Forscher der Universität Twente (Niederlande) und Bayreuth (Deutschland) haben eine mikroplastikfreie Verkapselung für Pflanzenschutzmittel entwickelt. Sie vor kurzem veröffentlicht ihre Erkenntnisse in Fortschrittliche Materialien
Der nachhaltige Einsatz von Pflanzenschutzmitteln wie Pestiziden ist eine der größten Herausforderungen in der modernen Landwirtschaft. Ein Forscherteam der Universitäten Twente und Bayreuth (Deutschland) hat nun einen bedeutenden Fortschritt erzielt und eine vielversprechende Lösung entwickelt.
Unter der Leitung von Prof. André Gröschel und Prof. Frederik Wurm gelang es den Forschern, vollständig abbaubare Blockcopolymere zu synthetisieren, eine Art Polymer, das aus verschiedenen Segmenten (den „Blöcken“) sich wiederholender Einheiten besteht. Aus diesen Polymeren, basierend auf Polyphosphoestern, stellten die Forscher sogenannte Polymer-Cubosomen her – mikroskopisch kleine kubische Partikel mit hoher innerer Ordnung und Poren von etwa 20 Nanometern Durchmesser.
„Während des Produktionsprozesses haben wir diese Polymer-Cubosomen mit Fungiziden beladen“, erklärt Prof. Gröschel. „Die beladenen Cubosomen zeigen eine hohe antimykotische Aktivität gegen Grauschimmel, eine häufige Pflanzenkrankheit.“
Grauschimmel, auch Botrytis genannt, ist im Erdbeer- und Weinanbau besonders schädlich. Bemerkenswert ist, dass die Cubosomen auch nach mehreren simulierten Regenereignissen an Weinrebenblättern haften bleiben und das Fungizid über mehrere Tage kontinuierlich freisetzen.
„Seit über 10 Jahren nutzen wir DNA-inspirierte Polyphosphoester für den Wirkstofftransport in der Medizin, nun setzen wir diese biologisch abbaubaren Materialien erstmals auch für den Pflanzenschutz ein. Dadurch können wir Mikroplastik in der Umwelt vermeiden“, erklärt Prof. Wurm.
Suna Azhdari, deren Doktorarbeit diesen Durchbruch ermöglichte, betont: „Im Vergleich zu herkömmlichen, festen Partikeln ohne Poren zeigen unsere Polymer-Cubosomen eine deutlich schnellere Freisetzung des Wirkstoffs. Dies deutet auf eine effektivere Anwendung von Pflanzenschutzmitteln bei gleichzeitiger Reduzierung der.“ Auswaschung ungenutzter Stoffe in den Boden.“
Ein besonders wichtiger Aspekt dieser Innovation ist die vollständige Abbaubarkeit der Cubosomen. „Unsere Polymer-Cubosomen zerfallen vollständig zu harmlosen Milchsäure- und Phosphatderivaten“, betont Prof. Wurm. „Das macht sie zu einem vielversprechenden, mikroplastikfreien Trägersystem für Pflanzenschutzmittel und unterstreicht ihr Potenzial für eine nachhaltige Landwirtschaft.“
Diese Entwicklung könnte einen wesentlichen Beitrag zu einer umweltfreundlicheren und effizienteren Landwirtschaft leisten und gleichzeitig eine Lösung für das Problem der Mikroplastikbelastung in landwirtschaftlichen Anwendungen bieten.
Weitere Informationen:
Suna Azhdari et al., Vollständig abbaubare Polyphosphoester-Cubosomen für eine nachhaltige Bereitstellung von Agrochemikalien, Fortschrittliche Materialien (2024). DOI: 10.1002/adma.202406831