Abstract
Um den weltweit stetig steigenden Bedarf an Lebensmitteln zu decken hat der Einsatz von Pestiziden, Fungiziden, Herbiziden und Düngemitteln in den letzten Jahrzehnten drastisch zugenommen.
Dieser übermäßige Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und -düngern treibt nicht nur die Preise für landwirtschaftliche Produkte in die Höhe, sondern schädigt auch den Boden, die Umwelt oder wirkt sich negativ auf andere Nichtzielorganismen wie landwirtschaftliche Nutztiere, Vögel, Bienen sowie andere Bestäuber und Insekten, aber auch auf die restliche Pflanzenwelt aus.
Hauptursache dafür ist, dass laut wissenschaftlichen Untersuchungen nur etwa 1-25 % der jährlich eingesetzten fast 4 Millionen Tonnen herkömmlicher Pestizide die eigentlichen „Zielorganismen“ direkt erreichen, während durch Sprühdrift, Verflüchtigung, Staubdrift oder Auswaschung ein Großteil der toxischen Bestandteile in die Umwelt gelangt [1].
In zahlreichen wissenschaftlichen Studien wurde gezeigt, dass sich durch den Einsatz von sogenannten verkapselten Nanopestiziden gegenüber herkömmlich eingesetzten Pflanzenschutzmitteln die Wirksamkeit um mehr als 30 % steigern lässt. Dies war unter anderem auf die kontrollierbare Freisetzung der aktiven Substanzen sowie durch geringere Drift- und Auslaugungseffekte zurückzuführen.
Weitere Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Einsatz von Kohlenstoff-basierten Nanomaterialien wie Graphen, CNTs oder Fullerenen, die als Trägermaterialien, Düngemittelbestandteile oder als Fungizide eingesetzt werden können [2][3].
Einsatz von Materialien mit Partikelgrößen im submikronen Bereich
Schaut man in andere Applikationsbereich, so werden z. B. in der Pharmazeutischen Industrie Wirkstoffe gezielt bis in den Nanometerbereich zerkleinert, um durch die Reduzierung der Partikelgröße und die damit verbundene Vergrößerung der Oberfläche der Partikeln die Löslichkeit, die Bioverfügbarkeit und somit die Wirksamkeit im menschlichen Körper erheblich zu steigern. Dadurch wird die für eine Behandlungseinheit notwendige Menge an Wirkstoff vermindert, bei nachweislicher Reduzierung möglicher Nebenwirkungen. Betrachtet man darüber hinaus den ökonomischen Aspekt bei der Herstellung von sub-mikron-/nano-skaligen Wirkstoffen, so kann quantitativ mehr hochwertigerer Wirkstoff hergestellt werden, und damit eine deutliche nachhaltigere Versorgung der Gesellschaft gewährleistet werden.
Während der Einsatz von Materialien mit Partikelgrößen im Bereich weit unter einem Mikrometer für Pharmazeutika, Druckfarben, Beschichtungen, Materialien für die Mikroelektronik- oder Batterieindustrie mittlerweile Stand der Technik ist, befindet sich der Einsatz von Nanomaterialien für Agrochemikalien noch immer weitestgehend in der Phase der Entwicklung und der Erprobung.
In Kombination mit einer gezielten Modifikation der Substanzen durch Verkapselung, Granulation oder Konzentrat kann durch die kontrollierbare Freisetzung der aktiven Substanzen, sowie durch geringere Drift- und Auslaugungseffekte, der Ernteertrag bei gleichzeitig geringerem Einsatz von chemischen Substanzen erreicht werden. Dies führt zu einem erheblichen Einsparungspotential und zu einer wesentlich gesteigerten Umweltverträglichkeit.
Dabei finden sich ganz ähnliche Substanzen wie z.B. Zinkoxid oder Titandioxid, Graphen oder CNTs wie in anderen Industriezweigen wieder, die dort mit Hilfe von Rührwerkskugelmühlen oder Homogenisatoren der Firma NETZSCH-Feinmahltechnik GmbH in großen Maßstäben nachhaltig auf Partikelgrößen im Nanometerbereich zerkleinert oder dispergiert werden.
Wenn Sie Fragen haben, wenden Sie sich bitte an unsere Anwendungs-Spezialisten hans.kisswetter@netzsch.com oder jan.wolfrum@netzsch.com