Die Geschichte des Düngers ist im Grunde die Geschichte der menschlichen Zivilisation in Kurzform. Der mittelalterliche Bauer, der Mist auf sein Feld fuhr und die Drei-Felder-Wirtschaft pflegte, löste dasselbe fundamentale Problem wie später der Chemiker, der heute Erdgas in Ammoniak umwandelt: Wie ernähre ich eine wachsende Gesellschaft von einem begrenzten Boden? Die Antworten wurden raffinierter, die Erträge größer - aber auch die Abhängigkeiten komplexer und fragiler.
Die mittelalterliche Landwirtschaft war in weiten Teilen Europas eine Subsistenz-Wirtschaft: Man produzierte, um zu überleben, aber nicht um Überschüsse zu erzielen. Entsprechend gering waren die Erträge nach heutigen Maßstäben. Für ein ausgesätes Korn Getreide erntete man im frühen Mittelalter oft nur drei bis vier Körner zurück - ein Verhältnis, das kaum Spielraum für schlechte Jahre ließ und regelmäßige Hungersnöte begünstigte. Zum Vergleich: Moderne Landwirtschaft erzielt Verhältnisse von 1:50 oder mehr.
Der Bauer des Mittelalters wusste aus Erfahrung, dass der Boden erschöpft werden kann. Wenn man Jahr für Jahr dieselbe Pflanze auf demselben Feld anbaut, werden die Erträge schlechter. Was dahintersteckt - dass Pflanzen dem Boden bestimmte Nährstoffe entziehen, die dann fehlen - verstand man noch nicht. Aber man beobachtete die Folgen und entwickelte pragmatische Antworten darauf.
Die wichtigste agronomische Innovation des Mittelalters war die Drei-Felder-Wirtschaft, die sich vom 8. und 9. Jahrhundert an in Mittel- und Westeuropa durchsetzte und die ältere Zwei-Felder-Wirtschaft (Feld und Brache im jährlichen Wechsel) verdrängte. Das Prinzip war einfach: Das Ackerland einer Dorfgemeinschaft wurde in drei große Schläge aufgeteilt. Einer trug Wintergetreide (Weizen, Roggen), einer Sommergetreide (Hafer, Gerste, Hülsenfrüchte), und einer lag brach. Nach einem Jahr rotierte die Nutzung, sodass jedes Feldstück im Drei-Jahres-Rhythmus einmal Wintergetreide, einmal Sommergetreide und einmal Ruhe erhielt.
Der Vorteil gegenüber der Zweifelderwirtschaft war erheblich: Statt der Hälfte lagen nun nur noch ein Drittel der Flächen brach, die Gesamternte stieg also merklich. Außerdem verteilte sich das Ernterisiko auf zwei Saaten mit unterschiedlichen Wachstumsperioden - fiel die Winterernte aus, konnte die Sommerernte noch retten, was blieb.
Das Brachfeld war dabei keineswegs ungenutzt. Es diente als Weide für das Vieh, das es gleichzeitig mit Dung anreicherte. Hier verbindet sich die Dreifelderwirtschaft organisch mit der Düngerfrage.
Tiermist war die wichtigste Düngermethode des Mittelalters, und er war entsprechend wertvoll. Rinder-, Pferde- und Schweine-Mist wurden auf die Felder ausgebracht, Jauche auf Wiesen. In Küstenregionen nutzte man Meeresalgen und Fischmehl; in manchen Gegenden wurde Mergel (ein kalkhaltiger Ton) in den Boden eingearbeitet, um den pH-Wert saurer Böden zu verbessern. Holzasche lieferte Kalium und Kalk. Städte entsorgten menschliche Fäkalien, die sogenannte Nachtstühle oder „Goldmist“, auf umliegende Felder - ein Kreislauf, der in Ostasien noch viel systematischer betrieben wurde als in Europa.
Hülsenfrüchte - Erbsen, Linsen, Bohnen, später Klee - spielten ebenfalls eine Rolle in der Fruchtfolge, ohne dass man die chemische Ursache kannte. Wir wissen heute, dass an den Wurzeln dieser Pflanzen Bakterien (Rhizobien) leben, die Luftstickstoff binden und dem Boden verfügbar machen. Der mittelalterliche Bauer wusste nur: Nach Hülsenfrüchten wächst das Getreide besser.
Trotz all dieser Maßnahmen war der strukturelle Druck auf die Böden enorm. Die wachsende Bevölkerung des Hochmittelalters (etwa 10. bis 13. Jahrhundert) zwang zur Rodung von Wäldern und zur Erschließung marginaler Böden, die oft sandiger und nährstoffarmer waren als die alteingesessenen Fluren. Wenn die Tierhaltung nicht mit dem Ackerbau Schritt hielt - und das tat sie häufig nicht -, fehlte schlicht der Mist. Die mittelalterliche Landwirtschaft stand in einem strukturellen Dilemma: Um mehr Tiere halten zu können, brauchte man mehr Futteranbau; um mehr Futter anzubauen, brauchte man mehr Fläche; und mehr Fläche bedeutete weniger Weide und wieder weniger Tiere.
Ausgelaugte Böden, verbunden mit Klimaabkühlungen (die sogenannte „Kleine Eiszeit“ begann sich ab dem späten 13. Jahrhundert anzukündigen), trugen zum Zusammenbruch des 14. Jahrhunderts bei. Die große Hungersnot von 1315-1322 und dann der Schwarze Tod (1347-1353) töteten in Europa zusammen vielleicht ein Drittel der Bevölkerung. Paradoxerweise verbesserte sich die Lage der Überlebenden dadurch: Weniger Menschen bedeuteten mehr Land pro Kopf, bessere Ernährung, und die nun bracheren Flächen konnten sich erholen.
Die eigentliche Agrarrevolution vollzog sich zwischen dem 17. und frühen 19. Jahrhundert, mit England als Vorreiter. Sie war weniger ein einzelnes Ereignis als ein Bündel von Veränderungen, die sich gegenseitig verstärkten: neue Fruchtfolgen, neue Werkzeuge, neue Eigentumsstrukturen und schließlich eine neue Einstellung zur Landwirtschaft als rationaler, gewinnorientierter Tätigkeit.
Zentral war die Norfolksche Vier-Felder-Wirtschaft, die im 18. Jahrhundert in England populär wurde und sich von dort nach Kontinentaleuropa verbreitete. Statt drei Felder gab es vier, und die entscheidende Neuerung war: Es gab keine Brache mehr. An deren Stelle trat der Anbau von Klee und Rüben. Klee bindet Stickstoff (das verstand man nun langsam), und beide Pflanzen dienten als Viehfutter. Mehr Futter bedeutete mehr Vieh, mehr Vieh bedeutete mehr Mist, und mehr Mist bedeutete bessere Getreideernten. Der Teufelskreis der mittelalterlichen Landwirtschaft wurde so zum Kreislauf umgekehrt.
Gleichzeitig mit den agronomischen Neuerungen vollzog sich in England ein radikaler Wandel der Eigentumsstruktur: die Einhegungen (Enclosures). Gemeinschaftsland, das jahrhundertelang von Dorfgemeinschaften gemeinsam genutzt worden war, wurde von Großgrundbesitzern privatisiert, eingehegt und effizienter bewirtschaftet. Für die Bauern, die dieses Land als Weide, zur Holzsammlung oder zum Kleinanbau genutzt hatten, war das eine Katastrophe.
Hunderttausende verloren ihre Lebensgrundlage und strömten in die Städte - genau in dem Moment, als dort die Industrielle Revolution Arbeitskräfte suchte. Historiker diskutieren bis heute, ob die Enclosures die Industrialisierung ermöglichten oder ob sie eher parallele Entwicklungen waren. Klar ist: Die Freisetzung von Arbeitskräften aus der Landwirtschaft war eine notwendige Bedingung für die Urbanisierung und Industrialisierung. In Deutschland verlief dieser Prozess langsamer und durch die Bauernbefreiung (in Preußen 1807) anders organisiert, aber mit ähnlicher Richtung.
Die Erträge stiegen in England zwischen 1700 und 1850 dramatisch. Gleichzeitig explodierte die Bevölkerung: In Europa lebten um 1700 etwa 100 Millionen Menschen, um 1900 bereits über 400 Millionen. Dieser Zusammenhang ist kein Zufall. Mehr Nahrung erlaubt mehr Bevölkerungswachstum - aber mehr Bevölkerung erhöht auch den Druck, noch mehr zu produzieren. Der Malthusianische Dämon (der Gedanke, dass Bevölkerungen immer an die Grenzen der Nahrungsproduktion stoßen) schien zeitweise gebannt, aber er wartete im Hintergrund. Es war klar, dass die Agrarrevolution allein nicht ewig ausreichen würde.
Bevor man Kunstdünger verstehen kann, muss man verstehen, was Pflanzen eigentlich brauchen.
Eine Pflanze besteht hauptsächlich aus Wasser und organischen Verbindungen - also aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Diese drei Elemente bezieht sie aus Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) aus der Luft, die sie mithilfe von Sonnenlicht in der Photosynthese zu Zucker und anderen Verbindungen zusammensetzt. Insofern wächst eine Pflanze buchstäblich aus Luft und Licht - der Großteil ihrer Masse kommt tatsächlich aus CO₂.
Aber für diesen Prozess - und für viele andere lebenswichtige Funktionen - braucht die Pflanze noch weitere Elemente in kleineren Mengen, die sie aus dem Boden über die Wurzeln aufnimmt:
Stickstoff (N) ist das wichtigste und häufig limitierende Nährelement. Stickstoff ist Bestandteil aller Proteine und der DNA. Ohne Stickstoff kann eine Pflanze kein Chlorophyll bilden (das grüne Pigment der Photosynthese), keine Enzyme produzieren, nicht wachsen. Stickstoffmangel zeigt sich klassisch als Vergilbung der Blätter - die Pflanze baut Chlorophyll ab, um den knappen Stickstoff darin zu recyceln. Obwohl die Luft zu fast 80% aus Stickstoffgas (N₂) besteht, können Pflanzen diesen nicht direkt nutzen - sie brauchen ihn in Form von Ammonium (NH₄⁺) oder Nitrat (NO₃⁻) im Boden.
Phosphor (P) ist zentral für die Energieübertragung in der Zelle (als ATP), für die DNA und für die Wurzelentwicklung. Phosphormangel bremst vor allem das Wurzelwachstum und die Samenbildung.
Kalium (K) reguliert den Wasserhaushalt der Pflanze, stärkt die Zellwände und ist wichtig für die Qualität von Früchten. Es wirkt wie ein allgemeiner „Stabilisator“ des pflanzlichen Stoffwechsels.
Diese drei - Stickstoff, Phosphor, Kalium, kurz NPK - sind die Makronährstoffe, die in jedem Handelsdünger angegeben werden. Daneben gibt es Sekundärnährstoffe (Calcium, Magnesium, Schwefel) und Spurenelemente (Eisen, Mangan, Zink usw.), die in kleineren Mengen gebraucht werden.
Der Boden als Speicher: Natürliche Böden speichern diese Nährstoffe in verschiedenen chemischen Verbindungen und geben sie langsam ab. Wenn man Pflanzen erntet und die Biomasse vom Feld entfernt, exportiert man diese Nährstoffe. Der Boden leert sich. Früher schloss sich der Kreislauf durch Verrottung, Mist und Brache; mit wachsender Bevölkerung und intensiver Landwirtschaft reicht das nicht mehr.
Den ersten großen intellektuellen Durchbruch lieferte der deutsche Chemiker Justus von Liebig mit seinem 1840 erschienenen Werk *Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie*. Liebig formulierte, dass Pflanzen ihre Nährstoffe als Mineralsalze aus dem Boden beziehen - eine damals keineswegs selbstverständliche Erkenntnis. Er prägte außerdem das sogenannte Minimumgesetz: Das Wachstum einer Pflanze wird durch den Nährstoff begrenzt, der im Verhältnis zum Bedarf am knappsten vorhanden ist. Es nützt nichts, zehnmal so viel Stickstoff zu geben, wenn Phosphor fehlt. Das Fass wächst nur so weit, wie die kürzeste Daube es erlaubt.
Liebig selbst versuchte, daraus Kunstdünger zu entwickeln, scheiterte aber, weil er die Nährstoffe in schwer löslicher Form bereitstellte. Andere griffen seine Ideen auf und verbesserten sie: In England begann John Bennet Lawes in den 1840er Jahren, Superphosphat herzustellen - aufgeschlossenes Knochenmehls oder Gestein, das die Pflanze tatsächlich aufnehmen konnte. Die Phosphatdünger-Industrie war geboren.
Phosphor und Kalium ließen sich aus Gestein gewinnen. Stickstoff war das große Problem. Mitte des 19. Jahrhunderts suchte man fieberhaft nach Stickstoffquellen. Man importierte Guano (versteinerte Vogel-Exkremente) aus Peru in riesigen Mengen - ein Raubbau, der die Lager in wenigen Jahrzehnten erschöpfte. Man nutzte Salpeter (Natriumnitrat) aus der Atacama-Wüste in Chile. Diese Vorkommen waren endlich und weit entfernt. Es war klar, dass die Menschheit ein grundlegenderes Problem lösen musste: Wie kommt man an den Stickstoff der Luft heran?
Die Antwort kam in den Jahren vor dem Ersten Weltkrieg aus Deutschland. Der Chemiker Fritz Haber gelang 1909 im Labor die Synthese von Ammoniak (NH₃) aus Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂) unter hohem Druck und hoher Temperatur und mithilfe eines Katalysators. Die Reaktion lautet:
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
Das klingt simpel, ist aber technisch enorm anspruchsvoll, denn der Stickstoff in der Luft ist außerordentlich reaktionsträge - die Dreifachbindung zwischen den beiden Stickstoff-Atomen ist eine der stabilsten in der Chemie. Man muss enorme Energiemengen aufwenden, um sie zu brechen. Genau deshalb war diese Reaktion jahrzehntelang nicht beherrschbar.
Carl Bosch vom Chemieunternehmen BASF übersetzte Habers Laborbefund in einen industriellen Prozess - eine ingenieurs-technische Meisterleistung, die neue Hochdruckbehälter, neue Stahllegierungen und völlig neue Apparate erforderte. 1913 ging die erste Anlage in Oppau (Rheinland-Pfalz) in Betrieb. Das Haber-Bosch-Verfahren war geboren.
Der entscheidende Punkt: Ammoniak-Synthese verbraucht enorme Mengen Energie, heute hauptsächlich in Form von Erdgas, das gleichzeitig als Wasserstoffquelle dient. Kunstdünger ist im Wesentlichen konservierte Energie. Wenn man heute eine Tonne Stickstoffdünger herstellt, stecken darin mehrere Tonnen fossile Brennstoffe. Erdgas wird buchstäblich in Nahrung umgewandelt - mit Stickstoff aus der Luft als Vehikel.
Die Auswirkungen des Haber-Bosch-Verfahrens auf die Landwirtschaft waren revolutionär - tatsächlich wohl die größte Transformation der Nahrungsmittelerzeugung in der Geschichte.
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden Kunstdünger zunächst vor allem in industrialisierten Ländern eingesetzt. Nach dem Zweiten Weltkrieg beschleunigte sich die Verbreitung enorm. Die sogenannte Grüne Revolution der 1960er und 70er Jahre - benannt nach dem Agronomen Norman Borlaug, der Hochertragssorten von Weizen und Reis züchtete - wäre ohne Kunstdünger nicht denkbar gewesen. Die neuen Pflanzensorten waren darauf optimiert, mit viel Dünger umzugehen: kurze, stabile Halme (damit die Pflanze bei üppiger Stickstoffversorgung nicht „ins Stroh schießt“), riesige Körner, schnelles Wachstum.
Die Ergebnisse waren spektakulär. Indien und Pakistan, die in den 1960er Jahren vor Hungersnöten standen, wurden zu Getreide-Exporteuren. Die globale Getreideproduktion verdreifachte sich zwischen 1960 und 2000, obwohl die landwirtschaftliche Nutzfläche kaum wuchs. Der Hektar-Ertrag von Weizen in Deutschland beispielsweise stieg von etwa 2 Tonnen (1950) auf über 7 Tonnen heute.
Populationsforscher schätzen, dass ohne das Haber-Bosch-Verfahren die Erde vielleicht 3 bis 4 Milliarden Menschen ernähren könnte - statt der heute lebenden 8 Milliarden. Rund die Hälfte des Stickstoffs im menschlichen Körper stammt aus synthetisch erzeugtem Ammoniak. Das ist eine der erstaunlichsten Zahlen, die die Chemiegeschichte zu bieten hat: Wir sind buchstäblich zu einem erheblichen Teil aus Erdgas gemacht.
Der Kunstdünger hat das Verhältnis des Menschen zum Boden fundamental verändert. In der vorindustriellen Landwirtschaft war der Nährstoff-Kreislauf immer lokal: Was dem Boden entnommen wurde, musste lokal wieder zugeführt werden, durch Mist, Kompost, Brache. Mit Kunstdünger wurde dieser Kreislauf aufgebrochen. Man kann einen Boden dauerhaft intensiv bewirtschaften, solange man synthetische Nährstoffe zufügt. Das ermöglichte eine nie dagewesene Spezialisierung der Landwirtschaft: Regionen bauen an, was klimatisch und wirtschaftlich am günstigsten ist, und nicht mehr das, was den Nährstoffkreislauf lokal schließt.
Das hat enorme Vorteile (Effizienz, niedrige Nahrungspreise), aber auch Kosten: Böden werden strukturell degradiert, weil Humusaufbau und biologische Vielfalt vernachlässigt werden. Nitrat sickert ins Grundwasser. Überdüngung führt zur Eutrophierung von Gewässern (zu starkes Algenwachstum, dann Sauerstoffmangel, dann tote Zonen). Diese Probleme sind real und nehmen zu.
Die vielleicht größte strukturelle Schwäche des modernen Ernährungssystems ist seine Abhängigkeit von Erdgas für die Stickstoff-Düngerproduktion. Erdgas macht rund 70% - 80% der Produktionskosten von Ammoniak aus. Steigt der Gaspreis, steigt der Düngerpreis, steigen die Nahrungsmittelpreise. Das ist kein theoretisches Risiko: Als nach dem russischen Angriff auf die Ukraine 2022 die europäischen Gaspreise explodierten, schlossen viele europäische Düngemittelfabriken ihre Produktion oder drosselten sie massiv. Die Weltmarktpreise für Stickstoffdünger versechsfachten sich zeitweise. Für Bauern in Europa war das schmerzhaft; für Kleinbauern in ärmeren Ländern war es existenzbedrohend.
Russland, Belarus und China sind zudem die weltweit führenden Produzenten von Stickstoff-, Kalium- und Phosphordünger. Russland und Belarus allein liefern rund 40% des weltweiten Kali (Kaliumdünger). Sanktionen, Exportbeschränkungen oder geopolitische Spannungen wirken sich unmittelbar auf die globale Nahrungssicherheit aus. Dünger ist geopolitisch geworden.
Phosphor ist ein besonderes Problem: Er kann - anders als Stickstoff - nicht aus der Luft synthetisiert werden. Er muss aus Phosphatgestein abgebaut werden, und die größten Vorkommen liegen in Marokko (über 70% der bekannten Reserven), China und einigen anderen Ländern. Phosphor, der ins Meer gespült wird, ist verloren. Ein Kreislauf wie beim Stickstoff existiert in der modernen Landwirtschaft kaum. Manche Wissenschaftler warnen vor einem „Peak Phosphorus“ - dem Punkt, an dem die einfach abbaubaren Reserven erschöpft sind - und halten das für eine der unterschätzten langfristigen Bedrohungen der Ernährungssicherheit.
Diese Frage wird ernsthaft diskutiert. Ökologische Landwirtschaft verzichtet auf Kunstdünger und nutzt stattdessen Kompost, Mist, Gründüngung und sorgfältige Fruchtfolgen. Die Erträge sind dabei im Schnitt 20% - 25% niedriger als in konventioneller Landwirtschaft. Bei einer Weltbevölkerung von 8 Milliarden Menschen und prognostizierten 10 Milliarden bis Mitte des Jahrhunderts ist das eine enorme Lücke. Zudem würde vollständige Ökolandwirtschaft deutlich mehr Fläche beanspruchen, was auf Kosten natürlicher Ökosysteme ginge.
Realistischere Ansätze zielen auf eine Effizienzsteigerung: Präzisionslandwirtschaft mit GPS und Sensoren, die Dünger nur dort und dann ausbringt, wo er gebraucht wird; genetisch veränderte Pflanzen, die Stickstoff besser nutzen; industrielle Verwertung von Klärschlamm und Lebensmittelabfällen zur Nährstoff-Rückgewinnung. Langfristig wird auch die Herstellung von grünem Ammoniak diskutiert - also das Haber-Bosch-Verfahren mit Strom aus erneuerbaren Energien statt Erdgas. Das wäre eine fundamentale Entkopplung der Düngerproduktion von fossilen Brennstoffen, scheitert heute aber noch an den Kosten.
Wir leben heute in einer Welt, in der Milliarden Menschen nur deshalb existieren, weil Fritz Haber und Carl Bosch vor über hundert Jahren lernten, Luft in Brot zu verwandeln. Diese Errungenschaft ist atemberaubend. Aber sie hat eine Voraussetzung, die oft vergessen wird: billiges, verfügbares Erdgas und stabile globale Lieferketten. Beides ist nicht selbstverständlich - und wird es in Zukunft noch weniger sein.