Peak-Oil: Lernen aus "Peak Stickstoff"

Vor hundert Jahren erfanden Fritz Haber und Carl Bosch die Ammoniaksynthese

Mit der Synthese von Ammoniak aus Luftstickstoff konnte das drängendste Rohstoffproblem der Epoche gelöst werden. Die damalige "Stickstofffrage" weist Parallelen zur aktuellen Peak-Oil-Debatte auf. Was lässt sich im Rückblick daraus lernen?

Im Film A Crude Awakening - The Oil Crash von Basil Gelpke sagt der republikanische Abgeordnete Roscoe Bartlett aus Maryland, ohne Erdöl könnte die Landwirtschaft der Welt nur noch anderthalb bis zwei Milliarden Menschen ernähren. Ob Bartlett Recht hat, sei einmal dahingestellt – interessant an seiner Aussage ist, dass er zwei Knappheitsdebatten in Zusammenhang bringt: die heute virulente Peak-Oil-Debatte und die vor hundert Jahren ebenso drängende "Stickstofffrage". Die heutige Landwirtschaft verbraucht nämlich vor allem aus einem Grunde sehr viel Erdöl: Es braucht einen Liter Öl, um ein Kilogramm Stickstoff in Kunstdünger zu binden. 100 Millionen Tonnen Stickstoff werden jährlich für Dünger fixiert.

Die Stickstofffrage war um 1900, was heute Peak Oil ist. Die Stickstofffrage wurde von deutschen Chemikern vor genau 100 Jahren gelöst, oder besser: für lange Zeit in den Hintergrund gedrängt. Zwischen ihr und Peak Oil bestehen ein paar interessante Parallelen.

1898 erregte der Sir William Crookes mit einem Vortrag unter dem Titel The Wheat Problem Aufsehen. Er wies darauf hin, dass die wachsende Weltbevölkerung nur ernährt werden könne, wenn die Erträge der Landwirtschaft stiegen, was nur durch Düngung zu erreichen sei. Alle Stoffe, die eine Pflanze brauche, seien im Boden vorhanden – außer Stickstoff. Im deutschen Sprachraum wurde das "Wheat Problem" als "Stickstofffrage" bekannt.

Pflanzen sind auf Stickstoffverbindungen angewiesen. In der Natur erneuert sich der Stickstoffgehalt der Böden nur auf zweierlei Weise: Wenn es blitzt, verbrennt Luftstickstoff zu Stickoxiden, die sich im Regen lösen. Und gewisse Mikroorganismen können den sehr reaktionsträgen Luftstickstoff fixieren.

Jahrhundertelang hing der Erfolg der Landwirtschaft vor allem davon ab, wie gut es gelang, den Stickstoffgehalt der Böden zu erneuern. Tiere konnten der Stickstoffanreicherung dienen, wenn sie in Wäldern und auf Weiden grasten und ihre Exkremente anschließend auf die Felder ausgebracht wurden. In der frühen Neuzeit begannen Landwirte in den Niederlanden, gezielt Fruchtfolgen mit Leguminosen (beispielsweise Klee, Luzerne, Bohnenpflanzen) einzusetzen. Diese leben in Symbiose mit Bakterien, die Luftstickstoff binden können. Diese revolutionäre Agrartechnik verbreitete sich sehr langsam über den Kontinent und erreichte Süd- und Osteuropa im 19. Jahrhundert.

Im 19. Jahrhundert kam nun aber eine bedeutende neue Stickstoffquelle hinzu: In Chile wurde das weltweit einzige große Vorkommen an fossilem Salpeter – einer Stickstoffverbindung – gefunden; ebenfalls aus Südamerika wurde zudem der stickstoffreiche Vogelkot Guano importiert. Erstmals stand ein Mineraldünger zur Verfügung, und Chilesalpeter wurde im späten 19. Jahrhundert zu einer der wichtigsten mineralischen Rohstoffe. Doch die Vorräte reichten, meinte Sir Crookes 1898, noch maximal zwanzig bis dreißig Jahre.

Eine einzige bedeutende und ein paar unbedeutende Quellen an fossilem Salpeter: Das ist, als wären die Erdölvorräte am Kaspischen Meer und in Nordamerika entdeckt worden, danach aber nichts mehr. Diese Vorräte erschienen ihren Entdeckern gigantisch und sie waren auf jeden Fall groß genug, um technische Entwicklungen anzustoßen, die auf Erdöl beruhten. Und sie bewirkten eine Erdölabhängigkeit zumindest von Teilen der Wirtschaft. Nach dem Zweiten Weltkrieg aber wären die Vorräte aufgebraucht gewesen.

Ersatz für Erdöl?

Das Szenario blieb aus, da im Nahen Osten, in Venezuela und in Afrika riesige Vorräte entdeckt wurden. Weil aber das Ende des Öls nur aufgeschoben ist, suchen die Ingenieure fieberhaft nach Substituten. In der Stickstofffrage ist dies zwei deutschen Chemikern gelungen: Am 14. September 1909 meldeten Fritz Haber und Carl Bosch ihr Verfahren zur Synthese von Ammoniak aus Luftstickstoff zur Patentierung an. Ammoniak war das Substitut für Salpeter, und bis heute ist das Haber-Bosch-Verfahren Grundlage der Herstellung von Stickstoffdünger. Haber hatte an der Ammoniaksynthese getüftelt, obwohl die Lehrmeinung seiner Zeit sie für unmöglich hielt. Zwar hatten schon zuvor Verfahren zur Synthese von Salpeter existiert, sie waren aber sehr ineffizient – ähnlich wie, ebenfalls sehr ineffizient, heute Erdölersatz aus pflanzlichem Material gewonnen wird.

Kann auch die Ölknappheit durch ein geeignetes Substitut gelöst werden? Technikoptimisten sind überzeugt davon, und grundsätzlich spricht nichts dagegen. Die Ingredienzen von Ammoniak – Stickstoff, Wasserstoff, Energie – waren ausreichend vorhanden; die Ingredienzen von Erdöl sind es zumindest theoretisch auch: Kohlenstoff, Wasserstoff und Energie. Wenn es gelingt, die Energie, die die Sonne auf die Erde strahlt – das 8000-Fache des heutigen Weltenergiebedarfs – effizient anzuzapfen, so wie Haber und Bosch damals den unerschöpflichen Stickstoffvorrat der Luft anzapften, ist das Problem gelöst.

Es gibt aber noch andere Lehren aus dem Stickstoffproblem. Der Preis des eingeschlagenen Wegs war hoch. Nie zuvor hat der Mensch so massiv in einen Stoffkreislauf eingegriffen. Laut dem UN-Millennium-Umweltbericht setzt der Mensch heute mehr Stickstoffverbindungen um als die Natur, und gewisse Gewässer sind um das Fünfzehnfache mit Stickstoff überlastet. Aus Stickstoff überdüngten Böden entweicht das Treibhausgas Lachgas und heizt den Klimawandel an. Zudem begünstigt der Einsatz von Kunstdünger eine bestimmte, kapitalintensive Form der Landwirtschaft.

Kunstdünger verbilligt die Produktion, aber man muss ihn (und das Saatgut für die auf Kunstdünger-Aufnahme optimierten Pflanzensorten) sich erst leisten können. Wer das nötige Kapital dafür nicht aufbringt, wird abgehängt. Der Welt-Landwirtschaftsrat IAASTD schrieb deshalb 2008: "Die moderne Landwirtschaft brachte bedeutende Ertragssteigerungen. Aber ihre Früchte waren ungleich verteilt und fordern einen zunehmend untragbaren Tribut, den Kleinbauern, ländliche Gemeinschaften und die Umwelt entrichten."

Alternative Entwicklungswege statt alternative Energien?

Aber hat der Kunstdünger nicht, bei allen Nachteilen, das Überleben von Milliarden Menschen ermöglicht? Ist es nicht so, wie Roscoe Bartlett sagt, dass die Erde ohne Kunstdünger nur anderthalb bis zwei Milliarden Menschen ernähren könnte? Wäre nicht die Landwirtschaft auf den Stand des 19. Jahrhunderts zurückgeworfen, als ihre Flächenerträge weniger als ein Zehntel dessen betrugen, was die moderne Landwirtschaft erntet?

Wer so argumentiert, ignoriert, dass immer mehrere Entwicklungspfade denkbar sind. Müsste die heutige, von Energie- und Materialinputs abhängige moderne Landwirtschaft plötzlich ohne Erdöl auskommen, wäre dies tatsächlich eine Katastrophe. Aber auch der Landbau ohne Kunstdüngereinsatz hat Fortschritte gemacht. Diese Fortschritte wären noch viel bedeutender ausgefallen, hätten die Forschungsanstrengungen der Agronomie im 20. Jahrhundert nicht fast ausschließlich einer bestimmten, "modernen" Art von Landwirtschaft gegolten.

Die Landwirtschaft hat in der frühen Neuzeit gelernt, mit Boden-Mikroorganismen zu arbeiten, ohne etwas von ihrer Existenz zu wissen. Heute könnten sie viel gezielter eingesetzt werden. Der Agronom Marcel Mazoyer, Autor einer monumentalen Welt-Agrargeschichte, sagt: "Die letzten fünfzig Jahre haben wir die Mikroorganismen im Boden zerstört. Man muss sie wieder entdecken. Ich kenne Bauern, die keinen Dünger mehr einsetzen, aber gezielt mit den Mikroorganismen arbeiten – und höhere Erträge ernten als zuvor." Eine Fachtagung der UN-Landwirtschaftsorganisation FAO kam 2007 zum Schluss, dass es schon heute möglich wäre, die Weltbevölkerung mit biologischer Landwirtschaft zu ernähren.

Teile der Landwirtschaft in Europa und Nordamerika waren um 1900 vom knappen Salpeter abhängig, als mit Ammoniak ein Ersatz dafür gefunden wurde. Dadurch konnte der Entwicklungspfad, der in diese Abhängigkeit geführt hatte, fortgesetzt werden, und noch heute steigt der Bedarf an Stickstoff-Kunstdünger weltweit, obwohl die negativen Seiten dieses Pfads längst offensichtlich sind. Ebenso, oder noch mehr, ist die heutige Wirtschaft von billiger Energie und namentlich Erdöl abhängig. Die Energiedebatte dreht sich einseitig um die Entwicklung von Substituten der knapp werdenden Energieträger. Vielleicht gelingt’s, und die Menschheit gewinnt wieder ein paar Jahrzehnte. Aber vielleicht hieße eine Lehre aus der Stickstoffgeschichte des 20. Jahrhunderts, dass es wichtiger wäre, sich auf alternative Entwicklungswege statt nur auf alternative Energien zu besinnen – Entwicklungswege, die die Verfügbarkeit billiger Energie abgewürgt hat. (Marcel Hänggi)

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