Plastik in der Landwirtschaft

Klärschlamm, umhüllte Düngemittel und Komposte/Gärreste

Insgesamt werden in Deutschland jährlich 12.140 Tonnen Kunststoffe als Bestandteil von verschiedenen Düngemitteln in die Böden eingetragen. Während Klärschlamm, Komposte und Gärreste vorrangig in der Landwirtschaft eingesetzt werden, kommen mit Kunststoff umhüllte Düngemittel im Zierpflanzenbau, in Baumschulen sowie in Topf- und Containerkulturen zum Einsatz, werden aber auch für ackerbauliche Anwendungen beworben.

Klärschlamm

Die größte Quelle ist Klärschlamm, über den jährlich 8.385 Tonnen Kunststoff auf landwirtschaftlich genutzte Flächen gelangt. Die Klärschlamm-Ausbringung wird gesetzlich bis 2032 stark eingeschränkt, jedoch nicht gänzlich unterbunden.

Der NABU fordert ein Verbot der Ausbringung von Klärschlamm – auch aufgrund der anderen im Klärschlamm gebundenen Schadstoffe wie Schwermetalle, Biozide oder Arzneimittelrückstände. Klärschlamm sollte vollständig unter Rückgewinnung der darin gebundenen Nährstoffe, insbesondere Phosphor, verbrannt werden. Solange Klärschlamm noch in der Landwirtschaft genutzt wird, sollten die Anforderungen an die Abbaubarkeit der polymeren Flockungsmittel in Kläranlagen verschärft werden.

Umhüllte Düngemittel

Umhüllte Düngemittel sind für 2.520 Tonnen Kunststoff-Einträge verantwortlich. Die Polymerbeschichtung dieser Düngemittel ermöglicht eine kontrollierte Nährstoffabgabe. Dies kann ökologische Vorteile für den Boden bringen, da seltener und zielgenauer gedüngt werden kann. Bisher wird noch an bioabbaubaren Umhüllungen zur kontrollierten Freisetzung von Dünger, aber auch von Pestiziden, geforscht. Die EU-Gesetzgebung drängt hier auch auf Ergebnisse, denn ab Mitte 2026 müssen in der EU in Verkehr gebrachte umhüllte Düngemittel abbaubar sein: entsprechend der EU-Düngeprodukteverordnung müssen dann Polymere in den Produkten innerhalb von 48 Monaten nach der Wirkzeit zu mindestens 90 Prozent abgebaut sein (mindestens 90 Prozent des Gehalts an organischem Kohlenstoff muss in Kohlendioxid umwandelt sein). Das Polymer muss „in natürlich gegebenen Bodenverhältnissen und Gewässern in der ganzen Union physikalisch und biologisch abgebaut werden […], sodass es nur in Kohlendioxid, Biomasse und Wasser zerfällt“ (EU-Verordnung 2019/1009). Wie genau die Kriterien und Nachweise zur Erfüllung dieser Vorgaben aussehen, definiert die EU erst noch bis Mitte 2024.

Das EU-Düngemittelrecht erlaubt den Mitgliedsstaaten, eigene (auch schwächere) Verordnungen zu erlassen, so im Bezug auf polymere Inhaltsstoffe von Düngemitteln auch die nationale Düngemittelverordnung (DüMV) in Deutschland. Daher sollte die DüMV hier mit den Vorgaben der EU-Düngeprodukteverordnung harmonisiert werden; dies ist allerdings nicht nötig, wenn der Mikroplastik-Beschränkungsvorschlag der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) gesetzlich umgesetzt wird: Dann würden automatisch die EU-Vorgaben auch in Deutschland gelten.

Der NABU erkennt den Nutzen der Umhüllungen der Düngemittel für die konventionelle Landwirtschaft an, fordert jedoch eine an die realen Umweltbedingungen und den Anwendungszweck angepasste und nachgewiesene Abbaubarkeit der Düngemittelbeschichtungen. Sollte der Mikroplastik-Beschränkungsvorschlag nicht umgesetzt werden, muss Deutschland die EU-Vorgaben auch für die nationale Düngemittelverordnung übernehmen.

Komposte & Gärreste

Komposte und Gärreste sind ein wichtiger Lieferant von Humus und Nährstoffen für die Landwirtschaft, allerdings gelangen darüber schätzungsweise 1.234 Tonnen Kunststoff auf die Äcker.

Die Ausbringung von Komposten und Gärresten ist – anders als bei Klärschlamm – für den NABU eine umweltfreundliche Form der Abfallverwertung. Insbesondere für den Ökolandbau, wo der Einsatz von Mineraldüngern verboten ist, kann sie eine wichtige Rolle spielen. Daher muss an der Quelle der Verschmutzung angesetzt werden, wozu für den NABU u.a. Folgendes gehört:

• Strengere Grenzwerte für Kunststoffe im Kompost sowie standardisierte und aussagekräftige Probenentnahmen
• Verbesserung der Biomüllsammlung (Aufklärung, Kontrollen etc.)
• Verbot der Vergärung von verpackten Lebensmitteln

Folien, Netze & Fahrsilo-Beschichtungen

Insgesamt 556 Tonnen Kunststoffe werden schätzungsweise im Jahr durch Folien, Vliese, Netze und Garne sowie durch Fahrsilo-Beschichtungen in die Umwelt emittiert. Auf den Pflanzenanbau für die Lebensmittelproduktion entfallen laut Studie hiervon 180 Tonnen und auf den Anbau von Futtermitteln und Energiepflanzen 376 Tonnen.

Folien erfüllen im Pflanzenanbau für Lebensmittel verschiedene Zwecke: Thermo-, Loch- und schwarze Folien reduzieren die Wärmeabstrahlung und erhöhen die Bodentemperatur. Dadurch kann früher ausgesät und der Erntezeitraum verlängert werden. Weiße Folien verzögern die Bodenerwärmung, wodurch die Erntesaison nach hinten verschoben werden kann. Auch beim Mulchen werden zunehmend Folien sowie Vliese und Bändchengewebe eingesetzt, ebenso zum Schutz der Pflanzen, etwa vor Schadinsekten, Vögeln oder Extremwetterereignissen. Die Folien kommen insbesondere beim Anbau von Spargel und Erdbeeren zum Einsatz. Allein 56 Prozent der 180 Tonnen Kunststoff-Emissionen entfallen auf den Spargelanbau, 24 Prozent auf den Erdbeeranbau (siehe Abbildung).

Futtermittel wie Heu, Gras und Ganzpflanzen (zum Beispiel Ackerbohnen, Lupinen) sowie Energiepflanzen wie Mais werden in Fahrsilos sowie als Rund- und Quaderballen gelagert. Bei 85 Prozent der Silage kommen Fahrsilos und bei 15 Prozent Rund- und Quaderballen zum Einsatz. Die mengenmäßig wichtigste Silagepflanze ist Mais, der fast vollständig in Fahrsilos gelagert wird. Ballensilos werden in erster Linie für Gras, Ganzpflanzen und Pflanzenreste (z. B. Rübenblätter, Trester) genutzt. Stroh und Heu wird zunächst getrocknet, gepresst und dann mit Kunststoff-Garnen, -Netzen und -Folien fixiert. Für die Silage wird das Material mit einer Stretchfolie (Weich-Polyethylen, LDPE) luftdicht in Form von Rund- und Quaderballen abgeschlossen. Hier dienen Kunststoffe zur Formstabilisierung, Konservierung und zum Schutz. In Fahrsilos, bestehend aus einer Bodenplatte aus Beton oder Asphalt mit oder ohne Seitenwände, wird das Material zunächst durch Überfahren mechanisch verdichtet und mit Unterzieh- und Flachfolien (LDPE) luftdicht abgedeckt. Ein Schutzgitter (Hart-Polyethylen, HDPE) wird meist eingesetzt, um den Befall durch Wildtiere zu vermeiden. Die Boden- und Seitenwände der Fahrsilos sind in der Regel mit Bitumen oder Epoxidharzen beschichtet, um den Beton oder Asphalt vor den sauren Sickersäften zu schützen, die bei der Gärung entstehen.

Kunststoff-Emissionen entstehen aus unterschiedlichen Gründen: Folien werden durch Wind und Wetter sowie die Nutzung beansprucht. Durch das Lochen und Perforieren mancher Folien können Kunststoffstücke freigesetzt werden wie auch beim Öffnen der Ballen oder bei der Rückholung der Folien. Da die Kunststoffe ständiger UV-Strahlung ausgesetzt sind, können sie mit der Zeit fragmentieren, insbesondere wenn sie zu lange im Einsatz sind. Beschädigungen durch Vandalismus und durch Tiere tragen ebenso zu Emissionen bei wie die unsachgemäße Entsorgung der Folienabfälle. Je dünner die Folie, desto höher ist grundsätzlich das Risiko, dass Folienstücke auf dem Acker bleiben und sich im Boden ansammeln oder in die angrenzende Natur verwehen. Die Beschichtungen der Fahrsilos werden im Laufe der Jahre abgenutzt und abgerieben.

NABU-Forderungen:

• Verbot des Einsatzes von Folien, die den Boden komplett bedecken (zum Beispiel beim Spargelanbau) in Natur- und Vogelschutzgebieten
• Einsatz langlebiger Folien verbunden mit gesetzlichen Rücknahmesystemen; keine Übernutzung der Folien
• Beim Einsatz von abbaubaren Folien (zum Beispiel Mulchfolien): an die Umweltbedingungen angepasste Abbaubarkeit
• Größeres Angebot an naturbasierten Materialien wie Sisal-Garne, zum Beispiel auch für die Silage
• Reduktion der Silagefütterung und Entwicklung alternativer und effizienter Mulchpraktiken

Weitere Betriebsmittel: Bewässerungssysteme, Pflanztöpfe, Pflanzhilfen

Eine Vielzahl an Betriebsmitteln mit Kunststoffkomponenten kommt in Landwirtschaft und Gartenbau zum Einsatz. In der Studie wurden Bewässerungssysteme, Pflanzbehälter und Pflanzhilfen untersucht, da diese als emissionsrelevant erachtet werden: Die Kunststoff-Emissionen werden auf 273 Tonnen pro Jahr geschätzt. Andere Kunststoffprodukte wie Gewächshäuser, Farben und Lacke, Eimer, Säcke und Körbe, Zäune sowie Etiketten wurden identifiziert, die damit verbundenen Kunststoff-Emissionen konnten aber nicht weiter analysiert werden.

Diverse emissionsrelevante Pflanzhilfen kommen im Gemüse-, Wein- und Obstbau sowie in Baumschulen zum Einsatz. Sie sichern die Pflanzen gegen Wind, geben Wuchsrichtungen vor oder schützen vor Schädlingen. Dazu zählen Pflanzstäbe, -pfähle, Drähte, Kabelbinder, Schnüre und Bänder zur Befestigung von Pflanzen, außerdem Netze, Hüllen und Säulen für den Verbiss-, Mäh- und Herbizidschutz. Verschiedene Kunststoffe kommen zum Einsatz, darunter glasfaserverstärktes Polyamid (Pfähle/Stäbe), PVC (Bänder, Schläuche) sowie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) (Netze, Hüllen). Vereinzelt werden bioabbaubare Kunststoffe genutzt.

Pflanzhilfen unterliegen Witterungseinflüssen, Verbiss durch Tiere sowie mechanischen Belastungen etwa durch das Wachstum der Pflanze. Sobald sie in der Natur und auf den Böden gelandet sind, können sie aufgrund ihrer Kleinteiligkeit nur schwer wieder zurückgeholt werden. Die Kunststoff-Emissionen durch Pflanzhilfen werden auf 179 Tonnen pro Jahr geschätzt.

Pflanzbehälter werden zur Anzucht, Verpackung und zum Transport, aber auch zur dauerhaften Haltung von Pflanzen verwendet.

Zahlreiche Produkte lassen sich unter dem Begriff der Pflanzbehälter zusammenfassen: Pflanztöpfe werden vor allem bei Zier- und Jungpflanzen eingesetzt, Pflanzcontainer sind hingegen größer und finden sich insbesondere in Baumschulen. Trays sind Minipaletten für den Transport der Pflanztöpfe. Anzuchtschalen und Multizellplatten dienen der Anzucht von Jungpflanzen. In vielen Fällen werden die Multizellplatten mit Vlies- oder Presstöpfen oder quellfähigen Plugs (Erdpresstöpfe) befüllt. Für den Anbau von Gemüse und Obst wie Tomaten, Gurken, Paprika und Erdbeeren werden zunehmend Growbags (perforierte Kunststoffsäcke gefüllt mit Kultursubtraten) eingesetzt. Insbesondere mit bodenfreien Umgebungen wie Gewächshäusern finden sie Anwendung.

Pflanztöpfe und -container aus Kunststoff werden zu mehr als 95 Prozent aus PP hergestellt, teilweise vollständig aus Recyclingmaterial. In geringen Mengen werden bioabbaubare Kunststoffe (zum Beispiel PLA) eingesetzt. Die Netze in Quelltöpfen sind zum Teil aus Kunststoff, auch werden Polymere als Bindemittel in Presstöpfen genutzt. Für Trays, Anzuchtschalen und Multizellplatten werden inzwischen auch Mehrwegprodukte angeboten.

Pflanzbehälter können verspröden und fragmentieren. Auch unterliegen sie etwa beim Transport mechanischer Belastungen. Quelltöpfe mit Netzen oder Presstöpfe mit polymeren Bindemitteln dürften nahezu vollständig in den Böden verbleiben. Die Kunststoff-Emissionen durch Pflanzbehälter werden auf 58 Tonnen pro Jahr geschätzt.

Etwa ein Drittel der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland wird über Bewässerungssysteme bewässert, um zu niedrige oder schwankende Niederschlagsmengen auszugleichen. Etwa 325.000 Hektar werden mit Sprinkleranlagen bewässert, die überwiegend aus Metall bestehen, und knapp 200.000 Hektar mit Tröpfchenbewässerung. Die Systeme der Tröpfchenbewässerung bestehen aus Kunststoffschläuchen (meist PE). Dünne Schläuche werden einjährig, dickere Schläuche bis zu sechs Jahren genutzt. Weitere Kunststoffkomponenten (Filter, Pumpen, T-Stücke) kommen zum Einsatz, wurden in der Studie aber nicht weiter berücksichtigt.

Bewässerungssysteme können verspröden und fragmentieren, wenn die Schläuche zu lange genutzt werden. Bei Schläuchen an der Oberfläche wird dies durch den UV-Einfluss verstärkt. Werden die Schläuche verlegt und vor allem zurückgeholt, können sie reißen. Auch können sie durch Pflanzenwachstum, Bodenbearbeitung, Tierbisse oder Vandalismus beschädigt werden. Die Kunststoff-Emissionen durch Bewässerungsschläuche werden auf 36 Tonnen pro Jahr geschätzt.

NABU-Forderungen:

• Entwicklung von Rücknahmesystemen für Bewässerungssysteme
• An reale Umweltbedingungen angepasste und nachgewiesene Abbaubarkeit von Quell-/ Presstöpfen und Kunststoffkleinteilen, die nachweislich in der Umwelt verbleiben
• Flächendeckender Einsatz von Mehrweg-Trays für Pflanztöpfe

Bodenverbesserer, Pflanzenschutzmittel und Saatgut

Bodenverbesserer aus synthetischen Polymeren wie Schaumkunststoffe, Bindemittel und Hydrogele beeinflussen die Speicherfähigkeit und Durchlässigkeit der Böden für Luft und Wasser. Etwa ein Fünftel der in Deutschland verbrauchten Bodenverbesserer kommt in der Landwirtschaft, insbesondere bei Erdbeeren, Gemüsejungpflanzen und Spargel, zum Einsatz. Jährlich gelangen durch Bodenverbesserer 110 Tonnen Kunststoffe in die Böden. Bewässerungssysteme können, je nach spezifischer Situation vor Ort, eine Alternative zu wasserspeichernden Bodenverbesserern darstellen (aber auch umgekehrt). Auf Bodenverbesserer kann außerdem verzichtet werden, wenn die Auswahl der Kulturen an die gegebenen Bodenqualitäten angepasst wird, beispielsweise durch den Anbau trockenresistenter Pflanzen.

Eine spezielle Form der Pflanzenschutzmittel sind Kapselsuspensionen, bei denen sich der Wirkstoff in einer Kapselhülle befindet. Dies ermöglicht eine gezielte und längere Abgabe des Pflanzenschutzmittels, geringere Verluste und eine erleichterte Dosierung. Polymere kommen hier als Verkapselungsmaterial zum Einsatz, aber auch u.a. als Bindemittel, Verdicker, Trägerstoff oder Haftmittel. Es wird eine Vielzahl an verschiedenen Polymertypen in Kapselsuspensionen eingesetzt, unter anderem Polyharnstoff, Polyurethan und Polyamid. Der Polymeranteil liegt zwischen ein und sechs Prozent, für Deutschland wird die Eintragsmenge in die Böden auf 90 Tonnen jährlich geschätzt (nur Kapselsuspensionen). Information zur biologischen Abbaubarkeit liegen nicht vor, bisher ist keine vollständig biologische abbaubare Verkapselung bekannt, bisher sind es höchstens Verbindungen aus abbaubaren und nicht abbaubaren Materialien (Studie BioSinn des nova Instituts).

Über umhülltes Saatgut gelangen schätzungsweise 87 Tonnen Kunststoffe in die Böden. Die Umhüllung fixiert die Beize: Je nach Literaturquelle sind zwischen 50 und 80 Prozent des Saatguts in Europa gebeizt. Beim Beizen wird das Saatgut mit Pflanzenschutzmitteln behandelt. Dies erfolgt über eine Beschichtung, der teilweise weitere Zusatzstoffe wie Nährstoffe, Bakterien oder Enzyme hinzugefügt werden. In absoluten Mengen wird gebeiztes Saatgut vor allem im Mais- und Rapsanbau eingesetzt. Im Verhältnis zur tatsächlichen Anbaufläche sind Hülsenfrüchte und Zuckerrüben die Hauptanwendungen (siehe Abbildung).

Bei den meisten Beschichtungen von Saatgut werden Polymere eingesetzt. Diese fungieren als Bindemittel, Filmbildner, Stabilisator sowie Schutzschicht und regulieren die Nährstoff- und Wasserzufuhr zum Saatkorn. Der Polymeranteil kann bis zu 500 Gewichtsprozent bezogen auf die Masse des Saatkorns betragen (pilliertes Saatgut). Auch kommen komplexe Mehrschichtsysteme zum Einsatz, insbesondere bei hochgezüchteten Sorten wie Mais, Sonnenblumen und Lein-/Ölsamen. Eine Vielzahl an Kunststoffen wird für die Beschichtungen genutzt, zum Beispiel Polyacrylamide und Polyethylenglykol. Zur Abbaubarkeit der Polymere liegen bislang kaum Daten vor.

NABU-Forderungen:

• EU-weites Verbot von schlecht abbaubaren Polymeren in Saatgut, Bodenverbesserern, Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln
• Bewirtschaftung nach dem Prinzip des integrierten Pflanzenschutzes: Keine präventive Saatgut-Beizung mit Pflanzenschutzmitteln und eine drastische Reduktion des Pflanzenschutzmittel-Einsatzes allgemein