08. 12. 2021
Verfasst von: Lars ten Bosch

Mit Plasma gegen Agrar-Schädlinge

Eine zylinderförmige Plasma-Anlage fährt mit geringem Abstand über Erbsensamen und bestrahlt sie. — Mit der innovativen Luftplasma-Anlage können zum Beispiel Erbsensamen behandelt werden. Dielektrisch behinderte Entladungen bewirken ein beschleunigtes Keimen.

In der Medizin werden Plasmen – der vierte Aggregatzustand eines Gases – bereits unterschiedlich eingesetzt. Im Lebensmittel- und Agrarsektor hingegen sind die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieser innovativen Technologie noch weitgehend unbekannt. An der HAWK – Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst werden aktuell verschiedenste Anwendungen im Bereich „Plasma Agriculture“ entwickelt.

Ökologisches und pestizidfreies Verfahren

Das wachsende ökologische Bewusstsein in der Bevölkerung sowie die zunehmende Regulierung von Pestiziden und Dünger durch EU-Rechtsvorschriften schränken gerade Unternehmen im Agrarbereich stark ein. Diese stringente Gesetzgebung erschwert es ihnen, den steigenden Qualitätsanforderungen an Lebens- und Futtermitteln gerecht zu werden, wodurch der Bedarf an ökologischen, pestizidfreien Alternativverfahren wächst. Technische Plasmen, allen voran die kalten Atmosphärendruckplasmen, haben bereits in unterschiedlichsten Life-Science-Bereichen gezeigt, dass sie vielfältige Vorteile gegenüber konventionellen Methoden aufweisen.

Wirksam gegen Schadinsekten, Schimmel und Keime

Kalte Atmosphärendruckplasmen werden an der HAWK in der Plasmamedizin zur Heilung von Wunden, Handdesinfektion, Bekämpfung von Haarläusen und Milben sowie zur Abtötung diverser humanpathogener Keime erfolgreich erforscht und eingesetzt (siehe TI 3-2018, Seite 22). Diese vielfältigen Einsatzmöglichkeiten machen sich die Forschenden auch im Agrarbereich zunutze. Mit plasmabasierten Methoden können sie Schadinsekten, Schimmelpilze und Pathogene wie etwa Bakterien bekämpfen. So führen zum einen dielektrisch behinderte Direktentladungen zu zeitlich verzögerten Membranschädigungen in Schadinsekten, zum anderen wirken plasmabehandelte Flüssigkeiten, etwa durch Anreicherung reaktiver Stickstoff- und Sauerstoffspezies, abtötend. Die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Wechselwirkungen werden fortlaufend erforscht.

Zwei Saatschalen im Vergleich mit wenigen beziehungsweise vielen gekeimten Erbsenpflanzen — Mit Luftplasma behandelte Erbsensamen sind zehn Tage nach der Aussaat deutlich schneller gewachsen (unten) als die unbehandelten.

Positive Effekte auf Saatgüter und Jungpflanzen

Weitere gewinnbringende Effekte dieser Plasmen lassen sich bei der Behandlung von Saatgütern und Jungpflanzen erzielen. Hier beobachtet das Forschungsteam ein beschleunigtes Keimen und eine Düngewirkung. Mit diesem breiten Anwendungsportfolio eignet sich die pestizidfreie, innovative Alternativmethode sowohl für die Lebensmittelindustrie (Desinfektionsanwendungen) als auch für die Landwirtschaft (Saatgutbeize etc.). Um das Anwendungsspektrum stetig zu erweitern und dicht am Markt weiterentwickeln zu können, sucht die HAWK Projektpartner aus Forschung, Industrie und Landwirtschaft. Auch die Auslizensierung unterschiedlichster Anwendungen ist möglich.