編譯／韋士塔

科學家指出，磷是植物去氧核糖核酸（DNA）及核糖核酸（RNA）中的核心成分，有助形成控制植物發育及繁殖的遺傳物質。農作物DNA中編碼的遺傳訊息，攸關產量、抗病性與適應不同環境條件等能力；全球糧食安全，與磷密不可分。

此外，磷是三磷酸腺苷（ATP）形成的關鍵成分，與植物光合作用的能力有關。ATP能把陽光轉化為化學能，使植物能夠合成生長所需的碳水化合物。因此，含磷肥料可強化土壤，提高作物生產力，確保植物的發育、根系形成及對環境的抵禦能力。

磷的有效回收，能把富含磷的廢棄物加工成肥料或作為有機改良劑返回農田。如果能落實封閉循環，將可確保這種關鍵養分從農場持續有效地返回土壤。

近來，美國的研究人員開發一項新技術，能從廢水中提取磷，並將磷注入生物炭（biochar），藉此實現「封閉循環」農業，讓物質不斷被利用，大幅減少資源的消耗。生物炭是由在缺氧環境焚燒的有機材料製成，將其轉化為木炭，可提供植物生長所需的磷及其他營養物質。

美國愛達荷大學環境土壤化學教授史特勞恩（Daniel Strawn）表示，動物生命需要4種能量，包括碳水化合物、脂肪酸、胺基酸與酮體，但植物生命的運作方式略有不同。植物所需的重要營養素之一是磷，如果用來栽種植物的土壤富含磷，將有助作物的生長與健康。

不過，全球對磷的管理不當，可能導致糧食危機，且如果磷隨著化肥使用不當而流入水中，將使水質優養化，導致藻類大量繁殖，阻擋光線到達海底，嚴重傷害海洋生物，釀成生態危機。

為了解決磷汙染危機並提升糧食安全，史特勞恩教授和同僚開發創新技術，收集廢水處理廠中的磷並製作更優質的生物炭。

專家指出，到2050年，全球人口將增至90億，對糧食生產需求產生重大衝擊；在此同時，磷是一種不可再生資源，正在迅速耗盡，若不能減少磷的消耗量，將危及全球糧食安全。

史特勞恩表示：「我們的技術涉及許多面向。回收磷可以生產更清潔的水，改善土壤，並創造一個減少大氣溫室氣體的碳匯，這確實是一項多方面的技術。」

史特勞恩指出，生物炭是土壤改良劑，在全球市場的需求持續升高；同時，實施農耕的地區通常都會有磷；透過創新技術把磷回收後並用於製作生物炭，就能讓磷重新被作物吸收。

研究團隊在加拿大薩克其萬大學（University of Saskatchewan）的國家級同步加速器光源設施「加拿大光源」（Canadian Light Source）進行實驗，比較各種材料，觀察哪種材料在轉化為生物炭後能夠容納最多的磷。史特勞恩表示，研究團隊已申請廢水磷回收並注入生物炭的專利，未來也願意分享相關技術，促進永續農業及糧食安全。