Onderzoekers van de Universiteit Twente en de Universiteit van Bayreuth (Duitsland) hebben een nieuwe manier ontwikkeld om gewassen te beschermen zonder microplastics te gebruiken. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Materials.
De duurzame toepassing van gewasbeschermingsmiddelen zoals pesticiden is een van de grootste uitdagingen in de moderne landbouw. Het team onder leiding van professor André Gröschel en professor Frederik Wurm heeft nu een belangrijke stap gezet door volledig afbreekbare blokcopolymeren te maken. Dit zijn ketens van moleculen die uit verschillende segmenten bestaan.
Blokcopolymeren zijn een soort polymeer die bestaan uit verschillende segmenten (de 'blokken') van herhalende eenheden. Van deze polymeren, op basis van polyfosfo-esters, creëerden de onderzoekers zogenaamde polymeercubosomen - microscopisch kleine kubusjes met een hoge interne orde en poriën van ongeveer 20 nanometer in diameter.
Bestrijding van plantenziekten
"Tijdens het productieproces hebben we deze cubosomen geladen met een middel tegen schimmels," zegt professor Gröschel. "Ze werken goed tegen grijze schimmel, een veelvoorkomende ziekte die aardbeien en druiven aantast." De cubosomen hechten zich aan bladeren van wijnstokken, zelfs na regen, en blijven het middel tegen schimmels nog dagenlang afgeven.
"We gebruiken al meer dan 10 jaar polyfosfo-esters voor het toedienen van medicijnen in de geneeskunde, en nu passen we dit toe voor gewasbescherming," vult professor Wurm aan. "Dit voorkomt de vervuiling door microplastics." Suna Azhdari, wiens doctoraatsonderzoek deze doorbraak mogelijk maakte, benadrukt: "Vergeleken met traditionele deeltjes werken onze cubosomen sneller en effectiever. Dit zorgt voor minder verspilling van het gewasbeschermingsmiddel en vermindert de hoeveelheid schadelijke stoffen die in de grond terechtkomt."
Volledig afbreekbaar
Een groot voordeel van deze cubosomen is dat ze volledig afbreken tot onschadelijke stoffen zoals melkzuur en fosfaat. "Dit maakt ze tot een veelbelovende, duurzame oplossing voor landbouw zonder microplastics," benadrukt Wurm. Deze ontwikkeling kan bijdragen aan milieuvriendelijkere landbouw en helpt het probleem van microplastics in de landbouw op te lossen.
Figuur links: Toont een Riesling-plant met biologisch afbreekbare polyfosfo-estercubosomen op het oppervlak (afbeelding van scanning-elektronenmicroscopie rechts). Deze cubosomen worden afgebroken tot onschadelijke stoffen terwijl een fungicide vrijkomt om de plant te beschermen.
Meer informatie
Het nu voltooide project maakt deel uit van een proefschrift dat sinds 12/2021 wordt gefinancierd door Evonik Industries AG en wordt uitgevoerd door M.Sc. Suna Azhdari. Het project werd ook ondersteund door de Duitse Onderzoeksstichting (projectnummer 445740352). De onderzoekers publiceerden hun werk in een artikel, getiteld 'Fully Degradable Polyphosphoester Cubosomes for Sustainable Agrochemical Delivery', in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Materials. Auteurs zijn: Suna Azhdari, Jürgen Linders, Deniz Coban, Tim Julian Stank, Carina Dargel, Hubert Gojzewski, Thomas Hellweg, André H. Gröschel, Frederik R. Wurm.
