Vier Partner traten 2008 an, sprühfähige, biologisch abbaubare Mulchfolien für den landwirtschaftlichen und gärtnerischen Bereich auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln. Diese neuen biobasierten Folien können den Einsatz von Herbiziden und petrochemisch-basierten Materialien verringern. Jetzt liegen die Ergebnisse vor: Die Forscher identifizierten eine besonders vielversprechende Materialrezeptur auf der Basis von Xanthan und Chitosan.
Biofolie (Foto: Vera Starke/FBAW e.V.)
Bei Derivaten auf Basis von Hydroxyethylcellulose erkannten sie außerdem fungizide Eigenschaften. Daher könnte dieser Wirkstoff auch als Holzschutzmittel interessant sein.
Die Biofol Film GmbH, die als Praxispartner an dem Verbund beteiligt war, entwickelt derzeit eine Folie für den landwirtschaftlichen Einsatzbereich, die auf Xanthan und Chitosan basiert. Das Aufsprühen der flüssigen, erst nachträglich aushärtenden Folien soll dabei mit herkömmlicher landwirtschaftlicher Technik möglich sein.
Der große Vorteil der sprühfähigen Folien gründet auf ihrem besonders gleichmäßigen Abbauverhalten. Während herkömmliche bioabbaubare Folien untergepflügt werden müssen, weil sie sich am Anfang des Abbauprozesses in viele kleine Teile zersetzen, lösen sich die neuen sprühfähigen Materialien so gleichmäßig auf, dass ein separates Einarbeiten in den Boden entfallen kann.
Am Forschungsverbund beteiligt waren:
- das Universitätszentrum für Umweltwissenschaften Halle,
- die Hochschule Osnabrück
- das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoffforschung (TITK) und
- das Deutsche Institut für Lebensmittelforschung in Quakenbrück.
Das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) hat das Projekt im Rahmen seines Förderprogramms "Nachwachsende Rohstoffe" über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) unterstützt.
Die Anforderungen an die zu entwickelnden Folien waren hoch: Sie sollten Unkrautwachstum verhindern und dadurch den Herbizid- und Biozideinsatz verringern, die Bodenerosion vermindern, dabei mechanisch belastbar und vollständig biologisch abbaubar sein, vor dem Abbau jedoch eine nach Möglichkeit beeinflussbare Verweilzeit von 12 bis 20 Wochen aufweisen, den Boden und seine Mikroorganismen nicht schädigen, das Pflanzenwachstum positiv beeinflussen und für Freiland und Gewächshaus gleichermaßen geeignet sein.
Dazu testeten die Forscher Rezepturen aus Glycerin, Wasserglas, Stärke, Cellulose, Proteinen und deren Abkömmlingen, teilweise in modifizierter Form. In den anschließend mit den Testmaterialien durchgeführten Versuchen an der Hochschule Osnabrück stellte sich heraus, dass eine eingefärbte Folie aus Xanthan und Chitosan am besten geeignet war, das Unkrautwachstum beim Anbau von Mais zu verhindern.
Als vielversprechend erwiesen sich auch die vom TITK geprüften Folien auf der Basis von Hydroxyethylcellulose (HEC): Sie waren kostengünstig und einfach herzustellen, lange haltbar (18 Monate und länger) und hatten eine potenziell fungizide Wirkung. Dieser Wirkstoff ist damit auch für den Schutz von Hölzern interessant.
Generell zeigte sich, dass die vernetzten Proteine und Polysaccharide im Vergleich zu synthetischen Polymeren eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit bei einer gleichzeitig hohen Sperrwirkung für O2 und CO2 aufwiesen. Diese Eigenschaften ließen sich ebenso wie mechanische und physikalische Parameter durch die Veränderung von Rezepturen und chemischen Modifikationen gut beeinflussen.
Anhand von mikrobiologischen Untersuchungen wiesen die Forscher außerdem nach, dass alle Bodenabdeckungen bei der Zersetzung den Nährstoffgehalt des Bodens erhöhten, sonst aber keine Rückstände hinterließen und aus Umweltsicht unbedenklich waren.
Die Forschungsergebnisse stehen online im Menü Projekte & Förderung unter den Förderkennzeichen 22010307, 22010407, 22010507 und 22010607 zum Download bereit.