Bonn – Bei der Nutztierhaltung fallen große Mengen Exkremente an. Bei ihrer Lagerung im Stall und ihrer Ausbringung als Dünger auf die Felder entsteht Ammoniak. Das Gas ist gesundheitsschädlich und belastet zudem erheblich die Umwelt. Eine Nachrüstlösung für bestehende Stallanlagen verspricht Abhilfe: Eine Studie der Universität Bonn zeigt, dass sich damit die Ammoniak-Emissionen schon im Stall um etwa 40 Prozent reduzieren lassen. Noch deutlicher senkt sie die Entstehung von Methan, eines starken Treibhausgases. Die Methode könnte daher auch einen wichtigen Beitrag zum Kampf gegen den Klimawandel leisten. Die Ergebnisse erscheinen im Journal of Environmental Management, sind aber bereits online abrufbar.
In die Umwelt abgegebenes Ammoniak ist ein großes Problem. Als wichtigster Verursacher gilt die Landwirtschaft – sie ist für 95 Prozent dieser Emissionen in Deutschland verantwortlich. Das farblose, stechend riechende Gas wirkt in höheren Konzentrationen toxisch. Es kann zudem zur Überdüngung von Gewässern beitragen und durch Reaktion mit anderen Luftschadstoffen Feinstaub bilden. Als besonders kritisch gilt seine Umsetzung zu Lachgas, einem Treibhausgas, das etwa 300 mal klimaschädlicher als Kohlendioxid ist. Lachgas trägt nach Schätzungen rund zehn Prozent zur globalen Erwärmung bei.
Die EU schreibt ihren Mitgliedsländern daher inzwischen nationale Ammoniakemissions-Höchstmengen vor. Doch wie lassen sich diese erreichen, ohne dass Landwirte dazu äußerst kostspielige Neu- oder Umbauten ihrer Stallungen vornehmen müssen? „Wir haben in den vergangenen drei Jahren ein Verfahren getestet, mit dem sich bestehende Stallungen nachrüsten lassen“, erklärt Dr. Veronika Overmeyer vom Institut für Landtechnik (ILT) der Universität Bonn.
Saure Gülle für saubere Luft
Zusammen mit ihren Projektpartnern, den Firmen SF-Soepenberg und Hölscher + Leuschner, haben die Forschenden dazu auf eine bewährte Methode zurückgegriffen: die Ansäuerung von Gülle mit Schwefelsäure. Oft werden Schweine und Rinder auf sogenannten Spaltenböden gehalten. Ihre Exkremente fallen dabei durch Öffnungen im Boden in den darunter liegenden Güllekanal. Dort werden sie so lange aufbewahrt, bis sie zu Beginn der nächsten Vegetationsperiode als Dünger verwendet werden.
„Aus dem Kot-Urin-Gemisch wird permanent Ammoniak freigesetzt“, sagt Overmeyer. „Die Zugabe von Säure führt dazu, dass Ammoniak als Ammonium vorliegt, das nicht gasförmig entweichen kann und somit in der Gülle verbleibt.“ Dieser Mechanismus ist schon lange bekannt. So wird der Flüssigmist in Deutschland heute schon teilweise bei der Ausbringung auf die Felder mit Säure versetzt. Dadurch lassen sich allerdings nicht die Ausgasungen in den Griff bekommen, die im Stall oder bei der Lagerung der Gülle entstehen.
Die Exkremente direkt im Güllekanal anzusäuern, kann unter bestimmten Umständen gefährlich sein, da dabei giftiger Schwefelwasserstoff entstehen kann. „Wir haben diesen Prozess daher aus dem Stall verlagert“, betont Overmeyer: „Wir pumpen den Flüssigmist alle paar Tage in einen speziellen Rührbehälter, wo er mit Schwefelsäure vermischt wird. Die frisch angesäuerte Gülle wird dann zurück in den Güllekanal gepumpt.“ Somit kann sie weiterhin im Stall gelagert werden, während zugleich die Ammoniak-Emissionen vermindert werden. Diese gingen in der Studie um knapp 40 Prozent zurück. Bei einer Optimierung der Methode sind sogar Werte von mehr als 60 Prozent denkbar. Die Ammoniak-Emissionen bei der Düngung mit dem vorbehandelten Flüssigmist sind ebenfalls deutlich geringer. Da die angesäuerten Exkremente größere Mengen Stickstoff und Schwefel als normalerweise enthalten, haben sie zudem eine noch bessere Düngewirkung.
Gute Nachrichten für das Klima
Unerwartet war zudem eine weitere Beobachtung: Die Ansäuerung unterdrückte auch die Entstehung von Methan, eines sehr starken Klimagases. 10 bis 15 Prozent des menschgemachten Methans stammen aus der Gülle-Lagerung. „Mit unserer Methode konnten wir die Methan-Emissionen um zwei Drittel reduzieren“, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Büscher vom ILT, der die Studie betreut hat. „Wir schlagen damit also gleich zwei Fliegen mit einer Klappe.“
Die Nachrüstung ist nicht umsonst zu haben. Im Vergleich zu aufwändigen Um- oder gar Neubauten ist sie aber vergleichsweise kostengünstig, wobei der Landwirt durch die bessere Düngewirkung auch noch einen zusätzlichen Nutzen hat. Dennoch scheitert die Lösung momentan an der deutschen Rechtslage. Danach ist die Zugabe von Säure zu gelagerter Gülle nur erlaubt, wenn der Güllekanal zuvor mit Spezialfolie abgedichtet wurde. „Das verteuert die Umrüstung erheblich“, sagt Overmeyer. „Dabei zeigen Studien, dass diese Maßnahme nicht notwendig ist, weil trotz des leicht erniedrigten pH-Wertes im Flüssigmist die Wände der Güllekanäle nicht signifikant schneller abgenutzt werden.“
Ihre Hoffnung setzt sie nun auf einen neuen Referentenentwurf, der vorschlägt, die gesetzliche Abdichtungspflicht abzuschaffen. Der liegt aber bereits seit Jahren vor und wurde bislang noch nicht in ein Gesetz gegossen. „Mich ärgert das etwas“, sagt Overmeyer: „Einerseits erwarten wir, dass die Landwirte umweltfreundlicher arbeiten, und andererseits legen wir ihnen dabei Steine in den Weg.“
Für ihre Studie hat sie anderthalb Jahre lang zwei Schweinemastabteile (mit und ohne Gülleansäuerung) auf der Lehr- und Forschungsstation der landwirtschaftlichen Fakultät miteinander verglichen. „Derartige Langzeit-Untersuchungen sind aufgrund ihres hohen Aufwands eine Seltenheit“, betont ihr Doktorvater Prof. Büscher. „Mit dem Campus Frankenforst verfügen wir über eine der wenigen Einrichtungen hierzulande, an denen das überhaupt möglich ist.“
Beteiligte Institutionen und Förderung:
An der Studie waren neben der Universität Bonn die SF-Soepenberg GmbH in Hünxe sowie die Hölscher + Leuschner GmbH & Co. KG in Emsbüren beteiligt. Die Studie wurde durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert (FKZ: 281B102316).
Publikation: Overmeyer V, Trimborn M, Clemens J, Hölscher R, Büscher W. Acidification of slurry to reduce ammonia and methane emissions: Deployment of a retrofittable system in fattening pig barns. J Environ Manage. 2023 Apr 1;331:117263. https://10.1016/j.jenvman.2023.117263. Epub 2023 Jan 18. PMID: 36669315. (SvR)
Das Video demonstriert die Funktionsweise der Anlage:
https://www.unter-2-grad.de/wp-content/uploads/2021/07/SAFT.mp4
(c) Dr. Veronika Overmeyer / Universität Bonn
