Emissionen aus Wirtschaftsdüngern: Methan, N₂O und Ammoniak sowie Minderungsmöglichkeiten

Wirtschaftsdünger – Gülle, Jauche und Mist – sind Quelle von drei für Klima und Umwelt relevanten Gasen: Methan (CH₄), Distickstoffmonoxid (N₂O) und Ammoniak (NH₃). Methan entsteht hauptsächlich bei der Lagerung unter anaeroben Bedingungen, N₂O – durch Stickstoffumwandlungen (Nitrifikation und Denitrifikation) in Lagern, auf Mieten und im Boden nach der Ausbringung, und Ammoniak entweicht von den Oberflächen der Behälter, Felder und Stallgebäude und trägt mittelbar zu N₂O-Emissionen bei. Die Höhe der Emissionen hängt von Temperatur, Lagerdauer, Futterzusammensetzung und Ausbringungstechnik ab, daher können dieselben Tiere in verschiedenen Betrieben sehr unterschiedliche Emissionen verursachen.

Methan aus der Lagerung

In Behältergülle oder in Lagunen bauen methanogene Bakterien leicht verwertbare organische Substanz ab. Die Geschwindigkeit steigt mit der Temperatur, daher sind die Emissionen im Sommer um ein Mehrfaches höher als im Winter. Lange Lagerung, große Behälter und fehlendes Aufrühren der Schwimmdecke begünstigen die Methanbildung. Festmist auf der Miete enthält weniger Wasser und bildet daher weniger Methan, hat aber anaerobe Zonen im Inneren der Miete und emittiert N₂O, wenn sich eine Kruste bildet oder die Miete belüftet wird.

N₂O und Ammoniak

Stickstoff liegt in Düngern in Ammonium- und organischer Form vor. Ammoniak entweicht, wenn pH-Wert und Temperatur hoch sind und die Kontaktfläche mit der Luft groß ist (z. B. bei der Ausbringung der Gülle mit Prallteller). Der verlorene Stickstoff gelangt nicht zu den Pflanzen und wird zur Quelle der Luftverschmutzung sowie mittelbar von N₂O nach der Deposition auf dem Boden. Direkte N₂O-Emissionen entstehen im Boden und in Lagern mit sog. natürlicher Schwimmdecke.

In den IPCC-Leitlinien (2006) für Inventare wurde standardmäßig angenommen, dass etwa 1% des dem Boden zugeführten Stickstoffs (aus mineralischen und organischen Düngern) als N₂O-N emittiert wird; die 2019 präzisierten Leitlinien differenzieren diesen Faktor nach Klimabedingungen und Düngerart. Nationale Werte können abweichen.

Berechnungsbeispiel

Annahmen: Der Betrieb bringt auf den Feldern Gülle mit 10.000 kg N jährlich aus. Direkte N₂O-N-Emissionen bei einem Faktor von 1%: 100 kg N₂O-N. Umrechnung auf N₂O: 100 × 44/28 ≈ 157 kg N₂O. Bei GWP₁₀₀ = 273 (AR6) ergibt das ca. 42,9 t CO₂e jährlich. Hinzu kommen indirekte Emissionen aus Ammoniak und Auswaschung sowie Methanemissionen aus der Lagerung. Das Beispiel veranschaulicht die Größenordnung; die tatsächlichen Werte hängen von den Bedingungen und der Berechnungsmethode ab.

Nitratrichtlinie und landwirtschaftliche Praxis

Die Nitratrichtlinie (91/676/EWG) begrenzt die Stickstoffgaben aus Wirtschaftsdüngern in besonders gefährdeten Gebieten (bis zu 170 kg N/ha jährlich aus Tierdung) und legt Sperrfristen für die Ausbringung sowie Anforderungen an das Fassungsvermögen der Behälter fest. Diese Vorschriften werden durch nationale Aktionsprogramme umgesetzt, die in der aktuellen Rechtslage zu prüfen sind. Gute landwirtschaftliche Praxis begrenzt die Stickstoffverluste zusätzlich.

Wie sich Emissionen begrenzen lassen

Rolle der Biogasanlage

Die Methangärung wandelt leicht abbaubare Substanz in Biogas um und verringert das spätere Methanemissionspotenzial aus dem Gärrest, insbesondere bei geschlossenem Behälter. Zugleich geht ein Teil des organischen Stickstoffs in die Ammoniumform über, was den Gärrest zu einem guten Dünger macht, aber bei unsachgemäßer Ausbringung das Risiko von Ammoniakverlusten erhöht. Daher muss die Biogasanlage Teil einer Düngewirtschaft sein, in der der Gärrest mit modernen Techniken ausgebracht wird.

Erfassung in Inventaren

Die nationalen Treibhausgasinventare berücksichtigen gesonderte Kategorien: enterische Fermentation, Wirtschaftsdüngermanagement und Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden. Für einen Betrieb oder ein Biogasprojekt ist die konkrete Bilanz anhand seiner Daten zu berechnen (Tierzahl, Haltungssystem, Lagerdauer, Ausbringungstechniken).

Was ein Landwirt tun kann

Die günstigsten Maßnahmen sind die Verkürzung der Lagerzeit durch Ausbringung zu optimalen Terminen, der Einsatz emissionsarmer Techniken (Schleppschlauch, Injektion) und die Instandhaltung der Behälter. Längerfristig sind es die Abdeckung der Behälter oder die Lieferung der Gülle an eine Biogasanlage, die Emissionen senkt und einen Gärrest mit besser vorhersagbaren Düngeeigenschaften zurückgibt. Es empfiehlt sich, die Stickstoffgaben und die Bilanz aufzuzeichnen, da dies auch die Erfüllung der Anforderungen der Nitratrichtlinie erleichtert.

Zusammenfassung

Die Emissionen aus Wirtschaftsdüngern ergeben sich aus Biologie und Wetter, doch die Bewirtschaftungstechnik erlaubt es, sie deutlich zu verringern. Die Biogasanlage ist eines der Werkzeuge, bringt jedoch die besten Effekte in Verbindung mit einer schnellen und präzisen Ausbringung des Gärrests.