Klimaschutz: Methanbremse fürs Reisfeld

Mit speziellen Bakterien wollen Forscher den Anbau des Grundnahrungsmittels klimafreundlicher machen. Doch noch funktioniert dies nur im Labor.

Die hauchdünnen Fäden, die vor acht Jahren im Meeresboden vor der Ostseeküste Dänemarks entdeckt wurden, waren eine kleine Sensation. Sie entpuppten sich als aneinandergekettete Bakterien, quicklebendig und elektrisch leitfähig wie ein Stromkabel. Diese sogenannten Kabelbakterien, die mittlerweile auch in Flüssen, Seen und im Grundwasser gesichtet wurden, könnten womöglich in Zukunft dem Klimaschutz dienen, indem sie schädliche Methanemissionen von Reisfeldern bremsen. Im Labor jedenfalls funktioniert das hervorragend, wie ein deutsch-dänisches Wissenschaflterteam kürzlich im Fachblatt Nature Communications berichtete.

"Wir haben dazu einen einfachen Versuch gemacht und Reispflanzen in Töpfen wachsen lassen, mit und ohne Kabelbakterien", sagt Vincent Scholz, Doktorand an der Aarhus University. Als Substrat diente Schlamm aus einem nahe gelegenen See, frischer Kuhmist mit methanbildenden Mikroben und - wie in einem echten Reisfeld - jede Menge Wasser. In jeden zweiten Topf mischten die Forscher zusätzlich Kabelbakterien. Die Methanmessungen brachten ein deutliches Resultat. "Die Töpfe mit Kabelbakterien emittierten 93 Prozent weniger Methan", so Scholz. Die Idee, die das Team erst vor einem Jahr entwickelt habe, sei aufgegangen.

Bisher gibt es nur eine praxistaugliche Methode, das Problem zu lösen

Das Ergebnis schürt Hoffnungen. Schließlich trägt die Reisproduktion nach den Zahlen des Weltklimarats mit knapp zwei Prozent zu den globalen Treibhausgasemissionen bei, mehr als der Anbau anderer Grundnahrungsmittel wie Weizen oder Kartoffeln. Das liegt vor allem am Methangas, das aus den gefluteten Reisfeldern dünstet und als Treibhausgas etwa 25 Mal so stark wirkt wie Kohlendioxid. Produziert wird es von Mikroorganismen, die im Schlamm Pflanzenreste und anderes organisches Material abbauen.

Diesen Prozess können Kabelbakterien offenbar unterbinden. "Sie transportieren Elektronen entlang ihrer Filamente, also der Ketten, und verändern so die geochemischen Bedingungen im wassergesättigten Boden", sagt Scholz. Dabei produzieren die Kabelbakterien vor allem Sulfat, eine Schwefelverbindung, die auch in Salzen und Mineralien wie Gips steckt. Sulfat wiederum kurbelt die Vermehrung von solchen Bakterienarten an, die den methanproduzierenden Mikroben das Leben schwer machen. Infolgedessen sinkt der Methanausstoß.

"Dass Sulfat Methanemissionen aus Reisfeldern reduziert, ist seit vielen Jahren bekannt", sagt Scholz. Es habe deshalb schon Versuche gegeben, Gips auf den Feldern zu verteilen. "Das wirkt aber nur kurzfristig, denn Sulfat wird im Boden zu Sulfid, einer anderen Schwefelverbindung, abgebaut und dann ist es weg", betont er. Kabelbakterien hingegen recycelten Sulfid wieder zu Sulfat. "Das ist ein Zyklus, der sich quasi selbst verstärkt." Außerdem verursachten die Kabelbakterien ein elektrisches Feld, das Sulfat im Boden halte. Nach elf Wochen fanden die Mikrobiologen in den Töpfen mit Kabelbakterien fünf Mal so viel Sulfat wie in den Töpfen ohne die Mikroben.

Womöglich leben die nützlichen Mikroben bereits auf den Äckern

Reiner Wassmann, der bis Februar noch beim Internationalen Reisforschungsinstitut auf den Philippinen tätig war, hat schon von vielen Anti-Methan-Strategien gehört und einige auch in eigenen Projekten geprüft. "Bisher gibt es aber nur eine praxistaugliche Methode", sagt er. Dabei lasse man die Felder abwechselnd trockenfallen und flute sie dann wieder. Mit dieser Strategie könnten die Methanemissionen um etwa 50 Prozent gesenkt werden. Zwar entweiche aus trockenen Feldern Lachgas, und damit ein besonders starkes Treibhausgas, doch der Einfluss auf die Gesamtemissionen sei relativ gering. Die Methode soll in den nächsten Jahren im thailändisch-deutschen Projekt "Thai Rice NAMA" von rund 100 000 Reisbauern getestet werden.

Zum Vorhaben mit den Kabelbakterien sagt Wassmann: "Das ist eine tolle Idee, aber von einer Anwendung noch weit, weit entfernt. Da fehlt einfach noch Forschungsarbeit, vor allem auch in Richtung Agronomie." Grundsätzlich spreche nichts dagegen, Bakterien anzuwenden, doch der Teufel stecke im Detail, schon allein, weil Reisfelder sehr verschieden sein könnten. Vincent Scholz räumt ein, dass unter anderem unklar sei, wie genau sich die Bakterien auf die Geochemie des Bodens auswirkten und was das für die Pflanzen bedeute. "Zum Beispiel könnte man ja denken, dass das Pflanzenwachstum leidet. Bei unseren Versuchen im Labor war das nicht der Fall, aber ein Feldtest dazu steht noch aus", sagt er.

Gedanklich sitzt der Doktorand längst auf gepackten Koffern. So bald wie möglich möchte er Proben von Reisfeldern in verschiedenen Anbauregionen genauer unter die Lupe nehmen. "Es könnte nämlich gut sein, dass in vielen Feldern schon Kabelbakterien vorhanden sind", erklärt er. Dann würde es vielleicht genügen, ihre Aktivität anzuheizen. Andernfalls müsse man Kabelbakterien auf Reisfeldern ausbringen und dann Bedingungen schaffen, unter denen sie dort auch langfristig Fuß fassen können. "Wenn man einige Proben aus Reisfeldern untersucht hat, kann man vielleicht schon entscheidende Schlüsse ziehen, um richtig loszulegen", sagt der Forscher.