Forscher der Universität Stockholm haben eine innovative Methode zur Verringerung des Pestizideinsatzes in der Landwirtschaft entwickelt. Durch die Verwendung von Nanopartikeln aus Lignin, einem natürlichen Polymer, das in Holz vorkommt, können Pestizide effektiv an Pflanzenoberflächen gebunden und von diesen absorbiert werden. Auf diese Weise können Pestizide bis zu zwei Monate lang wirken und die Pflanzen schützen, während der Einsatz von Chemikalien deutlich reduziert wird
Matilda Andersson, Doktorandin am Fachbereich Chemie, hat diese biobasierte Nanopartikeltechnologie unter der Leitung von Mika Sipponen entwickelt, wobei sie Lignin – ein derzeit nicht ausreichend genutztes Nebenprodukt der holzverarbeitenden Industrie – als Ausgangsmaterial verwendete.
Vom Industrieabfall zum Pflanzenschutz
Durch die Modifizierung des Lignins mit Fettsäurederivaten haben die Forscher Partikel geschaffen, die sowohl an der wachsartigen Oberfläche der Pflanzen haften als auch die Schutzschicht der Blätter durchdringen.
Geringerer Pestizideinsatz mit globalen Auswirkungen
Die zeigen, dass die neuen Nanopartikel möglicherweise den Einsatz von Pestiziden verringern und so zum Schutz der Umwelt beitragen könnten. Jährlich werden weltweit fast 4 Millionen Tonnen Pestizide eingesetzt, von denen jedoch weniger als 25 % ihr Ziel erreichen. Der Rest gelangt durch Sprühen oder Regen in den Boden oder wird durch UV-Licht zersetzt. Hier bieten die entwickelten Ligninpartikel eine Lösung. Die Forscher vergleichen die Technik mit einem trojanischen Pferd: Die Nanopartikel bringen die Pestizide effektiv zu den Pflanzen und schützen sie gleichzeitig davor, durch Regen oder Bewässerung weggespült zu werden.
Lang anhaltende und kontrollierbare Freisetzung von Pestiziden
Ein weiteres wichtiges Merkmal der neuen Nanopartikel ist ihre Fähigkeit, die Freisetzung von Pestiziden über einen längeren Zeitraum – bis zu 60 Tage – zu steuern. Die allmähliche Freisetzung gewährleistet einen langfristigen Schutz und macht die Methode wirksamer als herkömmliche Pestizide. Gleichzeitig wird das Risiko der Kontamination und der Gesundheitsgefährdung verringert, die häufig mit dem übermäßigen Einsatz von Pestiziden verbunden sind.
Nächster Schritt – Gewächshausversuche zur Validierung der Methode
Die Forscher planen nun, die Technologie an wachsenden Pflanzen zu testen, um ihre Wirksamkeit weiter zu validieren.
„Diese Methode hat das Potenzial, die Menge der benötigten Pestizide zu reduzieren, was nicht nur den Landwirten, sondern auch der Umwelt zugute kommt. Unser nächster Schritt besteht darin, die auf Lignin basierenden Nanopartikel unter praktischen Bedingungen zu testen, um ihre langfristige Wirksamkeit bei wachsenden Pflanzen zu überprüfen“, sagt Matilda Andersson, Doktorandin und Hauptautorin der Studie.
Eine zukünftige Lösung für eine nachhaltige Landwirtschaft
Die biobasierte Technologie bietet eine wirksame Möglichkeit, Pflanzen zu schützen und gleichzeitig die Umweltauswirkungen der modernen Landwirtschaft zu verringern. Nanopartikel auf Ligninbasis könnten ein wichtiger Bestandteil bei der Entwicklung nachhaltigerer landwirtschaftlicher Verfahren werden, die die Abhängigkeit von Chemikalien verringern und den Umweltschutz verbessern.
Eine zukünftige Lösung für eine nachhaltige Landwirtschaft
Die biobasierte Technologie bietet eine wirksame Möglichkeit, Pflanzen zu schützen und gleichzeitig die Umweltauswirkungen der modernen Landwirtschaft zu verringern. Nanopartikel auf Ligninbasis könnten ein wichtiger Bestandteil bei der Entwicklung nachhaltigerer landwirtschaftlicher Techniken werden, die die Abhängigkeit von Chemikalien verringern und den Umweltschutz verbessern.
„Unser Ziel ist es, nachhaltige Technologien weiterzuentwickeln, die die wirklichen Herausforderungen der Landwirtschaft lösen können“, sagt Mika Sipponen, Projektleiter von LIFAGRO, einem vom schwedischen Forschungsrat für nachhaltige Entwicklung FORMAS finanzierten Projekt.