Gülle

Bochumer Forscher kämpfen gegen Güllemassen auf den Feldern

200 Millionen Kubikmeter Gülle werden jährlich auf deutschen Feldern verspritzt. Das belastet die Umwelt und das Trinkwasser. Die EU hat Deutschland wegen zu hoher Nitratwerte im Grundwasser verklagt.

200 Millionen Kubikmeter Gülle werden jährlich auf deutschen Feldern verspritzt. Das belastet die Umwelt und das Trinkwasser. Die EU hat Deutschland wegen zu hoher Nitratwerte im Grundwasser verklagt.

Foto: Philipp Schulze/dpa

Bochum.   Mit einem neuartigen Nitratsensor können Bauern die Belastung auf dem Acker testen. Das soll die Erträge steigern und die Überdüngung verhindern.

Mit Mistschaufeln, Treckern und Plakaten demonstrierten kürzlich Tausende Bauern in Münster gegen eine weitere Verschärfung der Düngeregeln. Die Pläne für ein strengeres Düngerecht, die Deutschland auf Druck der EU vorbereiten muss, bringen die Landwirte in Rage. Sie befürchten niedrigere Erträge und höhere Kosten für die Mist-Entsorgung. Dies könne Existenzen bedrohen, schimpfen die Landwirtschaftsverbände.

Die EU hatte Deutschland wegen zu hoher Nitratwerte im Grundwasser vor dem Europäischen Gerichtshof verklagt und 2018 Recht erhalten. Daher müssen die erst 2017 geänderten Düngeregeln erneut nachgebessert werden. Wenn Deutschland den Vorgaben nicht nachkommt und die Nitratbelastung im Trinkwasser nicht deutlich reduziert, drohen der Bundesregierung Strafzahlungen von 861.000 Euro – pro Tag.

Landwirte kippen oft zu viel Gülle auf den Acker

Etwa 30 Prozent der landwirtschaftlichen Flächen gelten als überdüngt. Schon seit Jahren ignoriert die Bundesregierung die EU-Vorgaben, nun ist schnelles Handeln geboten, mahnen Wasserversorger und Naturschützer. Nötig seien eine rasche Reduzierung der Nutztiere auf engem Raum, ein Stopp der Gülle-Importe und eine Düngung, die dem tatsächlichen Bedarf der Pflanzen entspricht. Doch was die Pflanze genau benötigt, lässt sich schwer feststellen. Fehlt es dem Boden an Nährstoffen wie Nitrat oder Phosphat, sinkt der Ertrag.

„Viele Landwirte düngen daher mehr als nötig, um nur ja keinen Mangel aufkommen zu lassen“, sagt Prof. Nicolas Plumeré, Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Nanostrukturen an der Ruhr-Uni Bochum. Das stinkt nicht nur zum Himmel, sondern belastet auch Umwelt und Grundwasser.

Gemeinsam mit Tobias Vöpel hat Plumeré einen Nitratsensor entwickelt, mit dessen Hilfe der Landwirt in Sekunden den genauen Nitratgehalt der Pflanzen auf dem Feld messen kann. Das von der EU geförderte System werde auf Flächen der Landwirtschaftskammer NRW getestet und soll im kommenden Jahr marktreif sein, kündigte Vöpel an.

So einfach wie eine Blutzuckermessung

Und das geht so: Das Bochumer Team entwickelte einen Nitrattest, der ähnlich funktioniert wie die Blutzuckermessung bei Diabetes. Ein Tropfen Planzensaft wird aus einem Blatt herausgepresst und auf einen Teststreifen gegeben. Dieser Streifen wird in ein Messgerät gesteckt, das mit dem Smartphone des Landwirts verbunden ist. Kurz darauf kann der Bauer auf der App ablesen, ob seine Pflanzen gedüngt werden müssen oder nicht.

Der Clou der Sache ist der Teststreifen, der kleiner ist als eine Cent-Münze und noch weniger kosten soll. Der Sensor ist mit aufgedruckten Einweg-Elektroden versehen, die den Nitratgehalt des Pflanzensaftes messen. Der Prototyp des Messgeräts kostet derzeit noch rund 2000 Euro, erklärt Vöpel. In Arbeit sei aber ein Apparat, der im Verkauf nur noch rund 50 Euro kosten werde.

Das System sei so einfach wie möglich ausgelegt worden, denn schließlich soll es weltweit auf jedem Acker leicht und zuverlässig einsetzbar sein. „Der Landwirt kann bei dem Test nichts falsch machen“, sagt Plumeré. Die Exaktheit der Messung stehe nicht an erster Stelle, denn darum gehe es dem Bauern gar nicht. „Er will nur wissen, welche Art von Dünger in welcher Menge er wann auf sein Feld ausbringen muss.“ Die Vorteile: eine optimale Düngung, höhere Ernteerträge, bessere Qualität, weniger Dünger, geringere Belastung der Gewässer – und mehr Geld auf dem Konto der Bauern.

Sensor schickt Daten in die Cloud

Die Wissenschaftler verknüpfen mit dem Sensor aber noch ein größeres Ziel. Eine zugehörige Software soll aus den mit vielen Sensoren ermittelten Nitratwerten, die direkt in eine Datencloud gesendet werden, regionale Nitratlandkarten erzeugen. Verknüpft mit Wetterdaten und Satellitenbildern lassen sich dadurch auch Trends beim Düngemittelbedarf vorhersehen. Vöpel erklärt: „Wenn Satellitenbilder Hinweise darauf geben, dass Pflanzen sich auf einem bestimmten Acker nicht gut entwickeln, kann der Landwirt aufs Feld gehen, um die Nitratwerte nachzumessen und die Düngung anzupassen.“

Die Bochumer sind überzeugt, dass sich ihr Nitratsensor auch in Entwicklungsländern einsetzen lässt. „Wir denken vor allem an kleine Farmer, die gerade genug erzeugen, um sich selbst zu versorgen.“ Mit Hilfe ihres Systems ließen sich ihre Erträge steigern und eventuelle Überschüsse verkaufen. Denn das ist eine Motivation der Bochumer Forscher: „Wir wollen Wissenschaft für alle machen“, sagt Vöpel. Der Streit mit der EU um die verschärften Düngeregeln könnte ihrer Erfindung einen ersten Schub verleihen.

>>>> Zwölf Badewannen Gülle pro Einwohner

Als Ursache für die zu hohe Nitratbelastung des Grundwassers gilt der übermäßige Einsatz von Gülle. Sie fällt bei der Tierhaltung an und soll auf den Feldern durch ihren Stickstoffgehalt den Pflanzen beim Wachstum helfen. Laut Statistischem Bundesamt landen in Deutschland jährlich 200 Millionen Kubikmeter „flüssiger Wirtschaftsdünger“ – neben Gülle auch Gärreste von Biogasanlagen – auf den Feldern. Das entspricht laut BUND zwölf Badewannen voll Gülle pro Einwohner.

Nitrat in Flüssen und Seen führt zur Überdüngung. Bei Säuglingen kann es zu Störungen des Sauerstofftransports im Blut führen. Daher schreibt die Trinkwasserverordnung einen Höchstgehalt von 50 Milligramm pro Liter vor.

Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft hat errechnet, dass die Entfernung des Nitrats aus dem Grundwasser derzeit 40 Cent pro Kubikmeter Wasser kostet. In Zukunft könnten die Kosten auf bis zu einen Euro steigen. Diese Kosten werden an alle Wasserverbraucher weitergereicht.

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