Tortillachips und frische Salsa sind an sich schon lecker, aber sie könnten noch verlockender sein, wenn man die Zutaten auf nachhaltige Weise anbaut. Forscher berichten, dass Koriander, Paprika und Jalapeño in recyceltem Glas aus weggeworfenen, pulverisierten Flaschen wie denen von Bier oder Limonade angebaut werden können. Die Pilotstudie ergab, dass das teilweise Ersetzen der Erde in einem Pflanzgefäß durch recycelte Glasfragmente das Pflanzenwachstum beschleunigt und unerwünschtes Pilzwachstum reduziert.
Die Forscher werden ihre Ergebnisse auf der Herbsttagung der American Chemical Society (ACS) vorstellen. ACS Herbst 2024 findet vom 18. bis 22. August virtuell und persönlich statt.
Als die Nanomaterialwissenschaftlerin Julie Vanegas der Fakultät der University of Texas Rio Grande Valley beitrat, wurde ihr eine Mentorin zugeteilt: Teresa Patricia Feria Arroyo, eine Ökologin, die an der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit Ernährungssicherheit und Nachhaltigkeit arbeitet.
Während ihrer ersten Gespräche erwähnte Vanegas, dass sie recycelte Glaspartikel für Küstenrestaurierungsprojekte, wie den Anbau von Weidenbäumen, untersucht hatte. Feria fragte sich, ob Glas auch zum Anbau von Obst und Gemüse verwendet werden könnte. Um Ferias Frage zu beantworten, entwickelten sie Experimente zum Anbau von Lebensmitteln, die den Menschen bekannt sind, schnell reifen und in Behältern und Hinterhofgärten angebaut werden können – die Zutaten für Pico de Gallo.
„Wir versuchen, die Mülldeponien zu reduzieren und gleichzeitig essbares Gemüse anzubauen“, sagt Andrea Quezada, Chemiestudentin im Nanoworld Vanegas-Labor, die die Forschungsergebnisse des Teams auf der Tagung vorstellt. „Wenn dies machbar ist, können wir möglicherweise glasbasierte Böden in die Landwirtschaft der Menschen hier im Rio Grande Valley und im ganzen Land einführen.“
Für ihre Experimente beziehen die Forscher recycelte Glaspartikel von einem Unternehmen, das Flaschen von Mülldeponien umleitet, sie in Partikel zerkleinert und die Stücke trommelt, um die Kanten abzurunden. Das Endprodukt ist glatt genug, dass Menschen die Glasstücke anfassen können, ohne sich zu schneiden, sagt Quezada. Ebenso können Pflanzenwurzeln problemlos um die Glasstücke herum wachsen, ohne Schaden zu nehmen.
In ersten Tests untersuchten die Forscher die erdähnlichen Eigenschaften von drei unterschiedlich großen Glasfragmenten, wie Verdichtung und Wasserspeicherung. Sie fanden heraus, dass eine Größe, die der von groben Sandkörnern ähnelt, Eigenschaften aufweist, die für den Pflanzenanbau ideal sein könnten, wie etwa Sauerstoff an die Wurzeln zu lassen und ausreichend Feuchtigkeit aufrechtzuerhalten.
Jetzt prüft Quezada, ob das recycelbare Glas ein brauchbarer Ersatz für Erde ist. In einem Gewächshaus auf dem Campus züchtet sie Koriander-, Paprika- und Jalapeño-Pflanzen in verschiedenen Töpfen, die von 100 % handelsüblicher Blumenerde bis hin zu 100 % recyceltem Glas reichen. Töpfe mit mehr Erde enthalten mehr Nährstoffe, die für das Pflanzenwachstum erforderlich sind, darunter Stickstoff, Phosphor und Kalium, als Töpfe mit mehr Glas. Allerdings gibt es zwischen den Töpfen nur geringe Unterschiede im pH-Wert, was ein vielversprechendes Ergebnis ist, da Pflanzen in einem engen pH-Bereich des Bodens gedeihen.
Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass die in recycelbarem Glas angebauten Pflanzen schneller wachsen und mehr Wasser speichern als die in 100 % herkömmlicher Erde angebauten Pflanzen. „Ein Gewichtsverhältnis von mehr als 50 % Glaspartikeln zu Erde scheint für das Pflanzenwachstum am besten zu sein, verglichen mit den anderen Mischungen, die wir getestet haben“, sagt Vanegas. Die Forscher warten jedoch bis zur Erntezeit, um zu bestätigen, welche Bodenmischung die höchsten Erträge und die schmackhaftesten Produkte hervorbringt.
Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis ist, dass sich in Töpfen mit 100 % Blumenerde ein Pilz entwickelte, der das Pflanzenwachstum hemmte. Feria vermutet, dass der Pilz die Nährstoffaufnahme durch die Wurzeln beeinträchtigen könnte. In den Töpfen, die eine beliebige Menge recycelbares Glas enthielten, gab es jedoch kein Pilzwachstum. Die Forscher sammeln Daten, um herauszufinden, warum das so sein könnte.
Diese Ergebnisse sind für Quezada besonders vielversprechend, da die Studie ohne Düngemittel, Pestizide oder Fungizide durchgeführt wurde. Aus ihrer Erfahrung in der Landwirtschaft weiß sie, dass viele der auf dem Land ausgebrachten Chemikalien Auswirkungen auf Menschen wie ihre Familienmitglieder haben, die in der Nähe von Bauerngemeinden arbeiten oder leben.
„Ich denke, es ist wirklich wichtig, den Einsatz von Chemikalien, die unsere Gesundheit negativ beeinflussen können, zu minimieren“, sagt Quezada. „Wenn wir in der Lage sind, sie zu reduzieren und der Gemeinschaft durch das Sammeln wiederverwertbarer Materialien zu helfen, können wir den Menschen eine bessere Lebensqualität bieten.“