Düngemittel sind seit jeher das Rückgrat der globalen Landwirtschaft und unverzichtbar, um die wachsende Weltbevölkerung zuverlässig mit Nahrungsmitteln zu versorgen. Im Zeichen der globalen Klimaziele steht die Branche jedoch vor einer monumentalen Transformation: Die historisch energieintensive Produktion muss drastisch dekarbonisiert werden, wobei grüner Wasserstoff und klimaneutrales Ammoniak zum entscheidenden Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft werden. Als zentraler Partner der Industrie treibt Air Liquide diesen Wandel mit modernsten Gastechnologien und wegweisenden Projekten voran, um die Düngemittelproduktion kohlenstoffarm und zukunftssicher zu gestalten.

Düngemittel sind Substanzen, die dem Boden oder den Pflanzen Nährstoffe zuführen, um das Wachstum, den Ertrag und die Qualität von landwirtschaftlichen Kulturen zu fördern. Ohne den Einsatz von mineralischen Düngemitteln ließe sich die heutige Weltbevölkerung nicht ernähren.
Die wichtigsten Hauptnährstoffe (Makronährstoffe) werden oft unter dem Kürzel NPK zusammengefasst:

• N (Stickstoff / Nitrogenium): Fördert das vegetative Wachstum und ist essenziell für die Bildung von Proteinen und Chlorophyll.
• P (Phosphor): Wichtig für die Wurzelbildung, Blüte und Fruchtentwicklung sowie den Energietransfer in der Pflanze.
• K (Kalium): Stärkt die Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegen Krankheiten und Trockenheit (Wasserhaushalt).

Der mit Abstand wichtigste und am häufigsten eingesetzte Nährstoff in der modernen Landwirtschaft ist der Stickstoff.

Unsere Atmosphäre besteht zu rund 78 % aus Stickstoff (N2). Pflanzen können diesen Luftstickstoff jedoch nicht direkt aufnehmen. Er muss zunächst in eine pflanzenverfügbare Form umgewandelt werden. Hier kommt die chemische Industrie – und die Expertise von Gaselieferanten wie Air Liquide – ins Spiel.

Das Haber-Bosch-Verfahren und Ammoniak (NH3)

Die Grundlage für fast alle synthetischen Stickstoffdünger ist Ammoniak. Dieses wird im sogenannten Haber-Bosch-Verfahren synthetisiert. Dafür werden zwei entscheidende Industriegase benötigt:
Stickstoff (N2): Wird meist durch Luftzerlegungsanlagen (ASU - Air Separation Units) gewonnen.
Wasserstoff (H2): 

• Grauer Wasserstoff: Wird traditionell durch die Dampfreformierung von Erdgas gewonnen.
• Blauer Wasserstoff: Wird wie grauer Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, jedoch wird das entstehende CO₂ dabei direkt abgeschieden und gespeichert (CCS-Verfahren).
• Grüner Wasserstoff: Wird völlig klimaneutral durch die Elektrolyse von Wasser mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt.
  Durch die Reaktion unter hohem Druck und hoher Temperatur entsteht Ammoniak.

Aus diesem Ammoniak werden in weiteren Schritten gängige Düngemittel wie Harnstoff (Urea), Ammoniumnitrat oder Mehrnährstoffdünger hergestellt. Für die Produktion von Harnstoff wird zusätzlich Kohlendioxid (CO₂) benötigt, welches als Nebenprodukt bei der Wasserstoffherstellung anfällt und so direkt weiterverwertet wird.

Als Weltmarktführer bei Gasen, Technologien und Dienstleistungen für Industrie und Gesundheit ist Air Liquide ein zentraler Partner der Düngemittelindustrie. Wir unterstützen Produzenten weltweit mit:

• Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2): Bereitstellung modernster Luftzerlegungsanlagen für die Ammoniaksynthese.
• Wasserstoff (H2) und Synthesegas (Syngas): Zuverlässige Produktion und Lieferung der Grundbausteine für Düngemittel.
• CO₂-Management: Technologien zur Abscheidung, Verflüssigung und Nutzung von Kohlendioxid (CCUS).

Die traditionelle Produktion von Ammoniak ist sehr energieintensiv und für rund 1 bis 2 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Um die Klimaziele zu erreichen, muss die Düngemittelindustrie dekarbonisiert werden. Air Liquide treibt diese Energiewende maßgeblich voran.

Grüner Wasserstoff für grünen Dünger

Der Schlüssel zur nachhaltigen Düngemittelproduktion ist grünes Ammoniak. Hierbei wird der benötigte Wasserstoff nicht mehr aus Erdgas gewonnen, sondern durch Wasserelektrolyse, die mit Strom aus erneuerbaren Energien (Wind, Solar) betrieben wird. Wird dieser grüne Wasserstoff mit Stickstoff aus der Luft kombiniert, entsteht klimaneutrales Ammoniak. Ein lokales Beispiel für diese Erzeugung ist der Trailblazer von Air Liquide in Oberhausen, der erste und größte PEM-Elektrolyseur (Proton Exchange Membrane Elektrolyseur) in Deutschland, der an eine Pipeline angebunden ist und ab 2025 RFNBO-zertifiziert (Renewable Fuels of Non-Biological Origin) läuft. Dieser grüne Wasserstoff wird anschließend mittels Stickstoff aus der Luft zu grünem Ammoniak synthetisiert.

Carbon Capture and Storage/Utilization (CCS/CCU)

Für bestehende Anlagen bietet die CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) oder die Weiterverwendung (CCU) eine Brückentechnologie. Air Liquide verfügt über proprietäre Technologien wie Cryocap™, um CO₂-Emissionen direkt an der Quelle in der Wasserstoffproduktion abzufangen und so blauen Wasserstoff für kohlenstoffarme Düngemittel zu erzeugen.

Wie werden Stickstoffdünger hergestellt?
Die Basis von Stickstoffdüngern ist Ammoniak. Dieses wird im Haber-Bosch-Verfahren aus Stickstoff (aus der Luft) und Wasserstoff (meist aus Erdgas, zunehmend aus Wasser) unter hohem Druck und Temperaturen synthetisiert.

Was ist grünes Ammoniak?
Grünes Ammoniak wird mit grünem Wasserstoff hergestellt, welcher durch die Elektrolyse von Wasser mit erneuerbarem Strom erzeugt wird. Die Produktion kommt nahezu ohne CO₂-Emissionen aus und ist die Zukunft der klimaneutralen Düngemittelherstellung.

Wie unterstützt Air Liquide die Düngemittelindustrie?
Air Liquide versorgt Düngemittelhersteller mit den essenziellen Industriegasen Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Zudem bieten wir innovative Technologien zur CO₂-Abscheidung und treiben die Produktion von erneuerbarem (grünem) Wasserstoff voran, um die Branche zu dekarbonisieren.

Warum braucht man CO₂ für Düngemittel?
Für die Herstellung von Harnstoff (Urea) – dem weltweit am häufigsten verwendeten festen Stickstoffdünger – wird neben Ammoniak auch Kohlendioxid (CO₂) als chemischer Baustein benötigt.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Air Liquide die Industrie bei der Dekarbonisierung unterstützt? Entdecken Sie unsere Lösungen für die Energiewende und den Übergang zu grünem Wasserstoff.