Gefahr von ErnteausfälleN: Wie der Irankrieg die Landwirtschaft bedroht

Um Dünger herzustellen, braucht man viel Erdgas. Daher sitzen viele Produzenten am Persischen Golf. Warum ist das so schwer zu ändern?Die Aufregung um Benzinpreise hat eine Folge des Irankriegs verdeckt, die sich auf das Leben vieler Menschen weitaus dramatischer auswirken dürfte: einen Mangel an Düngemitteln. Mehr als ein Drittel des Kunstdüngers weltweit wird in den Staaten am Persischen Golf hergestellt. Um die Landwirte zu erreichen, transportieren Schiffe den Dünger über die Straße von Hormus. Und diese ist seit Wochen blockiert, möglicherweise lässt nun auch das US-Militär keine Schiffe mehr durch die Meerenge. Und selbst wenn die Blockade aufgehoben wird, bleibt die Gefahr durch iranische Minen für den Verkehr auf See. Bis der wieder fließt, dürften weitere Wochen vergehen.Aber warum wird überhaupt so viel Dünger ausgerechnet in einer Gegend produziert, in der doch Wüste statt Acker dominiert? Das hängt mit dem großen Energieaufwand zusammen. Allein die Herstellung des Ausgangsstoffs Ammoniak macht zwei Prozent des globalen Energiebedarfs aus. Ein Ammoniakmolekül besteht aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen. Der Stickstoff stammt aus der Luft, die zu 80 Prozent aus dem Gas besteht. Allerdings bestehen dessen Moleküle aus zwei Stickstoffatomen, die zunächst getrennt werden müssen. Das geschieht mit einem über 100 Jahre alten Verfahren, das in Deutschland erfunden wurde: der Ammoniaksynthese, erfunden von Fritz Haber und Carl Bosch, beide erhielten dafür einen Nobelpreis.Düngemittelfabriken an den GasquellenBei dem Verfahren werden Methan, Wasser und Luft auf Temperaturen über 400 Grad erhitzt, mit einem Druck von 200 Bar zusammengepresst und über einen eisenhaltigen Katalysator geleitet. Dabei spalten sich Wasserstoffatome vom Methan ab, und die Stickstoffmoleküle spalten sich in Stickstoffatome. Stickstoff und Wasserstoff verbinden sich zu Ammoniak. Das Methan im Prozess kommt in der Regel aus Erdgas, und auch für die Hitze, die gebraucht wird, um die chemische Reaktion in Gang zu bringen, verfeuern die Anlagen Erdgas. Das Ammoniak verarbeiten die Düngemittelhersteller dann zu Stickstoffdünger. Dazu gehört etwa Harnstoff, dessen Herstellung Kohlenstoff erfordert. Der stammt zumeist ebenfalls aus dem Erdgas. Auch deshalb stehen Anlagen für die Ammoniaksynthese und die Düngemittelproduktion oft neben den Gasquellen – in Russland oder Saudi-Arabien, Qatar und Iran. Im letzten Jahr wurden weltweit je nach Schätzung zwischen 160 Millionen und 180 Millionen Tonnen Ammoniak hergestellt – alles mit dem Haber-Bosch-Verfahren. Die Anlagen dafür sind riesig: Zurzeit laufen fast ausschließlich sogenannte World-Scale-Anlagen, die jährlich mehrere 100.000 Tonnen liefern. Allein deshalb lohnt es sich, die Technik auch nach all den Jahren immer weiter zu optimieren, damit sie weniger Erdgas benötigt. Bereits winzige Verbesserungen senken den Verbrauch, wie ein Sprecher von SKW Piesteritz bestätigt. Der Düngemittelhersteller in Lutherstadt Wittenberg ist neben Yara in Rostock und Brunsbüttel einer der wenigen in Deutschland, die Ammoniak herstellen. Keine Alternative zum Haber-Bosch-VerfahrenUniversitäten und Forschungsinstitute arbeiten etwa an besseren Katalysatoren. Damit ließen sich Druck und Temperatur im Prozess senken. „Aber auch Katalysatoren können keine Wunder bewirken“, gibt Andreas Menne vom Fraunhofer-Institut Umsicht in Oberhausen zu bedenken. Der Ingenieur erforscht umweltfreundliche Chemikalienproduktion. Aus technischer Sicht gebe es zwei Wege, um von den Lieferungen aus den Golfstaaten und vom Erdgas unabhängiger zu werden, erklärt Menne. Der eine wäre, beim Haber-Bosch-Prozess auf andere Rohstoffe zu setzen. Zum Beispiel auf Wasserstoff, der mit erneuerbaren Energien aus Wasser gewonnen wird. Und der zweite Weg wären andere Verfahren. „Der Traum ist“, sagt Menne „aus Wasser und Luft direkt mit Strom Ammoniak herzustellen.“ Mindestens seit Ende der 1960er-Jahre forschen Chemiker an diesem Traum. Ein weiterer Ansatz wären Plasmaverfahren, die man mit Elektrochemie kombinieren könnten: Ein Plasma, wie es beispielsweise in einem elektrischen Lichtbogen entsteht, wandelt Stickstoff in Nitrat um, und das wird dann elektrochemisch zu Ammoniak umgesetzt. Diese Verfahren sind aber noch im Laborstadium, und nach Mennes Einschätzung dürfte das noch fünf bis fünfzehn Jahre so bleiben.Die Nährstoffe anders verteilenAber braucht die Menschheit wirklich all den Kunstdünger, der zurzeit hergestellt wird? Forscher vom Karlsruher Institut für Technologie kamen im Jahr 2023 zu einem anderen Ergebnis: Wie sie anhand biogeochemischer Modelle berechnet haben, wären bei Mais, Reis und Weizen mit insgesamt 32 Prozent geringerem Einsatz von Stickstoffdünger gleiche Ernteerträge möglich. Voraussetzung: Der Dünger müsste global umverteilt und effizienter genutzt werden. Mehr im südlichen Afrika würde dort den Hunger reduzieren, weniger in Ostasien und Westeuropa würde die Umweltverschmutzung durch Lachgasemissionen und Nitrat im Grundwasser senken.Frank Eulenstein vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) hält auch in Deutschland Umverteilung für sinnvoll. Zu wenig Düngemittel sei hier nicht das Problem, sagt er „Wir haben enorme Überschüsse an Nährstoffen“, im deutschlandweiten Schnitt zwischen 70 und 100 Kilogramm Stickstoff pro Hektar. „Das ist viel zu viel.“ Lösen könnte man das, indem man die Gülle, die zwischen Nordsee und Ruhrgebiet durch die intensive Tierhaltung anfällt, in die Gegenden bringt, in denen die Landwirte momentan sehr viel synthetischen Dünger einsetzen, etwa in Brandenburg oder Sachsen-Anhalt. „Aber das muss politisch gewollt und entsprechend flankiert werden.“ Dass dann immer noch Mineraldünger gebraucht werde, bestreitet er nicht, etwa für Backweizen, bei dem der Stickstoff im Dünger für den notwendigen Proteingehalt sorgt. Aber diese Mengen fallen dann nicht weiter ins Gewicht.Auch Andreas Pacholski, der am Thünen-Institut in Braunschweig zu Stickstoffdüngung forscht, hält es für geboten, Wirtschaftsdünger, wie Gülle und Mist auch genannt werden, zu nutzen. Allerdings sei der Stickstoff daraus für Pflanzen häufig schlechter zu verwerten als der aus Kunstdünger. In den Ausscheidungen der Nutztiere ist der Stickstoff zum Großteil in organischen Stoffen gebunden. Bodentiere und Mikroorganismen müssen diese Stoffe erst zersetzen, und wie schnell das geht, hängt von Temperatur, Feuchtigkeit und Bodenleben ab. Die meisten Kulturpflanzen brauchen aber nur für kurze Zeiträume, während sie wachsen, viel Stickstoff, erklärt Pacholski, „Bei Raps ist es im Frühjahr nur etwa ein Monat.“ Ein Teil geht als Ammoniak in dei Luft und damit verloren. Was erst später frei wird, bleibt ungenutzt im Boden, wird ausgewaschen, landet im Grundwasser oder gerät als Lachgas in die Atmosphäre. Zudem enthalten Tierexkremente reichlich Phosphor. Böden, die nur mit Gülle oder Mist versorgt werden, laufen Gefahr, mit Phosphat überdüngt zu werden – was wiederum die Gewässer schädigt. Mit Kunstdünger – der zudem immer gleich zusammengesetzt ist, können die Landwirte die Pflanzen genauer versorgen.Pacholski plädiert daher dafür, die Gülle zu verarbeiten. Einen Prozess dafür hat das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik entwickelt. Dabei werden die festen Bestandteile abfiltriert, und aus der Flüssigkeit werden Stickstoff und andere lösliche Nährstoffe, etwa Phosphate, voneinander getrennt. Am Ende könnte man ein Düngemittel zusammensetzen, das ähnliche Vorteile mitbringt wie ein Kunstdünger. Ob sich solche Verfahren in der Landwirtschaft durchsetzen und inwieweit Kunstdünger dadurch ersetzt werden kann, ist damit weniger eine technische oder naturwissenschaftliche Frage. Es hängt vom Preis ab – also möglicherweise davon, ob es jemals wieder billiges Gas geben wird.