Distickstoffoxid zählt zu den wichtigsten langlebigen Treibhausgasen und stellt eine Bedrohung für die Ozonschicht dar. Da es auch in Düngemitteln vorkommt, könnte sein Ausstoß aufgrund der zunehmenden Nachfrage nach Nahrungs- und Futtermitteln weiter steigen.
Für den Anstieg der klimaschädlichen Lachgaskonzentration in der Atmosphäre ist vor allem der Düngemitteleinsatz in der Landwirtschaft verantwortlich.
Markus Breig, KIT
Es sind nicht nur die Treibhausgase Kohlenstoffdioxid und Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die den Klimawandel im negativen Sinn beeinflussen. So schreiben beispielsweise die Autoren des Kapitels "Land- und Fortwirtschaft, Fischerei" im Springer-Fachbuch "Hamburger Klimabericht", dass in der Metropolregion Hamburg die Landwirtschaft durch Emissionen – insbesondere Methan und Distickstoffoxid – aus der Tierhaltung und wegen der landwirtschaftlich genutzten Böden zur Erhöhung der Treibhausgas-Konzentration der Atmosphäre beitrage.
Distickstoffoxid, die chemische Summenformel für das Gas ist N2O, bekannt ist es als Lachgas, ist laut dem Kapitel "Elemente des Klimageschehens" im Springer-Fachbuch "Klima und Umweltpolitik" ein farbloses, süßlich riechendes Gas. Ulrich Ranke, Autor des Kapitels, erklärt zudem: "Es ist wegen seiner durchschnittlichen Verweildauer in der Atmosphäre von 114 Jahren das viertwichtigste langlebige Treibhausgas. Distickstoffoxid stellt nach Ravishankara mittlerweile von allen durch den Menschen freigesetzten Gasen die größte Bedrohung für die Ozonschicht dar."
N2O-Ausstoß könnte zunehmen
N2O entstehe immer dann, wenn Mikroorganismen stickstoffhaltige Verbindungen im Boden abbauen würden und es gelange vor allem über stickstoffhaltigen Dünger und durch die Massentierhaltung in die Atmosphäre, führt Ranke weiter aus. In der Industrie entstehe es vorrangig bei der Düngemittelproduktion und in der Kunststoffindustrie, so der Honorarprofessor an der Fakultät für Geowissenschaften und Geographie der Universität Göttingen.
Trotz dieser Bedrohung, könnte der N2O-Ausstoß aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Nahrungs- und Futtermitteln künftig noch zunehmen. Das haben Wissenschaftler im Rahmen der Studie "A comprehensive quantification of global nitrous oxide sources and sinks" herausgefunden, an der auch Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) beteiligt waren und deren Ergebnisse in der Zeitschrift Nature publiziert wurden.
Distickstoffoxid in der Atmosphäre
Die Wissenschaftler beschreiben, dass sich der N2O-Anstieg bereits in den vergangenen Jahrzehnten beschleunigt habe. Zurückzuführen sei diese Zunahme auf Emissionen aus verschiedenen menschlichen Aktivitäten. Insgesamt hätten die weltweiten N2O-Emissionen 2016 rund zehn Prozent über denen der 1980er-Jahre gelegen. So kommen die Studienautoren schließlich zu dem Fazit, dass angesichts stark steigender Lachgasemissionen die Klimaziele des Pariser Abkommens auf dem Spiel stehen.
Wie bereits von den Springer-Autoren angedeutet und beschrieben, erklären auch die Wissenschaftler im Rahmen der genannten Studie, dass der Anstieg der Distickstoffoxidkonzentration in der Atmosphäre vor allem durch den Einsatz von stickstoffhaltigen Düngemitteln verursacht wird. Dazu würden sowohl synthetische Dünger als auch organische Dünger aus tierischen Ausscheidungen gehören. Die an der Studie beteiligte Ökosystemforscherin Almut Arneth, Professorin am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU), dem Campus Alpin des KIT, erklärt: "In den Jahren 2007 bis 2016 verursachte die landwirtschaftliche Produktion fast 70 Prozent der anthropogenen globalen N2O-Emissionen." Da die Nachfrage nach Nahrungs- und Futtermitteln weltweit zudem weiter wachse, befürchtet das Forscher-Team, dass damit die globale N2O-Konzentration in der Atmosphäre weiter steigen und zur Erderwärmung beitragen wird.
Es braucht neue Anbaustrategien
Gerade in den Schwellenländern, in Ländern, in denen der Ackerbau und der Viehbestand stark zugenommen habe, speziell in China, Indien und Brasilien, seien besonders hohe N2O-Steigerungen zu verzeichnen. Anders stelle sich die Situation für Europa dar: Hier sind laut den Forschern die anthropogenen N2O-Emissionen zurückgegangen – sowohl in der Landwirtschaft als auch in der chemischen Industrie. Die Wissenschaftler führen dies auf verschiedene Anreiz- und Schutzmaßnahmen zurück: Stickstoff werde beispielsweise effizienter eingesetzt, unter anderem auch, um die Wasserbelastung zu reduzieren. Auch Gabi Förtsch und Heinz Meinholz schreiben im Kapitel "Herkunft und Senken von Luftverunreinigungen" des Springer-Fachbuchs "Handbuch Betrieblicher Immissionsschutz", dass ein überlegterer Einsatz von Düngemitteln unter anderem die Emissionen an N2O reduziert. Und im Fachartikel "Bioökonomische Innovationen für eine nachhaltige Agrarproduktion" der Fachzeitschrift "Wasser und Abfall" (Ausgabe 7-8/2020) wird ein von der Universität Hohenheim durchgeführtes Projekt vorgestellt, in dem neue Anbaustrategien im Feldanbau mit gezieltem Mineraldüngereinsatz und ohne die Verwendung chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel entwickelt werden.
Möglichkeiten zu einer N2O-Minderung sind somit umsetzbar, was schließlich dem Klima, der Biodiversität und der Gesundheit des Menschen zugutekomme, wie Almut Arneth vom KIT erklärt.