Phytosanierung von landwirtschaftlichen Nutzflächen

Mittwoch, 07. August 2013

Im Rahmen einer Industriekooperation wird am Institut für Instrumentelle Analytik und Bioanalytik der Fakultät Biotechnologie ein Verfahren analytisch begleitet, das man als „Phytosanierung“ bezeichnet.

 

Altlasten und Nachbaurückstände

Obwohl halogenierte Pflanzenschutzmittel wie DDT, Lindan oder Toxaphen seit beinahe 40 Jahren nicht mehr auf Ackerböden zum Einsatz kommen, finden sie sich nach wie vor im Erdreich – Schuld daran ist die schlechte Abbaubarkeit durch biotische und abiotische Faktoren. Diese sog. POPs (POP = persistent organic pollutants, dt. persistente Umweltchemikalien) reichern sich innerhalb der Nahrungskette stark an. Die Halbwertszeit von DDT z. B. beträgt ca. 15 – 17 Jahre. Den Eintrag von Rückständen eines Wirkstoffs ohne dessen eigentliche Anwendung bezeichnet man als „Nachbaurückstand“. So kann eine Karotte, die auf belastetem Boden gewachsen ist, tatsächlich deutliche Rückstände von DDT aufweisen.
Diese Spuren liegen zwar in ihren Gehalten deutlich unterhalb der Rückstandshöchstmengen für nicht zugelassene Pflanzenschutzmitteln und sind gesundheitlich vollkommen unbedenklich, dennoch ist die Akzeptanz seitens der Lebensmittelwertschöpfungskette sehr gering. Die Verbrauchererwartung ist eindeutig: pestizidfreie Lebensmittel zu jeder Jahreszeit und vor allem günstig sollen sie sein. Es sei am Rande angemerkt, dass die Altlastenproblematik unabhängig von der Art und Weise der Kultivierung ist. Eine Lösung ist nicht in Sicht – ein Abtragen bzw. Sanieren der Böden wäre viel zu teuer und kein Konsument wäre bereit, den entsprechenden Mehrpreis bei Obst und Gemüse zu bezahlen.
Kooperationsprojekt der Hochschule Mannheim

Im Rahmen einer Industriekooperation wird im Institut für Instrumentelle Analytik und Bioanalytik der Fakultät Biotechnologie ein Verfahren analytisch begleitet, das man als „Phytosanierung“ bezeichnet. Die Idee ist einfach: man suche Pflanzen, die eine besonders hohe Tendenz haben, DDT und Konsorten aufzunehmen, kultiviere sie auf belastendem Boden und extrahiere damit die POPs heraus. Nach ein paar Wiederholungen ist der Boden dann hoffentlich deutlich ärmer an den unerwünschten Substanzen.

So einfach die Idee denn auch klingt, so komplex ist ihre Umsetzung. Es musste ein Feld zum Anbau gefunden werden, eine geeignete Kulturpflanze musste identifiziert werden – und ganz grundsätzlich  bedarf es vor allem einer geeigneten Analytik um die Messungen durchzuführen. Die Gehalte in Boden und Pflanzen liegen im Bereich von parts per billion, das heißt Nanogramm pro Gramm Boden. Für diese unvorstellbar kleinen Mengen werden moderne Gaschromatographen, gekoppelt an Massenspektrometer (GC-MS) benötigt, wie sie hier am Institut vorhanden sind und natürlich die notwendige Erfahrung im Bereich der Rückstandsanalytik.

Durch die Berufung von Prof. Dr. Philipp Weller auf die Professur für Instrumentelle Analytik konnte ein Experte für den Bereich Rückstandsanalytik und Pflanzenschutzmittel an die Hochschule geholt werden – er war zuvor tätig in der Lebensmittelüberwachung, bei Nestlé und in der Pflanzenschutzsparte der BASF.

Die Konzeptstudie wurde bereits im April 2012 gestartet und im Rahmen einer Masterarbeit konnten schon erste Tests durchgeführt werden. Hierbei konnte gezeigt werden, dass Kürbisse des Kultivars „Howden“ eine hohe Biofixierungsrate aufweisen und sich daher prinzipiell für die Fragestellung anbieten.  Es ist allerdings schon jetzt klar, dass man Geduld mitbringen muss: aufgrund der hohen Masse an Boden im Vergleich zu einer deutlich geringeren Biomasse der Pflanzen ist die absolute Menge an extrahiertem DDT noch relativ gering – so stehen ca. 150 Tonnen Biomasse 16.000 Tonnen Boden gegenüber, der Vorgang wird also mehrfach wiederholt werden müssen. Weiterer Knackpunkt: die belasteten Pflanzen müssen vom Feld entfernt werden um die Rückführung der POPs in den Boden zu verhindern.

Trotz der Einschränkungen ist die Phytosanierung ein vielversprechender Ansatz für eine nachhaltige und kostengünstige Bodensanierung und soll im Rahmen eines durch die Hochschule Mannheim geförderten KVS-Projektes weitergeführt werden. Hier sollen auch weitere, eventuell biotechnologisch unterstützte Verfahren evaluiert werden. Das Fernziel: ein Verfahren zu entwickeln, das es den Landwirten ermöglicht, ihre Nutzflächen mit vertretbarem Aufwand zu sanieren und dort wieder nachhaltigen Anbau betreiben zu können.


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