Ammoniak aus der Landwirtschaft
Warum sind Ammoniakemissionen ein Problem und was hat die Landwirtschaft damit zu tun?
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Wenn es um "schädliche" Gase aus der Landwirtschaft geht, steht meist Methan, seltener auch Lachgas im Fokus. Beide tragen als Treibhausgase zum Klimawandel bei. Bei Ammoniak ist das anders. Dieses ebenfalls in der Landwirtschaft entstehende Gas ist kein direktes Treibhausgas, hat aber in anderer Hinsicht ein großes Schadpotenzial.
Was ist Ammoniak?
Ammoniak ist eine gasförmige Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff mit der Formel NH3. Synthetisch hergestelltes Ammoniak zählt nach Schwefelsäure zu den am häufigsten produzierten Chemikalien und wird als solches vor allem für die Herstellung von stickstoffhaltigen Düngern (80-85 Prozent) verwendet.
Ammoniak entsteht aber auch auf natürliche Weise: zum Beispiel beim mikrobiellen Abbau von abgestorbenen Pflanzen und tierischen Exkrementen.
Landwirtschaft ist größter Emittent von Ammoniak
Nach Angaben des Umweltbundesamtes (UBA) stammen 95 Prozent des hierzulande entstehenden Ammoniaks aus der Landwirtschaft – davon allein über 70 Prozent aus der Nutztierhaltung. Das hat folgenden Grund: Ammoniak entsteht, wenn Kot und Harn zusammentreffen.
Ammoniakemissionen in der Tierhaltung
Laut Umweltbundesamt haben Rinder mit 43 Prozent den größten Anteil an den Ammoniakemissionen aus der Tierhaltung. Dahinter kommen Schweine mit 19 und Geflügel mit knapp acht Prozent.
Dann zersetzen Bakterien aus dem Kot den im Harn enthaltenen Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid. Dieser Prozess findet zum Teil im Stall statt (ca. 42 Prozent), und zwar auf den Lauf- und Liegeflächen, auf denen die Tiere ihre Exkremente hinterlassen.
Große Mengen an Ammoniak entstehen zudem bei der Lagerung (ca. 18 Prozent) und Ausbringung von Gülle und Mist auf Grünland und Acker (ca. 38 Prozent).
Neben tierischen Exkrementen trägt auch der Einsatz von synthetisch hergestellten Stickstoffdüngern zu den Ammoniakemissionen bei. Dieser Anteil liegt aber mit rund sieben Prozent deutlich niedriger.
Ammoniak schadet Umwelt, Gesundheit und Klima
Das Problem mit Ammoniak ist: Ein großer Teil davon reagiert in der Luft chemisch recht schnell und es entstehen Ammoniumsalze. Diese Partikel lagern sich zu Schwebestäuben zusammen und werden mit dem Wind – auch über größere Distanzen – verbreitet. Mit Regen, Nebel oder Tau werden sie schließlich in Gewässer und Böden eingetragen.
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Durch diese Ammoniakeinträge gelangt permanent Stickstoff in Ökosysteme, die derart große Mengen nicht vertragen. Dazu zählen zum Beispiel Moore oder Magerwiesen.
Eine solche Nährstoffanreicherung – auch Eutrophierung genannt – führt dazu, dass einige wenige Pflanzenarten sehr üppig wachsen und kleinwüchsige Arten verdrängen. Zahlreiche Arten nährstoffarmer Standorte sind dadurch inzwischen ausgestorben oder gefährdet. Und das betrifft nicht nur Pflanzen, sondern auch Insekten, denn einige sind auf die Anwesenheit spezieller Wildpflanzenarten angewiesen – beispielsweise, weil sie deren Nektar und Pollen brauchen oder ihre Eier nur an diese legen.
Ammoniak schädigt naturnahe Ökosysteme aber auch auf andere Weise. Denn sowohl Ammoniak als auch das nach chemischer Umwandlung entstehende Ammonium wirken im Boden als Säure. Mit zunehmender Versauerung des Bodens werden Schwermetalle freigesetzt und empfindliche Bodenorganismen geschädigt. Auch die Vegetation selbst kann durch die Säureeinträge negativ beeinträchtigt werden, indem zum Beispiel der Zellstoffwechsel gestört wird – mit der Folge, dass Blätter oder Nadeln vergilben, verbraunen oder absterben. Besonders empfindlich sind zum Beispiel Flechten. Aber auch höhere Pflanzen in extensiven Heide- und Graslandschaften reagieren empfindlich auf Ammoniak.
Ammoniak ist außerdem eine bedeutende Vorläufersubstanz für die Bildung von Feinstaub und gefährdet damit auch die menschliche Gesundheit. Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5) sind laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) besonders gesundheitsschädlich, weil die Partikel tief in die Lunge eindringen und Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen verursachen können. Darüber hinaus gilt es als indirektes Treibhausgas, denn es kann zu Lachgas umgewandelt werden.
Deutschland muss Ammoniakemissionen senken
Wegen der negativen Auswirkungen von Ammoniak hat sich die deutsche Bundesregierung im Rahmen eines internationalen Abkommens zur Luftreinhaltung (NEC-Richtlinie) dazu verpflichtet, die Ammoniakemissionen bis 2030 um 29 Prozent gegenüber dem Jahr 2005 zu verringern. Laut Umweltbundesamt konnten die Ammoniakemissionen aller Sektoren zwischen 2005 und 2021 zwar schon um knapp 16 Prozent gesenkt werden.
Bis zur Erreichung des Ziels müssen aber noch einige Anstrengungen unternommen werden. Dazu hat die Bundesregierung ein Nationales Programm zur Luftreinhaltung aufgestellt, in dem die Minderungsmaßnahmen und deren Minderungspotenziale beschrieben sind.
Wie lassen sich Ammoniakemissionen senken?
Das größte Potenzial, um Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft zu senken, liegt in einem besseren Umgang mit Wirtschafts- und Mineraldüngern. In der Hauptsache geht es darum, deren Kontakt mit der Atmosphäre auf ein notwendiges Minimum zu beschränken. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:
Besonders emissionsarm ist zum Beispiel die streifenförmige Ausbringung von Gülle direkt in Bodennähe mit sogenannten Schleppschläuchen. Oder noch besser die sogenannte Unterfußdüngung, bei der der Dünger mit einer speziellen Maschine direkt bei der Aussaat schon mit in den Boden eingebracht wird.
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Prinzipiell gilt auch: Je schneller stickstoffhaltige Dünger in den Boden eingearbeitet werden, umso besser. Untersuchungen haben ergeben, dass die Ammoniakemissionen um 55 bis 60 Prozent gesenkt werden können, wenn die Dünger innerhalb einer Stunde eingearbeitet werden. Werden Ausbringung und Einarbeitung in einem Arbeitsgang erledigt, können sogar 70 bis 80 Prozent Emissionen eingespart werden.
Emissionen lassen sich auch dadurch senken, dass der bei Wirtschaftsdüngern wie Gülle häufig stark schwankende Nährstoffgehalt exakter bestimmt wird. Neue Infrarot-Technologie ermöglicht die Nährstoffbestimmung heute sogar simultan bei der Ausbringung und passt die Ausbringungsmenge entsprechend an.
Ammoniakemissionen lassen sich bereits im Lager deutlich reduzieren, indem die Gülle angesäuert wird. Das bedeutet, dass Schwefelsäure zugegeben wird, dadurch kann der pH-Wert der Gülle so weit gesenkt werden, dass ein großer Teil des Stickstoffs in gelöster Form vorliegt und nicht gasförmig entweicht.
Ein weiterer Ansatzpunkt zur Senkung der Emissionen ist die Fütterung. In den vergangenen Jahren wurden Fütterungsmethoden entwickelt, mit denen sich der Stickstoffgehalt in der Schweinegülle um bis zu 30 Prozent senken lässt – ohne dabei die Mastleistung zu verschlechtern.
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Nicht zuletzt lassen sich über baulich-technische Maßnahmen im Stall die Emissionen senken. Auch hier gilt: Je weniger Kontakt die Wirtschaftsdünger (Gülle, Jauche, Mist, aber auch Gärreste aus Biogasanlagen) mit der Luft haben, umso weniger wird emittiert. In Versuchen hat sich gezeigt, dass Ställe, deren Laufflächen regelmäßig mit Gülleschiebern gereinigt werden, oder auf denen spezielle Auflagen für einen schnelleren Abfluss des Harns sorgen, weniger Schadgase emittieren. Bei Tieren wie Schweinen und Geflügel, die überwiegend in geschlossenen Ställen gehalten werden, kann eine verbesserte Abluftreinigung für eine Minderung der Ammoniakemissionen sorgen.
Emissionen in der Landwirtschaft seit 2015 rückläufig
Seit 2015 ist eine deutliche Abnahme der Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft zu beobachten. Dies ist laut Umweltbundesamt zum einen darauf zurückzuführen, dass im genannten Zeitraum aufgrund von Betriebsaufgaben die Tierbestände zurückgegangen sind: Bei Rindern um zehn und bei Schweinen um 20 Prozent. Damit verbunden fällt auch weniger Wirtschaftsdünger an.
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Zudem haben die Emissionen aus der Mineraldüngerausbringung stark abgenommen: Zwischen 2015 und 2020 um ganze 62 Prozent. Die Gründe dafür sind vielschichtig: So haben widrige Witterungsbedingungen – sehr nasse sowie extrem trockene Jahre – dazu geführt, dass weniger Dünger benötigt wurde. Außerdem führten die stark angestiegenen Düngemittelpreise infolge des Ukraine-Kriegs dazu, dass Landwirtschaftsbetriebe sparsamer mit Dünger umgingen.
Zusätzlich tragen aber auch die strengeren rechtlichen Vorgaben infolge der neuen Düngeverordnung (DüV) zum Rückgang der Mineraldüngeremissionen bei. So ist beispielsweise seit 2020 für den Mineraldünger Harnstoff die sofortige Einarbeitung oder die Stabilisierung mit sogenannten Ureasehemmern vorgeschrieben. Ureasehemmstoffe sorgen dafür, dass die Umwandlung in Ammonium im Boden deutlich verlangsamt wird.
Eine emissionsarme Ausbringtechnik oder die sofortige Einarbeitung der ausgebrachten Dünger ist zum Teil auch schon für Wirtschaftsdünger verpflichtend. Weitere Vorgaben der Düngeverordnung greifen in den kommenden Jahren.
Zielkonflikte
Die Reduzierung von Ammoniakemissionen kann auch zu Zielkonflikten führen. Ein Beispiel dafür ist das Tierwohl. Im Zuge der Bemühungen um ein verbessertes Tierwohl in der Nutztierhaltung wird gefordert, dass besonders Schweinen und Geflügel mehr Auslauf ins Freie gewährt wird. Dies würde allerdings zu einer Erhöhung der Ammoniakemissionen führen, denn diese Tierarten werden bislang in geschlossenen Ställen gehalten, in denen Ammoniak über eine geregelte Abluftreinigung zu großen Teilen ausgefiltert werden kann. Diese Zielkonflikte sind innerhalb bestehender Systeme oft nicht zu lösen.
Letzte Aktualisierung: 8. November 2023
Weitere Informationen
nutztierhaltung.de: So lassen sich Ammoniakemissionen im Stall reduzieren
Thünen Institut für Agrarklimaschutz: Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft
Max-Planck-Gesellschaft: Weniger Dünger reduziert die Feinstaubbelastung
Bayrisches Landesamt für Umwelt: UmweltWissen – Schadstoffe Ammoniak und Ammonium (PDF)
