Wenn Mehltau Kürbisfelder befällt, stehen Erträge, Einkommen und letztlich auch die Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln auf dem Spiel. Gleichzeitig wächst der Druck, den Einsatz konventioneller Pflanzenschutzmittel zu reduzieren. Die Suche nach nachhaltigeren Lösungen führt daher zu einer scheinbar einfachen Frage: Was wäre, wenn biologische und chemische Wirkstoffe ihre jeweiligen Stärken miteinander verbinden könnten?
Genau an dieser Schnittstelle setzt Evonik an. Entscheidend ist dabei nicht nur, welche Wirkstoffe eingesetzt werden, sondern auch, wie sie formuliert werden. Zwischen Labor und Feld liegt eine oft unterschätzte Wissenschaft: die Kunst, Wirkstoffe so zu formulieren, dass sie stabil bleiben, sich wirksam ausbringen lassen und ihre Vorteile genau dort entfalten, wo sie benötigt werden. Jüngste Untersuchungen des Unternehmens zeigen, dass in diesem Bereich erhebliches Potenzial steckt.
Grenzen biologischer Pflanzenschutzmittel
Biologische Pflanzenschutzmittel verzeichnen weltweit ein starkes Wachstum. Viele Regulierungsbehörden fördern umweltverträgliche Lösungen, Verbraucher legen zunehmend Wert auf Nachhaltigkeit, und gleichzeitig steigt die Zahl resistenter Krankheitserreger. Zudem geht man davon aus, dass Mikroorganismen die Entwicklung von Resistenzen bei Krankheitserregern erschweren. Mikroorganismen, die Pflanzen vor Schädlingen und Krankheiten schützen, gelten daher als vielversprechende Ergänzung zu konventionellen Wirkstoffen.
Doch auch biologische Produkte haben ihre Grenzen. Ihre Leistung kann stärker von Umweltbedingungen abhängen als die konventioneller chemischer Fungizide. Während ein synthetischer Wirkstoff häufig sehr zuverlässig wirkt, reagieren lebende Organismen empfindlicher auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit und die Art ihrer Formulierung.
Für Forscher ergibt sich daraus eine Herausforderung: Wie lassen sich biologische und chemische Pflanzenschutzmittel so kombinieren, dass beide voneinander profitieren?
Ein Pilz trifft auf moderne Chemie
Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen zwei sehr unterschiedliche Akteure.
Der erste ist Trichoderma harzianum, ein Bodenpilz, der im biologischen Landbau seit vielen Jahren bekannt ist. Er bekämpft Krankheitserreger nicht durch Giftstoffe, sondern mithilfe biologischer Strategien. Er konkurriert mit schädlichen Pilzen um Raum und Nährstoffe und aktiviert gleichzeitig die natürlichen Abwehrmechanismen der Pflanzen.
Der zweite Partner ist Azoxystrobin, eines der weltweit am häufigsten eingesetzten Fungizide. Der Wirkstoff greift direkt in den Energiestoffwechsel von Krankheitserregern ein und verhindert deren Wachstum. Seine Wirksamkeit ist gut dokumentiert. Dennoch suchen Landwirtschaft und Industrie nach Wegen, die Abhängigkeit von solchen Produkten langfristig zu verringern.
Die Idee der Forscher: beide Wirkstoffe in einem integrierten System zusammenzuführen und damit gleichzeitig zwei unterschiedliche Wirkmechanismen auf das Feld zu bringen.
Der unsichtbare Schlüssel: die Formulierung
Für Außenstehende klingt die Formulierung oft wie ein technisches Detail. Tatsächlich entscheidet sie jedoch häufig über Erfolg oder Misserfolg eines Pflanzenschutzmittels.
Ein Wirkstoff muss fein verteilt werden, stabil bleiben, sich gut lagern lassen und nach dem Versprühen möglichst gleichmäßig auf den Pflanzenoberflächen haften. Bei biologischen Produkten kommt eine weitere Herausforderung hinzu: Lebende Mikroorganismen müssen sowohl die Lagerung als auch die Anwendung überstehen.
Evonik entwickelte deshalb flüssige Formulierungen, sogenannte Dispersionskonzentrate. Verschiedene Formulierungshilfsmittel sorgen dafür, dass die Wirkstoffe gleichmäßig verteilt werden, die Partikel stabil bleiben und der biologische Wirkstoff seine Lebensfähigkeit behält. Gleichzeitig verbessern sie die Benetzung und Verteilung auf der Blattoberfläche.
Damit werden Formulierungshilfsmittel selbst zu einem entscheidenden Bestandteil der Produktleistung. Sie bekämpfen Krankheitserreger nicht direkt, schaffen jedoch die Voraussetzungen dafür, dass die Wirkstoffe ihr volles Potenzial entfalten können.
Stabilität als Voraussetzung für Erfolg
Bevor ein Produkt auf dem Feld getestet werden kann, muss es nachweisen, dass es Lagerung und Transport standhält.
Die Forscher untersuchten die kombinierte Formulierung daher bei Temperaturen von 25 °C und 40 °C. Es wurde keine sichtbare Phasentrennung beobachtet. Auch die Fließeigenschaften blieben über den gesamten Testzeitraum stabil. Besonders wichtig war jedoch ein anderes Ergebnis: Die Lebensfähigkeit der Trichoderma-Sporen blieb selbst nach mehreren Wochen erhalten.
Das mag unspektakulär klingen, ist jedoch eine grundlegende Voraussetzung für biologische Pflanzenschutzmittel. Ein Mikroorganismus kann seinen Nutzen im Feld nur entfalten, wenn es dort lebend ankommt.
Der Praxistest auf dem Kürbisfeld
Letztlich zählt nicht die Leistung im Labor, sondern das Ergebnis unter realen Bedingungen.
In North Carolina (USA) wurden Feldversuche an Kürbissen durchgeführt, die von Echtem Mehltau befallen waren. Die Pflanzen wurden mehrfach behandelt, um unterschiedliche Formulierungen miteinander zu vergleichen. Die Ergebnisse überraschten selbst erfahrene Pflanzenschutzexperten.
Die neu entwickelte Trichoderma-Formulierung zeigte eine deutlich bessere Leistung als ein kommerzielles Vergleichsprodukt, obwohl sie etwa zweieinhalbmal weniger biologische Wirkstoffe enthielt. Mit anderen Worten: Weniger Pilz führte zu mehr Schutz. Dies zeigt, wie die Additive von Evonik das mikrobielle Fungizid effizienter machten.
Ebenso bemerkenswert war die Kombination mit Azoxystrobin. Die gemeinsame Anwendung erreichte eine Krankheitskontrolle auf dem Niveau einer herkömmlichen Fungizidbehandlung. Gleichzeitig konnte die Menge der chemischen Wirkstoffe schrittweise reduziert werden. Selbst bei einer Verringerung auf 58 Prozent der üblichen Aufwandmenge blieb die Wirksamkeit vergleichbar.
Mehr als die Summe ihrer Teile
Die Ergebnisse weisen auf eine wichtige Erkenntnis hin: Der Erfolg einer Pflanzenschutzstrategie wird nicht allein durch die Wirkstoffe bestimmt, sondern auch durch deren Formulierung.
Eine verbesserte Verteilung auf der Blattoberfläche, eine gleichmäßige Dispersion und der Erhalt lebensfähiger Mikroorganismen schaffen Vorteile, die sich direkt in der Feldleistung widerspiegeln. Die Forscher sprechen daher von einer funktionalen Synergie zwischen biologischen und chemischen Wirkstoffen, die erst durch die Formulierung ermöglicht wird.
Für Landwirte könnte dies bedeuten, Krankheiten wirksam zu kontrollieren und gleichzeitig den Einsatz konventioneller Fungizide zu reduzieren. Darüber hinaus bieten unterschiedliche Wirkmechanismen einen zusätzlichen Vorteil im Kampf gegen Resistenzen, die weltweit zu den größten Herausforderungen im Pflanzenschutz zählen.
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Neue Rolle für Formulierungshilfsmittel
Die Studie zeigt eindrucksvoll, wie sich die Rolle von Formulierungen verändert. Lange galten Formulierungshilfsmittel vor allem als technische Begleiter von Wirkstoffen. Heute werden sie zunehmend zu einem strategischen Werkzeug, um biologische und konventionelle Ansätze miteinander zu verbinden.
Damit rückt eine Erkenntnis in den Vordergrund, die über den Pflanzenschutz hinausreicht: Innovation entsteht oft nicht allein durch neue Wirkstoffe, sondern durch intelligente Systeme, die bestehende Technologien besser zusammenarbeiten lassen.
Für die Landwirtschaft der Zukunft könnte genau darin ein wichtiger Schlüssel liegen. Nicht biologisch oder chemisch, sondern biologisch und chemisch. So kombiniert, dass mit weniger Wirkstoffen eine größere Wirkung erzielt wird.