Ammoniumnitrat in Beirut und überall

Explosiver, klimaschädigender Dünger - unverzichtbar ??

Hinweis auf Alternativen in der Landwirtschaft

 

Zusammenfassung

Ähnlich, wie die großen Automobilhersteller mit der von ihnen entwickelten Antriebstechnik die gesamte Verkehrsinfrastruktur unseres Landes beeinflusst haben und mittlerweile als mächtige Bremser dringend notwendige Änderungen verzögern, so verzögern heute die großen Düngemittelhersteller dringend erforderliche Umstellungen in der Landwirtschaft auf Ökologischen Landbau oder andere naturnahe Verfahren.

Im folgenden Beitrag wird zunächst aus Anlass der furchtbaren Explosionskatastrophe in Beirut das Zerstörungspotential des synthetischen Stickstoffdüngers aufgezeigt.

Sodann wird aufgezeigt, wie wenig Rücksicht auf den Klimaschutz bei der großindustriellen Herstellung von Stickstoffdünger genommen wird.

Schließlich geht es um eine kurze Einführung in alternative naturnahe und klimafreundliche Möglichkeiten der Bodenbearbeitung. Das Interesse dafür soll geweckt werden.

Inhalt - Kapitel ggf. anklicken:

Katastrophen


Aufzeichnung von Explosions-Katastrophen mit Ammoniumnitrat
Immer wieder einmal fliegen Lagerhallen, Frachtschiffe, Eisenbahnwagen oder selbstgebaute Autobomben mit ungeheurer Wucht in die Luft, töten und verletzen hunderte von Menschen und lassen kleine und große Gebäude in Trümmer fallen.
Letztens am 4. August 2020 in Beirut.

Videoaufnahme der Explosion in Beirut

Terroristen müssen nicht lange suchen, wenn sie für ihre Anschläge Sprengstoff benötigen.






Großindustrielle Produktion von Ammoniumnitrat


Beispiel in Rouen - Nummer 1 aller Düngemittelerzeuger in Frankreich

Die Informationen zur großtechnischen Herstellung von Ammoniumnitrat in Rouen entstammen folgender Quelle vermutlich vor dem Jahr 2002 - abgerufen am 16.08.2020

Die großindustrielle Produktion geschieht in drei Schritten:
  1. Großindustrielle Herstellung von Ammoniak NH3
  2. Großindustrielle Herstellung von Salpetersäure HNO3
  3. Verbindung von Ammoniak und Salpetersäure -> zu Ammoniumnitrat NH4 NO3

Großindustrielle Herstellung von Ammoniak NH3

Großindustrielle Herstellung von Wasserstoff
Ausgangsstoffe dafür sind: Methan (Erdgas) und Wasserdampf,
  • Methan C H4
  • Wasser H2 O 
Im ersten Gasofen werden Methan und Wasserdampf zerlegt. Verschiedene Brenner erhitzen zahlreiche Rohre, in denen die Reagenzien mit Hilfe eines Katalysators reagieren.
Es entsteht Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Beides kommt in den zweiten Gasofen.




Gewinnung von Stickstoff
Die Luft enthält etwa 2/3 Stickstoff. Doch dieser muss von den übrigen Bestandteilen der Luft getrennt bzw. isoliert werden:

In einem zweiten Gasofen wird dem heißen Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid noch Luft zugesetzt. Luft, besteht aus etwa 2/3 Stickstoff und 1/3 Sauerstoff und einigen Spurengasen.
  • Sauerstoff der Luft O2
  • Ca. dreimal soviel Stickstoff der Luft N2
Kohlenmonoxid verbindet sich mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid.

Nun müssen noch Stickstoff und Kohlendioxid voneinander getrennt werden.


Abgabe des Kohlendioxids an die Atmosphäre
im Entkarbonisierungsturm

Mit anderen Worten: Die Kohlenstoffatome und die Sauerstoffatome werden zur Energieerzeugung genutzt und dann als klimaschädigendes CO2 in die Atmosphäre abgegeben. Dies ist derzeit offenbar das billigste Verfahren.

Wasserstoff ließe sich auch durch Zerlegen von Wasser (Elektrolyse) erzeugen. Dafür müsste jedoch Energie zugeführt werden. Im Idealfall könnte diese Energie aus Solar- oder Windenergie stammen. Doch das kommt derzeit nur selten vor, weil der Bau von Solar- und Windanlagen verzögert wird.






Synthese von Ammoniak NH3
Im Kompressionsbehälter wird eine stöchiometrische Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff auf mehr als 200 bar komprimiert.

Dabei entsteht Ammoniak NH3






Großindustrielle Herstellung von Salpetersäure HNO3

Salpetersäure wird technisch seit 1908 nach dem Ostwaldverfahren hergestellt. Es handelt sich dabei um die katalytische Oxidation von Ammoniak NH3. Das Ammoniak-Luft-Gemisch wird rasch (1/1000 s Berührungszeit) durch heiße Platin-Rhodium-Netze (Katalysator) geleitet.
Bei 800 °C entsteht Stickstoffmonoxid NO, das beim Abkühlen mit überschüssigem Sauerstoff zu Stickstoffdioxid NO2 und dann in Rieseltürmen mit Wasser H2O zu etwa 60%iger Salpetersäure HNO3 reagiert.






Synthese von Ammoniumnitrat

Ammoniak N H3 + Salpetersäure H N O3 ergibt -> Ammoniumnitrat NH4 NO3

In der oben genannten Quelle wird folgendes Verfahren angedeutet:
Die Neutralisation verläuft in einem Reaktor, in den man Ammoniak und Salpetersäure hinzufügt. Die konzentrierte Flüssigkeit des Ammoniumnitrats wird im oberen Teil eines 35 m hohen Turmes zu Pulver verarbeitet. Dazu wird die sirupartige Flüssigkeit gegen einen kalten Luftstrom gepresst. Dadurch entsteht dann eine Art Pulver oder Granulat. Diese Pulverkörner werden dann weiter bis hin zu einer verwendbaren Größe verdickt.




Explosionsgefährlichkeit und Gefahr der Lachgasentwicklung


Beim vorsichtigen Erhitzen über 170°C zerfällt Ammoniumnitrat gemäß der Gleichung
NH4 NO3 -> 2 H2O + N2O
in Wasser und Lachgas.
Die Entstehung von Lachgas ist keineswegs zum Lachen, denn Lachgas hat eine extrem hohe Klimawirkung: etwa 200 mal so gefährlich wie CO2.

Durch starke Initialzündung zerfällt Ammoniumnitrat folgendermaßen:
 2NH4 NO3 -> 4 H2O + 2 N2 + O2
also in Wasserdampf, Stickstoff und Sauerstoff, d.h. in ausschließlich gasförmige Soffe. Von "Zerfallen" kann eigentlich nicht die Rede sein. Vielmehr kommt es zu einer gewaltigen Volumenzunahme, aus der sich seine außergewöhnliche Sprengkraft ergibt.

Leider gilt Amminiumnitrat aber nicht als Sprengstoff, denn seine Empfindlichkeit gegenüber einem plötzlichen mechanischen Schlag, wenn ein Fallhammer darauf herunter fällt, ist relativ gering. Erst bei einem mechanischem Schlag mit einer Energie von 49 Joule oder mehr explodiert Ammoniumnitrat.
Erst Stoffe, die bereits bei 40 Joule explodieren, fielen in der Vergangenheit unter das Sprengstoffgesetz. Die derzeitigen Regelungen sind komplizierter, doch erlauben sie weiterhin den Einsatz von Ammoniumnitrat in der Landwirtschaft.

Zusatz von Spurenelementen, z.B. bei Blaukorn usw. löst das Problem des mineralischen Stickstoffdüngers nicht

Bild: Blaukorn
Pflanzen benötigen auch Spurenelemente Pflanzen benötigen nicht nur Stickstoff, sondern auch Phosphor und Kalium, sowie weitere Spurenelemente, z.B. Magnesium für das Blattgrün (Chlorophyll).
Die Hersteller von Stickstoffdünger mischen ihrem Mineraldünger diese Chemikalien bei. So entsteht z.B. das Produkt "Blaukorn".

Ab einer bestimmten Menge können Pflanzen diese Nährstoffe jedoch nicht mehr aufnehmen. Die Nährstoffe übersättigen den Boden.
Nährstoffe aus überdüngten Böden gelangen ins Grundwasser. Vor allem Nitrat belastet den Wasserkreislauf. Es landet in Flüssen, Seen und den Meeren. Als Folge kommt es zur sogenannten Eutrophierung der Gewässer. Das Gewässer beginnt, „umzukippen“. Statt der aeroben (mit Sauerstoff) Vorgänge können dann auch anaerobe (ohne Sauerstoff) Abbauvorgänge stattfinden. Dabei werden durch so genannte Fäulnisbakterien auch giftige und klimaschädliche Gase wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Methan freigesetzt.

Chemische Dünger enthalten keine Nahrung für die Boden-Mikroorganismen
Die Mikroorganismen sind wichtig für einen guten Boden. Sie produzieren Humus, der Nährstoffe enthält und die Bodenstruktur auflockert.
Den mineralischen Dünger können die Bodenorganismen leider nicht verarbeiten. Sie können nur organischen Dünger nutzen. Sie versorgen sich dabei selbst und geben gleichzeitig Nährstoffe für die Pflanzen frei.

Europäische Landwirtschaft im Spannungsfeld zwischen Gewinnstreben, Naturausbeutung und Klimaschutz

Informationen von Wikipedia zur gemeinsamem Agrarpolitik:
Hier findet sich eine Fülle von Informationen zur gemeinsamen Agrarpolitik Europas.

Die Ziele der Gemeinsamen Agrarpolitik wurden im Artikel 33 des Gründungsvertrages der Europäischen Gemeinschaft festgelegt:
  • die Produktivität der Landwirtschaft durch Förderung des technischen Fortschritts, Rationalisierung und den bestmöglichen Einsatz der Produktionsfaktoren, insbesondere der Arbeitskräfte, zu steigern; auf diese Weise der landwirtschaftlichen Bevölkerung insbesondere durch Erhöhung des Pro-Kopf-Einkommens eine angemessene Lebenshaltung zu gewährleisten;
  • die Märkte zu stabilisieren;
  • die Versorgung sicherzustellen;
  • für die Belieferung der Verbraucher zu angemessenen Preisen Sorge zu tragen.
Dass solche weitgehenden Ziel nicht überall auf Zustimmung stoßen, mögen zwei willkürlich herausgegriffene Statements demonstrieren:

Landesbauernverband BW: EU-Direktzahlungen müssen weiter Einkommen stützen. 2018, abgerufen am 24. Dezember 2019.

"European commission accused of 'deliberately harming climate action'" The Guardian.co.uk vom 28. Mai 2019.

Die gemeinsame Agrarpolitik (GAP) der Europäischen Union zwängt die Landwirte Europas in ein enges Korsett unzähliger detailierter Einzelbestimmungen, deren Ziel es ist, mit Hilfe fortschrittlicher Technik einheitliche Nahrungsmittel zu einem günstigen Preis innerhalb Europas handelbar zu machen. Während dies in der unmittelbaren Nachkriegszeit nur mit Hilfe staatlicher Zuschüsse gelang, kehrten sich die Verhältnisse langsam um. Ab 1962 bis 1992 wurden zur Preisstützung drei Verfahren angewendet
  • Intervention und Einlagerung von EU-Überschüssen: Die EU setzte Mindestpreise (Interventionspreise) für Agrargüter fest. Fiel der Marktpreis darunter, kaufte die EU Erzeugern Produkte ab. Indem die Stützungskäufe Überschüsse vom Markt nahmen, stabilisierten sie die Erzeugerpreise. Eingelagerte Produkte wurden bei passender Marktlage verkauft, manchmal auf dem Weltmarkt. War der Verkauf nicht möglich, wurden sie vernichtet.
  • Importabschöpfung: Strömte Weltmarkt-Ware zu zu niedrigen Preisen in die EU, setzte man „Schwellenpreise“ fest; die EU forderte die Differenz zwischen Weltmarktpreis und Schwellenpreis als eine Art Zoll ein.
  • Exporterstattung: Um am Weltmarkt wettbewerbsfähig zu sein, konnten Exporteure sich die Differenz zwischen Weltmarktpreis und Schwellenpreis von der EU auszahlen lassen. Landwirte erhielten attraktive Binnenpreise und die Ware gelangte dennoch auf den Weltmarkt.
Mit dem Förderjahr 1993 begann eine radikale Umstellung. Preisstützungen wurden verringert, für bestimmte Kulturen (u. a. Getreide, Mais, Raps) wurden Prämien pro Hektar eingeführt. So erhielt 1 ha Weizen 1993 eine Prämie von 330 DM. Zur „Marktentlastung“ mussten Antragsteller, die mehr als ca. 15 ha Fläche hatten, mindestens 15 Prozent davon ein Jahr stilllegen.

Ein Umschwenken zu einer gemeinwohlorientierten Förderpolitik würde, so der Sachverständigenrat für Umweltfragen, (auch) von deutschen Politikern auf europäischer Ebene aktiv verhindert werden.

Eurostat stellte fest: Landwirtschaftlich genutzte Fläche in der EU von 2003 bis 2013 konstant, doch Zahl der landwirtschaftlichen Betriebe sank um mehr als ein Viertel. 2015, abgerufen am 24. Dezember 2019.

Natur-angepasste Bodenbearbeitung und Gründüngung ermöglicht Verzicht auf großtechnisch produzierten Stickstoffdünger


Befürworter des Ökologischen Landbaus verweisen auf die sogenannten "Leguminosen", die auch unter dem Trivialnamen "Hülsenfrüchtler" bekannt sind. Leguminosen leben in Symbiose mit Knöllchenbakterien. Knöllchenbakterien wandeln Luftstickstoff in pflanzenverfügbaren Stickstoff um. Die Gründüngung mit Leguminosen ersetzt deshalb den Stickstoffdünger. Sie vermeidet dabei aber seine sonstigen Nachteile (Explosionsgefahr, Bildung von Lachgas, Eutrophierung des Grundwassers).

Bei Wikipedia finden sich unter anderem folgende Hinweise:
Die meisten Leguminosen gehen in ihren Wurzelknöllchen eine Symbiose mit stickstoff-fixierenden Bakterien (Rhizobien) ein. Sie machen sich dadurch unabhängig vom Nitratgehalt des Bodens und sind in extrem stickstoffarmen Böden (zum Beispiel Akazien in der „Wüste“) erst lebensfähig. Zum Schutz "ihrer" Bakterien vor Luftsauerstoff sind Leguminosen in der Lage, das Sauerstoff-bindende Protein Leghämoglobin zu bilden.

Durch ihre Rhizobien tragen Leguminosen zur Fruchtbarkeit des Bodens bei (siehe Gründüngung). In der Landwirtschaft werden sie daher gern zur Melioration als Zwischenfrüchte angebaut. Die Stickstofffixierung kann 100 kg/ha pro Monat erreichen. Die positiven Umweltwirkungen der Leguminosen haben zu einer Förderung dieser Kulturen im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik geführt.

Ökonomisch sind die Kulturen noch wenig attraktiv, wenn sie als Einzelkulturen verglichen werden. Wird ihr Vorfrucht­wert in der Fruchtfolge mit berücksichtigt, können Leguminosen unter bestimmten Bedingungen ökonomisch attraktiv sein.

Für eine solche Bewertung sind Modelle entwickelt worden, welche diese Annahme bestätigen und gleichzeitig aufzeigen, dass große Mengen Stickstoffdünger eingespart und Lachgasemissionen reduziert werden können.
Reich bebilderte Hinweise auf den Nutzen der sogenannten Gründüngung

Resümee - Gefahren und Nachteile sind lange bekannt

Die Hinweise des vorliegenden Beitrages zeigen, dass bereits in der Vergangenheit die Gefährlichkeit des Ammoniumnitrats sowohl bei der Herstellung, als auch bei der Lagerung und beim Transport bekannt war.
Auch war bekannt, dass Ammoniumsulfat als terroristischer Sprengstoff eingesetzt wird.
Weiterhin war bekannt, dass bei der Herstellung CO2 emittiert wird.
Es war auch bekannt, dass der Einsatz von Stickstoffdünger nützliche Bodenbakterien abtötet und klimachädliches Lachgas emittiert.
Schließlich ist schon lange bekannt, dass Nitrat aus der Stickstoffdüngung im Grundwasser, in Flüssen, Seen und Meeren landet und die Trinkwasserversorgung gefährdet.

Bild: Algenblüte bereits im Sommer 1952 am Strand von Spiekeroog
Algenblüte
Dieses Foto aus dem Sommer 1952 am Strand der Nordseeinsel Spiekeroog zeigt die sogenannte Algenblüte. Sie ist eine Folge der Eutrophierung der Gewässer. Aus dem Grundwasser und durch Bäche und Flüsse werden die beteiligten Stickstoffverbindungen schließlich ins Meer geschwemmt. Möglicherweise war auch an dieser Algenblüte die Düngung mit Ammoniumnitrat beteiligt. Nachträglich lässt sich das aber nicht mehr feststellen.
Es zeigt sich aber, dass die Eutrophierung der Gewässer als Problem schon lange bekannt ist.

Denitrifikation
Der im Nitrat gebundene Stickstoff wird durch Denitrifikation zu molekularem Stickstoff N2 umgesetzt, also in eine Form überführt, die von den meisten Lebewesen nicht als Stickstoffquelle genutzt werden kann. In Gewässern und Böden ist er damit nicht mehr im Sinne eines Düngemittels verfügbar und nicht mehr umweltrelevant. Der entstandene molekulare Stickstoff N2 entweicht größtenteils in die Atmosphäre, in der er ohnehin Hauptbestandteil ist. Die Denitrifikation und der erst in jüngerer Zeit entdeckte Anammox-Prozess (Anaerobe Ammonium-Oxidation).
NH4+ + NO2− -> N2 + 2 H2O
sind die einzigen bekannten Stoffwechselwege, bei denen gebundener Stickstoff wieder in die molekulare Form übergeht, und sind daher ein wesentlicher Bestandteil des Stickstoffkreislaufes.
Technisch wird die Denitrifikation in der Abwasserreinigung in Kläranlagen zur Eliminierung von Nitrat eingesetzt. Sie kann auch zur Entfernung von Nitrat bei der Trinkwassergewinnung (siehe Wasseraufbereitung) verwendet werden. Als Reduktans (Elektronendonator) wird dabei oft Alkohol, seltener molekularer Wasserstoff angewandt.

Ein ausdrückliches Verbot von Ammoniumsulfat als Dünger ist überfällig.

Eine grundlegende Umstellung der Landwirtschaft ist dringendst erforderlich.
Der vorliegende Beitrag soll die Aufmerksamkeit auf dieses Thema lenken.