Dünger klimafreundlicher produzieren

Forschende der ETH Zürich und der Carnegie Institution for Science zeigen neue Wege auf, die eine nachhaltigere Herstellung ermöglichen und die Abhängigkeit von Erdgasimporten reduzieren könnten. Paolo Gabrielli, Senior Scientist am ETH-Labor für «Reliability and Risk Engineering», hat mit Lorenzo Rosa von der Carnegie Institution for Science, Stanford, USA, verschiedene CO2-neutrale Herstellungswege von Stickstoffdünger untersucht, wobei auch die alternativen Herstellungswege Vor- und Nachteile haben.

Eine vergleichsweise effiziente Herstellungsmethode sei die Wasserstoffherstellung mit fossilen Energiequellen, bei der das CO2 in den Produktionsbetrieben abgeschieden und im Untergrund gespeichert wird. Auch die stromintensive Wasserstoffherstellung mittels Elektrolyse sei für Länder mit klimaneutralen Stromquellen wie Solar- und Windenergie anzudenken, solange es nicht zum Konkurrenzkampf um klimaneutralen Strom mit anderen Wirtschaftssektoren führe. Bei der Herstellung von Wasserstoff für die Düngerproduktion mittels Biomasse sind grosse Ackerflächen und Wasserressourcen die Voraussetzung. Sie wird dadurch quasi zur Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion. Wird allerdings ausschliesslich Abfallbiomasse wie Ernteabfälle verwendet, sei es eine sinnvolle Alternative.

Der Schlüssel zum Erfolg liege laut den Wissenschaftlern darin, je nach Land, lokalen Voraussetzungen und verfügbaren Ressourcen zu kombinieren. Vor allem müsse der Stickstoffdünger effizienter verwendet werden. Besonders wenn man Probleme wie Überdüngung und Food Waste angehe, könne man auch den Düngerbedarf reduzieren, so Rosa.

China und Indien gefährdet

Die Studie zeigt zudem, in welchen Ländern die Ernährungssicherheit aufgrund der Abhängigkeit von Stickstoff- oder Erdgasimporten derzeit besonders gefährdet ist. Dazu gehören neben Indien, Brasilien, China auch Frankreich, die Türkei und Deutschland. Die Dekarbonisierung der Düngemittelproduktion könnte diese Anfälligkeit in vielen Fällen reduzieren, eine Elektrifizierung mittels erneuerbarer Energien oder Nutzung von Biomasse die Abhängigkeit von Erdgasimporten verringern. Die Wissenschaftler verweisen allerdings darauf, dass alle CO2-neutralen Methoden zur Herstellung von Stickstoffdünger immer noch energieintensiver als die gegenwärtige Nutzung fossiler Energie.

Die komplette Studie auf Englisch unter: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aca815 l

Text: Claudia Bertoldi
Foto: Dieter Schütz/Pixelio.de