Reisfelder soweit das Auge reicht im Osten Thailands. Nicht sichtbar: das viele Methan, das sie produzieren. Foto: Lillian SUWANRUMPHA / AFP
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Reisfelder soweit das Auge reicht im Osten Thailands. Nicht sichtbar: das viele Methan, das sie produzieren.

Bioökonomie

Reisanbau schadet dem Klima enorm. Das muss nicht so bleiben

Reisfelder verursachen zehn Prozent des weltweit emittierten Methans — ein Treibhausgas, das 25-mal schädlicher ist als CO2. Spezielle Bakterien, die das verhindern könnten, werden bislang kaum eingesetzt. Bewegen müssten sich vor allem die großen Player der Branche

Von Lea Holzamer

In China werden jährlich um die 90 Kilogramm Reis pro Kopf verbraucht — so viel, wie in keinem anderen Land. Doch auch außerhalb Asiens zählt Reis neben Weizen zu den wichtigsten Getreidesorten. Allein im letzten Jahr konsumierte die Weltbevölkerung fast 500 Millionen Tonnen Reis. Laut der Bundeszentrale für politische Bildung könnte sich die globale Nachfrage bis 2050 verdoppeln, also auf knapp eine Milliarde Tonnen.

Das Problem: Von allen Nutzpflanzen hat Reis eine der schlechtesten Klimabilanzen. Für den Anbau ist sehr viel Wasser nötig und es entsteht eine Menge Methan: 100 Millionen Tonnen weltweit pro Jahr. Das Treibhausgas ist 25-mal schädlicher als CO2 und trägt somit erheblich dazu bei, dass die Erde wärmer wird.

Dadurch entsteht eine Diskrepanz: Reis ernährt zwar einen Großteil der Weltbevölkerung, befeuert aber gleichzeitig die Klimakrise.

In gefluteten Reisfeldern bildet sich viel Methan, ein klimaschädliches Treibhausgas

Der meiste Reis wird auf gefluteten Feldern angebaut. Das Problem: Das Wasser unterbindet den Zustrom von Sauerstoff in den Boden, wodurch Methan entsteht. „Der Boden wird de facto anoxisch, also es ist kein Sauerstoff verfügbar, und der Abbau von organischem Material verändert sich völlig“, sagt Ralf Conrad, emeritierter Professor und ehemaliger Leiter der Abteilung für Biogeochemie des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie. Statt Sauerstoff gibt es viel Kohlenstoff im Boden der Reisfelder. Diesen schnappen sich die Mikroorganismen Methanogene und reduzieren ihn mithilfe von Wasserstoff zu Methan. Um Reis in gefluteten Feldern klimafreundlicher — also ohne Methanbildung — anzubauen, muss man den Methanogenen ihre Ernährungsgrundlage wegnehmen.

Rainer Meckenstock von der Universität Duisburg-Essen erforscht Mikroorganismen, sogenannte Kabelbakterien, mit deren Hilfe verhindert werden könnte, dass sich Methan in gefluteten Reisfeldern bildet. Kabelbakterien bilden Fäden von drei bis vier Zentimetern Länge und atmen über diese Entfernung, die für Mikroorganismen enorm groß ist. Das funktioniert so: Auf dem einen Ende des Fadens setzen die Bakterien Elektronen frei, indem sie Schwefelwasserstoff zu Sulfat oxidieren. „Und drei Zentimeter weiter werden diese Elektronen dann verwendet, um Sauerstoff zu reduzieren — um zu atmen, so wie wir“, sagt der Professor für Umweltmikrobiologie und Biotechnologie. Die Bakterien leiten die Elektronen also wie über ein Kabel weiter.

Die Kabelbakterien wurden zusammen mit den Reispflanzen gefunden. Denn die Bakterien existieren auf Wasserpflanzen — genauer gesagt, um die Wurzel herum, weil es dort noch ein wenig Sauerstoff gibt.

Bioökonomie

Schwerpunkt: In unserer Reihe „Zukunft hat eine Stimme“ stellen wir über mehrere Wochen hinweg spannende Forschungsansätze aus der Bioökonomie vor und berichten, wie sie schon jetzt in der Praxis angewandt wird.

Um Pilze als Wasserfilter, nachhaltigere Batterien und Implantate aus Spinnenseide ging es unter anderem. In der letzten Ausgaben lesen Sie, warum kein Palmöl auch keine Lösung sein kann.

WEITERLESEN: Alle Texte des Schwerpunkts finden Sie unter www.fr.de/zukunft. Eine Multimedia-Reportage der Studierenden gibt es hier: www.bioökonomie.info; mehr Infos: www.wissenschaftsjahr.de FR

Nachhaltiger Reisanbau: Die große Frage ist, ob die Landwirtschaft mitmacht

Und hier helfen die Kabelbakterien, die Methanproduktion zu unterbinden. Die Methanogenen brauchen Wasserstoff und CO2, um Methan zu bilden. Doch sie haben einen Gegner: die Sulfat-Reduzierer. Und die sind den Methanogenen überlegen — vorausgesetzt, sie haben genug Sulfat. Jetzt kommen die Kabelbakterien ins Spiel: Wenn die Kabelbakterien den Schwefel zu Sulfat reduzieren, haben die Sulfat-Reduzierer genug „Futter“ und können den Wasserstoff aufnehmen. Der fehlt dann den Methanogenen zur Methanbildung. „Und so wird das ganze System beeinflusst“, sagt Meckenstock.

In der Praxis hat man bisher nur Sulfat auf Reisfelder gegeben. „Das funktioniert aber leider nur für eine kurze Zeit“, sagt Meckenstock. Denn das Sulfat ist schnell verbraucht und dann können die Methanogenen wieder Methan bilden. „Der Trick wäre deshalb, anstatt Sulfat Schwefel auf die Felder zu geben.“ Dadurch würde man die Kabelbakterien bevorzugen — sie recyceln den Schwefel und der Kreislauf bleibt erhalten. Doch egal, welches Verfahren man in Zukunft für einen klimafreundlicheren Reisanbau verwendet, die entscheidende Frage lautet: Machen die Landwirt:innen mit? Laut Meckenstock müssen solche Verfahren für die Praxis noch genauer erforscht und weiterentwickelt werden. Zudem müsse der Staat als Regulator Anreize setzen, da die Neuerungen wohl teurer sein werden als die derzeitigen Methoden.

Arbeit im gefluteten Reisfeld.

Könnte in Zukunft ein Label für nachhaltigeren Reisanbau die Landwirtschaft zu weniger Methanemission steuern?

In der weltweit tätigen Sustainable Rice Platform (SRP) haben sich Mitglieder aus öffentlichem Sektor, Privatwirtschaft, Forschung, Zivilgesellschaft und Finanzsektor zusammengetan. Der Vorstandsvorsitzende Matthias Bickel betont: „Wir wollen dazu beitragen, dass Kleinbäuerinnen und Kleinbauern durch verbesserten, sprich klimafreundlichen Reisanbau ihre Erträge und damit auch ihr Einkommen erhöhen können, während sie gleichzeitig die Umwelt schützen.“ Dafür hat das Bündnis einen Nachhaltigkeitsstandard für Reisproduktion entwickelt — dieser ist freiwillig und umfasst 41 Kriterien.

Roman Herre von der Menschenrechtsorganisation FIAN findet die Standards der Plattform allerdings problematisch: Sie seien einerseits zu schwach – da es beispielsweise keine Sanktionen gibt – und andererseits zu sehr an den Interessen der SRP-Mitglieder ausgerichtet, nicht an denen der Landwirtinnen und Landwirte ausgerichtet. Sie hätten zu wenig Gestaltungsmöglichkeiten. „Die lokalen Gemeinden und Akteure müssen mitentscheiden, doch derzeit sind die großen Akteure tonangebend — das ist kein inklusiver Entwicklungsansatz.“

Neben Nestlé, Bayer und Mars Food, zu dem unter anderem die Marke „Uncle Ben’s“ gehört, ist Lidl als erster deutscher Lebensmittelhändler seit 2021 Mitglied der SRP. Das Unternehmen bietet Basmati Reis mit SRP-Siegel an und verspricht, dass dieser nachhaltig angebaut sei. Allerdings ist Nachhaltigkeit kein geschützter oder verifizierter Begriff und der Einsatz von Chemikalien ist bei der SRP weiterhin erlaubt. Der nachhaltige SRP-Reis stoße weniger Treibhausgase aus und beim Anbau werde weniger Dünger verwendet, heißt es auf der SRP-Webseite. Meckenstock glaubt, dass ein Label, ähnlich wie Fairtrade, den Reisanbau zukünftig zu weniger Methanemission steuern könnte. Einen gänzlich methan-freien Reis gibt es derzeit aber noch nicht.

Für den Schwerpunkt Bioökonomie kooperiert die FR mit der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS). Die Artikel haben Studierende verfasst. Das Projekt von FHWS und der Universität Würzburg wird im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.