Senkung von Methanemissionen

Hintergrund

Auf der UN-Klimakonferenz 2015 in Paris hat sich die deutsche Bundesregierung im Rahmen des Paris-Abkommens verbindlich zu dem Ziel bekannt, die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen (sog. Zwei-Grad-Ziel). Darüber hinaus sollen Anstrengungen für die Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius unternommen werden. Das Bundeskabinett hat für die Umsetzung im Jahr 2016 einen nationalen Klimaschutzplan 2050 sowie 2019 das Klimaschutzgesetz und das Klimaschutzprogramm 2030 beschlossen. Jeder Sektor wird diesem Programm gemäß bis 2030 verbindliche, jährliche Treibhausgas-Emissionsbudgets einhalten müssen. Auch eine Verringerung des Methanausstoßes aus landwirtschaftlichen Quellen muss demnach erfolgen. Im Jahr 2021 wurde das Klimaschutzgesetz geändert und die Frist zum Erreichen der Klimaneutralität von 2050 auf 2045 vorgezogen. Um dies zu erreichen, sollen gegenüber 1990 die Treibhausgasemissionen bis 2030 statt um 55 um 65 Prozent sinken. Diese Änderung betrifft vor allem die Sektoren Industrie und Energiewirtschaft. Doch auch die Vorgaben für den Sektor Landwirtschaft, die damit seit 2019 weitgehend unverändert gelten, bedeuten Herausforderungen, denen sich die verschiedenen Akteure gemeinsam stellen müssen. Zur Unterstützung bei der Reduktion von Treibhausgasen wurden Förderprogramme aufgelegt, in denen geeignete Maßnahmen und deren Umsetzbarkeit in der Praxis erschlossen werden sollen.

Rolle der Rinderhaltung

Beim Verdauungsvorgang entsteht Methan, das nicht verwertet werden kann und daher ausgestoßen wird. Rinder stoßen in größeren Mengen Methan aus, das neben Kohlendioxid, Lachgas u. a. zu den Treibhausgasen zählt, die das Klima beeinflussen. Um alle Treibhausgasemissionen und ihre Wirkung untereinander vergleichen zu können, hat man sich auf eine einheitliche Umrechnung in Kohlendioxid und die Angabe in der Einheit „CO2-Äquivalent“ verständigt. Wenngleich die Wissenschaft um die korrekte Einordnung des Einflusses der Rinderhaltung – und hier insbesondere die angemessene Berücksichtigung des Gesamtsystems – ringt, ist sich der landwirtschaftliche Sektor seiner Verantwortung bewusst, seinen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgasemissionen leisten zu müssen. Aus Sicht der Landwirte/-innen ist der Methanausstoß mit seinem Energiegehalt auch ein wichtiger, beeinflussbarer Faktor für eine energieeffiziente Nahrungsmittelproduktion. Minderungen zahlen sich somit nicht nur im Hinblick auf das Klima bzw. den Klimawandel, sondern auch für den/die Landwirt/-in aus.

Abbildung 1: Kohlenstoffkreislauf in der Milchviehhaltung (Quelle: Land schafft Leben 2021: Fakten zum Klimawandel: Allgemeine Informationen).

Innovatives Fütterungsmanagement

Für die Methanbildung im Rinderpansen ist vor allem die Wirkung der Kohlenhydrate relevant. So werden alle mit der Ration gefütterten Kohlenhydrate (Zellulose, Hemizellulosen, Stärke, Fruktane und andere Zucker) durch die anaerobe Fermentation zu flüchtigen Fettsäuren (vorrangig Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure) abgebaut, wobei die Gase Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Wasserstoff (H2) entstehen. Vereinfacht ist davon auszugehen, dass üblicherweise umso weniger Methan im Pansen gebildet wird, je faserärmer die Futterration ist. Dabei gibt es allerdings Einsatzgrenzen, weil die Mikrobengemeinschaft im Pansen ansonsten schnell aus dem Gleichgewicht gebracht würde und das Tier das Grobfutter dann nicht mehr gut verdauen kann. Die Nutzung von Grünland und nicht für die menschliche Ernährung nutzbarem Pflanzenmaterial durch Wiederkäuer ist damit für die Erzeugung hochwertiger Lebensmittel an eine gewisse Methanausscheidung gebunden. Durch die Steigerung der betrieblichen Produktionseffizienz lässt sich diese auf ein Niveau zurückführen, das den Anforderungen an eine nachhaltige Produktion gerecht wird: Energieverluste in Form von Methan und Stickstoff werden reduziert, und die Umweltwirkung des einzelnen Betriebes wird nachhaltig verbessert. So profitieren Landwirt/-in und Umwelt gleichermaßen von der Emissionsminderung.

Senkung von Stickstoffemissionen

Hintergrund

Deutschland ist aufgrund der Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen (NEC-Richtlinie (EU) 2016/2284) verpflichtet, bis 2030 die Ammoniakemissionen im Vergleich zum Jahr 2005 um 29 % zu reduzieren. Maßnahmen zur Minderung der Ammoniakemissionen sind dringend erforderlich, da diese im Vergleich zu anderen in der NEC-Richtlinie erfassten Emissionen seit 2005 nahezu konstant geblieben sind. Für die Landwirtschaft ist diese Reduktionsverpflichtung bedeutend, da ca. 95 % der nationalen Ammoniakemissionen aus ihrem Bereich kommen.

Ammoniak und das aus ihm entstehende Ammonium schädigen Ökosysteme durch Versauerung sowie Nährstoffüberversorgung und sind darüber hinaus die Vorläufersubstanzen von gesundheitsschädlichem Feinstaub. Ammoniak ist zudem ein indirektes Treibhausgas, da es zu Lachgas umgewandelt werden kann und in dieser Form 300-mal so klimaschädlich wie Kohlendioxid ist.

Rolle der Rinderhaltung

Der überwiegende Teil der landwirtschaftlichen Ammoniakemissionen entsteht in der Nutztierhaltung und hier insbesondere bei den Rindern (die Ausscheidungen von Nutztieren erhalten hohe Anteile an Ammoniumstickstoff, der bei Kontakt mit der Atmosphäre in gasförmiges NH3 umgewandelt wird). Weiterhin verursacht der Einsatz von Mineraldüngern sowie die Verwertung von Gärresten aus der Biogaserzeugung Ammoniakemissionen (Abb. 2). In der Rinderhaltung entstehen die Emissionen vorrangig bei der Gülleausbringung und der Lagerung von Wirtschaftsdüngern, in geringerem Umfang aber auch im Stall und auf der Weide.

Abbildung 2: Prozentuale Verteilung der Ammoniakemissionen auf die verschiedenen Tierkategorien, Gärrste aus Energiepflanzen und Mineraldüngung für das Jahr 2019 (Quelle: Umweltbundesamt (2021): Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft mindern).

Innovatives Fütterungsmanagement

Neben dem Haltungssystem ist auch die Fütterung ein entscheidender Baustein zur Reduktion von Emissionen. Aktuell ist insbesondere eine Stickstoff- (N) reduzierte Fütterung von Bedeutung. Werden die aufgenommenen N-Mengen den Versorgungsempfehlungen der Tiere angepasst, verbessert sich hierüber die N- Nutzungseffizienz, da aufgrund der geringeren N-Überschüsse im Futter die entsprechenden N-Ausscheidungen der Tiere (v. a. im Harn) reduziert werden. Dies fördert den verantwortungsbewussten Umgang mit Ressourcen und verbessert die Tiergesundheit ‒ überschüssiges, vom Körper nicht benötigtes Protein muss nicht über den Stoffwechsel entgiftet und ausgeschieden werden.

Wird beispielsweise der Rohproteingehalt in Rationen von Kühen um 1 %-Punkt reduziert, so kann hierüber die Ammoniakemission um ca. 17 % reduziert werden (Abb. 4). Letztlich sind die Erhaltung der Tiergesundheit sowie die Ausschöpfung des Leistungspotenzials und damit die Emissionen je Produkteinheit bedeutend. Die Emissionsreduktion darf folglich nicht zulasten der Gesundheit und Leistung gehen und stellt somit immer einen Kompromiss aus der bestmöglichen Kombination der optimalen Effizienzkennwerte und der Produktionsleistung dar. Dies geht mit dem Ziel einer möglichst hohen Lebensleistung unter Berücksichtigung von Tierwohl, Tiergesundheit und Umweltverträglichkeit einher.