Das Ernährungssystem als Netto-Treibhausgassenke?

 

• laut Studie könnte globale Nahrungsmittelproduktion bis 2050 netto auf negative Emissionen kommen

 

• durch Kombination aus pflanzenbasierter Ernährung, Umstellung der Produktion sowie CO₂-Speicherung in der Landwirtschaft

 

• Forschende äußern starke Zweifel: Studie schätzt Potenziale der technischen Maßnahmen viel zu optimistisch ein

 

Eine veränderte Produktion von Nahrungsmitteln und andere Ernährungsgewohnheiten könnten nicht nur die Emission von Treibhausgasen massiv verringern, sondern sogar negative Emissionen in enormem Ausmaß einbringen. Mit dem aktuellen Kurs dagegen wäre zu erwarten, dass die Emissionen aus der Landwirtschaft dagegen bis 2050 um etwa 75 Prozent ansteigen. Zu diesem Ergebnis kommt eine aktuelle Studie, die am 06.09.2023 im Fachjournal „Plos Climate“ veröffentlicht wurde (siehe Primärquelle). Die Zusammenstellung des Teams der beteiligten Forschenden wurde vom World Wildlife Fund for Nature (WWF) organisiert. Bis zu 33 Gigatonnen negative Emissionen pro Jahr seien im Jahr 2050 möglich, wenn verschiedene Hebel der Produktion und des Konsums von Nahrungsmitteln genutzt würden. Zum Vergleich: Im Jahr 2022 wurden weltweit 36,6 Gigatonnen Kohlendioxid ausgestoßen [I]. Netto würde das unter Berücksichtigung der verbleibenden Emissionen aus dem Lebensmittelsystem zu negativen Emissionen von jährlich 13 Gigatonnen CO₂-Äquivalenten führen. Die vom SMC befragten Forschenden äußern starke Zweifel an den Studienergebnissen.

Die globale Nahrungsmittelproduktion ist für etwa ein Drittel der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Neben Kohlendioxid (CO₂) fallen dabei vor allem Methan (CH₄) durch die Haltung von wiederkäuenden Nutztieren und Lachgas (N₂O) durch den Einsatz von Düngemitteln an.Dabei werden global so viele Treibhausgase ausgestoßen, dass allein diese Emissionen ausreichen würden, um das 1,5-Grad-Klimaziel zu verfehlen – selbst dann, wenn alle anderen menschengemachten Emissionen klimawirksamer Gase schnell und vollständig verringert würden [II]. Gemeinhin gilt der Umstieg auf eine weitgehend pflanzenbasierte Ernährung als wichtiger Hebel, um Emissionen in diesem Sektor zu verringern. Auch veränderte Bewirtschaftungsmethoden gelten als vielversprechend – zum Beispiel, indem Landwirtinnen und Landwirte weniger und präziser düngen oder das Futter von Rindern mit methanmindernden Zusätzen versehen.

In der aktuellen Studie analysierten die Forschenden die Potenziale unterschiedlicher Methoden zur Emissionsminderung und für das Erzielen negativer Emissionen. Dafür nutzten sie ein globales Lebensmittelsystem-Modell. Mit diesem untersuchten sie, wie in einer Welt mit fast zehn Milliarden Menschen Verbraucherentscheidungen, klimafreundliche Technologien und die Verringerung von Lebensmittelabfällen Treibhausgasemissionen senken können und sogar negative Emissionen möglich scheinen lassen. Ähnlich zu früheren Studien berechnen sie die größten Vorteile bei einer Umstellung auf eine pflanzliche Ernährung. Weitere wesentliche Beiträge zur Emissionsminderung ergeben sich aus der Düngemittelproduktion unter Einsatz von Wasserstoff als Energiequelle, Agroforstwirtschaft, der Behandlung der Ackerböden mit Biokohle zur Verminderung der Lachgas-Emissionen und Futtermittelzusätzen in der Viehzucht. Die negativen Emissionen ergeben sich zum einen aus der schonenderen Landnutzung durch eine Ernährungsumstellung und in deutlich größerem Umfang durch Ausbringung von Gesteinsstaub auf den Äckern, so dass CO₂ im Boden gebunden wird, sowie aus der Züchtung von Meeresalgen. Mit dieser verschwinden dann große Mengen Kohlenstoff in großen Meerestiefen. Auch die teilweise Umstellung auf Agroforstwirtschaft soll negative Emissionen beitragen können.

 

• Dr. Florian Schierhorn, Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Strukturwandel, Leibniz-Institut für Agrarentwicklung in Transformationsökonomien (IAMO), Halle (Saale)

 

• Dr. Anne Biewald, Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachgebiet „Landwirtschaft“, Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau

 

• Margarethe Scheffler, Leitende Wissenschaftlerin im Bereich Energie & Klimaschutz, Öko-Institut, Berlin

 

• Dr. Til Feike, Wissenschaftlicher Mitarbieter am Institut für Strategien und Folgenabschätzung, Julius Kühn-Institut (JKI), Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Kleinmachnow

 

• Prof. Dr. Michael Obersteiner, Direktor des Environmental Change Institute, University of Oxford, Vereinigtes Königreich

 

Statements

Dr. Florian Schierhorn

Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Strukturwandel, Leibniz-Institut für Agrarentwicklung in Transformationsökonomien (IAMO), Halle (Saale)

„Ich werde im Folgenden meine Expertise zu den Agroforstsystemen und Brachflächen einbringen. Laut der aktuellen Studie haben Agroforstsysteme von allen betrachteten Technologien und Umstellungen das größte Potenzial, Kohlenstoff zu binden, und schaffen so die Voraussetzung dafür, dass die globale Nahrungsmittelproduktion insgesamt zu negativen Emissionen gelangen könnte. Ich werde begründen, weshalb ich das für unrealistisch halte.“

Unrealistische Ergebnisse im Bereich Agroforstwirtschaft

„Die Ergebnisse im Bereich der Agroforstsysteme sind aus meiner Sicht unrealistisch. Es stimmt, heutige landwirtschaftliche Flächen und vor allem aufgegebene Agrarflächen – Brachflächen – können große Mengen Kohlenstoff speichern. Allerdings müssen die Potenziale realistisch berechnet und schließlich sinnvoll eingeordnet werden. Eine in diesem Jahr erschiene Schlüssel-Studie zeigt, dass, wenn global alle aufgebenden Agrarflächen – knapp 100 Millionen Hektar, was etwa der gesamten Ackerfläche in der EU entspricht – für den Klimaschutz eingesetzt würden, etwa eine Gigatonne CO₂ pro Jahr aus der Atmosphäre gebunden würde [1]. Wenn diese Flächen anthropogen aufgeforstet werden, ist der Klimaschutzeffekt etwas höher als bei einem natürlichen Bewuchs. In der Studie von Almaraz et al. sind die Klimaschutz-Potenziale von Agroforstnutzung der Brachflächen viel höher – 2,6 bis 10,3 Gigatonnen CO₂ pro Jahr – und aus meiner Sicht unrealistisch.“

„Das ist erstens auf die hohen Sequestrationsraten der Agroforstsysteme in dieser Studie zurückzuführen: Mehr als 26 Tonnen CO₂pro Hektar pro Jahr wurden durchschnittlich global angenommen. Dabei ist bekannt, dass Nadelwälder eher weniger als 10 Tonnen CO₂pro Hektar pro Jahr und Laub- und Mischwälder nur etwas mehr als 10 Tonnen CO₂ pro Hektar pro Jahr speichern können. Agroforstsysteme haben weniger Biomasse als Nadel-, Laub- und Mischwälder und daher auch geringere Klimaschutzpotenziale als reine Wälder, was andere Studien bestätigen [2]. Es könnte zweitens auch sein, dass in Almaraz et al. sehr große Brachflächen für die Nutzung von Agroforst bereitstehen, aber leider geben die Autoren keine Flächenangaben an.“

Grenzen und Risiken der Kohlenstoffspeicherung durch Agroforst und Brachen

„Je länger ehemalige Agrarflächen brach liegen, desto mehr Kohlenstoff wird in den Böden und in der Vegetation gespeichert. Wenn ältere Brachflächen in Agroforstsysteme umgewandelt, müssen Teile der natürlichen Biomasse beseitigt werden, was in der Regel zu CO₂-Emissionen führt. Es kann viele Jahre dauern, bis Agroforstsysteme diese Emissionen wieder kompensiert haben, also netto Kohlenstoff einspeichern. Ich gehe davon aus, dass der natürliche Wiederbewuchs der Brachflächen etwas höhere Mengen Kohlenstoff einspart als Agroforstsysteme und Vorteile mit Blick auf Biodiversitätsfunktionen hat. Da der Nahrungsmittelbedarf in den Szenarien durch die Agrarflächen bedient wird, erschließt es sich mir ohnehin nicht, warum Brachflächen als Agroforst genutzt werden sollen.“

„Egal wie und in welchem Flächenumfang Brachen weltweit genutzt werden – die Klimaschutzpotenziale müssen realistisch betrachtet werden. Brände können die über viele Jahre aufgebaute Kohlenstoffsenke unmittelbar beseitigen und der Klimawandel wird in kurzen Zeiträumen massiv angetrieben. Weltweit zeigen die Brände in diesem Jahr, wie riesige Waldflächen quasi über Nacht verschwinden können. Viele teure Programme zur Wiederaufforstung sind durch Brände, Trockenheit und viele weitere Gründe kläglich gescheitert. Die Erderwärmung kann zudem dazu führen, dass der langfristig aufgebaute Bodenkohlenstoff auf Brachen infolge stärkerer Mineralisierungsprozesse (Abbau von Humus zu anorganischen Verbindungen unter dem Einfluss von Mikroben; Anm. d. Red.) wieder entweicht.“

„Ich argumentiere nicht gegen Klimaschutz durch Brachflächen. Die Speicherung von Kohlenstoff in landwirtschaftlich genutzten und ungenutzten Flächen ist extrem wichtig. Und die Studie unterstreicht, dass eine pflanzenbasierte Ernährung dazu führen würde, dass große Ackerflächen nicht mehr für den Anbau von Futtermitteln für die Viehindustrie benötigt werden. Diese Flächen können im Sinne des Klimaschutzes eingesetzt werden – am effektivsten durch produktive und klimaangepasste Wälder –, obgleich dafür große wirtschaftliche, soziale und politische Kräfte überwunden werden müssen.“

Fazit: Kernaussage der Studie nicht haltbar

„Wenn durch die aktuelle Studie der Eindruck entstehen sollte, dass Brachflächen das Klimaproblem quasi nebenbei lösen werden, dann ist das weit verfehlt. Die größten Impulse Richtung Klimaschutz durch die globale Landwirtschaft müssen von der Nachfrageseite kommen und da muss es weg von der stark fleischbasierten Ernährung gehen. Dann können große Mengen Treibhausgasemissionen vermieden werden. Dass die globale Landwirtschaft unter Netto-Null kommen kann, wie diese Studie sagt, ist aus meiner Sicht weit verfehlt – insofern halte ich den Studientitel für wenig zielführend.“

Dr. Anne Biewald

Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachgebiet „Landwirtschaft“, Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau

„Der Artikel analysiert mit Hilfe des Modells, welches auch für die EAT-Lancet-Studie genutzt wurde, ob es in Zukunft möglich sein wird, dass die globale Landwirtschaft zu einer Kohlenstoffsenke wird. Das Ergebnis der Studie ist, dass bei einer globalen Ernährungsumstellung sowie der Umsetzung aller im Papier analysierten technologischen und Managementmaßahmen die globale Landwirtschaft eine Netto-Senke von 33 Gigatonnen CO₂-Äquivalent sein kann.“

Vollständiges Schließen von Ertragslücken unrealistisch

„Um zu diesem Ergebnis zu kommen, werden in der Studie einige extreme Annahmen getroffen. Die erste dieser Annahmen ist, dass die bestehenden Ertragslücken in Zukunft geschlossen werden. Geschlossene Ertragslücken bedeuten, dass das volle Ertragspotential der angebauten landwirtschaftlichen Ackerfrüchte erreicht wird. Dafür nutzen die Autor*innen Ergebnisse einer wissenschaftlichen Veröffentlichung aus dem Jahr 2012 [5]. In dieser Studie wird berechnet, wie globale Erträge steigen, wenn alle möglichen technischen Maßnahmen – wie die Bewässerung von Flächen oder eine bessere Düngung mit Stickstoff und Phosphor – umgesetzt würden. Das Ergebnis ist, dass sich die Getreideproduktion dann, je nach Ackerfrucht, um 45 bis 70 Prozent erhöhen würde. Diese Ertragssteigerung ist allerdings nur hypothetisch und bezieht auch nicht ein, dass durch den Klimawandel in den kommenden Jahrzehnten die Erträge im Schnitt sogar noch sinken werden. Diese Ertragsausfälle werden insbesondere in Entwicklungsländern stattfinden, in den gleichen Regionen also, in denen auch das Potenzial zur Ertragssteigerung am höchsten ist.“

„Die Annahmen zu den globalen Erträgen sind unrealistisch hoch. Sie sind aber eine Kernvoraussetzung für das Erreichen von negativen landwirtschaftlichen Emissionen in der aktuellen Studie. Ohne diese hohen Erträge müssten deutlich mehr Flächen für die landwirtschaftliche Produktion eingesetzt werden. Folglich wären dann weniger Flächen für die Ausweitung von zum Beispiel kohlenstoffspeichernden Agroforstsystemen verfügbar.“

Unrealistische Ergebnisse im Bereich Agroforstwirtschaft

„Die Autor*innen modellieren verschiedene Arten von Maßnahmen, um in einer zukünftigen globalen Landwirtschaft Emissionen zu reduzieren beziehungsweise Kohlenstoff zu speichern. Diese Maßnahmen – beziehungsweise die Studien, auf denen die Modellierung der Maßnahmen beruhen – müssen differenziert betrachtet und bewertet werden.“

„Im Folgenden betrachten wir die wichtigsten Maßnahmen. In der Studie wird angenommen, dass Agroforstsysteme auf sogenannten marginalen, also weniger fruchtbaren und daher aktuell nicht genutzten, Flächen angebaut werden. Allerdings sind diese Flächen in der aktuellen Modellierung für den Anbau nur verfügbar, da die unrealistische Annahme getroffen wurde, dass alle Ertragslücken geschlossen werden.“

„Die Parameter für die Kohlenstoffspeicherungsraten für die Agroforstsysteme stammen aus einer Metastudie, welche Feldstudien zu Agroforstsystemen zusammengefasst hat, und nicht aus einer Modellstudie, die sich mit den globalen Speicherungspotentialen für Agroforst auseinandergesetzt hat. Da die in den Einzelstudien untersuchten Agroforstsysteme wahrscheinlich auf geeigneten Standorten umgesetzt wurden, kann angenommen werden, dass die Speicherungsraten überschätzt sind. Die marginalen Standorte aber, die in der aktuellen Studie für die Agroforstsysteme vorgesehen sind, werden wahrscheinlich nicht die gleiche Kohlenstoffspeicherung erbringen können. Das sehr hohe Minderungspotenzial von 10 Millionen Gigatonnen CO₂-Äquivalenten ist also wahrscheinlich eine Überschätzung.“

„Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Annahmen von Almaraz et al. für die Umsetzung von Agroforstsystemen sehr optimistisch sind. Zum einen werden Daten für Kohlenstoffspeicherung aus einzelnen Feldstudien genutzt, die sich global sehr wahrscheinlich so nicht realisieren lassen. Zum anderen wird angenommen, dass die Agroforstsysteme auf „marginalen“, also weniger fruchtbaren Flächen angepflanzt werden. Diese Flächen sind sehr wahrscheinlich nicht vollständig für Agroforst geeignet, Bäume werden hier weniger gut wachsen können und damit nicht das vollständige Speicherpotential erreichen.“

Unrealistische Ergebnisse und Unsicherheiten bei anderen vorgeschlagenen Maßnahmen

„Futterzusätze wie Algenkönnen die Methanemissionen von Wiederkäuern verringern. Allerdings steht die Forschung dazu noch am Anfang. Die Effekte der Zusätze sind sehr unsicher und die Spannbreite der Forschungsergebnisse zu den Minderungsleistungen groß. Basierend auf nur einer Studie nehmen die Autor*innen an, dass Futterzusätze bei getreidegefütterten Wiederkäuern Methanemissionen um 46 Prozent reduzieren können. Bei einer globalen Umsetzung dieser Fütterungsstrategie errechnen die Autor*innen dann ein Minderungspotenzial von zwei Gigatonnen CO₂-Äquivalenten pro Jahr. Aus unserer Sicht ist dieses Minderungspotenzial unrealistisch hoch und berücksichtigt auch nicht, dass Futterzusätze die Gesundheit von Tieren beeinträchtigen können.“

„Die Ausbringung von Biokohle in Böden kann Kohlenstoff speichern. Allerdings steht die Forschung hier noch am Anfang. Das genaue Potenzial in verschiedenen Böden und Klimazonen ist noch nicht umfassend erfasst. Auch mögliche Risiken von Biokohle – zum Beispiel für die Fruchtbarkeit des Bodens oder die Freisetzung von schädlichen Stoffen als Folge des Pyrolyseprozesses – sind noch nicht endgültig geklärt. Zum anderen wird Biomasse, auch aus Reststoffen, in den nächsten Jahren und Jahrzehnten zu einem knappen Gut werden. Ob ausreichend Biomasse für den umfassenden Einsatz als Biokohle vorhanden ist, ist damit mehr als unklar.Die Autor*innen der Studie von der Almaraz et al. ihre Parameter zum Speicherungspotential nehmen, schreiben deswegen auch: ,there is considerable uncertainty in the C sequestration potential of biochar when added to soils, and the land area suitable for this practice’ (‚es gibt einige Unsicherheit über das Potential von Biokohle in Böden für die Kohlenstoffsequestrierung, sowie über die Größe der dafür nutzbaren Landfläche.‘, Anm. d. Red.) [6]. Zur Reduzierung von Lachgas durch den Einsatz von Biokohle wird bei Almaraz et al. nur eine Studie zitiert, die zudem noch nicht veröffentlicht ist.“

„Ein weiterer wichtiger Treiber für das Erreichen von negativen Klimaemissionen in der Studie ist die Umsetzung eines globalen Seegrasanbaus. Die Autor*innen erläutern allerdings nicht, wie sie das Speicher-Potenzial von 10,7 Gigatonnen CO₂ errechnen. Sie beziehen sich dabei auf eine einzige Studie [7], welche schlussfolgert, dass Seegrasanbau als globale Minderungsstrategie für Landwirtschaft ,unwahrscheinlich‘ ist.“

„Die Verwitterung großer Mengen kleiner Steine auf landwirtschaftlichen Flächen kann helfen, Treibhausgase in der Atmosphäre zu reduzieren. Das Potenzial dieser Maßnahme ist tatsächlich hoch, allerdings sind Aufwand und Kosten für das Zermahlen und Ausbringen dieser Steine aktuell sehr hoch.“

„Die klimaneutrale Herstellung von Mineraldüngern mit Wasserstoff ist zu entsprechend hohen Kosten theoretisch durchaus denkbar. Allerdings gibt es viele relevante industrielle Prozesse, die in Zukunft auf Wasserstoff angewiesen sein werden. Es ist also nicht klar, ob für die Herstellung von Mineraldünger in Zukunft ausreichend Wasserstoff vorhanden sein wird.“

Potenzial der Umstellung auf pflanzenbetonte Ernährung

„Die globale Umsetzung einer gesunden, vorwiegend pflanzlichen Ernährung kann einen wichtigen Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen leisten. Von allen hier vorgeschlagenen Maßnahmen ist dies diejenige, deren Potenzial wissenschaftlich am besten untermauert ist und welche klare Synergieeffekte zu Umwelt und menschlicher Gesundheit hat. Insbesondere in den wohlhabenden Ländern, in denen die durchschnittlichen Ernährungsweisen derzeit viele Tierprodukte enthalten, könnten durch stärker pflanzenbasierte Ernährungsweisen die ernährungsbedingten Klimagase deutlich reduziert, landwirtschaftliche Flächen freigesetzt und andere negative Umweltwirkungen wie Nährstoffüberschüsse und Ammoniakbelastung der Luft effektiv verringert werden. Darüber hinaus ist es wissenschaftlich belegt, dass eine vollwertige pflanzenbasierte Ernährung gesundheitsförderlich ist. Daher sollten und Politiker*innen aus Sicht des Umweltbundesamtes unverzüglich Ernährungsumgebungen so umgestalten, dass sie stärker pflanzenbasierte Ernährungsweisen unterstützen, wie dies im Rahmen der nationalen Ernährungsstrategie anvisiert wird.“

Fazit: Kernaussage der Studie nicht haltbar

„Insgesamt können Almaraz et al. nur auf Grund von sehr starken und teilweise unfundierten Annahmen zu dem Ergebnis, dass die globale Landwirtschaft in Zukunft eine Kohlenstoffsenke werden könnte. Aus Sicht des Umweltbundesamtes muss weiterhin alles getan werden, um die landwirtschaftlichen Emissionen zu reduzieren. Dies ist nur möglich durch eine Umstellung der Ernährung, die einhergeht mit der Abstockung von Tierbeständen. Die technologischen Minderungs- und Speicherungsmaßnahmen sollten geprüft werden, können aber letztendlich sehr wahrscheinlich nur einen begrenzten Beitrag leisten.“

Margarethe Scheffler

Leitende Wissenschaftlerin im Bereich Energie & Klimaschutz, Öko-Institut, Berlin

Kernaussagen der Studie

„Die Studie betrachtet das Treibhausgas-Minderungspotenzial von produktionsseitigen und konsumseitigen Maßnahmen sowie von Maßnahmen zur Entnahme von CO₂ aus der Atmosphäre durch die Schaffung von CO₂-Senken. Die Studie zeigt, dass das betrachtete Potenzial für Kohlenstoffsequestrierung (,Carbon Dioxid Removal‘) weitaus höher liegt als das Potenzial zur Emissionsreduktion im Landwirtschaftssektor durch technische Maßnahmen in Verbindung mit einer Ernährungsänderung. Hierfür wird sowohl Landfläche – für Agroforstsysteme – wie auch marine Fläche benötigt.“

„Ebenso bestätigt die Studie, dass nur ein Teil der Emissionen aus der landwirtschaftlichen Produktion durch technische Maßnahmen verringert werden kann und immer Restemissionen verbleiben, die in einer klimaneutralen Welt durch die Schaffung von CO₂ Senken ausgeglichen werden müssen. Die Höhe der Restemissionen, die ausgeglichen werden müssen, hängt dabei stark von der angenommenen Ernährungsweise der Menschen ab.“

„Die Studie zeigt auf, dass durch das große Potenzial der Methoden zur Kohlenstoffsequestrierung auch ohne die Umsetzung von konsumseitigen Maßnahmen – Ernährungsänderung und Reduktion von Lebensmittelabfällen – die Restemissionen aus dem Landwirtschaftssektor durch Maßnahmen wie Agroforst, Ausbringung von Gesteinsmehl und Seegrasanbau ausgeglichen werden könnten.“

NEU: „Es ist durchaus denkbar, dass das Nahrungsmittelsystem in der Lage sein wird, seine Restemissionen durch Kohlenstoffsequestrierung auf der eigenen Fläche wieder auszugleichen. Die Höhe der ausgewiesenen Netto-Negativ-Emissionen bezieht allerdings viele Maßnahme ein, die bisher in der Praxis wenig erprobt sind, gegebenenfalls mit ökologischen Risiken einhergehen und bei denen in Bezug auf ihre langfristige Emissionsreduktion oder Kohlenstoffsequestrierung hohe Unsicherheiten bestehen.“

NEU: „Die Studie zeichnet ein sehr optimistisches Bild in Bezug auf die großen Potenziale der Kohlenstoffsequestrierung. Etwa die Hälfte des ermittelten Potenzials durch Kohlenstoffsequestrierung ist auf bisher wenig erprobte Lösungen zurückzuführen – Seegrasanbau und Gesteinsmehlausbringung – und wird auf Basis weniger Studienergebnisse ermittelt. Eine Realisierung des ausgewiesenen Potenzials ist damit durchaus fraglich.“

Potenzial von Maßnahmen zur Emissionsminderung und Kohlenstoffsequestrierung

„Das große Potenzial der Maßnahmen zu Kohlenstoffsequestrierung – zum Beispiel durch die Ausbringung von Gesteinsmehl oder die großflächige Etablierung von Seegrasanbau und Agroforstsystemen – sind bisher zwar in der Diskussion, aber noch weit entfernt von einer großflächigen Umsetzung. Zudem sind die Unsicherheiten in Bezug auf die langfristige Festlegung von CO₂ hoch und damit die notwendige Permanenz nicht gesichert.“

„Mit Blick auf die Länder Deutschland, Österreich und die Schweiz kann festgehalten werden, dass der Wert von Agroforstsystemen mit Blick auf Klimaschutz- und Klimaanpassungsleistungen bereits von der Agrarpolitik der EU erkannt wurde. Agroforstsysteme werden über die Agrarpolitik der EU gefördert und haben ein hohes CO₂-Einbindungspotenzial pro Hektar. Für eine großflächige Umsetzung muss ausreichend und attraktive Förderung sichergestellt werden.“

„Die Reduktion der Emissionen durch technische und konsumseitige Maßnahmen sollte immer an erster Stelle stehen. Die Ernährungsänderung bietet angesichts unseres hohen Konsums tierischer Produkte in Deutschland den größten Hebel. Der Bedarf negativer Emissionen und damit der Flächenbedarf und die Kosten für deren Generierung sind umso höher, je höher der Konsum tierischer Produkte und damit die verbleibenden Treibhausgasemissionen aus dem Landwirtschaftssektor sind.“

„Bei der Umsetzung von technischen Maßnahmen auf der Produktionsseite liegen konkrete Potenziale im Bereich der Güllevergärung vor. Diese sind aber mit hohen Investitionen verbunden und gehen mit der Gefahr von Lock-In-Effekten einher, zum Beispiel, wenn durch die Umsetzung einer Ernährungsänderung der Tierbestand sinkt. Andere der genannten produktionsseitigen Maßnahmen sind derzeit noch weniger konkret, da noch Forschungsbedarf zur langfristigen Treibhausgas-Reduktion zum Beispiel bei Futterzusatzstoffen oder auch der Einsparung der N₂O-Emissionen durch die Ausbringung von Pflanzenkohle besteht.“

Potenzial von Laborfleisch, Indoor und Vertical Farming

„Eine Einschätzung des Treibhausgas-Minderungspotenzials von Laborfleisch ist angesichts der geringen Studienzahl schwierig. Lifecycle-Assessments von Laborfleisch zeigen, dass diese Option sehr energieintensiv ist. Aus Umweltsicht ist der Anbau von Gemüse oder Hülsenfrüchten vorzuziehen. Ansätze zum Indoor Farming und Vertical Farming bieten durch die zusätzlichen Flächen und die räumliche Nähe zum Handel positive Aspekte, aber eher keine Treibhausgas-Einsparpotenziale auf der Erzeugungsseite im Vergleich zu klassisch erzeugten Gartenbauprodukten.“

„Unklar bleibt, ob die in der Studie untersuchte Optimierung in der Fütterung nur Futterzusatzstoffe umfasst oder auch eine verstärkte Fütterung von Reststoffen. Reststoffe haben eine bessere Umweltbilanz als Ackerfutter. Allerdings gilt dies vor allem dann, wenn ein Reststoff bisher ungenutzt ist. Werden Reststoffströme verändert, hängt es davon ab, wie der Ersatz der bisherigen Nutzung erfolgt.“

Mögliche Effekte der untersuchten Maßnahmen auf die Biodiversität

„Die Ernährungsänderung kann positive Auswirkungen auf die Biodiversität haben. Wenn weniger Futterfläche benötigt wird, sinkt der Flächendruck und es könnte mehr Fläche für die Biodiversität beziehungsweise für extensiverer biodiversitätsfördernde Anbaumethoden wie den Ökolandbau oder die Schaffung von Senken – etwa durch Agroforstsysteme – zur Verfügung gestellt werden.“

„Die Etablierung von Agroforst geht mit vielen positiven Effekten auf die Biodiversität, den Bodenschutz und die Reduktion des Stoffaustrages einher. Bei anderen Technologien zur Kohlenstoffsequestrierung wie zum Beispiel der Gesteinsmehlausbringung, der Einbringung von Biokohle oder dem großflächigen Seegrasanbau sind die Umweltauswirkungen bisher noch nicht endgültig erforscht und es bestehen Unsicherheiten in Bezug auf die Auswirkung auf die Biodiversität und die Umweltmedien. Ein Großteil des in der Studie ausgewiesenen Potenzials an negativen Emissionen bezieht sich damit auf neue Pfade mit fehlender Praxiserfahrung und mit möglichen ökologischen Risiken.“

Auswahl der Autorinnen und Autoren durch den WWF

„Da der WWF eine gemeinnützige Umweltorganisation ist, intendiert die Zusammenstellung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch den WWF offenbar, die Glaubwürdigkeit der Studie in Bezug auf die analysierten Umwelteffekte zu erhöhen. Entscheidend ist jedoch, dass alle Beiträge in ,Plos Climate‘ einem Peer Review unterliegen.“

Dr. Til Feike

Wissenschaftlicher Mitarbieter am Institut für Strategien und Folgenabschätzung, Julius Kühn-Institut (JKI), Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Kleinmachnow

Einschätzung der Kernaussage und Annahmen der Studie

„Die Studie betrachtet das theoretische Klimaschutzpotenzial im globalen Agrar- und Ernährungssektor unter Berücksichtigung ausgewählter Klimaschutzmaßnahmen mittels eines globalen Ernährungsmodells. Die Studie bestätigt weitgehend das bekannte Wissen, dass für die Verringerung der Klimawirkung des Ernährungssektors gleichzeitige und verstärkte Anstrengungen auf der Seite der Produktion – durch Erhöhung der Ressourceneffizienz und Kohlenstoffsequestrierung – sowie auf der des Konsums – durch Verringerung von Verlusten und Umstellung auf flexitarische Ernährung – notwendig sind. Die proklamierte Treibhausgassenke von 33 Gigatonnen bei voller Umsetzung aller in den Szenarien durchgespielten Maßnahmen weltweit im Jahr 2050 sollten dabei als sehr theoretischer Wert angesehen werden. Dieser ist aufgrund vielfältiger kultureller, ökonomischer und technologischer Faktoren praktisch leider nicht erreichbar. Eine klarere Kommunikation des theoretischen Charakters der Ergebnisse und der notwendigen – jedoch in der Studie nicht umgesetzten – Betrachtung der Umsetzbarkeit der verschiedenen Maßnahmen wäre im Hinblick auf die Implikationen der Forschung für Politik, Praxis und Gesellschaft hilfreich gewesen.“

„Modelbasierte Studien auf globaler Ebene müssen zwangsläufig mit vielen Annahmen arbeiten und viele Sachverhalte vereinfachen. Sämtliche relevante Annahmen sollten dabei ausreichend begründet und die entsprechenden Limitationen umfänglich diskutiert werden. In der vorliegenden Studie wurde dies nur bedingt umgesetzt. Wichtige Informationen, die eine Bewertung der Robustheit der Ergebnisse ermöglichen würden, werden nicht oder nur sehr vage bereitgestellt.“

Vollständiges Schließen von Ertragslücken unrealistisch

„So bleiben aktuelle und künftige Anforderungen an den Agrar- und Ernährungssektor in der Studie weitgehend unberücksichtigt. Während die Farm-to-Fork-Strategie und die Biodiversitätsstrategie der Europäischen Kommission eine Extensivierung der landwirtschaftlichen Produktion anstreben, geht die Studie von der Annahme aus, dass sämtliche Ertragslücken auf allen Produktionsflächen weltweit und für alle untersuchten Klimaschutz-Szenarien geschlossen werden können. Eine Darstellung der Ergebnisse ohne Ertragslückenschließung ist im Hauptteil der Studie leider nicht zu finden, so dass eine realistischere Einordnung der anderen untersuchten Klimaschutzmaßnahmen nicht möglich ist.“

„Vor dem Hintergrund der Vielzahl und Diversität der landwirtschaftlichen Betriebe weltweit ist eine Schließung der Ertragslücke zum einen extrem unrealistisch, da hierzu sämtliche pflanzenbaulichen Entscheidungen – wie Aussaat, Sortenwahl, Düngung und Pflanzenschutz – zu jeder Zeit optimal getroffen werden müssten. Zum anderen ist eine Verringerung der Ertragslücken in vielen Anbauregionen der Welt nur durch eine Erhöhung der Inputintensität – vor allem Dünger – möglich, was zwangsläufig zu höheren Emissionen führt. In der Studie bleibt dies allerdings unberücksichtigt. Gerade die Lachgasemissionen, die einen substanziellen Anteil der Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft ausmachen, würden bei einer Produktionsintensität, die auf potenzielle Erträge abzielt, substanziell steigen [3]“

„Die für die Ergebnisse und Aussagen der Studie hochrelevante Annahme der Ertragslückenschließung wird lediglich in einem Nebensatz abgehandelt mit dem Hinweis, dass dies vermutlich herausfordernder sei, als es sich hier darstellt.“

Weitere Limitationen der Studie

„Es ist davon auszugehen, dass die globale Erwärmung sich negativ auf die landwirtschaftliche Produktivität und die Bodenkohlenstoffentwicklung in vielen Regionen auswirken wird. Dadurch reduziert sich das Klimaschutzpotenzial des Agrar- und Ernährungssektors bis 2050.“

„Unbeantwortet bleibt leider auch die Frage, woher die Biomasse für die auszubringende Pflanzenkohle und den Kompost stammt. Auch wenn die anvisierten Mengen theoretisch gegebenenfalls zu beschaffen wären, sollte die Verlagerung der Biomasse und des entsprechenden Kohlenstoffs und damit das verringerte Potenzial für Kohlenstoffsequestrierung am Ursprungsort der Biomasse – das heißt, auf anderen landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Flächen – berücksichtigt werden.“

„Zudem finden sich Inkonsistenzen in den Szenarien. So ist eine Annahme, dass die Ertragslücken geschlossen werden, ohne dass es zu steigenden Treibhausgasemissionen je Hektar kommt. Gleichzeitig wird angenommen, dass sich der Stickstoffdünger-Bedarf bis 2050 verdoppelt. Wo dieser Stickstoffdünger ausgebracht wird, ohne die unvermeidbaren Treibhausgasemissionen der Produktion und Lachgasemissionen im Feld zu verursachen, bleibt unklar.“

„Die Studie nimmt global einheitliche Treibhausgasemissionen für sämtliche Produkte an. In der Realität zeigen sich jedoch sehr starke Unterschiede zwischen Anbauregionen und Produzenten. Das zeigen unsere Studien zur Getreideproduktion unter anderem in Deutschland, China und dem Iran, wo sich der CO₂-Fußabdruck von Weizen durchaus um den Faktor zwei bis drei unterschieden kann. Dies hat natürlich Implikationen für die Praxisempfehlungen zum Klimaschutz, die hier unberücksichtigt bleiben.“

„Es gibt auf sämtlichen Ebenen im Agrar- und Ernährungssystem Anstrengungen zur Reduzierung der Klimawirkung. Diese wirken jedoch nur graduell. So zeigen wir zum Beispiel eine Reduktion des CO₂-Fußabdrucks der Getreideproduktion um 0,4 bis 0,6 Prozent pro Jahr durch den Züchtungsfortschritt [4].“

„Rund 50 Prozent Verringerung der Treibhausgasemissionen durch den Verzicht auf fossile Energie beim Haber-Bosch-Verfahren der Stickstoffdüngerherstellung ist durchaus realistisch. Unklar ist jedoch, wie diese grüne Energie in einer Welt mit zehn Milliarden Menschen mit zunehmender Ressourcenkonkurrenz erzeugt werden kann.“

Prof. Dr. Michael Obersteiner

Direktor des Environmental Change Institute, University of Oxford, Vereinigtes Königreich

„In der aktuellen Studie kommen sehr einfache Berechnungen mit sehr einfachen Annahmen zu Anwendung. Ich sehe auch kein einziges wirklich neues Ergebnis. Alle Technologien wurden schon mal bewertet und die Zusammenstellung dieser Technologien für Ernährungssysteme ist eher arbiträr.“

„Die Analyse ist so gestrickt, dass angenommen wird, dass gewisse Einsparungen erreicht werden, wenn eine Technologie zu einem bestimmten Prozentsatz eingeführt wird. Das ist eine ganz simple Sensitivitätsrechnung und hat keinen Informationsgehalt zur Frage, was wirklich möglich ist.“

Nicht berücksichtigte Maßnahmen

„Da fehlt richtig viel und viele neue Technologie sind nicht teil der Studie – deshalb ist diese Studie nicht sehr interessant.“

Mögliche Effekte der untersuchten Maßnahmen auf die Biodiversität

„Da die Landnutzungsänderungen nicht wirklich behandelt werden in dieser Studie, kann man hier keine guten Aussagen treffen.“

Auswahl der Autorinnen und Autoren durch den WWF

„Ichwürde den Einfluss des WWF als gering bezeichnen. Ich verstehe nicht, warum eine Naturschutzorganisation eine so limitierte Studie unterstützt.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Dr. Florian Schierhorn: „Ich habe keine Interessenkonflikte.”

Dr. Til Feike: „Herr Dr. Feike hat keine Interessenkonflikte.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquellen

Almaraz M et al. (2023): Model-based scenarios for achieving net negative emissions in the food system. Plos Climate. DOI: 10.1371/journal.pclm.0000181.

Weiterführende Recherchequellen

Costa Jr. C et al. (2022): Roadmap for achieving net-zero emissions in global food systems by 2050. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-022-18601-1.

Wollenberg E et al (2016): Reducing emissions from agriculture to meet the 2°C target. Global Change Biology. DOI: 10.1111/gcb.13340.

Literaturstellen, die von den Expertinnen und Experten zitiert wurden

[1] Gvein MH et al.(2023): Potential of land-based climate change mitigation strategies on abandoned cropland. Communications Earth & Environment. DOI: s43247-023-00696-7.

[2] Bernal B et al. (2018): Global carbon dioxide removal rates from forest landscape restoration activities. Carbon Balance and Management. DOI: 10.1186/s13021-018-0110-8.

[3] Smerald A et al. (2022): Significant global yield-gap closing is possible without increasing the intensity of environmentally harmful nitrogen losses. Frontiers in Sustainable Food Systems. DOI:10.3389/fsufs.2022.736394.

[4] Riedesel L et al. (2022): Breeding progress reduces carbon footprints of wheat and rye. Journal of Cleaner Production. Journal of Cleaner Production. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.134326.

[5] Mueller ND et al. (2012): Closing yield gaps through nutrient and water management. Nature. DOI:10.1038/nature11420.

[6] Mayer A et al. (2018): The potential of agricultural land management to contribute to lower global surface temperatures. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aaq0932.

[7] Froehlich HE et al. (2020): Blue growth potential to mitigate climate change through seaweed offsetting. Current Biology. DOI: 10.1016/j.cub.2019.07.041.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[I] Friedlingstein P et al. (2022): Global Carbon Budget 2022. Earth System Science Data. DOI: 10.5194/essd-14-4811-2022.
und dazu: Science Media Center (2022): Das Global Carbon Budget 2022 – Welchen Trend zeigen die globalen CO₂-Emissionen? Press Briefing. Stand: 08.11.2022.

[II] Springmann M et al. (2018): Options for keeping the food system within environmental limits. Nature. DOI: 10.1038/s41586-018-0594-0.
und dazu: Science Media Center (2020): Emissionen aus Nahrungsmittelproduktion allein reichen, um 1,5°-Ziel zu gefährden. Research in Context. Stand: 05.11.2020.