphorus : Global food security and food for thought. Global environmental change, 2009, vol.19, n° 2, p. 292–305.
  • ROCKSTROM, J., STEFFEN, W., NOONE, K., et al. (2009). A safe operating space for humanity. Nature, 2009, vol.461, n° 24, p.472–475.

[1] Ou en d’autres termes, le moment où le rythme d’exploitation dépasse le rythme de découverte de nouveaux gisements (par analogie avec le « pic pétrolier ») et entraîne une baisse de production.

[2] Engrais phosphatés résultant de l’attaque d’un phosphate naturel par un acide fort.


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