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Saubere Luft: Ist Ammoniak unser Schlüssel zu einem saubereren Himmel?

Anlässlich des Internationalen Tages der sauberen Luft für blauen Himmel führte der International Science Council ein Gespräch mit Professor Baojing Gu von der Zijingang-Universität, einem Preisträger des Frontiers Planet Prize 2023. Die bahnbrechende Arbeit von Professor Gu hat den Schwerpunkt im Kampf gegen die Luftverschmutzung auf ein oft übersehenes, aber kritisches Element verlagert: Ammoniak.

Für den Forscher Baojing Gu begannen wissenschaftliche Erkenntnisse mit einer Schweinefarm.

Als Gu gerade 2012 sein Postdoc-Studium in Ökologie an der Zhejiang-Universität abgeschlossen hatte, war er in einem Vorort von Hangzhou einkaufen, als die Brise den beißenden, unverkennbaren Geruch von Ammoniak hereinwehte, der von einer nahegelegenen Farm herüberwehte.

Er fragte sich sofort, welche Auswirkungen Ammoniak auf die Umwelt hat und was passieren würde, wenn wir ihm mehr Aufmerksamkeit schenken würden.

Die kurze Antwort: viel. Inspiriert von diesem Geruch hat Gus Untersuchung der Umweltauswirkungen von Stickstoffemissionen, einschließlich Ammoniak, das konventionelle Denken über Luftverschmutzung verändert und eine effektivere Möglichkeit geboten, ein Problem anzugehen, das jedes Jahr Millionen von Menschenleben fordert.

Ammoniak, das größtenteils in der Landwirtschaft produziert wird, ist neben Stickoxid und Stickstoffdioxid (gemeinsam als NOx bezeichnet) und Schwefeldioxid eine der Stickstoffverbindungen, die zur tödlichen PM2.5-Verschmutzung beitragen.

In vielen Ländern haben sich die Regulierungsbehörden auf die Kontrolle von Schwefeldioxid und NOx konzentriert, die hauptsächlich von der Industrie oder von Fahrzeugen produziert werden. Alle drei sind schwerer als Ammoniak und machen einen größeren Anteil der Luftschadstoffe aus.

Da Ammoniak leicht ist und gemessen an der Masse einen relativ kleinen Teil der gesamten Luftverschmutzung ausmacht, konnte es leicht ignoriert werden, bemerkt Gu. Aber wenn man sich anschaut, wie Ammoniak mit anderen Chemikalien interagiert, die Forschung seines Teams fanden heraus, dass es einen übergroßen Einfluss auf die Gesamtluftverschmutzung hat – und dass es im Vergleich zu den anderen großen Verbindungen eine weitaus kosteneffizientere Möglichkeit wäre, die Luftverschmutzung drastisch zu reduzieren, wenn man es gezielt anwendet.

Weltweit trägt Ammoniak etwa 40 % zur PM2.5-Verschmutzung bei – und noch mehr in Europa und Nordamerika, wo jahrzehntelange Vorschriften die Schwefeldioxid- und NOx-Emissionen erfolgreich reduziert haben.

„Derzeit stehen wir an einem Scheideweg“, sagt Gu. „Wir müssen mit der Arbeit an Ammoniak beginnen – das ist eine sehr wichtige Botschaft, die wir der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft und den politischen Entscheidungsträgern übermitteln müssen.“

Forschung in Politik umsetzen

Gus Forschung, die den Preis gewonnen hat Frontiers Planet-Preis 2023, hat klare praktische Auswirkungen. Er hat Wert darauf gelegt, auf der Grundlage der Daten politische Vorschläge zu unterbreiten, einschließlich des Vorschlags eines „Stickstoff-Kreditsystem„Um umweltfreundlichere Anbautechniken zu finanzieren und Landwirte zu belohnen, die den Wandel vollziehen. Australien ist derzeit Verwendung eines ähnlichen Stickstoff-Credit-Systems um den Düngemittelabfluss zu reduzieren, der den Ozean verschmutzt und das Great Barrier Reef bedroht.

Subventionen, um Landwirten dabei zu helfen, alte Düngemittel durch moderne zu ersetzen, seien ein weiterer, relativ einfacher Schritt, sagt Gu. Neue Düngemittel verursachen nicht nur weniger Stickstoffemissionen, sondern können auch den Ernteertrag verbessern – ein Gewinn für Landwirte und die Umwelt.

Komplizierter sei es jedoch, landwirtschaftliche Techniken so anzupassen, dass weniger Emissionen entstehen, stellt er fest. In China gibt es mehr als 200 Millionen Kleinbauernhöfe, und die Landwirte haben oft wenig Zeit oder Ressourcen, um neue Techniken auszuprobieren. Einige Maßnahmen zur Emissionsreduzierung können auch zu geringeren Erträgen und damit zu geringeren Gewinnen führen.

„Die Umsetzungskosten werden von den Landwirten getragen, aber die gesamte Gesellschaft profitiert davon“, sagt Gu. „Warum sollte ich als Landwirt all diese umweltschonende Arbeit leisten, die Geld kostet, und Sie den Gewinn und eine bessere Gesundheit erzielen?“ er fragt. Aus diesem Grund schlägt er vor, dass die Regierungen eingreifen und Anreize wie das Stickstoff-Kreditsystem bieten müssen, um den Landwirten zu helfen, weiter zu arbeiten und gleichzeitig die Emissionen zu reduzieren.

Hören Sie Professor Baojing Gu beim Global Knowledge Dialogue in Kuala Lumpur am 6. Oktober 2023

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Zusätzlich zu seiner Forschung zu Emissionen umfasst Gus laufende Arbeit eine Langzeitstudie über die Landwirtschaft in China, bei der er Daten aus den halbjährlichen Umfragen ländlicher Haushalte der Zhejiang-Universität heranzieht. Die Arbeit führt ihn auch oft auf das Feld, um Bauernhöfe zu besuchen und zu beobachten, wie sich landwirtschaftliche Praktiken weiterentwickeln, sich die Lebensgrundlagen anpassen und sich Land und Wasser verändern – etwas, das jetzt noch schneller geschieht.

„Wenn man wissenschaftliche Fragen löst, kann man zu einer besseren Welt beitragen“, argumentiert Gu. Dies muss jedoch damit beginnen, den Menschen zuzuhören, die von den Problemen betroffen sind – und denen, die von den vorgeschlagenen Lösungen betroffen sein könnten.

„Wir sind keine politischen Entscheidungsträger“, sagt er. „Wir wollen wirklich nicht sagen: ‚Hör mir zu, ich habe recht.‘ Wir versuchen zu verstehen, was ihre Probleme sind, wofür sie Hilfe benötigen und wie wir ihnen wissenschaftlich fundierte Lösungen anbieten können, die sie nutzen können. Wir können zusammenarbeiten."

Gu wuchs damit auf, seinem Vater beim Weizen- und Maisanbau in der Nordchinesischen Tiefebene zuzusehen, und er geht oft nach Hause – immer aufmerksam beobachtend, was sich auf den Feldern und unter den Nachbarn im Dorf verändert hat. „Wenn ich meinen Vater nicht davon überzeugen kann, die von mir vorgeschlagene Methode anzuwenden, habe ich versagt“, sagt er lachend.

Professor Gu wird im Rahmen des Vortrags „Winners Ignite Science“ über seine Arbeit sprechen ISC Globaler Wissensdialog in Kuala Lumpur, Malaysia am 6. Oktober 2023.


Frontiers Planet Prize, zweite Ausgabe: Ehrung der innovativsten Nachhaltigkeitswissenschaftler der Welt

Im zweiten Jahr ist der International Science Council stolzer Partner des Frontiers Planet-Preis Damit würdigen und belohnen wir außergewöhnliche Wissenschaftler auf dem Gebiet der Nachhaltigkeit.

Frontiers Research Foundation hat den Planet Prize ins Leben gerufen, um außergewöhnliche Wissenschaftler anzuerkennen und zu belohnen. In dieser zweiten Ausgabe werden drei Preise im Gesamtwert von 3 Millionen CHF (~3.2 Millionen US-Dollar) an die innovativsten Nachhaltigkeitswissenschaftler der Welt vergeben, die in der Lage sind, global skalierbare Lösungen zum Schutz und zur Wiederherstellung der Gesundheit des Planeten bereitzustellen.

Nehmen Sie am 20. September an einer Online-Informationssitzung teil, um mehr über die allgemeine Mission und Ziele des Planet Prize, die Zulassungskriterien für Wissenschaftler, die Mechanismen des Preises und die Rolle des ISC bei der Einbindung seiner Mitglieder in diesen wissenschaftlichen Wettbewerb zu erfahren.

Erfahren Sie hier mehr Details und registrieren Sie sich: Frontiers Planet Prize – Informationsveranstaltung – Internationaler Wissenschaftsrat.


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Bild von Sarah Penney on Unsplash.

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