Lachgas und Methan

Lachgas (N₂O) ist ein Treibhausgas, das 265-mal so klimaschädlich ist wie Kohlendioxid (CO₂). Hauptquellen der anthropogenen Lachgasemissionen sind stickstoffhaltige Düngemittel in der Landwirtschaft und die Tierhaltung. Daneben wird Lachgas aus der chemischen Industrie sowie aus Verbrennungsprozessen freigesetzt. In Deutschland sind die Lachgas-Emissionen seit den 1990er-Jahren rückläufig. Gründe für den Rückgang sind Effizienzsteigerungen im Pflanzenbau, insbesondere eine verbesserte Stickstoffeffizienz im Pflanzenbau, bei der durch eine bedarfsgerechtere Düngung und eine bessere Ausnutzung des zugeführten Stickstoffs geringere Stickstoffüberschüsse entstehen. Weitere Gründe sind Verbesserungen bei der Futterverwertung, ein verbessertes Düngemanagement, der Rückgang der Tierzahlen sowie der geringere Einsatz mineralischer Düngemittel – auch infolge von Dürrejahren und angestiegenen Mineraldüngerpreisen. 

Dennoch steigt die globale Lachgaskonzentration in der Atmosphäre weiter an, gegenüber 1990 ist sie 2024 um 34% gestiegen. Die Landwirtschaft trägt erheblich zu den Lachgas-Emissionen bei. Dabei ist zwischen direkten und indirekten Lachgas-Emissionen zu unterscheiden. Direkte Lachgas-Emissionen werden unmittelbar von landwirtschaftlich genutzten Böden (Acker- und Grünland) oder im Wirtschaftsdüngermanagement in die Atmosphäre freigesetzt. Lachgas entsteht aber vor allem nach der Ausbringung organischer und mineralischer Düngemittel, beim Abbau stickstoffhaltiger Ernterückstände, durch die biologische Stickstofffixierung von Leguminosen oder im Stall und Wirtschaftsdüngerlager. Mikroorganismen setzen den Stickstoff im Boden um und bilden dabei Lachgas. 

Indirekte Lachgas-Emissionen entstehen aus anderen reaktiven Stickstoffverbindungen wie Nitrat und Ammoniak in der Umwelt. Dies geschieht unter anderem durch die Auswaschung und den Abfluss von Nitrat in Grund- und Oberflächengewässer sowie durch Ammoniakemissionen aus der Tierhaltung oder Ammoniakverflüchtigung bei der Lagerung und Ausbringung von Düngemitteln. Aus diesen Stickstoffverbindungen kann durch Nitrifikations- und Denitrifikationsvorgängen Lachgas entstehen. Indirekte Lachgasemissionen sind außerdem auf atmosphärische Stickstoffeinträge zurückzuführen, beispielsweise durch die Deposition von reaktivem Stickstoff aus der Luft in Böden oder Gewässer.

In der Pflanzenproduktion entsteht Lachgas vor allem aus Stickstoffdüngern. Neben der Art und Menge des eingebrachten Stickstoffdüngers bestimmen Faktoren wie Klima, Temperatur, Eigenschaften des Bodens und die Düngetechniken die Höhe der verursachten Treibhausgasemissionen. Auf umgewidmeten Mooren und Grünland ist durch den hohen Humusgehalt nach Düngung ein besonders hoher Ausstoß an Treibhausgasen zu verzeichnen (neben Lachgas ist dies hier auch CO₂). Die Lachgas-Emissionen können durch eine effizientere Stickstoffnutzung verringert werden. Durch die Anpassung des Düngebedarfs von Pflanzen, die Einbeziehung der Humusbilanz und die Analyse der Nährstoffgehalte der organischen Dünger können Stickstoffüberschüsse reduziert werden.

Als Treibhausgas ist Methan (CH₄) rund 28-mal klimaschädlicher als CO₂. Eine wichtige anthropogene Methan-Quelle in Deutschland ist die Landwirtschaft, vor allem Verdauungsprozesse von Wiederkäuern sowie die Lagerung und zu einem kleinen Teil auch die Ausbringung von Wirtschaftsdüngern. Darüber hinaus wird Methan durch die Abwasser- und Klärschlammbehandlung sowie die Klärschlammverwertung in der Landwirtschaft gebildet und freigesetzt. Auch die Methanemissionen steigen global an, im Zeitraum von 1990 bis 2024 um 30%. 

In Deutschland sind die Methan-Emissionen in den letzten Jahrzehnten stärker gesunken als die Lachgas-Emissionen. Zurückzuführen ist dies überwiegend auf umweltpolitische Maßnahmen in der Abfalllagerung und auf den Rückgang der Kohleförderung. Die Emissionen aus der Landwirtschaft gingen weniger stark zurück: Zwar verminderten sich die Methan-Emissionen seit 1990 aufgrund sinkender Tierbestände in den neuen Bundesländern, Verbesserungen bei der Fütterung sowie bei der Lagerung und Ausbringung von Gülle und Mist. Doch mit einem Anteil von 76 Prozent ist die Landwirtschaft weiterhin die größte Emissionsquelle für Methan. 

Zu den wirksamsten Maßnahmen zur Reduktion der landwirtschaftlichen Methanemissionen zählt eine Verringerung der Wiederkäuerbestände, insbesondere der Rinderbestände. Damit die damit erzielten Emissionsminderungen nicht durch eine Verlagerung der Produktion ins Ausland kompensiert werden, wirken sie global nur wenn auch die Nachfrage nach tierischen Produkten zurückgeht. Auch die Vergärung von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen mit gasdichter Lagerung der Gärreste, der Einsatz von methanmindernden Güllezusätzen oder die Ansäuerung der Gülle im Stall können die Methanemissionen mindern. Futterzusätze, die die Methanproduktion im Verdauungstrakt der Wiederkäuer zu einem gewissen Grad hemmen, werden ebenfalls eingesetzt. Hier sind jedoch Fragen der Wirksamkeit und der Sicherheit für Mensch, Tier und Umwelt nicht abschließend geklärt. Weitere Reduktionsmaßnahmen bestehen in einer optimierten Fütterung und Futterverwertung sowie einer längeren Lebenszeit der Tiere. Da Methan mit rund zwölf Jahren nicht so lang in der Atmosphäre verbleibt wie CO₂, wirkt es nur über einen begrenzten Zeitraum stark erwärmend. Eine Reduktion der Methan-Emissionen würde deshalb vergleichsweise schnell auf das Klima wirken.