Bioabbaubare und biobasierte Mulchfolien mit Huminstoffen zur Bodenverbesserung

Kunststoffe in der Umwelt werden zunehmend kritisch betrachtet. In der Landwirtschaft betrifft dies insbesondere die Silage- und Mulchfolien. Durch die Diskussion um Mikroplastikverunreinigungen der Böden wird die Verwendung nicht abbaubarer Kunststoffe in der Landwirtschaft immer kritischer gesehen. Auf der anderen Seite bringt der Einsatz von Mulchfolien generell deutliche Vorteile bei der Anzucht (Bodentemperatur, Verfrühung oder Verspätung), bei der Nährstoffverfügbarkeit (Düngemittelverluste, Auswaschen), in Hinblick auf die Pflanzengesundheit (Fäulnis, Erregerbefall, Wasserhaushalt, Unkraut) und auch bei der geochemischen Bodengesundheit (Erosion, Verschlämmung, Wasserhaushalt). Organischer Mulch als Alternative ist nach Untersuchungen nur geeignet für Kulturen mit relativ breitem Reihenabstand und längerer Kulturzeit und muss langfristig an die Bodenverhältnisse und Kultur angepasst sein, da es sonst zur Verarmung an Stickstoff kommt und (Schimmel)Pilzbildung verhindert werden muss.

Festgehalten werden kann, dass Folien aus dem Gemüse- und Obstbau heutzutage nicht mehr wegzudenken sind. Mit steigenden Qualitätsanforderungen des Handels (Freiheit von Pflanzenschutzmittelrückständen, bessere Haltbarkeit, Sauberkeit der landwirtschaftlichen Produkte) ist eine zukünftige Ausweitung des geschützten Anbaus unter Folie sogar wahrscheinlich. Insbesondere bei der Erzeugung von Gemüse (Spargel, Einlegegurken, Salat etc.) und Erdbeeren gehört der Einsatz von Mulchfolien heute zum Stand der Technik. Es ist jedoch zu beachten, dass die Umweltauswirkungen von nicht abbaubaren Mulchfolien immer öfter kritisch betrachtet und die langfristigen Vorteile ihres Einsatzes hinterfragt werden.

Zielgerichtet werden daher schon seit vielen Jahren auch bioabbaubare Mulchfolien eingesetzt. Auch bei diesen wird vermehrt angemerkt, dass sie

1. beim Abbau im Gegensatz zu organischem Mulch keinen Vorteil für den Boden brächten → Mineralisierung des organisch gebundenen Kohlenstoffs zu CO₂ (CH₄) und
2. zu Beginn des Abbauprozesses, trotzdem ihr langfristiger kompletter Abbau im Boden gezeigt wurde, optisch zum Littering von Ackerflächen beitrügen.
   

Mulchfolien, die zur Verbesserung der Bodenstruktur und / oder verbesserter einstellbarer Abbaubarkeit beitragen, können daher die Akzeptanz notwendiger moderner agrartechnologischen Produktionsformen erhöhen.

Leitmotiv dieses Vorhabens ist die Erhöhung des Nutzens von biologisch basierten und abbaubaren Mulchfolien für die Agrarwirtschaft. Die Folien sollen mit Zusatzstoffen ausgestattet werden, die langfristig Qualität und Wert des Bodens durch Erhalt der pflanzenphysiologischen wichtigen Kohlenstoffstruktur erhöhen und kurzfristige, durch verbesserte Nährstoffverfügbarkeit gesteigerte Erträge möglich machen. Die Kohlenstoffherkunft der Filmpolymere soll möglichst hoch sein, ein Gehalt von C_Bio von 75 % wird angestrebt. Huminstoffe sollen weiterhin den gegebenenfalls notwendigen Einsatz von UV-Stabilisatoren ersetzen. Hierzu werden die Möglichkeiten zum Einsatz von Huminstoffen als Zusätze in Mulchfolien erarbeitet. Nach Ablauf der Vegetationsperiode gehen die Huminstoffe mit der biologisch abbaubaren Folie in die Bodenkultur über. Huminstoffe werden als Kultursubstrat, als Pflanzen-Biostimulanz und als Bodenverbesserer im Sinne der Definition nach (EU) 2019/1009 eingesetzt. Ziel ist eine Folie, die ähnliche Werkstoffkennwerte wie marktgängige Produkte aufweist und ohne Verfahrensänderung in der Agrarwirtschaft ausgebracht werden kann. Die Projektpartner bauen dabei auf vorhandene Rezepturkenntnisse auf Basis biobasierter und / oder bioabbaubarer Polyester auf.

Das hier beantragte Konzeptphasenprojekt umfasst insgesamt acht Arbeitspakete. Zur Erreichung der gesetzten Projektziele ist eine enge Zusammenarbeit der Partner unabdingbar. Um schnell zu Ergebnissen zu kommen, verlaufen viele Arbeiten zeitlich parallel, sodass ständige Feedback-Prozesse eine effiziente Projektbearbeitung gewährleisten. Daraus resultiert ein strukturierter Projektplan, der sich in folgende Arbeitspakete gliedert:

1. AP 0: Projektmanagement/Berichtswesen
2. AP 1: Huminherkunft und Qualitäten
3. AP 2: Darstellung und Konfektionierung der Rohstoffe für die Folienverarbeitung
4. AP 3: Compoundentwicklung
5. AP 4: Blasfolienentwicklung
6. AP 5: Anwendungs- und Pflanzenwachstumstests
7. AP 6: Einfluss der Rezepturen auf Abbau der Folie
8. AP 7: Begleitende Werkstoffanalytik