Das sollte sich ändern, sagt die Biogeochemikerin Sarah Cornell. Denn auch diese Verbindungen sind, ebenso wie CO2, schädlich für das Klima.

Der Klimafeind Nummer eins ist bei Klimakonferenzen, wie dem Weltklimagipfel in Paris, zumeist schnell benannt: Kohlendioxid. Doch CO₂ ist nicht die einzige chemische Substanz, die beim menschengemachten Klimawandel eine zentrale Rolle spielt. Nicht weniger schädlich sind Verbindungen wie das als „Lachgas“ bekannte Distickstoffmonoxid.

Dabei gäbe es ohne Stickstoff kein Leben, denn das Gas macht 78 Prozent der Erdatmosphäre aus. Pflanzen benötigen ihn in seinen chemischen Verbindungen, um zu wachsen, Menschen und Tiere für das Protein ihrer Muskeln. Doch die Dosis macht das Gift: Ein Zuviel an Stickstoff gefährdet Gesundheit und Klima, warnten kürzlich Expert/inn/en einer Tagung der Kommission Klima und Luftqualität der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Denn Stickstoffverbindungen, die beispielsweise durch Verbrennungsprozesse in Automotoren freigesetzt werden oder im Ackerboden aus Kunstdünger entstehen, können vielfältige schädliche Einflüsse in der Umwelt bewirken. So ist etwa Distickstoffmonoxid pro Molekül rund dreihundertmal stärker klimawirksam als CO₂. Warum Stickstoff zunehmend zu einem Problem wird und was getan werden müsste, um schädliche Wirkungen zu reduzieren, erklärt die Biogeochemikerin Sarah Cornell, die bei der Tagung zu Gast war.

Warum werden die Risiken der Stickstoffemissionen nach wie vor unterschätzt?

Cornell: Es gibt mehrere Gründe, warum Stickstoff nicht weit oben auf der politischen Agenda steht – und übrigens auch nicht auf der wissenschaftlichen. Etwa historische. Seit man den Treibhauseffekt verstanden hat, also seit über einem Jahrhundert, wird er als ein globales Phänomen betrachtet. Mit der Erkenntnis, dass sich anthropogene CO₂ Emissionen zu einem Problem entwickeln würden, hat man begonnen,globale politische Lösungen zu suchen. Probleme, die durch Stickstoff entstehen, wirken sich eher lokal aus. Als Folge von intensiver Landwirtschaft, Industrialisierung und Urbanisierung sind die Auswirkungen inzwischen auch in größeren Skalen zu bemerken. Das ist aber eine vergleichsweise junge Entwicklung der letzten 50 Jahre. Daher waren die ursprünglichen politischen Reaktionen ebenfalls lokal. Diese fragmentierten lokalpolitischen Strukturen erschweren es der Wissenschaft aber auf großräumige Auswirkungen und die damit verbundenen Risiken aufmerksam zu machen. Auch eine Gesamtkoordination und einheitliche Reaktion werden dadurch nicht leichter.

Wie könnte Stickstoff zu einem Thema der globalen Politik werden?      

CO₂ ist aufgrund seiner langen Lebensdauer in der Atmosphäre und aufgrund der massiven Emissionen der reichen, entwickelten Länder ein ganz klar politisches Thema mit mehr oder weniger eindeutigen Gewinnern und Verlierern unter den Nationen. Auch beim Stickstoff gibt es Gewinner und Verlierer. Doch da die Auswirkungen quasi „zuhause“ zu spüren sind, ist die Sichtbarkeit dieses Problems der internationalen Ebene viel geringer. Diese Situation scheint sich aber gerade zu ändern,  mit der Globalisierung der Lebensmittelproduktion und der Wirtschaftssysteme, aber auch aufgrund nach wie vor bestehender fundamentaler Ungerechtigkeiten, wodurch ein großer Teil der Weltbevölkerung nicht ausreichend mit Nahrung versorgt ist. Diese Faktoren sowie ein wachsendes Verständnis für die globalen systemischen Umweltfolgen der Veränderung von Stickstoffkreisläufen werden das Thema auch auf globaler Ebene für die Politik relevanter machen.

CO₂ kennt jeder, Stickstoff ist hingegen eher Experten ein Begriff.

Die schiere Komplexität der „Stickstoff-Story“ ist tatsächlich ein weiterer Grund, warum das Thema immer noch wenig bekannt ist. Es gibt viele Emissionsquellen, viele Stoffwechselwege und zahlreiche ökologische und physikalisch-chemische Auswirkungen – zum Beispiel Überdüngung, Probleme der Luftqualität, Klimawandel. Diese vielen „kleinen“ Risiken machen ein Eingreifen schwieriger als bei einem einzigen großen Risiko. Stickstoff ist zudem eine echte kommunikative Herausforderung: „Unsere Kohlendioxid-Emissionen werden das Wetter für Jahrzehnte ruinieren und Menschen werden sterben“ – das versteht jeder. „Unsere Stickstoff-Emissionen werden die grundlegenden Funktionen der gesamten Erde fundamental verändern und zu einer riesigen Menge an lokalen und regionalen Umweltverschmutzungen führen, an Land, in Flüssen, Seen und dem Meer, in der Atmosphäre und in der lebenden Natur...“ – das ist schon etwas schwieriger zu transportieren.

Ein Großteil der Atmosphäre besteht aus Stickstoff. Warum kann er überhaupt zu einer Gefahr werden?

Der Stickstoff der Atmosphäre ist zunächst keine Gefahr. Es ist ein chemisch sehr stabiles Gas. Die chemische Dreifachbindung, welche die zwei Atome in Stickstoffmolekülen zusammenhält, zählt sogar zu den stärksten, die existieren. Alles in der Natur hat sich vor dem Hintergrund dieses stabilen Stickstoffgases in der Atmosphäre entwickelt – das ist sozusagen die Erde im „Normalzustand“. Ein vergleichsweise kleiner Anteil des gesamten Stickstoffs der Erde liegt in einer reaktiven Form vor, die von lebenden Organismen für Wachstum und Stoffwechsel benötigt wird. Doch wenn Stickstoff nicht in der richtigen Menge gegenüber anderen wichtigen Elementen zur Verfügung steht, können sich Lebewesen nicht entfalten. Das bedeutet, dass Ökosysteme sich verändern – wobei manche Organismen besser mit einer solchen Veränderung klar kommen als andere. Wir können das zum Beispiel bei Seen beobachten, in denen sich Algenblüten bilden, die größere Wasserpflanzen zum Absterben bringen. Kurz gesagt: In dem Moment, in dem die Menschheit begonnen hat atmosphärischen Stickstoff in – verglichen mit dem natürlichen Vorkommen – großen Mengen zu produzieren, hat sie in den „Normalzustand“ der Erde eingegriffen.

Und wodurch wird der Anstieg der Stickstoff-Emissionen heute verursacht?

Hauptsächlich durch intensive Landwirtschaft, die abhängig ist von Kunstdünger und von der großflächigen Verwendung dieser künstlichen aber auch der organischen Düngemittel. Hinzu kommt die Viehhaltung. Aber auch Industrie, Transport und Energiegewinnung spielen eine Rolle.

Wo liegen die Grenzen des menschlichen Eingriffs in das „System Erde“?

Das ist nicht leicht zu beantworten. Ich bin auch nicht sicher, ob wir bereits über die richtigen Analyseinstrumente verfügen, um diese Frage vollständig beantworten zu können. Wir haben inzwischen zwar die Möglichkeit viele einzelne Aspekte des Stickstoffkreislaufs auf einer globalen Ebene zu beobachten, aber wir haben im Fall von Stickstoff und anderen Elementen nicht dasselbe Modellierungsvermögen für das „System Erde“, wie wir es für das physikalische Klima besitzen. Wir wissen, dass Stickstoff das „System Erde“ durchläuft, doch uns fehlt das schlagkräftige Prognosewissen, das wir für CO₂ und das Klima haben. Wir können feststellen, was extrem hohe Konzentrationen von Stickstoffverbindungen in marinen Systemen anrichten – sie können ganze Ökosysteme zerstören, indem absterbende Organismen Sauerstoffmangel erzeugen und so „tote Zonen“ hinterlassen, die sehr lange brauchen, um sich wieder zu erholen. Wir können ebenfalls feststellen, was stark erhöhte Konzentrationen an atmosphärischen Stickstoffverbindungen für Menschen und Naturräume bedeuten. Ich hoffe aber, dass die akuten lokalen und regionalen Verschmutzungen dazu führen, dass gehandelt wird, damit dauerhafte oder größere Probleme vermieden werden – das ist etwas, woran derzeit zahlreiche Wissenschaftler/innen arbeiten.  

Der worst-case könnte uns also noch bevorstehen?

Wenn die Ökologie uns eines lehrt, dann ist es die Tatsache, dass wir als Spezies Bedingungen erzeugen können, die ungeeignet sind für unser Wohlbefinden oder sogar für unser Überleben – und dass andere Spezies wahrscheinlich in diesen für uns feindlichen Lebensbedingungen gedeihen. Wenn wir nur einen Funken Verstand haben, dann nutzen wir unsere Voraussicht um Entscheidungen zu treffen, die den menschlichen Einwirkungen Grenzen setzen anstatt diesen Weg weiter zu beschreiten bis die Natur für uns entscheidet. So galt das Treibhausgas Distickstoffmonoxid, das als Lachgas bekannt ist, als stabile und damit nicht besonders interessante Verbindung, bis erkannt wurde, dass seine Konzentrationen rasch steigen – als Resultat menschlicher Aktivitäten als auch aufgrund sich verändernder biologischer Reaktionen darauf. Es gibt bereits Forschungen, die sich mit Feedbackprozessen zwischen Stickstoffkreislauf und Klima auseinandersetzen. Sie deuten darauf hin, dass mit dem Anstieg der Klimaerwärmung die Lachgas-Emissionen ebenfalls steigen könnten, was eine wechselseitige Verstärkung zur Folge hätte.

Was kann getan werden, um die Stickstoff-Emissionen zu reduzieren?

Am wichtigsten wird sein, die bestehenden landwirtschaftlichen Praktiken zu ändern. Aber auch im täglichen Leben können wir etwas tun. Zum Beispiel durch den Konsum von Nahrungsmitteln, die eine bessere Stickstoffbilanz aufweisen und nicht über weite Strecken transportiert wurden. Wir sollten Fleisch und Geflügel verzehren, das nicht aus Massentierhaltung stammt. Auch der geringere Verbrauch fossiler Energieträger ist eine Maßnahme zur Reduktion von Emissionen. Viele entwickelte Länder verfügen bereits über entsprechende Regulierungen. Natürlich könnte mehr getan werden. Wir müssen aber auch dafür sorgen, dass wir das Problem nicht exportieren, indem wir Güter verbrauchen, die in anderen Teilen der Welt mit sehr schlechter Stickstoffbilanz produziert wurden. Wobei wir eines berücksichtigen sollten: Anderswo auf der Welt ringen Menschen mit nährstoffarmen Böden. Wir mit einem „Zuviel“ an Stickstoff sollten daher überlegen, wie wir jene mit einem „Zuwenig“ an Stickstoff unterstützen könnten. Der Austausch von Wissen zum Recycling von Nährstoffen ist eine Möglichkeit der Hilfe. Aber es gibt noch einen großen Spielraum für weitere Maßnahmen einer umverteilenden und gerechteren Politik.