A mezőgazdaság egyszerre küzd a növekvő élelmiszerigénnyel és a környezeti terhelés csökkentésének kényszerével. A terméshozamokat világszerte jelentős mértékben csökkentik a gombás fertőzések, miközben a vegyszeres növényvédelem hosszú távon károsítja a talajt, a vizeket és a biodiverzitást. Erre a kettős kihívásra kínál új, természetalapú megoldást a SafeWax nevű fejlesztés.

A növényvédelem zsákutcája

A gombás kórokozók évente a globális terméshozam közel 40%-át pusztítják el, ami komoly fenyegetést jelent az élelmiszerbiztonságra. Az elmúlt évtizedekben a szintetikus növényvédő szerek jelentették az egyetlen széles körben alkalmazható megoldást.

Bár ezek rövid távon hatékonynak bizonyultak, túlzott használatuk súlyos következményekkel járhat: szennyezhetik a talajt és a vízkészleteket, csökkenthetik a biológiai sokféleséget, valamint hozzájárulhatnak az ellenálló kórokozótörzsek kialakulásához. Ez egyre erősebb vegyszerek alkalmazására kényszeríti a termelőket.

Mindeközben a klímaváltozás tovább fokozza a nyomást. A növényeknek nemcsak a betegségekkel és kártevőkkel kell megküzdeniük, hanem a gyakoribb aszályokkal, hőhullámokkal és az erősödő UV-sugárzással is. Az Európai Zöld Megállapodás például 2030-ig 50%-kal csökkentené a kémiai növényvédő szerek használatát, ami új, fenntartható megoldások keresését sürgeti.

növényvédelem

A gombás kórokozók évente a globális terméshozam közel 40%-át pusztítják el – Fotó: Shutterstock

A természet mint inspiráció

Egy nemzetközi kutatócsoport ahelyett, hogy újabb vegyszereket fejlesztett volna, a természetben keresett mintát. Számos növény – például a lótusz – viaszos kutikulával védi magát, amely víztaszító és öntisztuló tulajdonságú.

Ezt a természetes védelmi mechanizmust utánozva hozták létre a SafeWax nevű, bioalapú permetezhető bevonatot. A fejlesztést a Small című tudományos folyóiratban mutatták be.

Hogyan működik a SafeWax?

A bevonat olyan kristályos zsírsavakat tartalmaz, amelyek a növény felületére permetezve spontán módon mikro- és nanoszerkezetű, szuperhidrofób réteget képeznek.

Kísérletek során paradicsom- és szőlőnövényeken alkalmazták a bevonatot.

Az eredmények szerint a kezelt levelek felülete erősen víztaszítóvá vált: a vízcseppek nem terültek szét és nem tapadtak meg rajtuk. Mikroszkópos vizsgálatok kimutatták, hogy a bevonat sűrű, fraktálszerű viaszkristály-struktúrát hoz létre, amely fizikai akadályt képez a nedvesség felhalmozódásával szemben.

Mivel sok kórokozó számára a tartós nedvesség elengedhetetlen a fertőzéshez, a vízmegtartás csökkentése önmagában is jelentős védelmet nyújt.

Védelem az UV-sugárzás és a hő ellen

A SafeWax nemcsak a kórokozók elleni védekezésben segíthet. Kristályos szerkezete részben visszaveri az UV-sugárzást, így természetes „fényvédő rétegként” működik. Emellett hozzájárulhat a hőstressz csökkentéséhez is.

A kutatók feltételezése szerint a bevonat párás körülmények között elősegítheti a harmatcseppek lecsorgását a talajba, ami javíthatja a vízhasznosítást.

Fizikai védelem kémiai terhelés nélkül

A hagyományos növényvédő szerekkel ellentétben a SafeWax nem hatol be a növényi szövetekbe, és nem fejt ki toxikus hatást. A felszínen maradva pusztán fizikai védőréteget képez, így csökkentheti a környezeti terhelést és a káros maradványok kialakulását.

Ez az anyagtervezésen alapuló megközelítés új irányt jelölhet ki a fenntartható növényvédelemben.

Még további kutatások szükségesek

A jelenlegi eredmények a koncepció működőképességét igazolják, ugyanakkor több kérdés is nyitott maradt. A kutatók vizsgálják a nagyüzemi alkalmazás lehetőségeit, a hosszú távú ökológiai hatásokat, az oldószermentes formulák fejlesztését, valamint az újraalkalmazás optimális ciklusait.

A jövőben azt is elemzik, hogy a SafeWax integrálható-e az ökológiai gazdálkodásba, illetve kombinálható-e csökkentett dózisú növényvédő szerekkel.

A fejlesztés túlmutathat a mezőgazdaságon. A víz- és szennyeződéstaszító bevonat alkalmas lehet például tengeri felületek, építőipari szerkezetek vagy más ipari rendszerek védelmére, ahol fontos a biofilmképződés és a nedvesség szabályozása.

Forrás: advancedsciencenews.com
Indexkép: pixabay.com