Ökologisches Pflanzenschutzmittel gegen Pilzbefall aus Mikroalgen

Weinbau – Alternative zu Kupfer gesucht#

Eines der großen Probleme im modernen Weinbau ist immer noch der Befall der Reben durch Pilze. Durch den schädlichen Einfluss von Pilzen wie dem Falschen Mehltau wird nicht nur der Ertrag, sondern auch die Qualität des produzierten Weins stark beeinträchtigt. Derzeit behandeln die meisten Winzer im Ökoweinanbau ihre Reben bei Pilzbefall mit Mitteln, die als Wirkstoff das Schwermetall Kupfer enthalten. Das Kupfer reichert sich im Boden an und schädigt oder tötet unter anderem wertvolle Bodenmikroorganismen.

Die EU drängt daher darauf, Kupfer als Bestandteil von Pflanzenschutzmitteln für den Weinanbau schnellstmöglich zu ersetzen. Doch noch wird Kupfer sowohl im konventionellen als auch im ökologischen Weinbau eingesetzt. Die EU-Öko-Verordnung begrenzt den Einsatz von Kupfer auf sechs Kilogramm pro Hektar und Jahr und die deutschen Bioverbände begrenzen die Nutzung freiwillig auf drei Kilogramm pro Hektar und Jahr.

Alternativen zu kupferhaltigen Pflanzenschutzmitteln gibt es derzeit noch nicht. Ziel des von der EU geförderten Projekts ProEcoWine war es deshalb, ein umweltverträgliches Pflanzenschutzmittel aus Mikroalgen zu entwickeln, das für den ökologischen Weinbau geeignet ist.

Kultivierung der Mikroalgen#

Mikroskopische Aufnahme der getesteten Mikroalge.
Mikroskopische Aufnahme der getesteten Mikroalge.

An der Universität West-Ungarn wurde aus deren Stammsammlung eine Mikroalge mit Aktivität gegen Falschen Mehltau (Plasmopara viticola) erfolgreich selektiert und getestet. Am Fraunhofer IGB wurden das Wachstum der Alge sowie die Biomasseproduktion in den vom IGB entwickelten Flachplatten-Airlift-Reaktoren (FPA) für diese Mikroalge optimiert. Dabei wurden wichtige Kultivierungsparameter wie die Zusammensetzung des Kulturmediums, die Konzentration von CO2 und mineralischen Nährstoffen und insbesondere die Lichtintensität auf der Reaktoroberfläche im Verhältnis zur Zellkonzentration im Reaktor experimentell bestimmt. Der anhand dieser Parameter im Labor optimierte Prozess wurde erfolgreich auf Freilandreaktoren beim portugiesischen Industriepartner A4F übertragen, um die für die Freilandversuche im Weinberg erforderliche Algenbiomasse zu produzieren.

Verarbeitung der Mikroalgen#

Hemmung der Sporulation von Falschem Mehltau (Plasmopara viticola) nach Einsatz des auf Mikroalgen basierenden Präparats. Oben: unbehandelte Blattausschnitte, unten: behandelte Blattausschnitte.
© Fraunhofer IGB
Hemmung der Sporulation von Falschem Mehltau (Plasmopara viticola) nach Einsatz des auf Mikroalgen basierenden Präparats. Oben: unbehandelte Blattausschnitte, unten: behandelte Blattausschnitte.

Für die Freisetzung des fungiziden Wirkstoffs haben wir die Mikroalgenbiomasse in einer Kugelmühle mechanisch behandelt. Mehr als 95 Prozent der Zellen konnten dabei aufgeschlossen werden. Die anschließende Konservierung der aufgeschlossenen Mikroalgensuspension erfolgte auf thermischem Weg, durch Lufttrocknung bei niedriger Temperatur. Das getrocknete Produkt durchlief mehrere Tests und zeigte dabei eine hohe fungizide Wirkung. Eine Phytotoxizität konnte nicht festgestellt werden, sodass das Mikroalgenprodukt deutlich besser für die Pflanze geeignet ist als die bisher eingesetzten Kupferpräparate.

Feldversuche#

Um die Wirksamkeit des neu entwickelten Pflanzenschutzmittels zu testen, führten die Projektpartner entsprechende Feldversuche durch. Dabei wurde das Produkt mit im Weinbau üblichen Sprühgeräten auf die Reben aufgebracht. Die Ergebnisse waren sehr positiv: Das algenbasierte Fungizid hatte vergleichbare Erfolgsquoten wie kommerzielle kupferhaltige Präparate und die Infektionsraten auf den Blättern waren geringer als bei unbehandelten Reben.

Ausblick#

Anhand dieser Ergebnisse soll in Zusammenarbeit mit den KMU-Partnern eine Demonstrationsanlage konzipiert werden, um das algenbasierte Fungizid für weitere Freilandversuche in verschiedenen Regionen und unter verschiedenen klimatischen Bedingungen herzustellen. Nach Abschluss dieser Testphase wird eine Kommerzialisierung des Produktes durch die KMU-Partner angestrebt und umgesetzt.

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Förderung

Wir danken der Europäischen Union für die Förderung des Forschungsprojekts »Development of a process to generate a novel plant protection product enriched with micronutrients to replace copper in organic viticulture – ProEcoWine« im 7. Rahmenprogramm (FP7 / 2007 – 2013), Förderkennzeichen 315546.

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Projektpartner

  • IAU Service, Freyburg
  • A4F Algae for Future, Lissabon, Portugal
  • Kürzeder & März, Wörth
  • Les Vignerons de Buzet, Buzet-sur-Baïse, Frankreich
  • Viñedos de Aldeanueva, Aldeanueva de Ebro, Spanien
  • AlfaLaval, Lund, Schweden
  • Naturland, München
  • University of West Hungary, Mosonmagyaróvár, Ungarn
  • Phenobio, Martillac, Frankreich