Dünger aus Urin und Kot – Was nach Ekel klingt, könnte unsere Landwirtschaft verändern

Was bei uns täglich in der Toilette verschwindet, könnte künftig wieder auf unseren Feldern landen. Das klingt befremdlich, aber menschlicher Urin und Kot enthalten wertvolle Pflanzennährstoffe. Richtig aufbereitet lassen sie sich als Dünger nutzen. Eine internationale Untersuchung kommt hierüber zu einem bemerkenswerten Ergebnis: Recyclingdünger aus menschlichen Fäkalien können bei den Ernteerträgen mit herkömmlichem Mineraldünger mithalten. Mit einer Einschränkung: Nicht alle Düngeprodukte aus menschlichen Ausscheidungen eignen sich gleichermaßen für den Anbau von Lebensmitteln.

Für die Untersuchung wertete ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Corinna Schröder vom Netzwerk für nachhaltige Sanitärsysteme (NetSan) Daten aus 32 Ländern aus. Die im Fachjournal Frontiers in Environmental Science veröffentlichte Studie umfasst 455 Datensätze aus 201 Quellen. Darunter waren wissenschaftliche Veröffentlichungen, Projektberichte und bislang unveröffentlichte Ergebnisse. Insgesamt untersuchten die Wissenschaftler 13 verschiedene Arten von Recyclingdünger.

Wie aus Kot und Urin Pflanzennahrung wird

Urin enthält unter anderem Stickstoff und Kalium, während sich aus Kot ebenfalls wichtige Nährstoffe gewinnen lassen. Pflanzen benötigen diese Stoffe für ihr Wachstum. Normalerweise gelangen menschliche Ausscheidungen jedoch zusammen mit großen Wassermengen in die Kanalisation. Das erschwert ihre Rückgewinnung. Spezielle Sanitärsysteme sammeln Urin und Kot deshalb getrennt, möglichst ohne zusätzliche Verdünnung.

Anschließend kommen unterschiedliche Aufbereitungsverfahren zum Einsatz. Urin lässt sich beispielsweise lagern, konzentrieren oder chemisch verändern. Dabei entstehen flüssige Düngemittel mit pflanzenverfügbarem Stickstoff. Andere Verfahren gewinnen mineralische Nährstoffverbindungen, etwa phosphorhaltige Salze. Aus Kot können durch Kompostierung, Vergärung oder Erhitzung feste beziehungsweise flüssige Düngeprodukte entstehen. Die jeweilige Verarbeitung beeinflusst, wie viele Nährstoffe später verfügbar sind und welche unerwünschten Stoffe zurückbleiben.

Für menschlichen Urin beispielsweise gibt es diese unterschiedliche Verfahren, ihn als Dünger aufzubereiten:

Gelagerter Urin: Der Urin wird zunächst gesammelt und gelagert. Dabei wandelt sich ein großer Teil des enthaltenen Harnstoffs in Ammonium um, das Pflanzen als Stickstoffquelle nutzen können.
Nitrifizierter Urin: Durch biologische Prozesse wird ein Teil oder nahezu das gesamte Ammonium in Nitrat umgewandelt. Auch Nitrat ist ein wichtiger Pflanzennährstoff.
Konzentrierter, teilweise nitrifizierter Urin: Der Urin wird zusätzlich aufkonzentriert. Dadurch enthält das fertige Produkt deutlich mehr Nährstoffe pro Liter.

Dünger aus Fäkalien erreicht ähnliche Erträge wie Mineraldünger

Wie gut Recyclingprodukte aus menschlichen Fäkalien die Pflanzen versorgen untersuchten die Wissenschaftler anhand von 134 Datensätzen aus 68 Quellen. Die Versuche umfassten 31 Kulturpflanzen, darunter verschiedene Getreide, Gemüse und Hülsenfrüchte. In Feld- und Topfversuchen erreichten die aufbereiteten Düngemittel insgesamt vergleichbare Erträge wie herkömmliche Mineraldünger. Einen allgemeinen Ertragsnachteil konnten die Forscher statistisch nicht feststellen.

Ohne zusätzliche Nährstoffe fiel die Ernte generell deutlich geringer aus. In den untersuchten Anbausystemen lagen die Erträge ohne Düngung durchschnittlich 40 Prozent unter denen mit mineralischer Düngung. Wie hoch die Erträge ausfallen, hängt allerdings auch von der Nährstoffzusammensetzung des Düngers, der Bodenbeschaffenheit und der angebauten Pflanzenart ab.

Allerdings gab es auch Unterschiede zwischen den Recyclingprodukten. Vor allem aufbereitete Urindünger erzielten auf Feldern und in Topfversuchen mit Erde häufig ähnliche Erträge wie Mineraldünger. Bei Pflanzen, die ohne Erde in einer Nährlösung wachsen, fiel das Ergebnis dagegen schlechter aus. Ein konzentrierter Urindünger führte dort zu 25 Prozent geringeren Erträgen. Als mögliche Ursache nennen die Wissenschaftler den hohen Anteil an Ammonium, der die Nährstoffaufnahme der Pflanzen beeinträchtigen kann.

Schadstoffe und Keime bleiben ein Problem

Gute Ernteergebnisse allein reichen aber für einen sicheren Einsatz nicht aus. Mögliche Belastungen des Düngers durch Krankheitserreger, Schwermetalle und chemische Rückstände müssen berücksichtigt werden. Bei den untersuchten Schwermetallen lagen die Konzentrationen überwiegend innerhalb geltender Grenzwerte. Hygienisch zeigten sich jedoch Unterschiede. Bei Kompost aus menschlichen Fäkalien überschritten zehn von 48 untersuchten Datensätzen den herangezogenen Grenzwert für E.-coli-Bakterien.

Weitere Unsicherheiten betreffen Arzneimittelrückstände und langlebige Industriechemikalien wie PFAS. Für diese Stoffe fehlen bislang ausreichend vergleichbare Daten. Die Untersuchung erfasste Medikamentenrückstände nicht systematisch. Deshalb muss die gute Düngewirkung getrennt von der gesundheitlichen Unbedenklichkeit betrachtet werden.

Dünger aus Urin und Kot scheitert oft noch an Zulassungshürden

Technisch sind einige Verfahren bereits weit entwickelt. Zwei Produkte werden laut Untersuchung sogar kommerziell angeboten. Dazu gehört der flüssige Urindünger Aurin, der unter anderem in der Schweiz, Österreich und Frankreich zugelassen ist. Das feste Produkt Granurine ist auf dem schwedischen Markt erhältlich. Für viele andere Recyclingdünger fehlen dagegen bislang klare Zulassungswege und einheitliche Qualitätsanforderungen.

„Unsere Ergebnisse liefern eine wichtige wissenschaftliche Grundlage für die Anwendung, denn sie zeigen: Recyclingdünger aus getrennt erfassten Stoffströmen sind keine Dünger zweiter Klasse“, erklärt Mitautorin Martina Winker vom Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE). Die Herkunft allein sage wenig über die tatsächliche Qualität aus. Maßgeblich seien die Eigenschaften der jeweiligen Produkte, das bestimme ihre Eignung für den landwirtschaftlichen Einsatz.

Fehlende Rechtsgrundlagen bremsen die Landwirtschaft

Auch das europäische Düngemittelrecht erfasst Produkte aus Fäkalien bislang nur teilweise. Für bestimmte zurückgewonnene Phosphorverbindungen bestehen bereits Regelungen. Andere Düngemittel aus getrennt gesammelten menschlichen Ausscheidungen lassen sich dagegen rechtlich schwer einordnen. Hinzu kommen Anforderungen an Lagerung, Transport und die Ausbringung auf Feldern.

Die Wissenschaftler sprechen sich deshalb für klarere Qualitätsstandards und Zulassungsverfahren aus. Dabei sollen Nährstoffgehalt, Schadstoffbelastung und hygienische Sicherheit stärker berücksichtigt werden. Für eine großflächige Nutzung fehlen außerdem belastbare Informationen zu Kosten und Umweltwirkungen unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen. Eine flächendeckende Umstellung der Landwirtschaft lässt sich aus den bisherigen Ernteversuchen daher nicht ableiten.

Kurz zusammengefasst:

Dünger aus Urin und Kot könnte herkömmlichen Mineraldünger ersetzen: Nach entsprechender Aufbereitung erzielen viele Recyclingdünger vergleichbare Ernteerträge.
Die Düngewirkung hängt von der Nährstoffzusammensetzung, Bodenbeschaffenheit und Pflanzenart ab.
Für einen breiten Einsatz fehlen noch bürokratische und rechtliche Voraussetzungen: Offene Fragen zu Krankheitserregern, Arzneimittelrückständen und Schadstoffen sowie fehlende Zulassungsregeln erschweren bislang die Nutzung in der Landwirtschaft.

Übrigens: Genomeditierung könnte künftig das Düngen zumindest teilweise ersetzen. Nützliche Bodenpilze in Symbiose mit Nutzpflanzen senken den Düngemittelbedarf der Landwirtschaft. Forscher haben einen biologischen Schalter in Pflanzen entdeckt, durch den sie in Verbindung mit bestimmten Bodenpilzen deutlich mehr Nährstoffe aufnehmen können. Mehr dazu in unserem Artikel.

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