Eindhoven / Kampala – Landwirte in der Dritten Welt können ihren Bedarf an Stickstoffdünger künftig selbst herstellen. Sie brauchen dazu relativ kleine Mengen flüssigen Stickstoffs, Solarstrom und Wasser sowie einen Reaktor, den Forscher an der Technischen Universität Eindhoven (TU/e) entwickelt haben.
Elektronen boosten Stickstoff
Das in Eindhoven entwickelte Verfahren kommt ohne jegliche Emissionen aus. Es produziert auch keinen klassischen Dünger, sondern eine flüssige Stickstoffverbindung, die ebenso wie dieser von Pflanzen aufgenommen werden kann. Der träge Stickstoff wird mithilfe eines Plasmas auf Trab gebracht. Es ist ein Gemisch aus Ionen, Elektronen und Atomen, das sich mittels elektrischer Energie erzeugen lässt. Mit einem Plasma lassen sich beispielsweise Oberflächen von Kunststoffbauteilen behandeln, sodass sie lackiert werden können.
Im Fall der Düngerherstellung ist das Plasma kalt. Nur die darin umherirrenden Elektronen sind «heiss» und damit auf einem hohen energetischen Niveau. Diese Energie geben sie an die Stickstoffatome weiter, deren Bindungen dadurch aufbrechen. Das macht sie reaktionsfreudig, sodass sie sich mit Sauerstoff zu Stickoxiden verbinden. Dieses reagiert mit Sauerstoff und Wasser zu Nitrat, das von Pflanzen aufgenommen werden kann. Man nennt dieses Verfahren Stickstofffixierung. In der Natur gelingt dieser Prozess bestimmten Bakterien, die in Symbiose mit den Wurzeln von Hülsenfrüchten leben. Nach deren Ernte kann der Acker für den Anbau von Pflanzen genutzt werden, die Stickstoff benötigen. Zusätzliches Düngen entfällt.
Besser als industrieller Dünger
In dem Reaktor entsteht ein Flüssigdünger, der 20 Prozent Nitrat enthält. Damit übertrifft er den industriell hergestellten Dünger, wie Messungen von TU/e-Forscherin Stella Kabiri gezeigt haben, die am ugandischen Agrarforschungszentrum (NARO) arbeitet. Die TU/e hat ihr einen Plasmareaktor zur Verfügung gestellt. «Landwirte können genau die Menge an Dünger herstellen, die sie benötigen», sagt Sirui Li, der zur Forschergruppe um Fausto Gallucci gehört, die den Reaktor entwickelt hat. Der Reaktor könne beliebig oft ein- und ausgeschaltet werden. (pte/mc/ps)
