Bioökonomie International 2022: SuPPrISe - Nachhaltige Pflanzenproduktion durch verbesserte Schwefel/Phosphor-Düngung

Düngemittel spielen eine wichtige Rolle für die Ernährungssicherheit und die Bereitstellung von Pflanzenbiomasse für zahlreiche Zwecke und Anwendungen. Die Verwendung von natürlichem Phosphat (NP) ist eine Strategie zur Ergänzung der Phosphordüngung für ein gesundes Pflanzenwachstum und die Erzeugung von Biomasse für die Umsetzung einer erfolgreichen Bioökonomie. Jedoch sind diese NP-Quellen nicht leicht für Pflanzen verfügbar. Die P-Löslichkeit hängt eng mit der Partikelgröße zusammen, und kann durch einen geeigneten Nanonisierungsprozess deutlich erhöht werden. Die Eigenschaften von Nanopartikeln legen also eine potenzielle Anwendung zur Erhöhung der Löslichkeit von NP nahe. Ihre Neigung zur Agglomeration ist jedoch ein mögliches Hindernis. Elementarer Schwefel (S0) könnte als Dispersionsmatrix für Phosphat-Nanopartikel dienen und einen Multinährstoffdünger bilden, der sich leicht durch Extrusion bei niedrigen Temperaturen herstellen lässt. Neben der Auswirkung der Dispersion auf die Löslichkeit kann auch die Säure, die durch die Oxidation von S0 zu Sulfat (SO42-) entsteht, zur Löslichkeit von NP-Nanopartikeln beitragen. Die Einbringung von S-oxidierenden Mikroorganismen, z. B. Aspergillus niger (Pilz) und Acidithiobacillus thiooxidans (Bakterium), kann die Oxidation von S0 in Böden beeinflussen und verbessern. Daher besteht das Hauptziel von SuPPrISe darin, einen neuartigen Dünger zu entwickeln, der auf der Dispersion natürlicher Phosphat-Nanopartikel in einer Matrix aus elementarem Schwefel in unterschiedlichen Anteilen basiert, wobei die Inokulation von A. niger oder A. thiooxidans die S0-Oxidation optimiert. Anschließend werden die Auswirkungen auf die Pflanzenernährung und die Pflanzenbiomasse der zu untersuchenden Nutzpflanzen Raps (Brassica napus L.), Soja (Glycine max L.) und Mais (Zea mays L.) bewertet. Die gezielte Düngung von Pflanzen bei gleichzeitiger Vermeidung von Nährstoffverlusten erhöht die Nachhaltigkeit von Lebensmittelproduktionssystemen.