Stickstoffdüngemittel
In den Pflanzen werden durch Fotosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Wasser
organische Substanzen aufgebaut, dazu müssen sie mit den Wurzeln
aus dem Boden auch verschiedene anorganische Ionen aufnehmen. JUSTUS
VON LIEBIG erkannte im 19. Jahrhundert die Bedeutung einer ausreichenden
Versorgung der Pflanzen mit gebundenem Stickstoff, Phosphor und Kalium
(den sog. Makronährstoffen) für ihr Wachstum. Nach dem Minimumsprinzip
müssen sie in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen,
eine Unterversorgung mit einem Nährstoff kann nicht durch ein Überangebot
der anderen ausgeglichen werden
Die Nährstoffzufuhr erfolgte früher durch organische Dünger
(Stallmist, Pflanzenabfälle). Die wachsende Nachfrage nach Nahrungsmitteln
konnte nur durch Steigerung der Ernteerträge gedeckt werden. Das
machte aber eine zusätzliche Versorgung des Bodens mit mineralischen
Düngern erforderlich. Seit etwa 1830 wurde Nitratstickstoff aus den
natürlichen Lagerstätten in Chile (Chilesalpeter, enthält
ca. 98% 
)
als Dünger verwendet. Diese Lagerstätten haben aber begrenzte
Vorräte, zudem ergeben sich nach Europa lange Transportwege. Andere
natürliche Lagerstätten von Stickstoffverbindungen gibt es nicht.
Daher bot die technische Ammoniaksynthese die Möglichkeit, Stickstoffdüngemittel
in großen Mengen technisch herzustellen.
Der Weltverbrauch an Stickstoffdünger betrug Ende des 20. Jahrhunderts
etwa 80 Millionen Tonnen (bezogen auf den Stickstoffgehalt), in Deutschland
etwa 1,7 Millionen Tonnen (bezogen auf den Stickstoffgehalt).
Industriell hergestellte Stickstoffdünger können den Stickstoff
in ammoniakalischer Form (Ammoniak, Ammoniumsalze), in Nitratform oder
in Amidform (Harnstoff, Kalkstickstoff) enthalten. Die Pflanzen können
den Stickstoff sowohl in der Ammoniumform als auch in der Nitratform nutzen.
Nitrationen können von den Pflanzen unmittelbar aufgenommen werden.
Sie beeinflussen daher die Stickstoffbilanz für die Pflanzen sehr
schnell. Sie werden hingegen als Anionen nicht im Boden gebunden und können
leicht ausgewaschen werden, wodurch bei Überdüngung das Grundwasser
sehr stark mit gesundheitsschädlichem Nitrat belastet werden kann.
Ammoniumionen werden von Bodenbestandteilen (Huminstoffen) gebunden und
können daher nicht so leicht ausgewaschen werden. Damit sie von den
Pflanzen aufgenommen werden, müssen sie allerdings erst durch Bodenbakterien
zu Nitrat-Ionen oxidiert werden. Sie wirken deshalb langsamer und nachhaltiger.
Wichtige Stickstoffdünger
Ammoniakwasser ist in einigen
Ländern (z. B. USA) als Dünger sehr beliebt, da es sich als Flüssigkeit
leicht ausbringen lässt und einen hohen N-Gehalt aufweist. Nachteilig
sind aber die Gesundheitsschädlichkeit und die Gefahr von Verdampfungsverlusten.
Ammoniumsulfat fällt bei zahlreichen Prozessen als Nebenprodukt
an (z. B. in Kokereien und bei der Rauchgasentschwefelung). Da bei seiner
Anwendung im Boden Schwefelsäure frei wird, was zur Versauerung des
Bodens führen kann, wird dieser Dünger heute nicht mehr so oft
verwendet (Anteil etwa 5%).
Ammoniumnitrat ist ein
konzentrierter Stickstoffdünger. Es neigt aber zu Verklumpung und
kann sich unter Explosion selbst zersetzen (es dient u. a. auch als Sprengstoff).
Bei der Explosion eines Ammoniumnitratlagers in der BASF wurden 1921 über
500 Menschen getötet.
In der BRD ist daher die Verwendung von reinem Ammoniumnitrat als Dünger
verboten, in anderen Ländern ist es aber teilweise zugelassen.
Als Kalkammonsalpeter ist Ammoniumnitrat durch Beimischung von Kalk ungefährlich. Gleichzeitig neutralisiert der Kalk die im Boden freiwerdende Säure. Daher wird in vielen Ländern Kalkammonsalpeter eingesetzt.
Harnstoff ist der wichtigste Stickstoffdünger (Anteil über 50%). Die technische Herstellung erfolgt aus Ammoniak und Kohlenstoffdioxid unter Druck.
Er weist einen hohen Stickstoffgehalt auf und kann im Boden als Langzeitdünger wirken. Da unter Einfluss des Enzyms Urease die Hydrolyse zu Ammoniak erfolgt, wird durch Zusätze die Abbaugeschwindigkeit des Harnstoffs vermindert, indem die Aktivität der Urease gebremst wird.
Neben Einzeldüngern, die nur einen Nährstoff enthalten, werden auch Mehrkomponentendünger (z. B. Ammoniumphosphat) verwendet.
Andere Produkte aus Ammoniak
Außer zu Düngemitteln wird Ammoniak auch zu anderen wichtigen
Produkten weiterverarbeitet. Im Ostwald-Verfahren wird daraus von Salpetersäure
hergestellt, die eine der drei wichtigsten Säuren in der chemischen
Industrie ist. Salpetersäure wiederum wird zur Synthese von Nitroverbindungen,
z. B. wichtigen Sprengstoffen wie TNT (Trinitrotoluol) und Nitrocellulose,
benötigt.
In der organisch-chemischen Industrie wird Ammoniak u. a. über mehrere
Stufen zu Kunststoffen und Chemiefasern weiterverarbeitet, z. B. zu Polyacrylnitril,
Polyamiden, z. B. Nylon, oder Harnstoffharzen.