Studie berechnet Vorteile von ökoeffizientem Düngen

Veröffentlichungsdatum:

Laut aktueller Berechnungen der TU München können durch ökoeffiziente Düngung Kosten eingespart werden. Foto: Franz W./ Pixabay

An der Technischen Universität München haben Wissenschaftler die Vorteile von ökoeffizientem Düngen untersucht. Durch den Zusatz von sogenannten „Urease-Inhibitoren“ kann Harnstoff als wertvoller Stickstoff-Dünger genutzt und Ammoniak-Verluste verringert werden. Auf dieser Grundlage wurden Berechnungen zur Kosteneinsparung angestellt.

Harnstoff wandelt sich in Ammonium und Nitrat um

Bei der Düngung landwirtschaftlicher Flächen hilft Harnstoff den Pflanzen beim Wachstum, demnach basiere auch über die Hälfte aller synthetischen Dünger, die weltweit genutzt werden, auf eben diesem Stoff. „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 der TUM. Bei der Umwandlung wird Ammoniak freigesetzt, das sich in der Atmosphäre verflüchtigt und auch in tiefere Bodenschichten und damit auch in das Grundwasser eindringt. Hier ergeben sich zwei Probleme, zum einen bedeuten Stickstoff-Verluste einen hohen finanziellen Aufwand und Ertragseinbußen für die Landwirte, zum anderen sind sie verantwortlich für die Versauerung und Nährstoffanreicherung in Böden und Gewässern. Laut der vorliegenden Studie seien 2018 80 bis 95 Prozent der gesamten Ammoniak-Emissionen in der EU auf diese Stickstoff-Verluste zurückzuführen. Synthetische und organische Düngemittel tragen zu den Verlusten wesentlich bei.

Austritt von Ammoniak in die Atmosphäre kann verringert werden

Forscher der TU München haben hierfür die Lösung untersucht. Die gasförmigen Ammoniak-Verluste können demnach durch den Zusatz von sogenannten „Urease-Inhibitoren“ verringert werden. Die Enzyme werden dem Düngemittel beigemischt und blockieren die Urease-Enzyme für genau den Zeitraum, der für die Umwandlung von Harnstoff in Ammonium und Kohlendioxid nötig ist. „Studien haben gezeigt, dass solche Urease-Inhibitoren die Emissionen um 50 bis 80 Prozent reduzieren können. Statt sich in der Atmosphäre zu verflüchtigen steht also eine deutlich größere Stickstoff-Menge den Pflanzen zur Ertragsbildung zur Verfügung“, sagt Schmidhalter. An der TU München wurde auf Grundlage dieser Erkenntnis ein Konzept erstellt, um den gesellschaftlichen und ökologischen Nutzen des Einsatzes solcher Urease-Inhibitoren zu berechnen. Dabei errechnen sie einen Nutzen der Harnstoff-Emissionsminderung für die Ökosysteme und die menschliche Gesundheit von durchschnittlich 17,5 Euro pro Kilogramm Harnstoff-Ausstoß. Die Kosten für den Harnstoffdünger erhöhen sich dabei nur um rund 10 Prozent, welches Mehrkosten von weniger als 10 Cent pro Kilogramm Stickstoff entspricht.

Kostengünstigste Maßnahme zur Reduktion von Ammoniak-Emissionen

„Die Kosten-Nutzen Abschätzung für die Maßnahmen zur Verringerung des Harnstoff-Ausstoßes wird es den politischen Entscheidungsträgern ermöglichen, die spezifischen Maßnahmen umzusetzen“, sagen die Verantwortlichen der Studie Schmidhalter und sein Mitarbeiter Privatdozent Yuncai Hu. Die Wissenschaftler haben nicht nur die Berechnungen für Deutschland angestellt, sondern auch für andere Nationen. Während die Europäische Union 5 Prozent der weltweiten Harnstoff-Emissionen produziert, sind China für 30 Prozent, Indien für 24 Prozent und die USA für 5,4 Prozent verantwortlich. „Für das Jahr 2018 betragen die für Deutschland berechneten Kosteneinsparungen bei Einsatz von Urease-Hemmstoffen 0,3 Milliarden Euro, für Europa 3 Milliarden, für China 9 Milliarden und für die ganze Welt 63 Milliarden Euro“, erklärt Prof. Schmidhalter.