Wissen Ammoniak-Hemmer: Kleiner Einsatz, großer Gewinn

Ein Bauer bringt Dünger auf seinem Feld aus.
Ein Bauer bringt Dünger auf seinem Feld aus.

Dünger in der Landwirtschaft ist Fluch und Segen zugleich. Denn er steigert nicht nur den Ertrag, sondern belastet auch die Umwelt und gefährdet die Gesundheit des Menschen. Forscher suchen deshalb nach unbedenklichen Alternativen, die zudem günstiger sind. Ins Visier genommen haben sie Harnstoff.

Harnstoff ist ein wertvoller Stickstoff-Dünger und wird in der Landwirtschaft regelmäßig zur Düngung großer Ackerflächen genutzt. Die Freisetzung von Harnstoff in die Atmosphäre hat jedoch Folgen für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Abhilfe schaffen kann der Zusatz von Urease-Inhibitoren, also Hemmern, die die gasförmigen Ammoniak-Verluste verringern. Ein Team der Technischen Universität München hat berechnet, wie durch den Einsatz ökoeffizienter Dünger Ausgaben in Milliardenhöhe im Umwelt- und Gesundheitsbereich eingespart werden können.

Harnstoff hilft den Pflanzen beim Wachstum. Über die Hälfte aller synthetischen Dünger, die weltweit genutzt werden, basieren auf diesem Stoff, da er einfach zu lagern, transportieren und auszubringen ist. „Harnstoff als Dünger wird jedoch nur in geringem Maße direkt von den Pflanzen aufgenommen. Erst nach seiner Umwandlung in Ammonium oder Nitrat steht er den Pflanzen als Stickstoff-Quelle zur Verfügung“, erklärt Urs Schmidhalter, Professor am Lehrstuhl für Pflanzenernährung.

Harnstoff tritt in Böden und Gewässer ein

Bei dieser Umwandlung wird Ammoniak freigesetzt, das sich in der Atmosphäre verflüchtigt und auch in tiefere Bodenschichten und damit in das Grundwasser eindringt. Das bringt Probleme mit sich: Zum einen kosten die Stickstoff-Verluste viel Geld, zum anderen sind sie verantwortlich für die Versauerung und Nährstoffanreicherung in Böden und Gewässern. 80 bis 95 Prozent der gesamten Ammoniak-Emissionen in der Europäischen Union waren 2018 auf diese Stickstoff-Verluste zurückzuführen. Synthetische und organische Düngemittel tragen zu den Verlusten wesentlich bei. Aus der Fein-staubbildung von Ammoniak können Gesundheitsschäden wie Atemwegserkrankungen sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen entstehen.

Austritt von Ammoniak kann verringert werden

Der Zusatz von Urease-Inhibitoren verringert die gasförmigen Ammoniak-Verluste und somit das Problem. Diese Enzyme werden dem Düngemittel beigemischt und blockieren die Urease-Enzyme für einen gewissen Zeitraum, der für die Umwandlung von Harnstoff in Ammonium und Kohlendioxid nötig ist. „Studien haben gezeigt, dass solche Urease-Hemmer die Emissionen um 50 bis 80 Prozent reduzieren können. Statt sich in der Atmosphäre zu verflüchtigen, steht den Pflanzen also eine deutlich größere Stickstoff-Menge zur Ertragsbildung zur Verfügung“, so Schmidhalter.

Deutschland ist das erste Land, das den Zusatz von Urease-Inhibitatoren zu granuliertem Harnstoff durch die nationale Düngemittelverordnung 2020 bereits vorschreibt. „Die Kosten-Nutzen-Abschätzung für die Maßnahmen zur Verringerung des Harnstoff-Ausstoßes wird es den politischen Entscheidungsträgern ermöglichen, die spezifischen Maßnahmen umzusetzen“, so Schmidhalter.

Wenn Urease-Hemmstoffe zum Einsatz kommen, kann Deutschland, das übrigens für fünf Prozent der Harnstoff-Emissionen weltweit verantwortlich ist, 300 Millionen Euro an Kosten sparen. In Europa wären es drei Milliarden Euro, in China neun Milliarden und weltweit 63 Milliarden Euro.

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