Eines der invasivsten Unkräuter Australiens wird als potenzielle Nutzpflanze angepriesen, mit Vorteilen für die Bau-, Bergbau- und Forstwirtschaft sowie möglicherweise für viele Gemeinschaften der First Nations.
Das stachelige Reismelonenunkraut, das der Agrarindustrie jährlich rund 100 Millionen US-Dollar an Getreideausfällen, Viehsterben und Kontrollmaßnahmen kostet, könnte sich als Quelle für Ureaseenzyme zur Herstellung von Biozement und zur Verhinderung von Bodenerosion zu einem unwahrscheinlichen Geldverdiener entwickeln.
In einer weltweit ersten Studie untersuchten Forscher der University of South Australia (UniSA) 50 einheimische Pflanzen und Unkräuter, um eine günstigere und umweltfreundlichere Quelle für die Massenproduktion von Urease-Enzymen zur Bodenstärkung zu finden. Sie präsentierten ihre Ergebnisse auf der Internationalen Konferenz für nachhaltiges Bauingenieurwesen und Architektur.
Unter den getesteten Unkräutern erfüllte Reismelone alle Kriterien und war fast so wirksam wie Sojabohnen-Enzyme, die teurer sind und hauptsächlich für Lebensmittel verwendet werden.
Der UniSA-Geotechnikingenieur Professor Mizanur Rahman und seine Studenten sammelten das Reismelonenkraut von Straßenrändern in Port Pirie in Südaustralien. Nachdem sie die Samen zerkleinert und Enzyme in flüssiger Form extrahiert hatten, trockneten sie sie gefriergetrocknet, um ein pulverförmiges, hochkonzentriertes Zementierungsmittel herzustellen.
„Mit dieser Technik konnten wir die Zementierungszeit von einer Woche auf sechs Stunden verkürzen“, sagt Prof. Rahman.
Einzelne Pflanzen können 50 oder mehr Reismelonen hervorbringen, von denen jede bis zu 200 lebensfähige Samen enthält. Unter Berücksichtigung der Zeit, die für die Ernte, Extraktion der Samen und deren Verarbeitung in ein Pulver benötigt wird, schätzten die UniSA-Forscher eine Einsparung von 75 % im Vergleich zu den Produktionskosten für Enzyme in Laborqualität.
Pflanzliche Urease-Enzyme werden zu einer beliebten Alternative zu Zement, Kalk oder künstlichen Bodenbindemitteln, da sie natürlich und nicht umweltschädlich sind. Ein Kilogramm Zement erzeugt ein Kilogramm Kohlendioxid, was die Bauindustrie zu einem der größten CO2-Emittenten macht.
„Im Vergleich zur Produktion kommerzieller Enzyme sind Reismelonenenzyme billiger, nachhaltiger und effizienter als andere Enzyme, die zur Zementierung und Stabilisierung von Böden eingesetzt werden.“
„Wir haben nicht nur eine natürliche Alternative zu anderen kommerziellen Enzymen gefunden, sondern könnten auch ein sehr teures Problem für die Agrarindustrie lösen, indem wir diese Unkräuter ernten, die Verfügbarkeit von Saatgut für die Ausbringung verringern, die Artenvielfalt bewahren und Rohreismelonen als kommerzielle Nutzpflanze anbauen.“ „
Die Bau-, Forst- und Bergbauindustrie dürften alle von dieser Forschung profitieren, aber ein weiterer unerwarteter Gewinner könnten einige Gemeinschaften der First Nations sein, sagt Prof. Rahman.
„Paddy-Melone ist ein invasives Unkraut auf vielen Native-Title-Gebieten und Bodenerosion ist ein weiteres großes Problem. Unsere Entdeckung hat das Potenzial, diese beiden Probleme anzugehen und den Schutz oder die Wiederherstellung der Artenvielfalt zu unterstützen.“
Die Enzyme der Reismelone könnten auch dazu verwendet werden, Schwanzdämme zu stabilisieren und sie mit einer dünnen natürlichen Kruste zu bedecken, um zu verhindern, dass giftige Abfallstoffe austreten.
In Waldplantagen werden Herbizide normalerweise am Fuß kommerziell angebauter Bäume ausgebracht, um Unkraut unter Kontrolle zu halten.
„Herbizide sind nicht nur schädlich für die Umwelt, sondern Unkräuter entwickeln oft eine Resistenz gegen diese Chemikalien“, sagt Prof. Rahman. „Wenn man Reismelonen-Enzymlösung rund um die Bäume sprüht, entsteht eine dünne Kruste, die das Wachstum von Unkraut vollständig verhindert. Im Wesentlichen verwenden wir ein Unkraut, um ein Unkraut zu bekämpfen.“
Prof. Rahman sagt, das Feedback aus den Industriesektoren sei sehr positiv gewesen.
„Die Reismelone ist das bedeutendste Unkraut in australischen Sommerbrachen und beeinträchtigt den Getreideanbau. Die Bekämpfung dieser invasiven Pflanze ist aufgrund ihrer schädlichen Auswirkungen auf die Landwirtschaftssysteme, die Artenvielfalt und das Weidevieh von entscheidender Bedeutung.“
„Ich glaube, wir haben eine Win-Win-Lösung gefunden, die nicht nur den Landwirten hilft, sondern auch eine natürliche Zementierungsoption für mehrere Branchen bietet und traditionellen Eigentümern dabei helfen kann, das von ihnen verwaltete Land zu schützen oder wieder aufzubauen.“
Mehr Informationen:
MV Tran et al., Pulverisiertes Enzym aus australischem Unkraut zur Biostabilisierung, Vorträge der dritten internationalen Konferenz über nachhaltiges Bauingenieurwesen und Architektur (2023). DOI: 10.1007/978-981-99-7434-4_126