So kann man Pflanzen mit elektrischem Strom düngen

Der Begriff “Grüner Strom” könnte bald eine völlig neue Bedeutung bekommen. An der TU Wien hat ein Projekt zum Ziel den weltweiten Düngemarkt zu revolutionieren. Manche Forschungsideen sind eben ungewöhnlicher, origineller und gewagter als andere, womöglich aber auch besonders vielversprechend. Und gerade diese fördert der österreichische Wissenschaftsfonds FWF mit dem 1000-Ideen-Programm. Wesentlich ist, dass die Ideen im Erfolgsfall ein besonders hohes transformatives Potenzial haben und einen besonders wesentlichen Fortschritt ermöglichen. Unter den ausgewählten Projekten findet sich dieses Jahr wieder eines an der TU Wien: Prof. Alexander Opitz vom Institut für Chemische Technologien und Analytik, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster hat kein geringeres Ziel, als Pflanzen mit Elektrizität zu düngen.

Die Menschheit braucht Stickstoffdünger

Die Herstellung von Stickstoffdünger hat unsere moderne Welt überhaupt erst möglich gemacht: Seit gut 100 Jahren wird mit Hilfe des sogenannten „Haber-Bosch-Verfahrens“ Stickstoff aus der Luft in Ammoniak umgewandelt, den man weltweit als Dünger verwendet. Für die moderne Landwirtschaft ist das unverzichtbar – ohne moderne Stickstoffdünger könnte man nur einen Bruchteil der heutigen Weltbevölkerung ernähren. Allerdings handelt es sich nicht um eine nachhaltige Technologie: Der Wasserstoff, der für das Haber-Bosch-Verfahren verwendet wird, stammt normalerweise aus der Erdgasverarbeitung, und der Energiebedarf ist gewaltig, weil man für das Verfahren Temperaturen von 300-400°C und mehrere hundert bar Druck benötigt. Etwa ein Prozent des weltweiten Gesamtenergiebedarfs wird heute für die Ammoniak-Herstellung verwendet.

Grüner Strom wird zu Pflanzendünger

„Daher wird seit Jahren nach anderen Methoden gesucht“, erklärt Alexander Opitz. „Bisher nahm man sich dabei bestimmte Bakterien zum Vorbild, die den Stickstoff aus der Luft in Ammoniak umwandeln. Ich möchte aber einen radikal neuen Weg gehen, basierend auf Festoxidelektrolysezellen in Kombination mit neuartigen Elektro-Katalysatoren.“

Das Ziel ist, kompakte elektrochemische Zellen zu entwickeln, die dezentral mit erneuerbarem Strom auf einfache Weise Stickstoff aus der Luft fixieren, den man dann zu Dünger verarbeiten kann. Das Konzept dafür ist bereits ausgearbeitet, zahlreiche offene Detailfragen möchte Alexander Opitz nun in den nächsten Jahren Schritt für Schritt beantworten. Die 1000-Ideen-Förderung des FWF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster bietet dazu eine Anschubfinanzierung für die ersten zwei Jahre in denen der experimentelle Proof-of-Concept erfolgen soll.

Bild oben: Alexander Opitz von der TU Wien will Pflanzen mit Elektrizität düngen – eine Revolution der Landwirtschaft könnte die Folge sein. Foto: TU Wien