Empa: Biopolymere machen Sand zu Ackerland
Wüstensand ist als Ackerland denkbar ungeeignet – doch vielleicht lässt sich das ändern. Forschende der Empa und der «Khalifa University» in Abu Dhabi haben Sand mit Mikroorganismen widerstandsfähiger gemacht.
Quelle: Empa
Sand im Wasser: Dieser lässt das Nass rasch durchsickern und ist so anfällig auf Erosion.
Übermässige Landnutzung, Abholzung und der Klimawandel führen zu vermehrter Wüstenbildung in zahlreichen Regionen der Welt. Einmal begonnen, löst der Prozess oft eine Kettenreaktion aus: Durch den Verlust der Nährstoffe im Boden wird die Vegetation immer spärlicher, was die Erde vermehrt der Erosion durch Wind und Wasser aussetzt. Und der so vorrückende Wüstensand ist als Ackerland ungeeignet – doch vielleicht lässt sich das ändern.
Forschende der Empa und der «Khalifa University» in Abu Dhabi haben dies in einem ersten Schritt untersucht, indem sie Sand mit Mikroorganismen versetzt und damit Sand Leben eingehaucht haben. Die Bakterien und Pilze sondern Biopolymere ab, die den Sand widerstandsfähiger gegen Erosion machen und das Wasser langsamer versickern lassen. Dies könnte das Wachstum von anderen Mikroorganismen und Pflanzen ermöglichen.
Fordernder Bodengrund
Denn Sand ist ein besonders fordernder Bodengrund für die Landwirtschaft. Er enthält keine organischen Nährstoffe, die Mikroorganismen oder Pflanzen eine Lebensgrundlage bieten könnten. Sandkörner halten nicht zusammen, was sandhaltige Böden besonders anfällig auf Erosion macht. Und Sand lässt Wasser schnell durchsickern, wodurch der Bedarf an Bewässerung sehr hoch ist.
Die Forschenden aus dem Empa-Labor «Cellulose and Wood Materials», gemeinsam mit ihren Kolleginnen und Kollegen in Abu Dhabi, begegneten all diesen Herausforderungen auf einen Schlag. Sie versetzen den Sand mit bestimmten Bakterien und Pilzen, die Netzwerkstrukturen zwischen den Sandkörnern bilden und ihnen so mehr Zusammenhalt verleihen. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift «Carbohydrate Polymers» veröffentlicht.
Quelle: Empa
Die Forschenden versetzten den Sand bestimmten Bakterien und Pilzen, die Netzwerkstrukturen zwischen den Sandkörnern bilden.
Mikrobielle Netzwerke
Die Grundlage dieser mikrobiellen Netzwerke bilden sogenannte Biopolymere: natürliche Moleküle, die aus langen Ketten bestehen – ähnlich wie unsere Kunststoffe. Die Mikroorganismen bilden lange Biopolymer-Fasern, die den Sand durchziehen. Es entsteht eine Art natürlicher Verbundwerkstoff. Insbesondere die mit Bakterien versetzten Proben waren deutlich robuster als reiner Sand, und liessen das Wasser bis zu sechsmal langsamer durchsickern.
Allzu stabil ist Sand auch mit Biopolymeren nicht – das muss er aber auch nicht sein. Im Idealfall ermöglicht die Behandlung das Wachstum weiterer Mikroorganismen und Pflanzen und startet so den Prozess, bei dem der Boden stabiler und fruchtbarer wird. Nun gilt es, die Biopolymere in kontrollierten Feldstudien oder in Gewächshäusern einzusetzen, um zu sehen, welchen Einfluss sie auf das Wachstum von Pflanzen haben und wie gross das Potenzial der Technologie für die Landwirtschaft ist. (mgt/bk)
