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Umwelt

Nanotechnologie in der Landwirtschaft

von , am
28.12.2012

Die Nanotechnologie hat sich in den letzten zehn Jahren rasant entwickelt. Auch für die Landwirtschaft könnte sie zahlreiche Lösungen bieten.

Die Nanotechnologie wurde in den letzten zehn Jahren rasant voran getrieben. Zahlreiche neue Materialen, mit einer Vielzahl von potentiellen Anwendungen, wurden entwickelt. In Nanokapseln verpackte Medikamente helfen, Wirkstoffe gezielter zu platzieren. Ähnliches gilt für verkapselte Vitamine und Mineralien in funktionalen Lebensmitteln. Darüber hinaus könnte mit Kohlenstoff-Nanoröhren und Metall-Nanopartikeln künftig verschmutztes Wasser und Böden gereinigt werden.

Nano-Sensoren in der Landwirtschaft

Auch für die Landwirtschaft bietet die Nanotechnologie interessante Lösungen. Zum Beispiel wird bereits an einer Vielzahl von Nano-Sensoren für verschiedene Anwendungsbereiche gearbeitet. Eine australische Forschungseinrichtung hat so genannte "Nano-Arrays" entwickelt, die verwendet werden könnten, um Pflanzenwachstum und Tierzucht zu überwachen und den Ausbruch von Krankheiten frühzeitig zu erkennen. Forscher versuchen ein handliches Gerät zu entwickeln, mit dem innerhalb einer Stunde Milchproben auf Bakterien geprüft werden können, die Euterentzündungen bei Rindern verursachen. Eine weitere Gruppe australischer Wissenschaftler hat einen Apparat gebaut der, mit Hilfe von farbmetrischer Identifikation, Schafsläuse auf Schergeräten entdeckt.
 
Darüber hinaus wird an der Entwicklung von nanotechnologischen Funk-Überwachungssystemen gearbeitet. Diese sollen die Überwachung oder komplette Fernsteuerung landwirtschaftlicher Betriebe ermöglichen. Durch winzige selbstbetriebene Überwachungssysteme in landwirtschaftlichen Betrieben könnten Sie dem Landwirt Informationen über Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, pH-Wert, Stickstoffverfügbarkeit, Unkräuter, Krankheitsbefall sowie den Gesundheitszustand von Pflanzen und Tieren übermitteln. Die Entwicklung könnte dahin führen, dass interaktive nanotechnologische Überwachungssysteme eigenständig auf bestimmte Bedingungen reagieren, indem beispielsweise auf einen gemessenen Stickstoffmangel spezielle Nano-Dünger ausgeschüttet werden.

Agrochemikalien auf Nano-Basis

Veränderte Rezepturen von herkömmlichen Pestiziden, Wachstumsregulatoren und Mitteln zur Saatgutbehandlung gehören zu den ersten Nano-Chemikalien, die in der Landwirtschaft verwendet werden könnten. Die im Vergleich zu herkömmlichen Pestiziden stark verkleinerte Partikelgröße und die damit verbundene Oberflächenvergrößerung bewirken eine grundlegende Änderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Nano-Pestiziden. Im Vergleich zu größeren Partikeln der gleichen chemischen Substanz sind Nanoteilchen reaktiver, biologisch aktiver und wirken stärker katalytisch. Durch den Einsatz von Nanoteilchen könnten Pestizide so wirksamer werden. Nanokapseln, die Wirkstoffe gezielt abgeben, können bei gleicher Wirkung zudem sparsamer eingesetzt werden. Deshalb wollen Hersteller von Agrochemikalien die Bestandteile ihrer Produkte auf Nano-Größe verkleinern oder die Wirkstoffe in Nano-Kapseln verpacken, die sich nur unter ganz bestimmten Bedingungen wie Hitze, Sonnenlicht oder der alkalischen Umgebung im Innern eines Insektenmagens öffnen. So sollen Nanopartikel dafür sorgen, dass Pestizide und Dünger wirksamer eingesetzt werden können.

Chancen, Risiken und viele Fragezeichen

Nano-Pestizide können aber auch neue Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt bedeuten. Sie gelangen durch landwirtschaftliche Praktiken in die Umwelt und können sich aufgrund einer längeren Persistenz verstärkt in Böden und Wasserreservoirs anreichern. Der verbesserte Wirkstofftransport kann diese Substanzen auch toxischer machen. Dadurch könnten sich neue gesundheitliche Risiken für den Menschen und für Nicht-Zielorganismen ergeben. Voraussetzung für die Bewertung von Nano-Pestiziden ist ein besseres Verständnis für deren Verbleib und die Wirkung nach deren Anwendung. Die Forscher plädieren daher dafür, die Freisetzung von Nanopartikeln in die Umwelt solange zu minimieren, bis Nano-Pestizide besser wissenschaftlich erforscht sind. Derzeit fehlen eindeutige Einschätzungen zur Umweltverträglichkeit von Nano-Pestiziden.

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