Ackerland aus Sandflächen erschließen: Technische Wege und kommerzielle Erkundung globaler Projekte zur Wüstenbodenverbesserung

I. Herausforderungen von Ackerflächenlücken und Wüstenbildung unter dem Druck der Ernährungssicherheit

Die globalen Ackerressourcen unterliegen einem strukturellen Schrumpfungsprozess. Daten des Übereinkommens der Vereinten Nationen zur Bekämpfung der Wüstenbildung (UNCCD) zeigen, dass sich zwei Drittel der globalen Landflächen in den letzten drei Jahrzehnten kontinuierlich austrocknen, und die jährlich zerstörte Landfläche entspricht der gesamten Staatsfläche Ägyptens, was die Fähigkeit des Bodens zur Nahrungsmittelproduktion und Wasserspeicherung direkt schwächt. Wenn der derzeitige Trend anhält, werden bis 2050 etwa 16 Millionen Quadratkilometer Land kontinuierlich degradiert sein, was fast der Fläche Südamerikas entspricht. Der Zustandsbericht der Vereinten Nationen für Ernährung und Landwirtschaft „Weltzustand von Land und Wasser 2025“ weist ferner darauf hin, dass anthropogene Landdegradation, Wasserknappheit und Klimawandel die landwirtschaftliche Produktivität kumulativ beeinträchtigen.

Während die Angebotsseite schrumpft, expandiert die Nachfrageseite. Nach Prognosen der Vereinten Nationen wird die Welt bis 2030 zusätzliche 300 Millionen Hektar Ackerland benötigen, um eine Bevölkerung von fast 10 Milliarden Menschen zu ernähren. Weltweit sind bereits mehr als 2 Milliarden Hektar ehemals fruchtbares Land degradiert, das ist das Doppelte der chinesischen Staatsfläche. Diese Angebots-Nachfrage-Lücke bildet den grundlegendsten Markttreiber im Bereich der Wüstenbodenverbesserung und zwingt dazu, die technischen Routen von der „Verbesserung des Bestands“ zur „Schaffung von Zuwachs“ zu erweitern.

II. Kerntechnische Routen: Von „Sand zu Boden binden“ bis zu „flüssigem Nanoton“

Gegenwärtig verlaufen die globalen Technologien zur Wüstenbodenverbesserung in einem Muster paralleler Entwicklung verschiedener Wege, wobei die zwei repräsentativsten technischen Routen aus China und Norwegen stammen.

Das Team von Professor Yi Zhijian von der Chongqing Jiaotong Universität hat die Technologie „Wüstenbodenverwandlung“ vorgeschlagen, die dieses Thema aus mechanischer Perspektive angeht. Bei dieser Technologie wird durch Zugabe von pflanzlich extrahierten Bindemitteln zwischen den Sandkörnern eine universelle Bindungsbeschränkung für die diskreten Sandkörner erreicht, sodass sie die mechanischen Eigenschaften von Boden erhalten: im trockenen Zustand fest, im nassen Zustand ein rheologisches Medium, wobei zwischen den beiden Zuständen frei gewechselt werden kann, wodurch die Funktionen der Wasserspeicherung, Düngespeicherung und Luftdurchlässigkeit realisiert werden. Das Team um Yi Zhijian hat die theoretische Konzeption 2008 vorgelegt, nach fünf Jahren laborbasierter Forschung und Entwicklung wurde 2016 eine erste Pilotanlage mit 25 Mu abgeschlossen, danach wurde die Fläche Jahr für Jahr erweitert, bis 2026 erreichte die gesamte umgebaute Fläche 50.000 Mu. Die Technologie wurde an mehreren Standorten wie der Wüste Ulan Buh in der Inneren Mongolei und dem Dorf Chabala im Kreis Qushui in Tibet angewendet, das Team hat zudem 26 Erfindungspatente erteilt bekommen und ein multidisziplinäres Kooperationssystem aufgebaut, das die Bereiche Mechanik, Ingenieurwesen, Bodenkunde, Landwirtschaft, Biologie und andere umfasst.

Das norwegische Unternehmen Desert Control hat dagegen den Weg der Nanotechnologie gewählt. Sein Kernprodukt Liquid Nanoclay ist eine Suspension, bei der Tonpartikel auf eine Dicke von 1,5 Nanometern zerkleinert werden. Es kann über übliche Bewässerungseinrichtungen gesprüht werden und verwandelt unfruchtbaren Sandboden innerhalb von 7 Stunden in bewirtschaftbaren Boden mit Wasser- und Düngespeicherfähigkeit. Diese Technologie hat sich in Feldversuchen in mehreren Ländern ausgezeichnet: Versuche des ägyptischen Landwirtschaftsforschungszentrums ergaben einen um 416 % höheren Weizenertrag im Vergleich zur Kontrollgruppe, bei Gemüseversuchen in den Vereinigten Arabischen Emiraten vergrößerten sich die einzelnen Pflanzen um 108 %, und Versuche im Nahen Osten und Nordafrika zeigten einen Rückgang des Bedarfs an Bewässerungswasser um 77 %. Desert Control ist an der Börse Oslo notiert und befindet sich derzeit in der Phase der kommerziellen Nutzung.

Auf dem mikrobiellen Weg wurde das saudi-arabische Startup-Unternehmen Terraxy von der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) ausgegründet. Sein Flaggschiffprodukt Carbosoil kann Kohlendioxid über Jahrhunderte dauerhaft in der Bodenmatrix einlagern und gleichzeitig Pflanzenwachstum und Ertrag unter gleichen Bewässerungsbedingungen um 70 % steigern. Diese Technologie wurde bereits durch den regulatorischen Sandkasten des Ministeriums für Umwelt, Wasser und Landwirtschaft Saudi-Arabiens validiert. In China hat das Team von Professor Sun Shiquan der Changsha Universität für Wissenschaft und Technologie die abfallbasierte „Wasserkern“-Korbtechnik entwickelt, die organischen Siedlungsabfälle durch Fermentation in nährstoffreichen Boden mit hohem Düngungswert und hoher Wasserspeicherfähigkeit umwandelt. In Kombination mit der Korbvorrichtung wird sowohl die „Erschließung“ als auch die „Einsparung“ von Wasser realisiert. In einem Pilotversuch im Kern der Wüste Mu Us überlebten über 95 % der Sandweiden und über 90 % der Caragana-Büsche, ohne dass Grundwasser entnommen oder künstlich bewässert werden musste. Der von der Jinzhi (Shandong) New Materials Co., Ltd. nach 8 Jahren Forschung und Entwicklung entwickelte Rotschlamm-Bodenverbesserer nutzt den industriellen Abfall Rotschlamm zur Herstellung von Hydrogelen. Nach dreijährigen Feldversuchen der Ningxia Akademie für Landwirtschaft und Forsten kann er die Wasserspeicherkapazität von sanddegradiertem Boden um mehr als 400 % erhöhen und den Wasserverbrauch beim Pflanzen um mehr als 50 % senken.

III. Kommerzielle Routen: Einnahmen aus Kohlenstoffsenken, Regierungsaufträgen und Erweiterung der Industriekette

Projekte zur Wüstenbodenverbesserung entwickeln sich von rein gemeinnützigen Eigenschaften zu vielfältigen kommerziellen Modellen. Der Kohlenstoffsenkenhandel ist eine der einfallsreichsten Einnahmequellen. Unternehmen wie HyveGeo verkaufen Kohlenstoffguthaben durch Quantifizierung der Kohlenstoffspeicherwirkung von Biokohle und bauen ein duales Einnahmemodell aus „Verkauf von organischen Bodenverbesserungslösungen + Export von Kohlenstoffguthaben“ auf. Erste Berechnungen zeigen, dass der Anbau von Pilzgras in ariden Wüstengebieten pro Hektar im Jahr netto 48 Tonnen Kohlendioxid aufnimmt. Nach dem aktuellen Kohlenstoffpreis entspricht dies einem jährlichen Einnahmeertrag aus Kohlenstoffsenken von etwa 200 RMB pro Mu, wodurch die Wüstenbekämpfung von „nur Investitionen ohne Ertrag“ zu einer Richtung mit wirtschaftlicher Rendite wandelt.

Auf der Ebene der Zielnutzer sind staatlich geführte ökologische Sanierungsprojekte nach wie vor die größte Quelle für Aufträge. Die fortlaufende Umsetzung der sechsten Phase des „Drei-Norden“-Projekts in China bietet den beteiligten Unternehmen einen großen Marktraum. Allein das Unternehmen Mengcao Ecology hat im Jahr 2026 mehrere Projekte gewonnen, darunter die zwei Schlüsselprojekte zur Randbehandlung der Wüste Ulan Buh und zur Konsolidierung des Wald- und Grasgürtels der Wüste Tengger, mit einem Gesamtvertragsvolumen von 588 Millionen Yuan und einer Sanierungsfläche von etwa 285.000 Mu. Gleichzeitig werden Staatsfonds und landwirtschaftliche Investitionsinstitutionen aus dem Nahen Osten zu neuen Nachfragern. Das saudi-arabische Unternehmen Terraxy hat eine Seed-Runde in Höhe von 3 Millionen US-Dollar erhalten, die von der Venture-Capital-Abteilung von Saudi Aramco angeführt wurde. Die Mittel werden für den Bau eines kommerziellen Produktionsstandorts mit einer Fläche von 30.000 Quadratmetern verwendet. Die Ernährungssicherheitsstrategien von Golfstaaten wie den Vereinigten Arabischen Emiraten und Saudi-Arabien stufen die Infrastruktur für Wüstenlandwirtschaft als wichtigen Investitionsbereich ein, was einen institutionellen Markt für Technologieanbieter schafft.

Hinsichtlich der Marktgröße erreichte der globale Markt für Wüstenmanagementprodukte im Jahr 2025 4,73 Milliarden US-Dollar, was einem Anstieg von etwa 212 % gegenüber 2020 entspricht. Es wird erwartet, dass er 2026 5,45 Milliarden US-Dollar überschreitet, mit einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 14,2 %. Darunter beträgt das Marktvolumen von Bodenverbesserungsprodukten 840 Millionen US-Dollar, wobei die Anwendung im Bereich der Sanierung von sanddegradiertem Ackerland stetig zunimmt. Die Geschäftsmodelle in diesem Bereich entwickeln sich von der einfachen Übernahme von Regierungsprojekten zu einem komplexen Modell aus „Technologieproduktlizenzierung + Anteil an Einnahmen aus Kohlenstoffsenken + Industrialisierung landwirtschaftlicher Produkte“. Die Marktteilnehmer haben sich zudem von Forschungseinrichtungen und staatseigenen Unternehmen auf Startups und multinationale Unternehmen erweitert.

IV. Teamkapazitäten und Fortschritte bei der Validierung

Die Teams von Projekten in diesem Bereich weisen im Allgemeinen interdisziplinäre Merkmale auf, und die technische Validierung schreitet vom Labor hin zu großskaligen Anwendungen voran. Am Beispiel des Teams der Chongqing Jiaotong Universität: Yi Zhijian selbst ist Professor für Mechanik, seine Kernentdeckung stammt aus der Grundlagenforschung zum mechanischen Verhalten von körnigen Materialien. Das Team hat danach Fachkräfte aus den Bereichen Bodenkunde, Agrarwissenschaft, Ökologie, Ingenieurwesen und anderen Bereichen aufgenommen und eine Forschungs- und Entwicklungsstärke gebildet, die mehrere primäre Disziplinen abdeckt. Das Team hat kürzlich mit der Tang Zhongying Stiftung über das Projekt „Aktion Wüstenoase“ zusammengearbeitet, das darauf abzielt, die industrielle Verbreitung und die Ausbildung von Fachkräften mit Unterstützung von gemeinnützigen Fonds voranzutreiben.

Das Team von Sun Shiquan an der Changsha Universität für Wissenschaft und Technologie stützt sich auf ein nationales Schlüsselforschungs- und Entwicklungsprojekt und führt seit 2021 Forschungen zur Verstärkung der Sanierung durch einheimische Bakterien mit Fulvinsäure durch. Daraus hat sich die abfallbasierte Nährboden-Technologie für die Wüstenbekämpfung ergeben. Nach Abschluss eines Pilotversuchs auf über 200 Mu in der Wüste Mu Us im Jahr 2025 wurde 2026 offiziell ein großskaliges Demonstrationspflanzprojekt auf 110.000 Quadratmetern gestartet. Im Bereich der industriellen Zusammenarbeit hat das Team bereits eine Absichtserklärung zur Überführung der technischen Ergebnisse mit der Stadtbau-Investitionsgesellschaft des Kreises Etuoke Qianqi abgeschlossen, die die Einführung von intelligenter Pflanzung und Verwaltung in einem 1000 Mu großen Wüstenversuchsgebiet vorsieht.

Auf internationaler Ebene ist der Kommerzialisierungsprozess von Desert Control in die praktische Phase eingetreten. Nach mehr als zehn Jahren gesammelter Feldversuche im Nahen Osten, Nordafrika und Nordamerika generiert das Unternehmen derzeit bereits kommerzielle Einnahmen in drei Teilmärkten. Seine Liquid-Nanoclay-Technologie kann über bestehende Bewässerungsinfrastrukturen angewendet werden, was die Hürden für die Bereitstellung für Endnutzer senkt. Terraxy nutzt die Unterstützung des Nationalen Transformationsinstituts der KAUST, um universitäre Forschungsergebnisse zu industriellen Vermögenswerten zu verwandeln, die in großem Maßstab produziert werden können. Der Bau seines Produktionsstandorts markiert den Übergang der Technologie von der Phase der Laborvalidierung zur Phase der industriellen Bereitstellung.

Aus der Perspektive des gesamten Branchenprozesses befindet sich die Technologie zur Wüstenbodenverbesserung in einem kritischen Zeitfenster des Übergangs von der wissenschaftlichen Validierung zur großskaligen kommerziellen Anwendung. Die technischen Routen werden zunehmend ausgereift, das politische Umfeld und die Mechanismen des Kohlenstoffhandels bieten eine anfängliche Unterstützung für die Kommerzialisierung. Dennoch sind die Wirtschaftlichkeit der Sanierungskosten, das Management ökologischer Risiken bei großskaligen Anwendungen und die Validierung der Anwendbarkeit der Technologie über verschiedene Regionen hinweg nach wie vor die zentralen Engpässe, die die beschleunigte Entwicklung der Branche behindern.