FocusLab greenRelease

greenRelease für die Pflanzengesundheit

Das übergeordnete Ziel des FocusLab greenRelease ist es eine Technologie zu entwickeln, welche es erlaubt den Einsatz von Fungiziden und Herbiziden signifikant zu reduzieren und damit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Landwirtschaft und Bioökonomie leistet. Im Laufe des Projekts haben wir die greenRelease-Technologie (initiiert in den BioSC-Projekten: GreenGel, RIPE, and BiFuProts) zu einer robusten und im Feld validierten Plattformtechnologie für den Pflanzenschutz entwickelt. Die Technologie wurde in Feldversuchen, die unabhängig von der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen im Jahr 2020 durchgeführt wurden, eingesetzt und bewertet. Wir erzielten den gleichen Schutz gegen die Apfelschorfkrankheit mit einem deutlich reduzierten Fungizideinsatz (3-fach im Vergleich zu kommerziellen Produkten). Parallel dazu wurde eine regulatorische und wirtschaftliche Bewertung der Technologie durchgeführt, um das Technologietransferpotenzial der greenRelease-Technologie zu evaluieren.

Viele Pestizide haben eine inhärente Schwäche: Die Wirkstoffe haften nicht ausreichend an den zu schützenden Pflanzen und werden durch Regen in den Boden sowie in das Grundwasser ausgewaschen. Genau diese Herausforderungen werden durch die greenRelease-Technologie angegangen. Die einzigartigen anwendungstechnischen Eigenschaften der greenRelease-Technologie basieren auf der Kombination von biokompatiblen Mikrogelbehältern (100 nm bis 10 µm) und Ankerpeptiden. Mikrogele sind weiche, poröse Polymerkolloide, die mit Wirkstoffen beladen werden und durch maßgeschneiderte Ankerpeptide auf Pflanzenblättern bei Umgebungstemperatur durch einfache Sprühanwendungen anhaften. Hauptvorteile der greenRelease-Technologie gegenüber bestehenden Freisetzungstechnologien ist die kontrollierte/induzierte Freisetzung von Wirkstoffen über Wochen/Monate hinweg, minimierte Verluste durch eine hohe Regenfestigkeit, eine sehr gute Pflanzenverträglichkeit und vor allem eine einstellbare biologische Abbaubarkeit.

Im FocusLab greenRelease arbeiten Biotechnologen, Polymerchemiker, Pflanzenwissenschaftler, Mikrobiologen und Ökonomen zusammen, um eine im Feld validierten Freisetzungstechnologie zu entwickeln, die eine deutliche Reduzierung des Pestizideinsatzes ermöglicht. Der Schwerpunkt des Entwicklungsbereichs "Technology Advancement" (CG Schwaneberg, CG Pich und CG Gohlke) liegt daher auf der Entwicklung von Mikrogel-Containern und der Identifizierung von blattbindenden Ankerpeptiden. Die Herstellung von Mikrogelen, die Wirkstoffe freisetzen, sowie die Identifizierung von Ankerpeptiden, die an die ausgewählten Zielpflanzen binden, wurde in 2018 erfolgreich erreicht. In Absprache mit dem Entwicklungsbereich "Validation for Sustainable Agriculture" stand zunächst die Beladung und Freisetzung von Kupfer als Wirkstoff (Fungizid) in den Mikrogelen im Vordergrund. Im Jahr 2019 wurde die Produktion hochskaliert, um die Anforderungen (120 L Formulierung) für die Durchführung von Feldversuchen bei der Landwirtschaftskammer zu erfüllen. Die Feldversuche wurden 2020 erfolgreich durchgeführt. Der Fokus des Entwicklungsbereichs "Validation for Sustainable Agriculture" (CG Conrath, CG Knief, CG Noga, CG Groth und CG Schurr) lag auf ersten Anwendungstests von Mikrogelen, Ankerpeptiden und Ankerpeptid-Mikrogel-Hybriden, um Nachweis- und Validierungssysteme zu etablieren und Anwendungs-, Degradations- sowie mikrobielle Reaktionstests mit der entwickelten greenRelease-Formulierung durchzuführen.

Die greenRelease-Technologie lieferte einen regenfesten Schutz für Zuckerrüben und Äpfel (unter kontrollierten Bedingungen) mit 40-fach reduzierten Kupfermengen im Vergleich zu kommerziellen Formulierungen. greenRelease zeigte keinen negativen Einfluss auf das Pflanzenwachstum und es wurden Mikroorganismen identifiziert, die die Mikrogele potenziell abbauen können (weitere Untersuchungen werden noch durchgeführt). Schließlich wurde die greenRelease-Technologie in Feldversuchen, die von der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen in einer Apfelplantage durchgeführt wurden, validiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine 3-fache Reduktion von Kupfer (im Vergleich zur kommerziellen Formulierung) ausreicht, um die Apfelschorfkrankheit erfolgreich zu bekämpfen. Die Arbeitsgruppe "Ökonomie" wird von der CG Bröring geleitet. Basierend auf verschiedenen Workshops und Experteninterviews wurde ein Businessplan entwickelt, mit welchem wir an einem Businessplan-Wettbewerb teilnahmen, um Experten zu erreichen und die erzielten Ergebnisse der greenRelease-Technologie einer Jury zu präsentieren. Hier konnte die greenRelease-Technologie die Jury vollständig überzeugen und belegte den 1. Platz im Rahmen des Biogründer-Wettbewerbs der Biosecurity GmbH. Die erzielten Ergebnisse, das Feedback aus den Workshops sowie den Experteninterviews und der Befragung von Landwirten belegen das hohe Transferpotenzial der entwickelten greenRelease-Technologie.

Das postulierte Ziel, eine feldvalidierte Freisetzungstechnologie zu entwickeln, wurde von den Partnern erfolgreich erreicht und die greenRelease-Technologie ist nun bereit für Innovationen und Folgeprojekte für eine nachhaltige Landwirtschaft.