Methanemissionen verstehen und vermindern
Stand: Juni 2026
- Dr. Isabella Giambra, Justus-Liebig-Universität Giessen
- Philipp Heimel, Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen
- Dr. Ulrike Wolf, KTBL
- Dr. Rebecca Simon, Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen
- Saskia Markmann, Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen
- Leonie Schnecker, Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen
- Dr. Brigitte Eurich-Menden, KTBL
Förderhinweis
Dieses Dokument wurde im Rahmen des Verbundprojektes Netzwerk Fokus Tierwohl, Förderkennzeichen 28N419T01 bis 28N419T17, durch die Arbeitsgruppe „Emissionen" des Tierwohl-Kompetenzzentrums Rind erarbeitet.
Das Verbundprojekt der Landwirtschaftskammern und landwirtschaftlichen Einrichtungen aller Bundesländer hat das Ziel, den Wissenstransfer in die Praxis zu verbessern, um rinder-, schweine- und geflügelhaltende Betriebe hinsichtlich einer tierwohlgerechten, umweltschonenden und nachhaltigen Nutztierhaltung zukunftsfähig zu machen.
Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
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Herausgeber
DLG e.V.
Fachzentrum Landwirtschaft
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Das natürlich in der Atmosphäre vorkommende Treibhausgas Methan (CH4, nicht-fossiles Methan) hat ein bis zu 27-fach höheres Erwärmungspotential als Kohlendioxid (CO2) und trägt damit in hohem Maße zur Veränderung des Klimas bei (IPCC sixth assesment report Chapter 7: The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity | Climate Change 2021: The Physical Science Basis2024). Der Minderung dieses Treibhausgases kommt somit eine besondere Aufmerksamkeit zu. Laut dem Global Methane Pledge (https://www.globalmethanepledge.org/ in englischer Sprache), den 159 Länder und die EU-Kommission unterzeichnet haben, sollen die weltweiten Methanemissionen bis 2030 um mindestens 30 % reduziert werden (Vergleichsjahr 2020). Ein Teil der Methanemissionen entstammt auch aus der Landwirtschaft, vielfach auch aus der Nutztierhaltung (Abb. 1). Wie Methan in der Rinderhaltung entsteht und welche Möglichkeiten zur Minderung bereits heute verfügbar sind bzw. in welche Richtungen in diesem Bereich geforscht wird, wird im nachfolgenden genauer betrachtet.
WIE entsteht Methan (CH4)?
Methan entsteht durch methanogene (= methanbildende) Mikroorganismen während des Verdauungsprozesses von Kohlenhydraten in den Vormägen der Wiederkäuer. Es wird vor allem durch den Ruktus über die Atemluft ausgestoßen. Die Entstehung von Methan ist essentiell, da hierbei Wasserstoff (H2) aus den Vormägen entfernt wird, der ansonsten die Verdauungstätigkeit beeinträchtigen würde.
| Einheit | Menge |
|---|---|
| Pro Milchkuh und Tag | 250 - 500 g |
| Pro Mastrind und Tag | 70 - 170 g |
| Pro kg Milch | 7 - 30 g |
| Pro kg Schlachtgewicht | 0,5 - 0,8 g |
Tabelle 1: Produzierte Mengen Methan (Benchaar et al. 2023, Gilson et al. 2020, Hagerty et al. 2007, Ryan et al. 2022)
Umrechnung in CO2-Äquivalente
Um die Klimawirkung (auch: Global Warming Potential, GWP) verschiedener Treibhausgase vergleichbar zu machen, werden sie in CO2-Äquivalente, bezogen auf einen standardisierten Zeitraum von 100 Jahren, umgerechnet.
WO entsteht Methan?
2024 entstammten 76 % der deutschen Methanemissionen aus der Landwirtschaft (UBA); zum einen durch die Verdauung des Futters von Wiederkäuern und zum anderen durch Lagerung und Management von Gülle und Mist (Abb. 2). In den vergangenen Jahren konnte bereits eine Verminderung der Methanemissionen, zum Teil durch die Reduktion der Rinderbestände, erzielt werden (Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft).
Im Unterschied zur Emission von Ammoniak zeigen sich bei Methan signifikante Unterschiede zwischen Haltungssystemen, bedingt durch den Ort der Güllelagerung (im Stallgebäude oder außerhalb). Aktuelle Zahlen liefert das Projekt EmiDaT:
- Planbefestigter Boden oder Spaltenboden mit Gülleaußenlager: 131 (kg CH4 TP-1 a-1)
- Spaltenboden mit Güllekeller: 308 kg (kg CH4 TP-1a-1)
Weitere Informationen
Im Rahmen des Projektes EmiDaT wurden in gängigen Tierhaltungssystemen (Liegeboxenlaufställe für Milchvieh mit planbefestigtem Laufgang, Spaltenboden im Laufgang oder Spaltenboden im Laufgang mit Güllekeller) Emissionswerte gemessen, um das Emissionsgeschehen quantifizieren zu können. Im Mittel belaufen sich die Ammoniakemissionen auf 12 kg NH3 je Tierplatz und Jahr (10,0 kg NH3-N je Tierplatz und Jahr). Im Gegensatz zu den Methanemissionen zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen den untersuchten Haltungssystemen.
An welchen Stellen entsteht Methan außerdem?
Weitere Quellen für Methanemissionen sind die Abfallwirtschaft, fossile Energie (z.B. Erdgas) sowie die Biomasseverbrennung. Auch aus Feuchtgebieten emittiert natürlicherweise Methan. Eine weitere Methanquelle aus der Landwirtschaft ist der Nassreisanbau.
An welchen Stellen können MINDERUNGS-Maßnahmen ansetzen?
Im Gegensatz zu Ammoniak stehen für die Verminderung von Methanemissionen in Stallgebäuden nur wenige baulich-technische Möglichkeiten zur Verfügung. Viele Minderungsmaßnahmen beziehen sich auf Fütterungsaspekte. Vor allem bei zellulose- und faserreichen Futtermitteln entsteht im Rahmen der Verdauung verhältnismäßig viel Methan. Welche Maßnahmen können außerdem zur Reduktion der Methanemissionen genutzt werden? Viele Stellschrauben wurden und werden in der Forschung genauer untersucht. Die in Abb. 3 dargestellten Punkte werden im nachfolgenden genauer beschrieben.
Ansatzpunkt Fütterung
Im Bereich der Fütterung gibt es verschiedene Ansätze, die zur Reduktion der Methanemissionen verfolgt werden können. Durch eine methanreduzierende Fütterungsstrategie darf jedoch kein negativer Einfluss bspw. auf die Futteraufnahme (Gewährleistung der Energie- und Nährstoffbedarfsdeckung im jeweiligen Leistungsstadium) sowie die Lebensmittelsicherheit und die Umwelt entstehen. Eine permanente Zufütterung oder Rationsanpassung ist notwendig, um dauerhaft eine Reduktion des Methanausstoßes zu erzielen (Kreuzer 2025).
Neben der Fütterung (Menge und Rationszusammensetzung) selbst sind auch die Futtererzeugung und das Management, beispielsweise die Verminderung von Futterverlusten, ein Ansatzpunkt der Emissionsminderung.
Rationsgestaltung
Für die Gestaltung der Rationen in der Rinderfütterung gilt im Hinblick auf die langfristige Betrachtung des Methanausstoßes: Je höher die Futtereffizienz, desto geringer die relativ anfallende Methanmenge pro kg Endprodukt (kg Milch bzw. kg Fleisch).
Bei der Rationsgestaltung (Abb. 4) kann auf einen höheren Anteil pansenabbaubarer Stärke und eine kürzere Verweildauer (hohe Passagerate) des Futters im Pansen geachtet werden. Dies wird über eine Steigerung des Konzentratfutter- oder Maissilageanteils in der Ration erreicht. Grenzen werden durch eine wiederkäuergerechte Gestaltung der Ration mit maximaler Konzentration an pansenabbaubarer Stärke plus Zucker von 21 % in der Trockenmasse (Achtung Azidoserisiko) gesetzt (DLG Information 01I2025). Eine höhere Konzentration von Faserkohlenhydraten in der Ration wird mit einem Anstieg der Methan-Produktion in Verbindung gebracht, eine hohe Verdaulichkeit der Ration mit einer Reduktion des Methanausstoßes.
Rohfettkonzentration erhöhen
Die Quelle des Fettes (z.B. Raps, Soja, Lein), die Dosierung und die generelle Rationszusammensetzung haben einen Einfluss auf das Methan-Minderungspotential. Vor allem Futterkomponenten mit einem hohen Anteil mehrfach ungesättigter Fettsäuren wirken durch die Hemmung von Methanbildnern im Pansen emissionssenkend.
Neueste Untersuchungen weisen darauf hin, dass der Zusatz von Rapsöl die Zusammensetzung des Pansenmikrobioms verändert. Vor allem der Anteil faserabbauender Mikroorganismen wird geringer, was generell zu einer schlechteren Futterverdaulichkeit führt. Dieser Effekt ist nur zum Teil reversibel, der Einsatz von Rapsöl sollte deshalb mit Vorsicht geschehen (O`Hara et al. 2025). Die Rohfettkonzentration in der Ration sollte maximal 4 % in der Trockenmasse betragen, um negative Effekte auf den mikrobiellen Abbau der Faserkohlenhydrate zu vermeiden
Weitere Informationen
DLG Information: Rationsoptimierung und Fütterungskontrolle bei Milchkühen
Bei der Verwendung von Ölsaaten wurde ein negativer Effekt auf die Zunahmen der untersuchten laktierenden Tiere beobachtet, auf die Milchleistung konnte jedoch kein negativer Effekt beobachtet werden (Arndt et al. 2022).
Grünland bzw. Gras- und Silagefütterung
Der Schnittzeitpunkt zeigt einen Einfluss auf die Methanproduktion. Eine frühere Ernte führt durch eine geringere Konzentration an Faserkohlenhydraten in den Pflanzen und einer daraus resultierenden besseren Verdaulichkeit zu einem geringeren Methanausstoß (Brask et al. 2013, Arndt et al. 2022).
Eine aktuelle deutsche Studie (2025) gibt an, dass jedoch kein nachweisbarer Zusammenhang zwischen Methanausstoß und der Diversität von Weideflächen (Artenreichtum in Bezug auf die Vegetation) besteht (Komainda et al. 2025). Eine Beweidung artenreicher Flächen kann demnach nicht als Minderungsmaßnahme dienen.
Weitere Informationen
Presseinformation: Vielfältige Weiden – mehr Milch und weniger Methan?
Methanreduziert füttern – wie geht das?
Über die Fütterung die Methanemission senken
Futtermittel und Futtermittelzusatzstoffe, die einen Einfluss auf die Methanausstoß haben können
Futtermittelzusatzstoffe
Bislang ist nur ein Futtermittelzusatz, der sich durch eine Reduktion des Methanausstoßes positiv auf die Umwelt auswirkt, in der EU zugelassen (Verordnung (EG) Nr. 1831/2003). Bei dem seit 2022 zugelassenen Futtermittelzusatzstoff handelt es sich um ein Produkt, das auf 3-Nitrooxypropanol (3-NOP) basiert.
3-NOP ist ein chemischer Methan-Inhibitor der die Methanogenese hemmt (Abbildung 5). Das dadurch vermehrt zur Verfügung stehende H2 kann für die Propionatsynthese im Pansen genutzt werden (vgl. Fütterung einer konzentratfutterbetonten Ration). Folglich führt der Einsatz zu einer Verschiebung der ruminalen Fermentationsprozesse, wobei die Zusammensetzung des Pansenmikrobioms weitestgehend unbeeinflusst bleibt (O`Hara et al. 2025).
Die Wirksamkeit in Abhängigkeit von der Dosierung und der weiteren Rationszusammensetzung konnte in verschiedenen Studien gezeigt werden. Ein Einfluss auf die Futteraufnahme, die Milchmenge oder Milchzusammensetzung durch die Supplementierung konnte bei Milchkühen bislang nicht nachgewiesen werden (Van Wesemael et al. 2019). Der entsprechend festgelegte Mindest- und Höchstgehalt (Herstellerangaben beachten) in der täglichen Ration ist jeweils zu berücksichtigen, um eine sichere und effektive Wirkungsweise des Futtermittelzusatzstoffes zu gewährleisten. Die Einarbeitung in Kraftfutterpellets oder die Einmischung in die Mischration sind Beispiele für mögliche Darreichungsformen (Van Wesemael et al. 2019).
Weitere Informationen
Gutachten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA)
Einzelfuttermittel, die bestimmte sekundäre Pflanzenstoffe enthalten
Hierbei handelt es sich vor allem um sekundäre Pflanzenstoffe, wie ätherische Öle (Terpene) und Tannine (Abbildung 5). Die Ergebnisse sind jedoch nicht einheitlich, sodass keine eindeutige Empfehlung zur Verwendung ausgesprochen werden kann. Unterschiede in der Wirksamkeit können sich auch durch tier-, herden- und betriebsindividuelle Unterschiede ergeben.
Einzelfuttermittel, die einen erhöhten Gehalt der genannten sekundären Pflanzenstoffe enthalten, können ohne besondere Regulierung verfüttert werden (bspw. Rotklee, Esparsette). Handelt es sich aber um Produkte, die die sekundären Pflanzenstoffe isoliert enthalten, ist in der Regel eine gesonderte Zulassung als Futtermittelzusatzstoff Voraussetzung für den Einsatz in der Fütterung.
Sammlung verschiedener Fütterungsbeispiele:
Über die Fütterung die Methanemission senken
Einigen sekundären Pflanzenstoffen, wie ätherischen Ölen (Terpene), Saponinen und Isoflavonen, letztere vor allem in Rotklee vorkommend, wird ebenfalls eine methanreduzierende Wirkung zugesprochen. Entsprechende Zusätze sind kommerziell erhältlich, jedoch nicht als Futtermittelzusatzstoffe zur Methanemissionsminderung zugelassen.
Tannine (Esparsette, Hornklee, Chicorée oder Luzerne)
Den genauen Zusammenhang zwischen der Zufütterung von Tanninen und der beobachteten Reduktion von CH4-Emissionen kann die Wissenschaft noch nicht erklären. Es wird vermutet, dass Tannine die enzymatische Aktivität von Mikroorganismen im Pansen beeinflussen. (Zanon 2025, Cieslak et al. 2014). Je nach Quelle der Tannine zeigen sich unterschiedliche Grade der Emissionsminderung (Arndt et al. 2022).
Pflanzenkohle
Der Einsatz von Pflanzenkohle als Einzelfuttermittel in der Fütterung von Rindern führte zu keiner nachweislichen Reduktion der Methanemissionen.
Weitere Informationen
Pflanzenkohle als Futterzusatzstoff
Tabelle 2: Zusammenstellung der nachgewiesenen Effekte auf den CH4-Ausstoß und das Tier verschiedener Minderungsstrategien (verändert nach Arndt et al. 2022, ergänzt laut GfE 2023 und Jayanegara et al. 2011).
Effekt auf das Tier | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Minderungsstrategie | CH4-Minderungspotential | Futteraufnahme | Verdaulichkeit | Milchmenge | Tägliche Zunahmen |
| Steigerung der Futtermenge / -aufnahme | ↓↓ | ↑↑↑↑ | ↓ | ↑↑ | ↑↑↑↑ |
| Früherer Schnittzeitpunkt | ↓↓ | ↑ | ↑↑ | ↑ | Keine Angaben |
| Verringerung des Grobfutter:Konzentratfutter-Verhältnisses | ↓ | ↑ | = | ↑↑ | ↑↑ |
| CH4-Inhibitoren | ↓↓↓ | = | = | = | = |
| Tannin-haltige Futtermittel | ↓ | = | ↓ | = | = |
| Elektronensenke | ↓↓ | ↓ | = | ↑ | = |
| Öle und Fette | ↓↓ | ↓ | ↓ | = | = |
| Ölsaaten | ↓↓ | = | ↓ | = | ↓↓ |
↓ Minderung bis 10%; ↓↓ Minderung 11-25%; ↓↓↓ Minderung 26-50 %; ↓↓↓↓ Minderung > 50%;
↑ Steigerung bis 10%; ↑↑ Steigerung 11-25%; ↑↑↑ Steigerung 26-50 %; ↑↑↑↑ Steigerung > 50%
= kein Effekt nachweisbar
Ansatzpunkt Haltung
Baulich-technische Ansätze
Anders als zur Minderung von Ammoniakemissionen [https://www.fokus-tierwohl.de/de/rind/fachinformationen-milchkuehe/ammoniakemissionen-in-der-rinderhaltung] stehen zur Minderung der Methanemissionen kaum baulich-technische Möglichkeiten zur Verfügung, die einen nachgewiesenen Effekt haben.
Spaltenböden mit Emissionsklappen zeigen keinen Einfluss auf die Methanreduktion.
Eine Güllekühlung würde prinzipiell eine Verringerung der Methanemissionen bewirken, ist aber auf Grund der hohen Kosten für Ein- bzw. Umbau sowie den Betrieb nicht praxistauglich und bisher nur in Schweineställen untersucht.
Güllemanagement
Die Zugabe von Schwefelsäure zur Ansäuerung der Gülle kann sowohl die Methan- als auch die Ammoniakemissionen verringern. Das System findet bereits in Dänemark Anwendung. In Deutschland ist es zurzeit jedoch nicht praxisrelevant.
Um die Methanemissionen im Stall gering zu halten, gilt es die Gülle möglichst schnell aus dem Stall zu entfernen. Im Nachgang kann über Ansäuerung oder Zugabe zugelassene Güllezusätze (bspw. mit Kalziumcyanamid) eine Minderung der Methanemissionen erfolgen (Holtkamp et al. 2023). Alternativ kann das entstehende Gas in einer Biogasanlage weitergenutzt werden.
Energetische Nutzung des Methans
Durch die Vergärung von Gülle und Mist in Biogasanlagen kann die Entweichung von Methan in die Atmosphäre vermieden werden. Methanemissionen, die während der Lagerung von Gülle entstehen, können lediglich durch eine gasdichte Lagerung mit anschließender Verbrennung reduziert werden. Eine energetische Nutzung des Methans durch die Vergärung in einer Biogasanlage ist aus diesen Gründen die sinnvollste Reduzierungsmaßnahme. Für eine größtmögliche Reduktion der Methanemissionen ist dabei ein regelmäßiges Abschieben der Laufgänge und eine unmittelbare Einleitung der Gülle aus dem Stall in die Biogasanlage essentiell.
Tierplatzbezogen Methanemissionen verschiedener Lagerungsverfahren in der Milchviehhaltung bei einer Milchleistung von 7.500 kg/Jahr (KTBL, Heft 119, Klimaschutz in der Landwirtschaft, 2017)
| Güllekeller | 38,6 kg CH4/Tierplatz/Jahr |
|---|---|
| Behälter mit Folienabdeckung | 38,6 kg CH4/Tierplatz/Jahr |
| Behälter mit Schwimmschicht | 22,7 kg CH4/Tierplatz/Jahr |
| Biogasanlage mit gasdichter Lagerung Gärrest | 6,1 kg CH4/Tierplatz/Jahr |
Wie die Methanemissionswerte der unterschiedlichen Lagerungsmöglichkeiten verdeutlichen, kann durch die Gülleverwertung in der Biogasanlage eine Emissionsreduktion von ca. 85 % erreicht werden.
Weitere Informationen:
Ansatzpunkt Tier
Nutzungsdauer verlängern und Effektivität steigern
Eine wirkungsvolle Strategie zur Senkung der Methanemissionen je kg Milch oder Fleisch ist die Zucht leistungsfähiger, fruchtbarer und langlebiger Tiere. So werden unproduktive Zeiten verkürzt, in denen dennoch Methan entsteht (König et al., 2022).
Beispielhaft ist dies für das Verhältnis zwischen Milchleistung und Methanemissionen in Abb. 6 dargestellt.
Reduktion der Methanemission durch Zucht
Für die Reduktion der Methanemissionen durch Zucht gibt es zwei Ansatzpunkte. Der erste betrifft das Rind selbst. Der zweite Ansatzpunkt behandelt die Pansen-Mikroorganismen (Pansenmikrobiom). Grundvoraussetzung für die Möglichkeit der züchterischen Bearbeitung eines Merkmals ist die objektive Feststellung (Link zum Exkurs, Abbildung 7)) tierindividueller Unterschiede sowie die Erblichkeit (Heritabilität, h²) eines Merkmales.
Für den Methanausstoß konnten je nach Messmethode Erblichkeiten von rund 25 % festgestellt werden (Donoghue et al., 2016, Pickering et al., 2015, Lassen und Difford, 2020). Variationen im Methanausstoß zwischen Kühen sind somit zu ¼ genetisch bedingt. Grundsätzlich gilt, je höher die Erblichkeit ist, umso genauer können potentielle Methanzuchtwerte die realen Methanausstöße der Tiere vorhersagen.
Weitere Informationen
Züchterische Möglichkeiten zur Reduktion von Methanemissionen beim Rind
Erblichkeit
Die Erblichkeit oder auch Heritabilität (h²) beschreibt in der Tierzucht den Anteil der Ausprägung eines Merkmales der sich auf genetische Faktoren zurückführen lässt. Generell gilt, je höher die Erblichkeit eines Merkmales, desto besser sind die Chancen für eine züchterische Bearbeitung und umso geringer ist der Umwelteffekt auf das Merkmal. Die Bewertung der Erblichkeit lässt sich grob in drei Stufen einteilen:
Hohe Erblichkeit: h² > 0,45; z.B. Körperbau, Melkbarkeit
Mittlere Erblichkeit h² 0,2 – 0,4; z.B. Fruchtbarkeitsparameter
Niedrige Erblichkeit: h² 0,01 – 0,15; z.B. Gesundheitsparameter
Zuchtstrategien
Das Rind betreffende Zuchtstrategien
Aktuell existieren weltweit v.a. im Milchrinderbereich verstärkte Bestrebungen die Methanemissionen in die bestehenden Zuchtstrategien einzubeziehen. So gibt eine kanadische Zuchtorganisation an, über die Auswahl von Besamungsbullen und die Anwendung des genomischen Herdenmanagements bis zum Jahr 2050 in den Holstein-Friesian-Herden die Methanemission im Vergleich zum aktuellen Stand um 30 %reduzieren zu können (https://www.semex.com/us/i?page=methane). Weiter zeigen die kanadischen Studien, dass eine Reduktion der CH4-Emissionen keine negativen Begleiterscheinungen auf andere funktionale Merkmale hat.
Grundsätzlich muss für die Entwicklung sicherer Zuchtwertschätzverfahren eine große Stichprobenzahl untersucht werden (König et al., 2022). Daher wurden in den vergangenen Jahren die unten beschriebenen Systeme [Verlinkung im Text] zur individuellen Methanmessung entwickelt. Sniffer werden beispielsweise bereits in Spanien, den Niederlanden und Dänemark zur Merkmalserfassung im Rahmen der züchterischen Bearbeitung von CH4-Emissionen eingesetzt. Außerdem wird vermehrt die Möglichkeit der Vorhersage anhand von Milchinhaltsstoffen genutzt. So werden in Kanada und von einigen deutschen Landeskontrollverbänden neben den Zuchtwerten beispielsweise auch Milch-Spektraldaten zur Vorhersage von Methanemissionen genutzt. Im April 2023 wurden erstmals offizielle genetische Bewertungen der Methaneffizienz für Holstein Rinder in Kanada (https://lactanet.ca/en/new-genetic-evaluations-april-2023/) veröffentlicht.
Solche Bestrebungen gibt es auch in Deutschland; beispielsweise soll ein Zuchtwert für Methanemission für Milchrinder entwickelt werden (Projekt MethaBreed). Darüber kann dann eine gezielte Selektion von Milchkühen mit geringerer Methanproduktion gelingen.
Die Forschung zur Detail-Charakterisierung der genomischen Mechanismen befasst sich zusätzlich mit der genetischen Charakterisierung des Pansenmikrobioms und deren Interaktionen mit dem Rind.
Das Pansenmikrobiom betreffende Zuchtstrategien
Es konnte gezeigt werden, dass die tierindividuellen Methanausscheidungen, neben den Effekten des Rindes selbst, zu 13 % durch das Mikrobiom bzw. durch Rind-Mikrobiom-Interaktionen erklärt werden können (Difford et al. 2018). Da tierindividuelle Unterschiede z.B. im pH-Wert und der Größe des Pansens sowie die Fütterung Einfluss auf die Zusammensetzung des Mikrobioms haben, ist das Zusammenspiel von Rind und Pansenmikrobiom bedeutend. Eine erbliche Komponente des Pansenmikrobioms und deren positiver Zusammenhang mit der Methanemission wurde in zahlreichen Studien nachgewiesen (Sasson et al., 2017; Difford et al., 2018; König et al., 2022). Allerdings ist die Analyse der mikrobiellen Zusammensetzung für eine derzeitige züchterische Nutzung noch zu aufwendig und wenig kosteneffizient. Für die Zukunft bleibt noch fraglich, inwieweit direkte Charakterisierungen des Pansenmikrobioms in der Rinderzucht genutzt werden können. Weiterer Forschungsbedarf existiert. Es sollten zukünftig mögliche Strategien untersucht werden, die auf Veränderungen im Pansenmikrobiom abzielen, um die CH4-Emissionen in der Rinderhaltung zu reduzieren (Difford et al., 2018).
Blick in die Zukunft
Impfung
Aktuell arbeiten Forschende an der Entwicklung einer Methan-Impfung. Das Ziel ist eine einmalige Gabe in der frühen Lebensphase, die eine lebenslange Reduktion der Methanemissionen bewirken soll. Die grundlegende Idee dahinter ist, die Produktion von Antikörpern, die die methanogenen Bakterien im Verdauungstrakt binden und die Methanproduktion somit reduzieren. Ob ein solcher Effekt in der Praxis zu erzielen ist und welche Auswirkungen dies auf die Rinder hat (Tiergesundheit, Futteraufnahme etc.) ist Gegenstand der aktuellen Forschung (Pioneering Cattle Methane Vaccine Project Launched… | Bezos Earth Fund).
Futtermittel
Weiterhin werden verschiedene Futtermittel bzw. deren Inhaltsstoffe mit methanminderndem Potential untersucht. Einige Substanzen zeigen zwar entsprechende Effekte in Studien, bringen aber auch unerwünschte Nebeneffekte mit sich. Auch die Überprüfung von Langzeiteffekten steht oft noch aus. Eine EU-Zulassung als Futtermittelzusatzstoff in der Funktionsgruppe: Stoffe, die die Umwelt günstig beeinflussen, gibt es für keine der nachfolgenden Stoffgruppen – eine Bewerbung als methanmindernd bzw. der Einsatz in der Fütterung ist demnach zurzeit nicht zulässig.
Rotalge Asparagopsis spp.
Die Algenart enthält hohe Gehalte an Bromoform, das die Methanproduktion im Rahmen der Verdauung vermindert. Eine Reduktion des Methanausstoßes um 80-90 % konnte in Versuchen nachgewiesen werden.
Generell gibt es Bedenken bezüglich des Einsatzes, da Bromoform im Verdacht steht eine karzinogene (krebserregende) Wirkung beim Menschen zu haben. Bisherige Untersuchungen konnten nicht ausschließen, dass Bromoform in die Milch übergeht (Muizelaar et al. 2021, Stefenoni et al. 2021). Auch der hohe Jodgehalt von Rotalgen kann einen limitierenden Faktor bei der Fütterung darstellen (zusammengefasst von Arndt et al. 2022).
Der Einsatz von Rotalgen als Einzelfuttermittel ist prinzipiell möglich, der Einsatz von Bromoform als Reinstoff oder in isolierter Form als Futtermittel ist nicht zulässig.
Kalzium-Peroxid (CaO2)
Kalzium-Peroxid führt vereinfacht ausgedrückt durch eine Sauerstoffanreicherung im Pansen zu einer Hemmung der Aktivität der (anaeroben) Methanbildner. Die Zufütterung von Kalzium-Peroxid kann bei Mastbullen, je nach Dosierung, zu einer Reduktion der CH4-Emissionen von 16-32 % führen (Roskam et al. 2024). In der Untersuchung an Mastbullen zeigte die Supplementierung von Kalzium-Peroxid in verschiedenen Dosen keinen Einfluss auf das Mastendgewicht, die täglichen Zunahmen und die Futterverwertung, wobei die Gruppe mit hohen Zugaben von CaO2 in nicht-pelletierter Form eine verminderte Trockenmasseaufnahme zeigte (Roskam et al. 2024). Weitere Untersuchungen sind notwendig, um beispielsweise den Effekt von CaO2 auf das Pansenmikrobiom und die CH4-mindernde Wirkung in Abhängigkeit verschiedener Rationen darzustellen.
Elektronensenken
Elektronensenken, wie Nitrat-Supplemente binden während der Verdauung entstehenden Wasserstoff (H2), wodurch dieser damit nicht mehr durch methanogene Mikroorganismen zur Methanbildung genutzt werden kann.
Die Forschung befindet sich in diesem Bereich jedoch noch am Anfang, Langzeitstudien und Betrachtung von Seiteneffekten stehen noch aus (Dicks et al. 2026).
Probiotika
Probiotika sind Produkte, die lebensfähige Mikroorganismen (Bakterien) enthalten, denen ein positiver Einfluss auf die Gesundheit nachgesagt wird. Forschungsergebnisse im Hinblick auf die methanreduzierende Wirkung von Probiotika sind teils gegenteilig. Ein Vergleich verschiedener Studien zeigte, dass in Einzelfällen, v.a. bei Verwendung von Probiotika aus verschiedenen Bakterienstämmen ein positiver Effekt zu beobachten war. Eine generelle Einsatzempfehlung kann jedoch nicht ausgesprochen werden (Ncho et al. 2024). Hinweis: Einige Probiotika sind bereits in der EU als Zusatzstoffe zugelassen, jedoch nicht auf Grund ihrer methanreduzierenden Wirkung.
Tierzucht
Zukünftige Strategien für die Einbeziehung des Methanausstoßes in die praktische Rinderzucht:
Weitergehende tierzüchterische Forschungsvorhaben planen tierindividuelle Messungen des Methanausstoßes in Beziehung zu Genom-basierten Analysen der Rinder zu setzen, um zukünftig eine Genom-basierte Zuchtwertschätzung für Methanausstoß für die deutschen Rinderpopulationen zu etablieren. Hier dürfen allerdings genetische Beziehungen zwischen Methanausscheidungen und Leistungsparametern, Fruchtbarkeitsmerkmalen, Tiergesundheit, Langlebigkeit und Körperkondition nicht vernachlässigt werden. Vorteilhaft ist, dass sich, im Gegensatz zu anderen Merkmalen, die erst nach der ersten Abkalbung Bedeutung haben (Milchmenge und -inhaltsstoffe, Fruchtbarkeitsmerkmale), die Zucht auf reduzierte Methanemissionen schon positiv im Kälber- und Jungrinderstadium auswirken kann.
Ein zukünftiger genomischer Zuchtwert kann über die Selektion der weiblichen Jungrinder und über gezielte Bullenauswahl bei der Anpaarung genutzt werden und zu reduzierten Methanemissionen beitragen.
Genom-Editierung (z.B. CRISPR)
Erste Ansätze zur Nutzung gentechnischer Methoden, wie der CRISPR Gen-Editierung zur Minderung von Methanemissionen wurden ebenfalls gestartet. Zwei US-Universitäten zielen darauf ab, das Pansenmikrobiom von Kälbern so zu verändern, dass diese ein Leben lang nur noch wenig oder gar kein Methan mehr produzieren bzw. ausstoßen. Die Forschung fokussiert sich ausschließlich auf die Veränderung der Pansenmikroben. Hierzu wird zunächst daran gearbeitet die DNA (den Bauplan) der verschiedenen Mikroben zu entschlüsseln, um mögliche Ansatzpunkte für die gentechnischen Veränderungen ausfindig zu machen.
Bei aktueller Rechtslage in der EU handelt es sich bei diesen Kälbern allerdings um gentechnisch veränderte Organismen (GVO) deren Produktion, Nutzung und Vermarktung sehr strikten Regularien unterliegen. Ein Praxiseinsatz in Deutschland ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht absehbar.
Projekte
Methanemissionen aus der Rinderhaltung stellen eine globale Herausforderung dar – dieser widmen sich auch zahlreiche internationale Projekte:
Global Methane Genetics (GMG) Initiative
Global Research alliance on agricultural greenhouse gases
Treibhausgasemissionen aus der Tierhaltung reduzieren: Best practice und aufkommende Optionen
Fazit
Die Minderung von Methanemissionen stellt letztlich eine globale Herausforderung dar. Die Fülle aktueller Forschungsvorhaben bspw. in Tierzucht und Fütterung spiegelt die Aktualität und Relevanz der Thematik deutlich wider. Die erlangten Erkenntnisse müssen jedoch erst auf ihre jeweilige Praxistauglichkeit geprüft werden – dazu zählt auch, dass Tiergesundheit, Leistung und weitere Zuchtziele durch eine methan-reduzierende Zucht bzw. Fütterung nicht negativ beeinflusst werden.
Bereits jetzt stehen jedoch schon einige Möglichkeiten zur Verfügung, die kombiniert eingesetzt, gute Ergebnisse in puncto Methanminderung erzielen können. Welche Maßnahmen umgesetzt werden können, muss betriebsindividuell geprüft werden – eine allgemein gültige Lösung gibt es nicht.
Weitere Informationen
DLG Merkblatt 491: Im Fokus Methan bei der Milchkuh
Methanemissionen Rinderhaltung
Faktencheck Methanemissionen in der Rinderhaltung
Methan-Dossier – Diskussion zur Bewertung von Methan-Emissionen
Klimawandel: Welche Rolle spielt Methan aus der Landwirtschaft?
Über die Fütterung die Methanemission senken
FiBL Faktenblatt "Kuh und Klima": Kein Widerspruch, sondern Potenzial
Projekt NEMUR – Nachhaltige Emissionsmodelle für eine umweltverträgliche Rinderfütterung
Exkurs: Erfassung von Methanemissionen
Um Minderungsmaßnahmen bewerten und auch züchterisch bearbeiten zu können, ist eine möglichst exakte Messung der Methanemissionen auf Einzeltierbasis notwendig. Je engmaschiger die Messung der individuellen Methanemissionen erfolgt, umso besser kann man Umwelteffekte wie Fütterung, Haltung und Management erfassen und umso genauer können die Erblichkeiten für den Methanausstoß berechnet werden (König et al., 2022). Hierzu stehen Forschenden verschiedene Methoden (Tabelle 2) zur Verfügung. Diese eignen sich aber aufgrund von Kosten und Messaufwand häufig nicht für eine Messung im Alltag. Die praxistauglichste Methode stellt der Sniffer dar, der in ein automatisches Melksystem (AMS) und ggf. in eine Abrufstation integriert werden kann. Für den Routineeinsatz sind die Anschaffungskosten (~12.000 €) noch zu hoch. Es besteht aber die Möglichkeit über die Erfassung von Hilfsmerkmalen Rückschlüsse auf den Methanausstoß zu ziehen. Hierzu können Daten zu Milchinhaltsstoffen aus der Milchleistungsprüfung (MLP) herangezogen werden.
Berechnung des Methanausstoßes anhand von Milchinhaltsstoffen
Über den Zusammenhang der Synthese von Milchfettsäuren und der Produktion von Fettsäuren und Methan in den Vormägen können Milchfettsäureprofile zur Vorhersage der Methanemission genutzt werden. Hohe Anteile an kurz- und mittelkettigen Fettsäuren in der Milch sind Anzeichen für eine grobfutterbetonte Ration mit verstärkter Methanproduktion. Hohe Anteile an langkettigen Fettsäuren als Endprodukt der Umsetzung von Stärke sind ein Anzeichen für eine Konzentratfutterreiche Fütterung, mit geringerem Methanausstoß. Die Milchfettsäureprofile können über Spektralanalysen der Milch ermittelt werden.
Weitere Informationen
Berechnung des Methanausstoßes einer Milchkuh über Milchinhaltsstoffe
| System | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Respirationskammer | Sehr genaue Messwerte (Goldstandard) | Hohe Kosten |
| Schlechte Übertragbarkeit auf Weidehaltung | ||
| Geringe Kapazität (1 Tier pro Kammer) | ||
| ungewohnte Umweltbedingungen für das Tier | ||
| Lange Messdauer | ||
| Auf Praxisbetrieben nicht umsetzbar | ||
| Gesichtsmaske | In verschiedenen natürlichen Haltungsumgebungen anwendbar | Wartungsintensiv |
| Geringere Kosten | Ggf. Störfaktor für das Tier | |
| Schwefelhexafluorid-Tracer (SF6) | In verschiedenen natürlichen Haltungsumgebungen anwendbar, auch auf der Weide | Wartungsintensiv |
| Ggf. Störfaktor für das Tier, invasiv | ||
| SF6 selbst ist stark klimaschädigend | ||
| Sniffer (Quantifizierung Gasfluss) | In verschiedenen natürlichen Haltungsumgebungen anwendbar | Geringere Messgenauigkeit |
| Im Praxisbetrieb nutzbar zur kontinuierlichen Überwachung des CH4-Austoßes ganzer Herden | ||
| Nicht invasiv | ||
| Vergleichsweise günstig | ||
| Kurze Messzeit | ||
| Laser-Methan-Detektor, LMD | In verschiedenen natürlichen Haltungsumgebungen anwendbar | Kaum standardisierbar |
| Nicht invasiv | Störende Einflussgrößen wie Entfernung, Ausrichtungswinkel, Tierbewegungen, Luftströmung und Temperatur | |
| Zeitaufwändige Messungen erlauben keine großen Tierzahlen | ||
| Berechnung des Methanausstoßes anhand von Milchinhaltsstoffen | Auf dem Praxisbetrieb anwendbar | „Momentaufnahme“ |
| Alltagstauglichkeit | Nur anwendbar bei Milchkühen | |
| Kosteneffizient | Keine direkte Erfassung der Methanemission |
Tabelle 3: Vor- und Nachteile der aktuell verfügbaren Methoden zur Messung von Methanemissionen beim Rind.
Literatur
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