Effizienter düngen mit Enzym-Blockern - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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14.09.2021

Effizienter düngen mit Enzym-Blockern

Kurz & Knapp
  • Harnstoffdünger wird auf dem Acker mithilfe des Enzyms Urease zu Ammonium und Kohlendioxid zerlegt, dabei entsteht Ammoniak.
  • Ammoniak schädigt Ökosysteme, bildet Feinstaub und verringert die für die Pflanzen verfügbare Menge Stickstoff. Bestimmte Substanzen können jedoch die Urease an der Ammoniakbildung hindern.
  • Der Einsatz von Urease-Inhibitoren ist in Deutschland seit 2020 vorgeschrieben – und das lohnt sich laut einer Studie: Deutschland hätte 2018 so rund 300 Millionen Euro einsparen können.

Zusatz zu Harnstoff schützt Umwelt und Gesundheit

Gekippte Seen, mehr Feinstaub und weniger Düngeerfolg: Die Bildung von Ammoniak aus Harnstoffdüngern ist problematisch. Daher muss sie seit 2020 in Deutschland enzymatisch unterdrückt werden. Forschende haben jetzt gezeigt: Das nutzt nicht nur Umwelt und Gesundheit, sondern kann Milliarden Euro einsparen.

Ein großer Nachteil bei der Stickstoffdüngung lässt sich nicht nur vermeiden, die Vermeidung ist sogar wirtschaftlich von Vorteil – zu diesem Urteil kommen Fachleute der TU München. Sie haben untersucht, wie sich der Zusatz eines Urease-Blockers zu Harnstoffdünger auswirkt. Seit 2020 ist diese Zugabe von der deutschen Düngemittelverordnung vorgeschrieben.

Harnstoff ist die wichtigste Form des Stickstoffdüngers, weil sie einfach zu lagern, transportieren und auszubringen ist. Der Pflanze zugänglich wird der Stickstoff jedoch erst, wenn die Verbindung im Boden zu Ammonium und Kohlendioxid umgewandelt worden ist. Dabei entsteht allerdings Ammoniak – und das macht nicht nur im Boden und in der Atmosphäre Probleme, sondern verringert die Menge an Stickstoff, die die Pflanzen erreicht.

50 bis 80 Prozent weniger Ammoniak

Gelangt Ammoniak in die Atmosphäre, trägt es dort dazu bei, dass sich Feinstaub bildet. Der kann dann zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen. Im Boden und über das Grundwasser auch in Gewässern führt die Verbindung zu einer Versauerung und Überdüngung – die Ökosysteme können kippen.

Sogenannte Urease-Inhibitoren können die Bildung von Ammoniak begrenzen, während der Harnstoff in Ammonium und CO2 umgewandelt wird. Dazu hindern sie das verantwortliche Enzym – die Urease – an der Arbeit. „Studien haben gezeigt, dass solche Urease-Inhibitoren die Emissionen um 50 bis 80 Prozent reduzieren können“, berichtet Urs Schmidhalter von der TU München. Statt sich in der Atmosphäre zu verflüchtigen, stehe eine größere Stickstoff-Menge den Pflanzen zur Verfügung.

63 Milliarden Euro weltweit jährlich einsparen

Dass sich dieses Vorgehen nicht nur für Umwelt und Gesundheit lohnt, hat das Team nun vorgerechnet. Demnach liegt der Vorteil für Umwelt und Gesundheit bei rund 17,5 Euro je Kilo Harnstoff. Die Mehrkosten beim Düngen lägen der Untersuchung zufolge bei weniger als zehn Cent je Kilo Stickstoff, eine Erhöhung um rund 10 Prozent.

„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“, erläutert Schmidhalter. Damit sei es die kostengünstigste Methode, um in der Landwirtschaft Ammoniak-Emissionen zu reduzieren. „Weitere Einsparungen, insbesondere aus der Tierhaltung, werden sehr viel kostenintensiver sein“, schätzt der Forscher.