Lexikon des Agrarraums

Methan

Ein sowohl direkt wie auch indirekt treibhauswirksames Spurengas. Methan nimmt pro Molekül im Vergleich zum CO₂ das 30fache an Wärme auf.

Methan (CH₄) entsteht stets dort, wo organisches Material unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) abgebaut wird. Die wesentlichen natürlichen Quellen für Methan sind Feuchtgebiete (Sumpfgas), Ozeane und Seen sowie die Aktivität von Termiten; die anthropogenen Quellen sind Naßreisanbau, Viehhaltung, Lagerung und Ausbringung von Wirtschaftsdünger, Biomasseverbrennung und Brandrodung in den Tropen, Erdöl/Erdgas-Förderung und -Verteilung, Kohlebergbau, Abwassersysteme und Mülldeponien.

Die wichtigste Abbaureaktion stellt die Umsetzung mit photochemisch in der Troposphäre gebildeten Hydroxylradikalen (OH) dar. Dabei entstehendes Ozon stellt die indirekte Treibhauswirkung des CH₄ dar. Unbedeutender sind die gleichen Reaktionen in der Stratosphäre. Daneben vollzieht sich ein mikrobieller Abbau in Böden.

In den vergangenen 200 Jahren stieg die atmosphärische Methankonzentration von etwa 0,8 ppmv auf 1,72 ppmv Anfang der neunziger Jahre. Dieser Anstieg verläuft seit längerer Zeit in etwa parallel mit dem Weltbevölkerungswachstum.

Global ist die Landwirtschaft für knapp 60 % aller anthropogenen CH₄-Emissionen (jährliche Gesamtsumme etwa 360 Mio. t CH₄) verantwortlich, in Deutschland für 34,2 %.

Die Methanbildung in den Reisfeldern erfolgt durch anaerobe mikrobiologische Prozesse beim Abbau organischer Substanzen im Boden. Anoxische Bedingungen im Boden entstehen als Folge der Überflutung. Die Intensität der Methanbildung hängt von Art und Menge der organischen Substanz im Boden ab, zusätzlich von Temperatur, von einem negativen Redoxpotential im Boden sowie vom pH-Wert ab.

Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern und anderen pflanzenfressenden Haustieren ist eine der wichtigsten Methanquellen. Die Haustiere sind mit 16 % an der gesamten globalen bzw. mit 23 % an der anthropogenen Methanemission beteiligt.

Entsprechend der zu erwartenden Zunahme der Tierbestände zur Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung wird auch eine Zunahme der Methanemissionen aus den tierischen Exkrementen prognostiziert:

Möglichkeiten zur Reduktion der in der Tierhaltung anfallenden Methanemissionen:

1. Verbesserung der Futterzusammensetzung und -verwertung
   - Erhöhung der Verdaulichkeit durch mechanische oder chemische Behandlung des Futters
   - Optimale Ausgewogenheit der Futterzusammensetzung durch Zugabe von limitierenden Nähr- und Wirkstoffen
2. Leistungssteigerung durch Tierzüchtung
   - Steigerung der Produktionsleistung und Wachstumsrate
   - Steigerung der Reproduktion
   - Verbesserung der Krankheitsresistenz
3. Veränderung der Pansenmikroflora
   - Gentechnische Veränderung der Pansenmikroorganismen
   - Biotechnologische Beeinflussung durch Zugabe spezifischer Hemmstoffe oder Antibiotika
4. Leistungssteigerung durch Hormonzugabe (v.a. Wachstumshormone)
   - Rinder-Somatotropin (BST)
   - Anabole Steroide
5. Verbesserung der Reproduktionsleistung (Beeinflussung der Fortpflanzung)
   - Erzeugung von Zwillingsgeburten
   - Embryo-Transplantation
   - Künstliche Besamung und Brunftsynchronisation

Die drei letztgenannten Maßnahmen sind wegen Gefahren für die menschliche Gesundheit verboten bzw. nur in einigen Ländern zulässig, wie das BST, andere haben technische Grenzen (Veränderung der Pansenmikroflora) oder sind relativ teuer. Eine höhere Einzeltierleistung führt zudem nur dann zu einer Reduktion der Methanemissionen, wenn gleichzeitig die Anzahl der Tiere entsprechend reduziert wird. Die Methanemissionen aus tierischen Exkrementen als zweiter wesentlicher Quelle haben vor allem durch die Flüssigmistsysteme, infolge anaerober Lagerungsbedingungen der Gülle und Jauche zugenommen. Weidehaltung führt zu geringeren Emissionen. Die Flüssigmistsysteme in Deutschland verursachen etwa 90 % der Methanemissionen aus Tierexkrementen.

Mögliche Gegenmaßnahmen sind:

1. Reduktion der Tierbestände
2. Verkürzung der Lagerzeiten von Gülle (Verkürzung der Ausbringungsintervalle durch entsprechende Technik, z.B. Schleppschläuche, und besondere Fruchtfolgegestaltung)
3. Belüftung der Gülle (allerdings mit der Gefahr verstärkter Ammoniakbildung)
4. Biogasnutzung (mit den Vorteilen: Energiegewinnung, Erzeugung organischen Düngers, Geruchsbeseitigung, Teilhygienisierung, Trennung von flüssiger und fester Phase, Vermeidung von Umweltbelastungen)
5. Lagerung unter Luftabschluss

Weniger als 1 % der Gülle wird derzeit in Deutschland in Biogasanlagen behandelt. Durch eine weitere Verbreitung von Biogasanlagen könnte die Methanemission aus den Tierexkrementen um 70 % vermindert werden.

Ob eine Reduktion der Zahl von (Methan-emittierenden) Zugtieren und ihr Ersatz durch mit fossilen Treibstoffen betriebenen Traktoren die CO₂-Erhöhung in der Klimarelevanz aufwiegt, ist eine noch nicht untersuchte Frage. Immerhin schätzte man für die erste Hälfte der neunziger Jahre, daß 139 Mio. Wasserbüffel, 20 Mio. Kamele, 61 Mio. Pferde, 44 Mio. Esel und 14 Mio. Mulis für Trag- und Zugaufgaben eingesetzt wurden.

(s. a. Treibhauseffekt, Umweltwirkungen)

Weitere Informationen:

• Lachgas und Methan (UBA)
• Methan-Emissionen (UBA)