Al 150 jaar de elementen onder controle, maar stikstof niet

Dit jaar, 2019, is het jaar van het periodiek systeem der elementen. Er is niks fundamenteler dan het periodiek systeem der elementen, durf ik te zeggen. Al het leven, alles in de wereld, alles in het heelal, uw huis en uw auto, zijn opgebouwd uit elementen die ingedeeld worden volgens dit systeem. Maar het is nogal abstract en je ziet het niet, daarom is het helemaal niet raar dat u zich er niks bij voorstelt. Het systeem staat wel in de BINAS-tabel en alle middelbare scholieren moeten weten hoe het werkt.

Het periodiek systeem der elementen is jarig dit jaar. Het is 150 jaar geleden dat de Russische natuurkundige Dmitrii Mendeleev het systeem “ontdekte”. Wat hij ontdekte is dat er regelmatigheden zitten in de elementen. Als je ze allemaal op volgorde van gewicht rangschikt, van laag naar hoog, krijg je na acht elementen een element dat lijkt op eentje die je al hebt gehad. Nummers 2, 10 en 18 lijken op elkaar, evenals 3, 11 en 19. De wetenschappers zijn al het hele jaar opgewonden over deze ontdekking van Mendeleev en vandaag is er een conferentie in Zürich waar ze van over de hele wereld bij elkaar komen om dat te vieren.

Hoe kan ik het verder illustreren? U weet dat op dit moment in Nederland een discussie speelt over “stikstof”. Stikstof is een element, namelijk nummer 7. Nummer 6 is koolstof en nummer 8 is zuurstof, om even de gedachten te bepalen. Nu heeft iedereen het over de stikstofproblematiek, maar feitelijk is dat onzin. Het is helemaal geen probleem van stikstof als element, maar van bepaalde soorten van stikstof. Stikstof kan met andere elementen zoals waterstof en zuurstof reageren en dan ammoniak, nitraat, nitriet en stikstofdioxide vormen. Dat zijn de boosdoeners, niet stikstof zelf.

De meest voorkomende vorm van stikstof is stikstofgas; 80% van de lucht bestaat uit stikstofgas, dus het is logisch dat mensen de vraag stellen: waarom hebben we een probleem met stikstof? Dat klopt wel, maar het punt is, stikstofgas is een stikstofsoort waar je geen last van hebt. Het doet niks met levende organismen; we ademen het in en weer uit. Stikstofgas is volkomen inert en onschuldig. De stikstofproblematiek is een probleem van andere soorten stikstof, zoals ammoniak, nitraat, nitriet en stikstofdioxide. Die kun je maken uit stikstofgas, een truc die in de natuur alleen sommige bacteriën onder de knie hebben. Maar de Duitse chemicus Fritz Haber vond in het begin van de twintigste eeuw een methode uit om stikstofgas uit de lucht via een chemische reactie om te zetten in ammoniak. Daarmee kun je vervolgens kunstmest maken. Ook Nederland doet daar volop aan mee. Een van de grootste stikstoffabrieken ter wereld, van OCI Nitrogen, staat in Geleen. Op dit moment is de industriële stikstofbinding groter dan die van alle bacteriën ter wereld bij elkaar. U kunt zich voorstellen dat dit een enorme verstoring van de natuurlijke kringloop heeft veroorzaakt.

Kunstmest wordt gebruikt in de landbouw en heeft geweldig bijgedragen aan het opvoeren van de wereldvoedselproductie. Zonder stikstof kan een plant niet groeien, geen enkel dier, ook wij niet. Maar hier in Nederland hebben we er teveel van. Wij importeren enorme hoeveelheden stikstof in soja, maken er varkensvoer van en laten de varkens groeien. Het vlees van de varkens wordt geëxporteerd maar wij blijven zitten met de mest. De stikstof in de mest komt vrij als ammoniak, en dat slaat weer neer op de natuur. Het gevolg is dat onze natuur lijdt onder een overmaat stikstof. Niet het stikstofgas is het probleem, maar de biologisch actieve stikstof.

Nu is stikstof maar één element van het periodiek systeem. Over koolstof en zuurstof zijn ook mooie verhalen te vertellen. Maar ik zal u sparen; dit was wel weer genoeg voor vandaag.