Die Ammoniakemissionen steigen weltweit – besonders China, Indien und die USA sind dafür verantwortlich

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Die Ammoniakemissionen steigen weltweit – besonders China, Indien und die USA sind dafür verantwortlich

Stickstoffemissionen aus der Landwirtschaft schaden der Umwelt, treiben den Klimawandel voran und gefährden auch die menschliche Gesundheit. Während sich die Forscher bei ihren Analysen bisher vor allem auf Stickstoffverbindungen wie das klimaschädliche Lachgas (N2O) und die grundwassergefährdenden Nitrate konzentrierten, ermittelt nun eine Studie die globale Bilanz der Ammoniak (NH3)-Emissionen.

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Stickstoff wird als Dünger verwendet

Die Emissionen dieser gasförmigen Stickstoffverbindung, die fast ausschließlich auf die Landwirtschaft zurückzuführen ist, sind von 1980 bis 2010 weltweit um fast 80 Prozent gestiegen. Hauptgrund dafür ist der Einsatz beim Anbau von drei Kulturpflanzen und der Haltung von vier Tierarten. Das berichtet ein überwiegend chinesisches Forscherteam in den „Proceedings“ der US-amerikanischen National Academy of Sciences („PNAS“).

Stickstoff wird seit Jahrzehnten als Düngemittel verwendet, um die Nahrungsmittelproduktion zu maximieren. In den letzten 50 Jahren hat der reaktivere, also reaktivere Stickstoff – darunter Stickoxide, Nitrate und Ammoniak – in der Umwelt mehr zugenommen als jedes andere Element, schreibt das Team um Lei Liu von der Lanzhou University. Während Stickoxide insbesondere bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt werden, entsteht gasförmiges Ammoniak (NH3) vor allem in der Tierhaltung und bei der Stickstoffdüngung von Feldern.

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Intensivierte Landwirtschaft produziert überschüssigen Stickstoff

Inzwischen werden die Folgen des Einsatzes von Stickstoff immer deutlicher. Bei der Betrachtung reaktiver Stickstoffverbindungen gehe es heute nicht mehr primär um die Frage, wie die Nahrungsmittelproduktion gesteigert werden könne, schreiben die Forscher. Es wurde erkannt, dass die intensivierte Landwirtschaft überschüssigen Stickstoff produziert, der die Umwelt schädigt und die menschliche Gesundheit beeinträchtigt. „Die Landwirtschaft ist für etwa zwei Drittel der weltweiten reaktiven Stickstoffbelastung verantwortlich.“

Während sich die weltweite Nahrungsmittelproduktion in den letzten vier Jahrzehnten verdoppelt hat, hat sich der Einsatz synthetischer Stickstoffdünger verdreifacht. Gleichzeitig sank die Effizienz: 2010 wurden nur durchschnittlich 40 Prozent des ausgebrachten Düngers von den Pflanzen aufgenommen. Ein großer Teil landet im Boden, im Wasser und in der Luft.

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Die Ammoniakemissionen steigen um durchschnittlich 78 Prozent

Anhand globaler Daten zur Stickstoffdüngung und Tierhaltung erstellte Lius Team ein Modell, wie sich die Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft von 1980 bis 2018 entwickelt haben. Die gasförmige Verbindung entweicht in die Atmosphäre, wird in Windrichtung getragen und lagert sich ab. Ammoniak trägt zum Feinstaub bei und ist damit gesundheitsschädlich. Sie greift auch Pflanzen an, versauert Böden und bedroht die Biodiversität an Land und Wasser, etwa durch Nährstoffanreicherung.

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Demnach stiegen die weltweiten Ammoniak-Emissionen von 1980 bis 2018 um durchschnittlich 78 Prozent. Die Emissionen aus dem Ackerbau stiegen um 128 Prozent, jene aus der Tierhaltung um 45 Prozent. Der Hauptteil der Emissionen – mehr als 70 Prozent – ​​entfällt demnach auf drei Kulturpflanzen und vier Nutztiere: Weizen, Mais und Reis sowie Rinder, Hühner, Ziegen und Schweine.

Der Stickstoffverbrauch konnte deutlich reduziert werden

Drei Länder – China, Indien und die USA – seien für fast die Hälfte der weltweiten Emissionen (48 Prozent) verantwortlich – und für fast zwei Drittel (65 Prozent) des übermäßigen Einsatzes von Stickstoffdüngemitteln, berichten die Forscher weiter. Besonders deutlich wird dies in China: Das Land hatte 2010 einen Anteil von rund 7 Prozent an der globalen Anbaufläche, verbrauchte aber mehr als 30 Prozent des weltweit eingesetzten Stickstoffdüngers. Laut den Forschern nahmen die dortigen Ackerpflanzen im Jahr 2010 nur 25 Prozent des eingesetzten Düngers auf. In Indien ist die Situation nicht ganz so drastisch, aber die Entwicklung ist ähnlich.

Dem Modell zufolge wurden im Jahr 2010 schätzungsweise 119 Megatonnen (Millionen Tonnen) reaktiver Stickstoff aus der Atmosphäre abgelagert – 60 Prozent an Land, 40 Prozent im Ozean. Dies gilt auch für abgelegene Regionen wie Grönland. Angesichts der erheblichen Überdüngung könne der Einsatz von Stickstoff deutlich reduziert werden, ohne größere Produktionseinbußen zu riskieren, betont das Team.

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Einarbeitung von Gülle und Gülle

Eine positive Entwicklung attestieren die Forscher Westeuropa, wo die Emissionen nach 1980 gesunken sind – vor allem aufgrund von Regulierungen. Obwohl sich Deutschland im Rahmen eines internationalen Abkommens ab 2010 zur Einhaltung eines jährlichen Emissionsgrenzwerts von 550 Kilotonnen Ammoniak verpflichtet hat, wird diese Marke regelmäßig deutlich überschritten. In Westeuropa wird die Reduzierung der Ammoniakemissionen eine große Herausforderung bleiben, stellt das Team fest.

Die Forscher weisen darauf hin, dass die Menge der Emissionen durch landwirtschaftliche Praktiken reduziert werden kann. Dazu gehört zum Beispiel das Einbringen von Gülle und Gülle in den Boden, damit der Austausch von Ammoniak mit der Atmosphäre minimiert wird.

Gehen Sie das Stickstoffproblem effizient an

Die Studie biete einen guten quantitativen Überblick über das globale Ammoniakproblem, sagt Sönke Zähle vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Bisher konzentrierte sich die Forschung zunehmend auf andere Stickstoffverbindungen wie Lachgas und Nitrate.

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Dass sich das überwiegend chinesische Team kritisch mit der Rolle Chinas auseinandersetzt, passt dem Experten zu aktuellen Entwicklungen im Land. Die Nahrungsmittelproduktion wird seit Jahrzehnten maximiert, um die Versorgung der Bevölkerung sicherzustellen. Nun wächst das Bewusstsein für die Folgen dieser Praxis. Das Stickstoffproblem effizient anzugehen, ist weltweit eine große Herausforderung, das gilt auch für Deutschland: „Das Problem ist hierzulande besser geworden, aber noch lange nicht gelöst“, sagt Zähle.

RND/dpa