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Klimaforschung Reduktion von klimaschädlichem Lachgas bisher unterschätzt

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Böden können reaktiven Stickstoff effektiv in unschädlicher Form an die Atmosphäre zurückführen. Zu diesem Schluss kommt ein Statusbericht zur Produktion von Lachgas, an dem Forscher des KIT-Instituts für Meteorologie und Klimaforschung führend mitgewirkt haben.

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Messroboter: Das vom KIT betriebene Gerät misst Lachgasemissionen aus dem Boden vollautomatisch.
Messroboter: Das vom KIT betriebene Gerät misst Lachgasemissionen aus dem Boden vollautomatisch.
(Bild: Dr. Eugenio Díaz-Pines)

Karlsruhe – Wie die Wissenschaftler darlegen, besitzt die Reduktion von klimaschädlichem Distickstoffoxid zu unbedenklichem molekularem Distickstoff eine wesentlich wichtigere Bedeutung als bisher angenommen. Diese Erkenntnis weist einen Weg zur künftigen Minderung von Lachgasemissionen.

Lachgas (Distickstoffoxid, N2O) trägt als Treibhausgas zum Klimawandel bei und schädigt die Ozonschicht: So ist die Treibhauswirkung von einer bestimmten Menge Distickstoffoxid in der Atmosphäre rund 300-mal stärker als die der gleichen Menge Kohlenstoffdioxid (CO2). Seit der Verbannung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zerstört N2O zudem die stratosphärische Ozonschicht stärker als jeder andere Stoff. Die Menschheit hat seit Beginn der Industrialisierung vor allem durch Herstellung und Verwendung von Mineraldünger den globalen Kreislauf von reaktivem Stickstoff mehr als verdoppelt. Dies hat nicht nur zu einer schleichenden Anreicherung von Nährstoffen in Ökosystemen geführt, was unter anderem die Biodiversität erheblich verringert, sondern auch zu einer Intensivierung von Stickstoffumsetzungen in Böden und Gewässern.

Denitrifikation als Schlüsselprozess in der Lachgas-Umsetzung

Durch den somit verstärkten Abbau von Nitrat durch spezielle Mikroorganismen – die sogenannte mikrobielle Denitrifikation – wird vermehrt Lachgas im Boden gebildet und in die Atmosphäre emittiert. So ist die Konzentration von N2O in der Atmosphäre im Vergleich zu vorindustrieller Zeit um etwa 20 Prozent angestiegen. Denitrifikation produziert jedoch nicht nur N2O, sondern kann dieses auch zu molekularem Distickstoff (N2) reduzieren. „Somit entspricht die aus Böden an die Atmosphäre entweichende Lachgasmenge der Bilanz aus N2O-Produktion und der Reduktion zu N2. Molekularer Distickstoff ist unter Umweltaspekten völlig unbedenklich“, erläutert Dr. Michael Dannemann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) des KIT.

Ein Team von Wissenschaftlern um die KIT-Klimaforscher Professor Klaus Butterbach-Bahl, Dr. Ralf Kiese und Dr. Michael Dannenmann vom IMK-IFU hat nun auf Einladung der britischen Royal Society einen Statusbericht zum gegenwärtigen Wissen über die N2O-Produktion und die dafür verantwortlichen Prozesse verfasst. Die Wissenschaftler führen acht verschiedene mikrobiologische und chemische Prozesse der N2O-Entstehung auf. Zugleich sind derzeit acht Prozesse bekannt, die N2O zu N2 reduzieren.

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