Stickstoff & Dünger

Mit jedem Atemzug holst du dir vor allem ein Gas in die Lunge, das dein Körper gar nicht nutzt: Stickstoff. Trotzdem steckt genau dieses Gas in deinem Frühstücksbrot, in der Pasta und im Salat. Wie kommt der Stickstoff aus der Luft auf deinen Teller? Diese Geschichte gehört zu den wichtigsten der ganzen Chemie.

Ein träger Riese

Luft besteht zu etwa 78 % aus Stickstoff und nur zu etwa 21 % aus Sauerstoff. Stickstoff schwebt als Molekül N₂ durch die Luft: zwei Stickstoffatome, die extrem fest aneinander hängen. Diese Bindung ist so stark, dass N₂ fast nie freiwillig reagiert. Man sagt: Stickstoff ist träge. Genau das ist das Problem für Pflanzen. Sie brauchen Stickstoff dringend, um Blätter und Eiweiße zu bauen, aber sie können das träge N₂ aus der Luft nicht aufnehmen. Sie brauchen ihn gebunden, also in Verbindungen wie Ammoniak (NH₃) oder Nitraten im Boden. In der Natur schaffen diese Umwandlung nur Blitze und besondere Bakterien an den Wurzeln von Erbsen, Bohnen und Klee. Für große Ernten reicht das bei Weitem nicht.

Brot aus Luft: Haber-Bosch

Anfang des 20. Jahrhunderts gelang Fritz Haber und Carl Bosch etwas, das vorher unmöglich schien: Sie zwangen das träge N₂ im großen Stil zur Reaktion. Bei hohem Druck, hoher Temperatur und mit einem Katalysator reagiert Stickstoff mit Wasserstoff zu Ammoniak: N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃. Aus Ammoniak wird Kunstdünger, und mit Kunstdünger wachsen auf demselben Feld viel größere Ernten. Man schätzt, dass etwa die Hälfte der Menschheit ohne dieses Verfahren nicht satt würde. Deshalb sagt man auch: Haber-Bosch macht Brot aus Luft.

Zu viel des Guten

Dünger ist ein Segen, aber die Dosis macht das Gift. Was die Pflanzen nicht aufnehmen, spült der Regen in Bäche, Flüsse und Seen. Dort düngt der Stickstoff Algen, die Algen wuchern, sterben ab und ihr Abbau verbraucht den Sauerstoff im Wasser. Fische und andere Lebewesen ersticken. Wie beim Recycling gilt auch hier der Kreislauf-Gedanke: Stickstoff soll vom Feld in die Pflanze, in unser Essen und über Kompost oder Gülle zurück auf das Feld, statt ins Wasser zu entkommen. Kluges Düngen heißt: die richtige Menge zur richtigen Zeit.