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Für eine nachhaltige Bioökonomie

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Newsletter | Juni 2021 | Download PDF

 

 FocusLab greenRelease

greenRelease für die Pflanzengesundheit

Das übergeordnete Ziel des FocusLabs greenRelease war 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 zu leisten. Im Laufe des Projekts haben wir die greenRelease-Technologie (initiiert in den BioSC-Projekten GreenGel, RIPE und BiFuProts) zu einer robusten und im Feld validierten Plattformtechnologie für den Pflanzenschutz entwickelt. Sie 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 3-fach reduzierten Fungizideinsatz im Vergleich zu kommerziellen Produkten. Parallel dazu wurde eine regulatorische und wirtschaftliche Bewertung 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. Ihre einzigartigen anwendungstechnischen Eigenschaften 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. Die Hauptvorteile der greenRelease-Technologie gegenüber bestehenden Freisetzungstechnologien sind die kontrollierte, induzierte Freisetzung von Wirkstoffen über Wochen oder auch Monate hinweg, minimierte Verluste durch eine hohe Regenfestigkeit, eine sehr gute Pflanzenverträglichkeit und vor allem eine einstellbare biologische Abbaubarkeit.

Im FocusLab greenRelease arbeiteten Biotechnologen, Polymerchemiker, Pflanzenwissenschaftler, Mikrobiologen und Ökonomen zusammen, um eine im Feld validierte Freisetzungstechnologie zu entwickeln, die eine deutliche Reduzierung des Pestizideinsatzes ermöglicht. Die Entwickung und Herstellung von Mikrogelen, die Wirkstoffe freisetzen, sowie die Identifizierung von blattbindenden Ankerpeptiden, die an die ausgewählten Zielpflanzen binden, wurde 2018  erreicht. Dabei stand die Beladung und Freisetzung von Kupfer als Fungizid im Vordergrund. Weitere Schwerpunkte lagen 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 Formulierung durchzuführen. Im Jahr 2019 wurde die Produktion hochskaliert, um die Anforderungen (120 L Formulierung) für die Feldversuche bei der Landwirtschaftskammer zu erfüllen, die 2020 durchgeführt wurden.

Die greenRelease-Technologie lieferte unter kontrollierten Bedingungen einen regenfesten Schutz für Zuckerrüben und Äpfel 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 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.

Mehr Informationen: Entwicklung von Mikrogelen und Identifizierung von Ankerpeptiden

Mehr Informationen: Biologische Abbaubarkeit

Mehr Informationen: Validierung an Nutzpflanzen

Basierend auf verschiedenen Workshops und Experteninterviews wurde ein Businessplan entwickelt, mit welchem wir an dem Biogründer-Wettbewerb der Biosecurity GmbH teilnahmen. Hier konnte die greenRelease-Technologie die Jury vollständig überzeugen und belegte den 1. Platz. Die erzielten Ergebnisse, das Feedback aus den Workshops sowie den Experteninterviews und der Befragung von Landwirten belegen das hohe Transferpotenzial der greenRelease-Technologie.

Mehr Informationen: Technologietransfer und Marktpotenzial

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.

 

greenRelease Publikationen

 

Abb. 1: greenRelease-Team beim KickOff-Meeting 2018
 
Projektleiter


Dr. Felix Jakob
ABBt - Biotechnologie, RWTH Aachen
E-Mail

 
Beteiligte Core Groups

Prof. Dr. Ulrich Schwaneberg, Dr. Felix Jakob, Christin Brethauer, Liudmyla Goncharenko
ABBt – Biotechnologie, RWTH Aachen

Prof. Dr. Uwe Conrath, Dr. Caspar Langenbach, Patrick Schwinges
ABBt – Pflanzenphysiologie, RWTH Aachen

Prof. Dr. Andrij Pich, Alexander Töpel, Tim Sassmann, Xu Wenjing
ITMC – Funktionale und interaktive Polymere, RWTH Aachen

Prof. Dr. Stefanie Bröring, Dr. Michael Wustmans
ILR – Technologie-, Innovationsmanagement und Entrepreneurship,
Universität Bonn

Prof. Dr. Georg Groth, Dr. Alexander Hofmann
Institut für Biochemische Pflanzenphysiologie, HHU Düsseldorf

Prof. Dr. Holger Gohlke, Jonas Dittrich
Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie, HHU Düsseldorf

Prof. Dr. Georg Noga, Dr. Shyam Pariyar
INRES – Gartenbauwissenschaften, Universität Bonn

Prof. Dr. Claudia Knief, Janina Zierul, Romy Geer
INRES – Molekularbiologie der Rhizosphäre, Universität Bonn

Prof. Dr. Ulrich Schurr, Dr. Fabio Fiorani, Dr. Henning Lenz
IBG-2 Pflanzenwissenschaften, Forschungszentrum Jülich

 

Projektlaufzeit

01.01.2018 – 30.06.2021

Förderung

Das Gesamtbudget von greenRelease betrug 2.337.095,00 €. greenRelease ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und gefördert vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen.

                

 

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