Unsere Toiletten können ausgezeichnete Alternativen für weit verbreitete umweltbelastende Düngemittel liefern

Um die Klimakrise, den Verlust der biologischen Vielfalt und die Umweltverschmutzung zu bewältigen, muss die Menschheit zu einer Kreislaufwirtschaft übergehen, in der alle Ressourcen recycelt werden. Warum nicht auch unsere eigenen Körperausscheidungen als Dünger recyceln, solange keine Gefahr besteht, dass schädliche Mikroben oder Spuren von Arzneimitteln in die verzehrten Pflanzen gelangen? Die meisten Nährstoffe, die für das Pflanzenwachstum benötigt werden, kommen im menschlichen Urin und Kot vor. Urin ist besonders reich an Stickstoff und Kalium und enthält auch Spuren von Metallen wie Bor, Zink und Eisen. Fäkalien könnten theoretisch andere Nährstoffe wie Phosphor, Kalzium und Magnesium oder wertvollen organischen Kohlenstoff an Böden liefern.

Jetzt eine neue Studie in Grenzen in der Umweltwissenschaft hat gezeigt, dass moderne „grüne“ Produkte, die aus menschlichen Exkrementen recycelt werden, hervorragende – und vor allem sichere – Düngemittel für die Landwirtschaft sind.

Erstautorin Franziska Häfner, Ph.D. Student an der Universität Hohenheim, Stuttgart, Deutschland, sagte: „Hier zeigen wir, dass Produkte, die aus dem Recycling von menschlichem Urin und Fäkalien gewonnen werden, praktikable und sichere Stickstoffdünger für den Kohlanbau sind. und zeigte kein Risiko hinsichtlich der Übertragung von Krankheitserregern oder Arzneimitteln.“

„Die kombinierte Anwendung von nitrifiziertem Urindünger und Fäkalienkompost führte zu etwas geringeren Ernteerträgen, kann aber langfristig den Kohlenstoffgehalt des Bodens erhöhen und so eine klimaresistente Nahrungsmittelproduktion fördern.“

Häfner und Kollegen verglichen den marktfähigen Ernteertrag von Weißkohl, der zwischen Juni und Oktober 2019 am Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau auf Parzellen mit sandigem, lehmigem oder schluffigem Boden angebaut wurde, angereichert mit vier Recyclingdüngern, die schrittweise über die Vegetationsperiode ausgebracht wurden. Als Referenzdünger verwendeten die Forscher kommerziell erhältliche organische Vinasse, die durch die Fermentation von Biomasserückständen aus der Bioethanolproduktion hergestellt wird.

Urin und Kot getrennt sammeln

Sie testeten auch zwei sogenannte „nitrifizierte Urindünger“ (NUFs), moderne Produkte, die aus menschlichem Urin synthetisiert werden, der getrennt von Fäkalien gesammelt wurde, in denen stickstoffhaltige Verbindungen von Mikroben in wertvolles Ammonium und Nitrat umgewandelt werden. Das erste NUF war Aurin, kürzlich für den Einsatz in der menschlichen Landwirtschaft in der Schweiz, Liechtenstein und Österreich zugelassen. Das zweite war CROP (kombinierte regenerative Bio-Lebensmittelproduktion), entwickelt vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, um Abwässer auf Mond- oder Marsbasen zu recyceln. Im Gegensatz zu Aurin, das bereits auf dem Markt ist und bei dem die meisten Arzneimittel herausgefiltert und die meisten Krankheitserreger während des Produktionsprozesses abgetötet werden, befindet sich das CROP-Filtersystem noch in der Entwicklung. Aus diesem Grund Häfner et al. verwendeten in der vorliegenden Studie CROP-Dünger, der aus sterilem synthetischem Urin gewonnen wurde. Die Auswirkungen der NUFs auf das Kohlwachstum wurden sowohl bei separater Anwendung auf dem Boden als auch in Kombination mit Fäkalienkompost, der aus Trockentoiletten recycelt wurde, getestet.

Der vermarktbare Ertrag, definiert als die verkaufsfähigen Teile des Kohls, reichte von 35 bis 72 Tonnen pro Hektar. Dieser Ertrag war am höchsten bei Parzellen, die mit Aurin, CROP oder Vinasse gedüngt wurden, am niedrigsten (zwischen 20 % und 45 % niedriger, je nach Bodentyp) bei Parzellen, die nur mit Fäkalienkompost gedüngt wurden, und mittelmäßig für Fäkalienkompost, der mit NUFs angereichert wurde. Der Ertrag war auf Sand am höchsten, auf Schlick mittelmäßig und auf Lehm am niedrigsten. Diese Ergebnisse zeigen, dass mit NUFs gedüngte Böden genauso produktiv sind wie solche, die mit weit verbreiteter kommerzieller Vinasse versorgt werden.

Geringes Risiko durch Arzneimittel im Fäkalienkompost

Die Autoren untersuchten den Fäkalienkompost auch auf das Vorhandensein von 310 Chemikalien, von Pharmazeutika bis hin zu Kautschukadditiven, Flammschutzmitteln, UV-Filtern, Korrosionsinhibitoren und Insektenschutzmitteln. Nur 6,5 % davon waren über der Nachweisgrenze im Kompost vorhanden, wenn auch in geringen Konzentrationen, darunter 11 Arzneimittel. Von letzteren waren lediglich das Schmerzmittel Ibuprofen und das krampflösende und stimmungsstabilisierende Medikament Carbamazepin in den essbaren Teilen des Kohls in auffallend niedrigen Konzentrationen (zwischen 1,05 und 2,8 μg pro kg) nachweisbar. Dies bedeutet, dass mehr als eine halbe Million Kohlköpfe gegessen werden müssten, um eine Dosis anzusammeln, die einer Carbamazepin-Pille entspricht.

„Im Allgemeinen scheint das Risiko für die menschliche Gesundheit, dass pharmazeutische Verbindungen durch die Verwendung von Fäkalkompost in das Lebensmittelsystem gelangen, gering zu sein“, schlussfolgerten die Autoren.

„Riesiges Potenzial“

Erstautorin Dr. Ariane Krause, Wissenschaftlerin am Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau in Großbeeren, Deutschland, sagte: „Unsere Studienergebnisse zeigen, dass nitrifizierte Urindünger wie Aurin und CROP ein enormes Potenzial als Düngemittel in der Landwirtschaft haben.“ Sie argumentieren für eine stärkere Verwendung dieser recycelten Produkte in der Zukunft.“

„Bei richtiger Aufbereitung und Qualitätskontrolle könnten bis zu 25 % der konventionellen synthetischen Mineraldünger in Deutschland durch Recyclingdünger aus menschlichem Urin und Kot ersetzt werden. Verbunden mit einer landwirtschaftlichen Umstellung mit einer Reduzierung der Tierhaltung und des Pflanzenanbaus für Futtermittel sogar.“ es wäre weniger Kunstdünger nötig, was zum Beispiel zu einem geringeren Verbrauch von fossilem Erdgas führen würde.“