Süddeutsche Zeitung

Erfindung:Brot aus Luft

Vor mehr als hundert Jahren wurde der Kunstdünger erfunden.

Von Ingrid Hügenell

Vor einer Hungerkatastrophe ungeahnten Ausmaßes in der westlichen Welt hat Ende des 19. Jahrhunderts der englische Chemiker William Crookes gewarnt. Er fürchtete einen Mangel an stickstoffhaltigem Dünger, was zu Einbußen in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion führen musste. "Es ist der Chemiker, der zu Hilfe eilen muss", forderte er. Die Lösung sei in den Laboratorien zu finden.

Dass Pflanzen auf Stickstoff angewiesen sind, hatte etwa 50 Jahre zuvor der deutsche Chemiker Justus von Liebig festgestellt. Man führte den Stoff in Form von Mist, Kompost oder Gründüngung dem Boden zu. Wegen des großen Bevölkerungswachstums im 19. Jahrhundert schwanden aber die Vorräte, was Crookes zu seiner Warnung bewog. Da die ganz normale Luft zu mehr als 78 Prozent aus Stickstoff besteht, lag die Idee nahe, den Stickstoff aus der Luft zu binden. "Brot aus Luft" lautete das Schlagwort.

Kleine Bakterien, die an den Wurzeln von Leguminosen wie Klee oder Bohnen Knöllchen bilden, können das einfach so. Die Fixierung des Stickstoffs aus der Luft in einem chemischen Verfahren wurde zu einer großen Herausforderung für die Wissenschaft. Die Chemiker Fritz Haber und Carl Bosch entwickelten schließlich Anfang des 20. Jahrhunderts das nach ihnen benannte Haber-Bosch-Verfahren, mit dem Ammoniak hergestellt wurde - und wird. Beide erhielten dafür den Nobelpreis.

Fachbegriffe

Kleegras: Die Mischung aus Grasarten und Kleesorten wie Rotklee kann als Viehfutter oder als Komponente der Fruchtfolge angebaut werden. Der Klee kann als Leguminose Stickstoff aus der Luft fixieren. Kleegras dient also der Bodenverbesserung. Fungizide: Pflanzenkrankheiten wie Mehltau oder Rost werden von Pilzen ausgelöst. Dagegen werden in der konventionellen Landwirtschaft Pilzgifte, die Fungizide, angewandt. Einige Marienkäferarten ernähren sich ausschließlich von Mehltau. Herbizide: Sie töten Pflanzen, die auf dem Feld unerwünscht sind. Glyphosat ist ein Totalherbizid. Insektizide: Insektenvernichtungsmittel. Viele der Mittel sind auch für andere Lebewesen giftig und für Menschen gesundheitsschädlich. In der ökologischen Landwirtschaft dürfen sie allesamt nicht angewendet werden. Winterweizen: Getreide, das schon im Herbst gesät wird, ist Wintergetreide, im Gegensatz zum Sommergetreide, das im Frühling gesät wird. Auch bei der Gerste und Triticale gibt es Winter- und Sommersorten. Triticale ist eine Kreuzung aus Weizen und Roggen. Sommerroggen spielt in Deutschland nur eine geringe Rolle. ihr

Ein Molekül aus zwei Atomen Stickstoff, N₂, wird mit drei Atomen Wasserstoff, H, zu zwei Molekülen Ammoniak, NH₃, umgesetzt. Das passiert unter hohem Druck bei hohen Temperaturen. Aus dem Ammoniak werden Harnstoff, Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat sowie Ammoniumphosphate hergestellt, die allesamt als Kunstdünger eingesetzt werden. Dabei sind nicht etwa die Stoffe künstlich. Das Wort "Kunst" bezieht sich auf die chemische Herstellungsweise.

Nach dem Haber-Bosch-Verfahren wird bis heute fast der gesamte Ammoniak-Bedarf der Welt synthetisiert. Das Verfahren ist enorm energieaufwendig, aber bis heute das einzige, mit dem Ammoniak und damit Stickstoffdünger großtechnisch herzustellen ist. Es gibt Berechnungen, dass ohne das Haber-Bosch-Verfahren heute nur etwa die Hälfte der Menschen ernährt werden könnten, die auf der Erde leben. An alternativen, weniger energieaufwendigen Verfahren wird gearbeitet. Das Enzym, das die Knöllchenbakterien zur Stickstoffbindung nutzen, haben Forscher bisher nicht künstlich herstellen können.

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SZ vom 13.04.2019
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