Gewasbescherming met afbreekbare blokcopolymeren

Onderzoekers van de Universiteit Twente en de Universiteit van Bayreuth (Duitsland) hebben volledig afbreekbare blokcopolymeren ontwikkeld voor gewasbeschermingsmiddelen pesticiden. Zo komen er geen microplastics in het milieu.

De duurzame toepassing van gewasbeschermingsmiddelen zoals pesticiden is een van de uitdagingen in de moderne landbouw. Het team onder leiding van André Gröschel en Frederik Wurm heeft nu een stap gezet door volledig afbreekbare blokcopolymeren te maken. Van deze polymeerketens uit verschillende segmenten van herhalende eenheden op basis van polyfosfo-esters, creëerden de onderzoekers polymeercubosomen – microscopisch kleine kubusjes met een hoge interne orde en poriën van ongeveer 20 nanometer in diameter. De cubosomen breken volledig af tot stoffen als melkzuur en fosfaat.

“Tijdens het productieproces hebben we deze cubosomen geladen met een middel tegen schimmels,” zegt Gröschel. “Ze werken goed tegen grijze schimmel, een veelvoorkomende ziekte die aardbeien en druiven aantast.” De cubosomen hechten zich aan bladeren van wijnstokken, zelfs na regen, en blijven het middel tegen schimmels nog dagenlang afgeven.

“We gebruiken al meer dan 10 jaar polyfosfo-esters voor het toedienen van medicijnen in de geneeskunde, en nu passen we dit toe voor gewasbescherming,” vult Wurm aan. “Dit voorkomt de vervuiling door microplastics.”

Suna Azhdari, wiens doctoraatsonderzoek deze doorbraak mogelijk maakte, benadrukt: “Vergeleken met traditionele deeltjes werken onze cubosomen sneller en effectiever. Dit vermindert verspilling van het gewasbeschermingsmiddel en van de hoeveelheid schadelijke stoffen die in de grond terechtkomen.”

Het nu voltooide project maakt deel uit van een proefschrift dat sinds 12/2021 wordt gefinancierd door Evonik Industries AG en wordt uitgevoerd door M.Sc. Suna Azhdari. Het project werd ook ondersteund door de Duitse Onderzoeksstichting. De onderzoekers publiceerden hun werk in een artikel, getiteld Fully Degradable Polyphosphoester Cubosomes for Sustainable Agrochemical Delivery, in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Materials. Auteurs zijn: Suna Azhdari, Jürgen Linders, Deniz Coban, Tim Julian Stank, Carina Dargel, Hubert Gojzewski, Thomas Hellweg, André H. Gröschel, Frederik R. Wurm.