Die Massentierhaltung zur Fleischproduktion ist umweltschädlich. Neben den direkten Methanemissionen werden durch die Verwendung von Gülle klimaschädliche Stickstoffverbindungen wie Ammoniak und Lachgas in die Atmosphäre freigesetzt und das Grundwasser mit Nitraten belastet. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben analysiert, wie sich die häufig als Düngemittel eingesetzte Gülle der Nutztierhaltung auf deren Stickstoffbilanz auswirkt. Sie zeigten, dass die Stickstoffbelastung durch Gülle aus der Rindfleischproduktion dreimal höher ist als bei Schweinefleisch und achtmal höher als bei Geflügel.
In der Landwirtschaft werden große Mengen an stickstoffhaltigem Dünger und Tierfutter eingesetzt. Ein erheblicher Teil ihres Stickstoffs wird ungenutzt in die Umwelt abgegeben, beispielsweise wenn Nitrate aus dem Boden ausgewaschen werden oder wenn die Viehhaltung Ammoniak emittiert. „Es ist bekannt, dass die Fleischproduktion einen sehr negativen Einfluss auf die globale Stickstoffbilanz hat. Aber der Stickstoff-Fußabdruck-Rechner zeigt bisher nicht, welchen Anteil dieser Auswirkungen auf die Menge an produzierter Gülle zurückzuführen ist“, sagt Prantik Samanta , ein Ph.D. Doktorand in der Abteilung Wasserchemie und Wassertechnologie des Engler-Bunte-Instituts des KIT.
„Gleichzeitig stellen diese Stickstoffmengen einen enormen Ressourcenverlust dar, denn die Rückgewinnung von Stickstoff ist sehr energieintensiv.“ Wie viel Stickstoff durch die Gülle aus der Rinder-, Schweine- und Geflügelproduktion als Schadstoff freigesetzt wird – und als Rohstoff verloren geht – wurde nun in einer Studie von Erstautorin Samanta und Kollegen analysiert. Außerdem errechneten sie, wie viel Energie benötigt würde, um die Gülle aufzubereiten und Stickstoff zurückzugewinnen, der dann für einen gezielteren Düngeeinsatz zur Verfügung gestellt werden könnte.
Höchste Stickstoffverluste bei der Rindfleischproduktion
„Wir haben festgestellt, dass sich der verlorene Stickstoff pro Kilo Fleisch direkt mit einem virtuellen Stickstofffaktor, kurz VNF, berechnen lässt“, sagt Samanta. „Der Zusammenhang zwischen dem Gesamtstickstoffeintrag und dem daraus resultierenden Stickstoffverlust pro Kilogramm produziertem Fleisch ist linear.“ Der VNF drückt das Verhältnis der Stickstoffverluste zum Stickstoffgehalt im Fleisch aus. Die größten Verluste entstehen in der Gülle, die entsorgt oder behandelt werden muss. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rindfleischproduktion in den meisten Teilen der Welt den größten Einfluss auf den Stickstoff-Fußabdruck hat, mit Stickstoffverlusten, die dreimal höher sind als bei Schweinefleisch und achtmal höher als bei Geflügel. Die Forscher führen dies auf den höheren Futterbedarf und den hohen Grundumsatz der Rinder zurück. Sie sehen die Stickstoffverluste bei der Schweine- und Geflügelproduktion eher auf schlechte Haltungsbedingungen der Tiere als auf deren Fütterung und Verdauung zurückzuführen.
In ihrer Analyse verglichen die Forscher auch mehrere Länder. „Im Verhältnis zur verzehrten Fleischmenge setzt Japan am meisten Stickstoff frei, gefolgt von Australien. Das liegt auch daran, dass sich die Werte verschieben, wenn Länder große Mengen an Futtermitteln und Fleisch exportieren oder importieren“, sagt Samanta. „Daher ist auch die Menge an zu behandelnder Gülle pro Kilogramm Fleisch in Japan am höchsten.“ Laut Samanta sind Stickstoffverluste aufgrund der Fleischproduktion in den Vereinigten Staaten und Europa geringer.
Fleischpreiserhöhungen aufgrund des hohen Energiebedarfs
Die Forscher berechneten auch, wie viel Energie erforderlich wäre, um die Menge an Stickstoff, die in die Umwelt freigesetzt wird, zu minimieren. „Bei der Produktion von 1 Kilogramm Rindfleisch verbleiben 140 Gramm ammoniakalischer Stickstoff in der Gülle der Rinder. Um ihn zu gewinnen, benötigen wir 7 Kilowattstunden Energie. Zum Vergleich: Deutschlands Pro-Kopf-Stromverbrauch liegt bei etwa 29 Kilowattstunden pro Kopf Woche“, sagt Samanta. Für die Behandlung von 1 kg Schweine- oder Geflügelkot sinkt der Energiebedarf erheblich auf unter 3 bzw. 0,8 Kilowattstunden.
„Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, wie viel Energie für die Güllebehandlung benötigt würde, um den gesamten Stickstoff-Fußabdruck zu reduzieren“, sagt Samanta und fügt hinzu, dass die benötigte Energiemenge bei der Preisgestaltung nicht berücksichtigt wird. „Dann müsste der Fleischpreis je nach Fleischsorte um 0,20 bis 1,50 Euro pro Kilo steigen.“
Die Studie wurde veröffentlicht in Wasser.
Prantik Samanta et al, Auswirkungen der Viehhaltung auf die Stickstoffbelastung und den entsprechenden Energiebedarf für die Nullflüssigkeitsentladung, Wasser (2022). DOI: 10.3390/w14081278