BOKU Magazin 4/2021

BOKU/Institut für Umweltbiotchnologie
Die SUSFERT-Innovation kombiniert
bio-basierte und biologisch abbaubare
Beschichtungen, Probiotika und die
erneuerbare Phosphatquelle Struvit in
mindestens vier neuartigen nachhaltigen
Düngemitteln und Bodenverbesserern,
die nicht nachhaltige oder ressourcenintensive
konventionelle Produkte teilweise
oder vollständig ersetzen können.
In der Biomaterials- und Enzyme Technology-Arbeitsgruppe
arbeitet Renate
Weiß an der Entwicklung von nachhaltigen
Düngerüberzügen auf Ligninbasis.
Abbildung 4: Ziel ist ein industriell stabiler und abbaubarer Biokleber.
Nach etlichen Vorstudien werden Prozesse
bezüglich Fraktionierung von Lignosulfonaten
entwickelt. Das Setup der
Reaktionsbedingungen für die enzymatische
Polymerisation sowie die Gestaltung
des Bioreaktors werden hingehend
einer effizienten Reaktion abgeglichen,
um so hoch reaktive Lignin-Fraktionen zu
großen Polymeren zu formen. Um einen
industriell stabilen und anwendbaren Biokleber
(Abbildung 4) zu erhalten, wird die
Einbindung von funktionellen Molekülen
ausgetestet und die Klebereigenschaften
so an das Substrat sowie Trägermedium
angepasst. Die Eigenschaften der
erhaltenen Lignin-Klebstoffe werden in
vitro beurteilt und die daraus erhaltenen
Informationen zur Optimierung der Fraktionierungs-,
Polymerisations-, Graftingund
Formulierungsprozesse verwendet.
Die so erhaltenen Lignin-Klebstoffe
werden im Labormaßstab im Vergleich
zu kommerziell erhältlichem Material
getestet und vollständig charakterisiert.
„Glücklicherweise haben wir industrielle
Partner an unserer Seite, die uns vor allem
bei der Beurteilung verschiedenster
Klebermischungen unterstützen“, betont
Sabrina Bischof, wissenschaftliche Projektmitarbeiterin.
marine
CaCO 3
healthy lawn
polymerized
lignosulfonates
Bacillus
species
micro
plastics
Abbildung 5: Kalziumdünger wird mit
ligninbasiertem Material überzogen.
ABBAUBARES COATING
FÜR DÜNGER
Das europäische SUSFERT-Projekt, das
die Entwicklung nachhaltiger Düngesysteme
in der europäischen Landwirtschaft
im Fokus hat, ist eine Kollaboration von
fünf Industrieunternehmen, drei KMU
und drei akademischen Partner*innen. Die
Landwirtschaft im europäischen Raum ist
stark abhängig von nicht erneuerbaren
und ressourcenintensiven Düngemitteln.
Gleichzeitig gibt es in der Landwirtschaft
einen großen Verlust an Nährstoffen aus
Düngemitteln, da diese oft nicht zum benötigten
Zeitpunkt und in den richtigen
Mengen verfügbar sind, um für optimales
Pflanzenwachstum zu sorgen.
Ein wichtiger Punkt hierbei ist es, ein
Material zu entwickeln, das im Gegensatz
zu den konventionell verwendeten
Bestandteilen – häufig fossile Überzüge
– biologisch abbaubar ist und kein Mikroplastik
in die Umwelt eingebracht wird.
Ziel ist es, Systeme zu entwickeln, die
einerseits in der Lage sind, die Staubbildung
bei der Lagerung zu verringern,
aber auch die Freisetzung der Düngemittel
zu optimieren. Kürzlich konnten
die Erkenntnisse der Arbeitsgruppe zu
einem von ihr entwickelten Bodenverbesserer
im RSC Green Chemistry Journal
publiziert werden. 2 Wie man Abbildung
5 entnehmen kann, wird hierbei ein
Kalziumdünger mit dem ligninbasierten
Material überzogen. Zusätzlich werden
Mikroorganismen in den Überzug eingebracht,
welche die Nährstoffaufnahme
der Pflanzen verbessern. Ein großer Vorteil
dieses Coatings ist, dass es biologisch
abbaubar ist und kein Mikroplastik in den
Boden gelangt.
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Referenzen:
1 Aktuelle Publikation: Enzyme Catalyzed Copolymerization
of Lignosulfonates for Hydrophobic
Coatings
www-1frontiersin-1org-100137bhd0124.pisces.
boku.ac.at/articles/10.3389/fbioe.2021.697310/
full
2 A biobased, bioactive, low CO 2
impact coating
for soil improvers
https://pubs-1rsc-1org-100137bhd0133.pisces.
boku.ac.at/en/content/articlelanding/2021/GC/
D1GC02221K
Ing. in Sabrina Bischof, MSc. und DI in Dr. in Renate
Weiß, BSc. sind wissenschaftliche Mitarbeiterinnen
am Institut für Umweltbiotechnologie (IFA
Tulln). Der Beitrag entstand unter Mitarbeit der
Dissertanten Dipl.-Ing. Sebastian-Alois Mayer,
Miguel Jimenez Bartolome, MSc. und Sidhant Satya
Prakash Padhi, MSc.
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