Lebenszyklus-Analyse von Ammoniumnitrat

Eine Lebenszyklusanalyse von Düngemitteln bestimmt die Treibhausgasemissionen und die Absorptionen bei Produktion, Transport und Lagerung von Düngemitteln, sowie während ihrer Anwendung und beim Pflanzenwachstum, das heißt während jeder Phase des "Lebens" eines Düngemittels.

Die Darstellung auf den folgenden Seiten erklärt den Lebenszyklus von Ammoniumnitrat (AN), der gebräuchlichsten Stickstoffquelle in der europäischen Landwirtschaft.

 

AN ist in handelsüblichen Produkten wie Kalkammonsalpeter (KAS), NPK, NP, NK usw. zu finden. Die Abgabe und die Aufnahme von THG werden für jede Phase des Düngerlebenszyklus angegeben: Herstellung in einer repräsentativen Anlage von Yara, Transport und Anwendung, Wachstum der Pflanzen, Verbrauch als Nahrungsmittel bzw.Futter oder Bioenergie sowie der Erhalt von natürlichen CO2- Senken wie Wäldern und Feuchtgebieten.

Um verschiedene THG vergleichbar zu machen, werden sie in CO2-Äquivalente (CO2-Äqu) umgerechnet.

So zählt 1 kg N2O zum Beispiel 296 kg CO2-Äqu, da es eine 296 Mal stärkere Wirkung auf das Klima hat als CO2. Zur weiteren Erleichterung von Vergleichen wurden alle Werte in dieser Darstellung pro kg ausgebrachtem Stickstoff ausgedrückt.

Düngemittel-Produktion

Beim Betrieb von Ammoniak- und Salpetersäureanlagen mit besten verfügbaren Techniken (BVT) beträgt der CO2-Fußabdruck von Ammonnitrat (z.B. in KAS) insgesamt 3,6 kg CO2-Äqu pro kg N.

 

Ammoniakproduktion

Zur Bindung von Stickstoff aus der Luft ist Energie notwendig. Erdgas stellt dafür die effizienteste Energiequelle dar. Yaras Anlagen zählen weltweit zu den energieeffizientesten Produktionsstätten.

 

• Durchschnittlicher Energieverbrauch in Europa:35,2 GJ pro Tonne Ammoniak • EU BVT-Energieverbrauch: 31,8 GJ pro Tonne Ammoniak (= 2,2 kg CO2 pro kg N in AN)

Salpetersäure-Produktion 

Salpetersäure wird zur Herstellung von AN-basierten Düngern genutzt. Bei ihrer Produktion entsteht N2O. Durch die von Yara entwickelte katalytische Reinigung fallen die N2O-Emissionen sogar unter BVT-Niveau.

 

• N2O-Emissionen ohne Reinigung: 7,5 kg N2O pro Tonne Salpetersäure • EU BVT-Emissionen mit Reinigung: 1,85 kg N2O pro Tonne Salpetersäure (= 1,3 kg CO2-Äqu pro kg N in AN)

 

Granulierung 

Aus Ammoniak und Salpetersäure hergestellte AN-Lösungen werden granuliert oder kristallisiert, um ein festes und hochwertiges Düngemittel zu erhalten. Für die Granulierung wird Energie benötigt.

 

• Durchschnittlicher Energieverbrauch in Europa: 0,5 GJ pro Tonne Produkt (= 0,1 kg CO2 pro kgN in AN)

Verbesserungs-Potential

  1. Verbesserung der Energieeffizienz der Ammoniak- und Salpetersäureproduktion

  2. Einführung und weitere Optimierung der katalytischen N2O-Reinigung

Transport

Ammoniumnitrat wird per See- bzw.Binnenschifffahrt, Straße oder Eisenbahn transportiert.

• Europäischer Durchschnitt: 0,1 kg CO2 pro kg N

Verbesserungs-Potential

  1. Optimierung der Logistikkette von den Produktionsstätten bis zu den Landwirten

Düngeranwendung

Stickstoff organischer oder anorganischer Herkunft wird von Mikroorganismen im Boden umgesetzt. Bei diesem Vorgang kann N2O in die Luft entweichen. Außerdem wird beim Betrieb landwirtschaflticher Maschinen für die Düngung und anderen Feldarbeiten CO2 ausgestoßen. • Durchschnittlicher Fußabdruck von AN: 5,1 kgCO2-Äqu pro kg N

Verbesserungs-Potential 

  1. Sicherstellen einer ausgewogenen Pflanzenernährung mit allen notwendigen NährstoffenTailor N-application according to actual crop needs 

  2. Anpassung der N-Düngung an den Bedarf der Kulturen; Vermeidung von Überdüngung

  3. Vermeidung gasförmiger Ammoniakverluste, z.B. durch Einarbeitung in den Boden

  4. N-Düngung zum Bedarfszeitpunkt zur Sicherstellung einer raschen Aufnahme (geteilte N-Gaben)

  5. Einsatz von Präzisionsdüngung (N-Sensor, N-Tester)

  6. Erhalt einer guten Bodenstruktur (gute Wasserführung, geringe Verdichtung)

  7. Auswahl geeigneter Dünger (KAS statt AHL oder Harnstoff)

  8. Effiziente Verwendung von organischem Dünger

Biomasse-Produktion

Pflanzen nehmen während ihres Wachstums große Mengen CO2 auf. Eine optimierte Düngung kann die Biomasseproduktion und somit die CO2-Aufnahme im Vergleich zu Feldern, die lange nicht gedüngt wurden, um das 4-5fache steigern. Beispielsweise bindet ein mit 170 kg N / ha erzielter Getreideertrag von8 t / ha eine CO2-Menge von 12800 kg / ha. Das entspricht einer Bindung von 75 kg CO2 pro kg ausgebrachtem N.

 

• Beispiel Fußabdruck: -75 kg CO2-Äqu pro kg N

 

 

Verbesserungs-Potential 

  1. Sicherstellung der optimalen Düngung zur Erhöhung der Biomasseproduktion und CO2-Aufnahme pro ha
  2. Vermeidung der Inkulturnahme naturnaher Flächen (Landnutzungsänderungen) an einem Ort zum Ausgleich reduzierter Effizienz an einem anderen Ort
  3. Erhalt und Erhöhung des im Humus gebundenen CO2 durch erhöhte Zufuhr organischer Materialien in den Boden (z. B. Ernteresten) und bodenschonende Bearbeitungstechniken

Biomasse-Verbrauch

Die produzierte Biomasse dient zum größten Teil als Nahrungs- oder Futtermittel. Die CO2-Fixierung ist daher nur von kurzer Dauer und kann global nicht als Beitrag zur Reduzierung betrachtet werden. Für Bioenergie sieht die Bilanz anders aus, da sie die Verbrennung von fossilen Brennstoffen vermeidet. So lassen sich die CO2- Emissionen beim Heizen durch die Verwendung von Biomasse anstelle von Mineralöl um bis zu 70 - 80 % senken.

Most of the biomass produced is consumed as food or feed. CO2 fixation is therefore only short term and cannot be considered a saving on a global scale. The balance is different for bio-energy since it avoids the burning of fossil fuels. For example, using biomass instead of mineral oil for heating purposes reduces the CO2 emission by as much as 70-80%. 

Verbesserungs-Potential 

  1. Effizienzoptimierung bei der Bioenergieproduktion
  2. Produktivitätssteigerung bei der Nahrungs- und Futtermittelerzeugung gibt mehr Anbauflächen für die Bioenergieproduktion frei

Wälder und Feuchtgebiete

Wälder und Feuchtgebiete binden 2 - 8 Mal mehr CO2 als Agrarflächen. Die meist durch Brandrodung von Tropenwäldern bedingte Landnutzungsänderung in landwirtschafltiche Nutzflächen ist eine bedeutende CO2-Emissionsquelle und repräsentiert rund 12 % des vom Menschen verursachten CO2-Ausstoßes. Der Schutz von tropischen und borealen Wäldern ist der wichtigste Beitrag zur Bremsung des Klimawandels.

 

 

Verbesserungs-Potential 

  1. Schutz von Tropenwäldern, Feuchtgebieten und Savannen

  2. Wiederaufforstung, Renaturierung von Feuchtgebieten

  3. Walddüngung zur Steigerung der langfristigen Bindung von CO2

  4. Vermeidung weiterer Landnutzungsänderungen durch die Steigerung der Produktivität existierender Anbauflächen