Ein Drittel weniger Lachgas

Lachgas ist ein kräftiges Treibhausgas. Nach neuesten Forschungsergebnissen könnten spezielle Bakterien die Emissionen aus dem gedüngten Boden deutlich reduzieren.

Lachgasemissionen (N₂O) aus agrarischen Böden in Zusammenhang mit Stickstoffdüngungen galten lange Zeit als weitgehend unvermeidbar. Ein internationales Forscherteam unter Leitung der Norwegischen Universität für Umwelt- und Biowissenschaften (NMBU) hat nun eine vielversprechende Methode entdeckt. Sie allein soll das Potenzial haben, die landwirtschaftlichen Lachgasemissionen in Europa um ein Drittel zu reduzieren.

Das Lachgas-Problem

Pflanzen brauchen bekanntlich viel Stickstoff (N), um zu wachsen. Eine produktive Landwirtschaft erfordert daher eine reichliche Versorgung mit stickstoffhaltigem Dünger. Dessen industrielle Herstellung nach einer Idee des deutschen Chemikers Fritz Haber hat dazu beigetragen, dass die weltweite Nahrungsmittelproduktion seit nunmehr 120 Jahren mit dem globalen Bevölkerungswachstum Schritt halten kann.

Allerdings gibt es im Boden Mikroorganismen, die das Treibhausgas N₂O produzieren, und die Düngung regt diese Produktion an. „Dieses Treibhausgas hat eine etwa 300-mal stärkere Wirkung als CO_2, und die Landwirtschaft ist für etwa drei Viertel der N₂O-Emissionen in Europa verantwortlich“, erklärt Wilfried Winiwarter, einer der Mitautoren der neuen Studie und leitender Forscher am „International Institute for Applied Systems“ (IIASA) in Luxemburg. 

Bakterien können die Arbeit erledigen

Forscher der NMBU betreiben seit mehr als 20 Jahren Grundlagenforschung darüber, wie Mikroorganismen im Boden Stickstoff umwandeln. Sie haben unter anderem gründlich untersucht, was passiert, wenn die Mikroben nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung haben. Der Zustand wird als Hypoxie bezeichnet.

Wenn gedüngt wird (und bei Niederschlägen), werden einige Teile des Bodens hypoxisch. Da die Mikroben dann keinen Zugang zu Sauerstoff haben, sind sie gezwungen, andere Wege zur Energiegewinnung zu finden. Viele Mikroben können Nitrat anstelle von Sauerstoff nutzen und wandeln das Nitrat durch einen Prozess namens Denitrifikation in andere Gase um. Eines dieser Gase ist Distickstoffoxid. Die Lösung zur Verringerung der N₂O-Emissionen besteht in der Verwendung einer speziellen Bakterienart, die nicht in der Lage ist, Lachgas zu produzieren, aber Lachgas zu harmlosem Stickstoffgas (N₂) reduzieren kann.

Wenn diese Mikroben in organischen Stoffen gezüchtet werden, „die als Dünger verwendet werden, können wir die N₂O-Emissionen reduzieren. Das könnte eine Lösung für das Problem der N₂O-Emissionen aus der Landwirtschaft bedeuten“, sagt Lars Bakken, Hauptautor der Studie und Professor an der NMBU.

Das Forschungsteam arbeitet nun daran, weitere Bakterien zu finden, die Lachgas verbrauchen, und diese in verschiedenen Arten von organischen Abfällen zu testen. Ziel ist es, eine breite Palette davon zu finden, die in verschiedenen Bodentypen und mit unterschiedlichen Düngemittelmischungen funktionieren können.

N₂0-Emissionen Österreich: Lachgas (N₂O) hatte laut Klimaschutzbericht des Umweltbundesamtes 2021 einen Anteil von vier Prozent an den gesamten Treibhausgasemissionen Österreichs. Das Gas entsteht beim biologischen Abbau stickstoffhaltiger Verbindungen wie etwa Dünger, in Abgaskatalysatoren beim Abbau von Stickstoffoxiden und in der Chemischen Industrie. Das Treibhausgas-Potenzial entspricht laut „Intergovernmental Panel on Climate Change“ (IPCC) dem 265-fachen von CO₂.