Obwohl Dünger für die globale Lebensmittelversorgung von entscheidender Bedeutung ist, ist seine Herstellung sehr energieintensiv und verursacht Emissionen. Untersuchungen zeigen, dass die Ansiedlung nützlicher Mikroben im Umfeld von Pflanzenwurzeln die Pflanze mit dem für ihr Wachstum notwendigen Stickstoff versorgen kann. Diese Methode könnte den Bedarf an chemischen Düngemitteln, deren Herstellung für etwa 2 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich ist, sowie die Kosten der Landwirte senken. Der Krieg im Iran hat in den vergangenen Monaten auch die Energie- und Düngerpreise in die Höhe getrieben.
Die Menschen verwenden Dung seit Tausenden von Jahren als biologischen Dünger, während Unternehmen mikrobielle Dünger entwickeln, darunter auch solche, die auf Gentechnik beruhen. Es ist jedoch schwierig, Mikroben so zu befähigen, Pflanzen zuverlässig mit Stickstoff zu versorgen und gleichzeitig ihr eigenes Überleben zu sichern. Obwohl der Stickstoffanteil in der Luft bei etwa 80 % liegt, können Pflanzen ihn nicht direkt nutzen; Mikroben wandeln den Stickstoff in Verbindungen wie Ammoniak um. Bei synthetischem Dünger wird dieser Prozess mithilfe des Erdgas nutzenden Haber-Bosch-Verfahrens industriell durchgeführt.
Switch Bioworks arbeitet an einem genetischen Schalter, der es Mikroben ermöglichen soll, sich zunächst im Wurzelbereich zu vermehren und anschließend Stickstoff zu produzieren. Beim führenden Ansatz des Unternehmens sollen die Mikroben mit der Ammoniakproduktion beginnen, sobald der Stickstoffgehalt im Boden unter ein bestimmtes Niveau sinkt.
Das Produkt von Switch wird derzeit in sechs US-Bundesstaaten getestet. Das Unternehmen konzentriert sich zunächst auf Mais, der in den USA 2026 auf mehr als 90 Millionen Acres angebaut werden soll, und ist noch zwei bis drei Jahre von einem kommerziellen Produkt entfernt. Wie wirksam es unter Feldbedingungen ist, ist jedoch noch nicht bekannt.
Warum das wichtig ist
Dieser Ansatz stellt die Abhängigkeit von energieintensiven Industrieprozessen und extern ausgebrachten chemischen Betriebsmitteln zur Deckung des Stickstoffbedarfs der Pflanze zur Diskussion. Deshalb wird die Entwicklung sowohl von Landwirten, deren Düngemittelkosten steigen, als auch von der Umweltpolitik verfolgt, die versucht, die Emissionen der landwirtschaftlichen Produktion zu reduzieren. Allerdings ist noch nicht klar, in welchem Maß der mikrobielle Dünger über Labor- oder kontrollierte Bedingungen hinaus stabil funktionieren wird. Insbesondere bleibt die Frage offen, ob sich unter unterschiedlichen Boden- und Klimabedingungen das Gleichgewicht zwischen dem Fortbestand der Mikroben im Wurzelbereich und der Stickstoffproduktion aufrechterhalten lässt. Die Versuche in sechs Bundesstaaten sollen zeigen, ob diese Ungewissheit ausgeräumt werden kann, bevor die Technologie sich einer kommerziellen Nutzung nähert.