Stickstoffdünger nachhaltiger herstellen

Die bisherige Herstellung von Stickstoffdünger aus Erdgas ist stark umweltschädlich. Forscher der ETH Zürich haben Methoden beschrieben, wie sich dieser Dünger nachhaltiger herstellen lässt.

Ohne industriell hergestellte Dünger können angesichts des Bevölkerungswachstums keine ausreichenden Ernteerträge gewährleistet werden. "Um hohe Erträge sicherzustellen, ist es gegenwärtig erforderlich, den Pflanzen diese fehlenden Nährstoffe in Form von Mono- oder Mehrnährstoffdünger zur Verfügung zu stellen", erklärt Springer-Autor Sebastian Seyffert in seinem Zeitschriftenbeitrag Strippung von Ammoniak aus Rindergülle zur Minderung von Emissionen auf Seite 36.

Die Bedeutung von Stickstoff für das Pflanzenwachstum, insbesondere in der Wurzelungsphase, ist unbestritten. Hergestellt wird diese Düngersorte weltweit und extrem energieintensiv aus Erdgas und – wo reichlich verfügbar – aus Kohle.

Paolo Gabrielli, Senior Scientist am Labor für "Reliability and Risk Engineering" der ETH Zürich, und Lorenzo Rosa, Forschungsgruppenleiter an der Carnegie Institution for Science in Stanford aus den USA, haben verschiedene CO2- neutrale Herstellungswege von Stickstoffdünger untersucht. Nach Ansicht der beiden Forscher ist ein Wandel bei der Stickstoffproduktion durchaus möglich.

Drei mögliche Alternativen

Untersucht wurden drei Alternativen:

1. Der benötigte Wasserstoff wird mit den genannten fossilen Energiequellen hergestellt. Das entstehende CO2 wird abgeschieden und eingespeichert (Carbon Capture and Storage, CSS).
2. Die Düngerherstellung wird elektrifiziert, der Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser hergestellt. Das jedoch würde den Energieverbrauch auf das 25fache katapultieren. Interessant wäre dieses Verfahren für Länder, die über ausreichend Sonne- und Windkraft verfügen.
3. Schließlich könnte der Wasserstoff aus Biomasse hergestellt werden. Dafür wären viel Ackerland und Wasser nötig, die Düngerherstellung würde mit der Nahrungsmittelproduktion konkurrieren. Deswegen sollte dafür nur Abfallbiomasse eingesetzt werden.

Lösung nach lokalen Voraussetzungen

Die Wissenschaftler empfehlen, dass die Verfahren je nach Land, lokalen Voraussetzungen und verfügbaren Ressourcen kombiniert werden müssten.

"Wir kommen nicht umhin, den Stickstoffbedarf der Landwirtschaft in Zukunft nachhaltiger zu gestalten, sowohl um die Klimaziele zu erreichen als auch aus Gründen der Ernährungssicherheit", sagt Paolo Gabrielli.

Gerade die letzte Lösung unter Nutzung von Biomasse verspricht erhebliches Potenzial, auch im Sinne der Wiederverwendung pflanzlicher Stoffe. "Zukünftig wird es daher zunehmend wichtig, dass Politik und Gesellschaft den Boden- und Klimaschutz sowie die Ressourcenschonung neu bewerten und Düngemittel aus der Kreislaufwirtschaft weniger benachteiligen", benennen die Springer-Vieweg-Autoren Annette Ochs und Aloys Oechtering in ihrem Buchkapitel Bioabfälle auf Seite 475 derzeit noch bestehende Hürden für deren Einsatz im größeren Maßstab.