Stickstoffbelastung durch Fleischproduktion Warum Gülle das Rindersteak teurer machen müsste

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Steakliebhaber stehen in mancher Diskussionsrunde unter Rechtfertigungsdruck. Nicht nur das Tierwohl wird als Argument gegen den Fleischverzehr angeführt, auch die klimaschädlichen Methan-Emissionen bei der Fleischproduktion. Und als wäre das nicht genug, haben Forscher vom KIT nun berechnet, wie groß die Umweltbelastung durch Stickstoff aus der Gülle ist – und wie viel Aufpreis man zur Kompensation eigentlich fürs Fleisch zahlen müsste.

Karlsruhe – In der Landwirtschaft kommen große Mengen stickstoffhaltige Dünge- und Futtermittel zum Einsatz. Ein erheblicher Teil des eingesetzten Stickstoffs gelangt dabei ungenutzt in die Umwelt, etwa durch das Auswaschen von Nitrat aus Ackerböden oder durch Ammoniakemissionen aus der Massentierhaltung. So werden durch das Ausbringen von Gülle klimaschädliche Stickstoffverbindungen wie Ammoniak und Lachgas in die Atmosphäre freigesetzt. Zudem wird das Grundwasser über die Flüssigphase mit Nitrat verunreinigt „Dass die Fleischproduktion sich sehr nachteilig für die globale Stickstoffbilanz auswirkt, ist bekannt“, sagt Prantik Samanta vom Engler-Bunte-Institut – Wasserchemie und Wassertechnologie des KIT. Bei der Berechnung des Stickstoff-Fußabdrucks werde aber bislang nicht deutlich, welch hohen Anteil die in der Fleischproduktion entstehende Menge an Gülle daran hat.

„Zugleich bedeuten diese Stickstoffmengen einen enormen Ressourcenverlust. Denn Stickstoff rückzugewinnen, ist energetisch sehr aufwändig“, erklärt Samanta. Wie viel Stickstoff über Gülle bei der Rind-, Schweine- und Geflügelfleischproduktion jeweils die Umwelt verschmutzt und als Rohstoff verloren geht, hat der Doktorand und Erstautor der Studie nun gemeinsam mit Kollegen untersucht. Zusätzlich haben sie berechnet, wie viel Energie benötigt würde, um die Gülle aufzubereiten und Stickstoff zurückzugewinnen. Dieser könnte wiederrum etwa gezielt als Düngemittel bereitgestellt werden.

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Stickstoffverlust bei verschiedenen Tierarten und Ländern

Bei ihren Berechnungen haben die KIT-Forscher festgestellt, dass sich der Stickstoffverlust pro Kilo Fleisch direkt mit einem virtuellen Stickstofffaktor, kurz VNF, berechnen lässt. „Die Beziehung zwischen der Gesamtstickstoffzufuhr und dem entsprechenden Stickstoffverlust pro Kilogramm Fleischproduktion ist linear“, erklärt Samanta. Der VNF setzt den Stickstoffverlust mit dem Stickstoffgehalt im Fleisch ins Verhältnis. Dabei schlägt sich der größte Verlust in der zu entsorgenden beziehungsweise zu behandelnden Gülle nieder.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Rindfleischproduktion in den meisten Teilen der Welt am stärksten auf den Stickstoff-Fußabdruck auswirkt. Der Stickstoffverlust ist drei beziehungsweise acht Mal höher als bei Gülle aus der Schweine- und Geflügelfleischproduktion. Die Forscher führen dies auf den hohen Futtermittelbedarf und den hohen Grundumsatz von Rindern zurück. Die Stickstoffverluste bei der Schweine- und Geflügelfleischerzeugung begründen sie eher mit schlechten Stallbedingungen als mit Futter und der Verdauung der Tiere.

Bei ihren Untersuchungen haben die Forscher zudem mehrere Länder miteinander verglichen. „Japan setzt die größte Menge an Stickstoff in Bezug auf das konsumierte Fleisch frei, gefolgt von Australien“, sagt Erstautor Samanta. „Das liegt auch daran, dass es zur Verschiebung der Werte kommt, wenn die Länder Futter und Fleisch in größerem Umfang ex- beziehungsweise importieren. Als Resultat ist in Japan auch die zu behandelnde Menge an Gülle pro Kilogramm Fleisch am höchsten.“ Der Stickstoffverlust durch die Fleischerzeugung sei in den USA und Europa niedriger.

Fleisch müsste bis zu 1,50 Euro pro Kilo teurer sein

Die Forscher haben außerdem berechnet, wie viel Energie nötig wäre, um den Eintrag von Stickstoff in die Umwelt weitestgehend zu minimieren. „Bei der Produktion von einem Kilogramm Rindfleisch verbleiben 140 Gramm Ammoniumstickstoff in der Rindergülle“, gibt Samanta ein Beispiel. „Um diesen zurückzugewinnen, benötigen wir sieben Kilowattstunden an Energie. Zum Vergleich: Die Deutschen verbrauchen pro Kopf im Durchschnitt etwa 29 Kilowattstunden Strom pro Woche.“ Bei der Behandlung von einem Kilogramm Schweine- und Geflügelmist sinke der Energiebedarf deutlich auf unter drei beziehungsweise 0,8 Kilowattstunden.

„Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, wie hoch der Energieverbrauch für die Güllebehandlung wäre, um den gesamten Stickstoff-Fußabdruck in der Tierhaltung zu verringern“, sagt der KIT-Wissenschaftler. Zurzeit werde dieser Energiebedarf bei der Preisbildung nicht berücksichtigt: „Bezöge man ihn ein, müsste der Fleischpreis, je nach Fleischsorte, um 0,20 bis 1,50 Euro pro Kilo steigen.“

Originalpublikation: Prantik Samanta, Harald Horn and Florencia Saravia: Impact of Livestock Farming on Nitrogen Pollution and the Corresponding Energy Demand for Zero Liquid Discharge. MDPI Water 2022, 14(8), 1278; DOI: 10.3390/w14081278

* S. Wiebe, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 76131 Karlsruhe

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