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Nanominerale - Geo-Forschung für ein besseres Pflanzenwachstum

21.10.2010
Nanoskalige Mineralpartikel wie zum Beispiel Tonminerale, erfüllen nicht nur wichtige Funktionen in unserer Umwelt – aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften werden sie in unterschiedlichsten technischen Anwendungen eingesetzt und sind dort häufig unverzichtbar.

Beigemengt in gärtnerische Substrate, tragen spezielle Tonminerale zur Erzeugung gesunder und optimal gewachsener Pflanzen bei. Für diesen Einsatz ist die Erforschung der chemischen und physikalischen Eigenschaften der Nanominerale und ihrer Funktionen in Pflanzsubstraten unerlässlich. Das Forschungs- und Entwicklungsprogramm GEOTECHNOLOGIEN des Bundesministeriums für Bildung und Forschung fördert daher das Projekt "Substrattone".

Die Nanoforschung befasst sich mit Partikeln und Teilchen in Größenordnungen die vom Einzelatom bis zu einer Größe von 100 Nanometern (nm) reichen. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter (10−6 mm). In diesem Größenbereich treten die Oberflächeneigenschaften gegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien immer stärker hervor. Wichtige nanotechnologische Produkte sind zum Beispiel Pigmente für Lacke und Farben. Aber auch in Kleidungsstücken werden Verbünde aus Nanoteilchen zum Erlangen schmutzabweisender Eigenschaften eingesetzt.

Obwohl im Erwerbsgartenbau seit jeher höchste Anforderungen an Pflanzsubstrate gestellt werden, gelten diese bisher als nicht durchweg perfekt auf die Kultur abgestimmt. Organische Materialien wie Torf oder Rindenkompost können durch den Zusatz geringer Mengen an Ton erheblich verbessert werden. Dies trifft besonders auf die Nährstoffversorgung, die Wasseraufnahme und die Bindigkeit bei Einsatz von Pikierrobotern zu. Typisch sind dabei Aufwandmengen von 20-40 kg/m³.

Seit über 50 Jahren ist die Beimischung von Ton nun schon in der Anwendung. Doch welche entscheidenden Faktoren des Tons die Eigenschaften von Kultursubstraten verbessern, ist bisher nicht vollständig bekannt. Angestrebt wird vor allem die Optimierung von Substraten durch Tonzusätze hinsichtlich der folgenden Eigenschaften:

- Wasserhaushalt: Die Erhöhung der Wasseraufnahmegeschwindigkeit im Substrat durch die Verbesserung der Wiederbenetzbarkeit.

- Nährstoffstabilisierung: Die Pufferung des Nährstoffangebotes bei Überdüngung oder Mangel sowie die Erhöhung der Haltbarkeit der Pflanzen und die Verringerung der Nährstoffauswaschung. Zudem die Verbesserung der Versorgung mit Mikronährstoffen.

-Stabilität: Zur Erreichung einer hohen Haftfestigkeit des Substrates für den Einsatz von Pikierrobotern.

Damit die genannten Zieleigenschaften auch gleichzeitig erreicht werden können, werden auch Mischungen verschiedener Tone eingesetzt.

Um die Zugabe der richtigen Tonmischung für die jeweilige Anforderung an das Substrat zu ermöglichen, arbeiten Wissenschaftler der Institute für Bodenkunde und Pflanzenernährung der Leibniz Universität Hannover, der Stephan Schmidt KG und der Klasman-Deilmann GmbH an der Klassifizierung hunderter Tone und Tonmischungen. Dabei konzentrieren sich die Wissenschaftler um den Projektkoordinator Dr. Stefan Dultz von der Universität Hannover nicht nur auf natürliche Tone. Sie versuchen vielmehr gezielt Tone zu modifizieren, um die jeweils geforderte Eigenschaften herzustellen. „Für die Produktion von Pflanzsubstraten sind dabei nicht nur zahlreiche chemische, physikalische und biologische Eigenschaften der Substratzuschlagstoffe bestimmend, auch ökonomische Aspekte wie die Verfügbarkeit, der Preis und der Aufwand bei der Kultivierungstechnik müssen berücksichtigt werden“, so Dultz. Von den Ergebnissen wird vor allem der deutsche Markt profitieren. Deutschland ist weltweit der Marktführer bei der Substratherstellung. Jährlich werden hier etwa 130.000 t Ton in gärtnerischen Substraten eingesetzt, während dies europaweit 200.000 t sind. Und nicht nur der Verbraucher kann sich z.B. auf gesündere und haltbarere Zierpflanzen freuen: die aktuelle Forschung festigt auch die Stellung der beteiligten Unternehmen am internationalen Markt.

Für weiterführende Informationen:

Stefan Dultz
Institut für Bodenkunde
Leibniz Universität Hannover
Herrenhäuser Str. 2
D-30419 Hannover
Matthias Schellhorn
Stephan Schmidt KG
Bahnhofstr. 92
D-65599 Dornburg-Langendernbach
Das Projekt "Substrattone" sowie die weiteren Projekte des Forschungsschwerpunktes "Mineraloberflächen: von atomaren Prozessen zur industriellen Anwendung" stellen ihre Forschungsergebnisse am 26. und 27. Oktober im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN-Statusseminars an der Universität Mainz vor.

Simon Schneider | idw
Weitere Informationen:
http://www.geotechnologien.de

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