TransSAPs

Die steigende Nachfrage nach Lebensmitteln stellt eine große Herausforderung für die Landwirtschaft dar. Um die Erträge aufrechtzuerhalten oder sogar zu steigern, wurde verstärkt über die grundlegenden Prozesse, die die Bodenfruchtbarkeit und die Pflanzenproduktivität fördern, geforscht. In Anlehnung an die positiven Eigenschaften von natürlichen, hydrogelbildenden Polymere im Boden (z. B. Mucilage aus Pflanzenwurzeln oder EPS aus Mikroorganismen) werden seit den 1950er Jahren zunehmend synthetische superabsorbierende Polymere (SAPs) für die entsprechenden Zwecke der Bodenverbesserung ("Bodenverbesserer") eingesetzt. Der Beitrag von (biotischen und abiotischen) Abbauprozessen zum Schicksal und Verbleib von SAPs im Boden bleibt jedoch weiterhin ungelöst, da sich die Forschung bisher nicht auf die Abbaubarkeit von SAPs, sondern auf ihre positiven, anwendungsrelevanten Effekte im Boden konzentriert hat. Obwohl vorhandene Abbaustudien zu SAPs im Boden auf insgesamt niedrige Abbauraten hinweisen, bleibt deren Umwandlungspotenzial zu plastikähnlichen Rückständen im Boden unklar. Alle verfügbaren Studien sowie die von uns durchgeführten Voruntersuchungen deuten darauf hin, dass diese Prozesse die sukzessive und irreversible Dehydratisierung von gequollenen interpartikulären Hydrogelstrukturen zu weniger oder sogar nicht wiederbenetzbaren plastikähnlichen Rückständen (SAP-SR) mit deutlich veränderten morphologischen und strukturellen Eigenschaften fördern könnten.

Somit soll in diesem Projekt untersucht werden, wie und in welchem Ausmaß SAPs im Boden in plastikähnliche feste Rückstände umgewandelt werden können und wie bzw. in welchem Ausmaß deren ursprüngliche positive Gelwirkung dadurch verändert wird. Da das Anwendungsziel von SAPs in erster Linie darin besteht, das Wasserhaltevermögen, die hydraulische Leitfähigkeit sowie die mechanische Bodenstabilität zu optimieren, fokussiert sich das Projekt hauptsächlich auf die Modifikation der jeweils beteiligten Eigenschaften und Prozesse. So lässt sich nachvollziehen, ob der ursprüngliche Zweck der SAPs und ihre typischerweise angeführten Vorteile trotz ihrer Umwandlung erhalten bleiben, oder ob sie dauerhaft reduziert oder sogar ins Negative verkehrt werden. Zur Beantwortung der Fragen werden Experimente zum Abbau und zur Transformation verschiedener gängiger synthetischer SAPs unter unterschiedlichen Inkubationsbedingungen und in verschiedenen Böden durchgeführt.