Lachgas gehört mit Kohlendioxid und Methan zu den bedeutendsten Treibhausgasen: Es ist etwa 300-mal so klimaschädlich wie Kohlendioxid. In Deutschland ist überwiegend die Landwirtschaft für die Emissionen von Lachgas verantwortlich, vor allem bedingt durch den intensiven Einsatz von Stickstoffdünger. Die möglichen Folgen – mit Blick auf Nahrungsmittelproduktion und Klimawandel – wird eine neue Forschergruppe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Programm „Make Our Planet Great Again – German Research Initiative“ untersuchen. Ziel des deutsch-französischen Programms ist es, die Klimaforschung im Anschluss an das Pariser Abkommen zu stärken.
Mit dem gemeinsamen Förderprogramm, das auf die Initiative „Make Our Planet Great Again“ des französischen Staatspräsidenten zurückgeht, können exzellente Forscherinnen und Forscher aus dem Ausland an einer deutschen oder französischen Einrichtung ihrer Wahl an Projekten forschen, die die Pariser Klimaziele unterstützen. Leiter der neuen Gruppe am KIT wird Dr. Clemens Scheer, der von der Queensland University of Technology Brisbane, Australien, kommt.
Distickstoffmonoxid (N2O) – auch bekannt als Lachgas – wirkt erderwärmend, schädigt die Ozonschicht und wird mikrobiologisch in (überdüngten) Böden, Gewässern oder Kläranlagen gebildet, entsteht aber auch bei Verbrennungsprozessen. Am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Troposphärenforschung des KIT (IMK-IFU) beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit langen mit der Quantifizierung der Quellstärke von landwirtschaftlichen Systemen für N2O. Unter anderem fanden Sie heraus, dass Emissionen reduziert werden können, wenn Landwirte den Düngemitteleinsatz besser auf das Pflanzenwachstum abstimmen und Zwischenfrüchte anbauen.
Diese – bisher regionalen – Untersuchungen erweitert die neue Forschergruppe nun sowohl um die globale Komponente als auch um den Aspekt der Nahrungsmittelproduktion. „Im Mittelpunkt steht die Frage, wie mehr Nahrungsmittel zu geringeren Umweltkosten produziert werden können, um den wachsenden Bedarf einer zunehmenden Weltbevölkerung abzudecken“, so Professor Klaus Butterbach-Bahl vom IMK-IFU, der unter anderem in Steppen und Savannen zu N2O-Emissionen aus der Tierhaltung forscht. Begleitend werde ein globales Netzwerk von Forscherinnen und Forschern initialisiert, die an solchen Fragen arbeiten, um gemeinsam Standards für Messungen und Modellierungen zu entwickeln.
Der Forschungsschwerpunkt von Dr. Clemens Scheer liegt in den Auswirkungen von Landnutzung und Landwirtschaft auf den Austausch von umweltwirksamen Gasen zwischen Boden, Pflanzen und Atmosphäre. „Das Programm bietet ideale Voraussetzungen, um meine Forschungsinteressen zu Landwirtschaft und Klimawandel voranzutreiben“, erläutert Scheer. „Ich freue mich sehr über die Möglichkeit, die nächsten vier Jahre am KIT arbeiten zu können: Es bietet mir modernste Technik und beste Ausstattung sowie ein stimulierendes akademisches Umfeld.“
Eine Expertenjury des Deutschen Akademischen Austauschdienstes (DAAD) hat Clemens Scheer als einen von insgesamt 13 renommierten internationalen Forscherinnen und Forscher als Leiter für Projekte in Deutschland ausgewählt, die die Pariser Klimaziele unterstützen. Sie sind Teil eines deutsch-französischen Förderprogramms, das beide Regierungen nach dem Pariser Klimaabkommen vereinbart haben. Der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördern die Projekte mit insgesamt 15 Millionen Euro. Insgesamt bewarben sich mehr als 700 Forscher aus allen fünf Kontinenten und rund 70 Ländern.
Clemens Scheers Gruppe am KIT erhält von DAAD und BMBF eine Förderung von 775.000 Euro, das KIT leistet einen zusätzlichen Eigenbeitrag in gleicher Höhe, um das neue Forschungsprojekt voraussichtlich Anfang 2019 zu realisieren.
Zum Artikel Informationen des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Braunschweig:
Im Jahr 2016 war die deutsche Landwirtschaft für die Emission von rund 65 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten verantwortlich. Das sind 7,3 % der deutschen Treibhausgas-Emissionen. Wesentliche Quellen sind Methan-Emissionen aus der Tierhaltung und Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden.
Bei den Emissionen aus der Landwirtschaft betrug der Anteil von Lachgas (N2O) aus Böden (einschließlich der Emissionen infolge der Ausbringung von Energiepflanzengärresten) 40,5 %, während der Anteil von Methan (CH4) aus der tierischen Verdauung bei 37,5 % lag. Die restlichen 22 % der Emissionen aus der Landwirtschaft entfielen auf das Wirtschaftsdünger-Management, die Lagerung von Energiepflanzengärresten, Kalkung und Harnstoffanwendung.
Die N2O-Emissionen aus dem Wirtschaftsdünger-Management sowie die CH4-Emissionen aus Verdauung und Wirtschaftsdünger-Management haben seit 1990 deutlich abgenommen. 2016 lagen die CH4-Emissionen um 28,4 % niedriger als 1990, die N2O-Emissionen um 25,4 %.
Rinder und Schweine verursachen über die Jahre weitgehend konstant 94 bis 95 % der Gesamtemissionen an CH4 und N2O aus der Tierhaltung (2016: Milchkühe 51,1 %, übrige Rinder 33 %, Schweine 10,2 %). Der Rückgang der Emissionen gegenüber 1990 ist vor allem auf den Abbau der Tierbestände in den neuen Bundesländern bis 1992 zurückzuführen. Ein leicht abnehmender Trend an Tierzahlen hielt bei Milchkühen und übrigen Rindern bis 2005 an, bei den Schweinen dagegen ist die Anzahl der Tiere seit 1995 wieder leicht angestiegen.
Ein weiterer Grund für den Rückgang der Methan- und Lachgas-Emissionen seit 1990 liegt in der zunehmenden Bedeutung der anaeroben Vergärung von Wirtschaftsdünger in Biogasanlagen und der teilweise gasdichten Lagerung von Gärresten.