Onderzoekers wendden zich tot glazen kralen om een milieuvriendelijke compatibele, langdurige afgifte kunstmest te produceren. Credit: ACS Agricultural Science & Technology, 2025, doi: 10.1021/ACSAGSCITECH.4C00243
Landbouwmeststoffen zijn van cruciaal belang voor het voeden van de wereldbevolking, het herstellen van bodemvruchtbaarheid en het onderhouden van gewassen. Overmatig en inefficiënt gebruik van die middelen kan een milieudreiging vormen, waterwegen vervuilen en broeikasgassen zoals stikstofoxide genereren. Nu rapporteren onderzoekers inACS Agricultural Science & Technologyhebben die uitdagingen aangepakt met glazen kunstmestkralen. De kralen regelen de release van voedingsstoffen en de onderzoekers zeggen dat ze milieuvriendelijk zijn.
"De resultaten tonen aan dat glazen meststoffen kunnen worden aangepast aan de behoeften van de plant, langzaam en duurzaam om voedingsstoffen vrij te geven om de productiviteit te stimuleren zonder de bodemkwaliteit te schaden", zegt Danilo Manzani, een co-auteur van de studie.
In de loop van de tijd is het gebruik van landbouwchemicaliën toegenomen. In 2020 schatte de voedsel- en landbouworganisatie van de Verenigde Naties dat de wereldwijde vraag naar meststoffen 200 miljoen ton zou overtreffen. Meststoffen bevatten stikstof, fosfor en lagere hoeveelheden andere elementen zoals calcium. Helaas gaan de voordelen van deze voedingsstoffen verloren door uitloging in grondwater en emissies in de lucht, waardoor frequente herapplicatie nodig is en stroomafwaartse milieuproblemen zoals giftige algenbloei ontstaat. Een potentiële oplossing kan afkomstig zijn van kleine glazen kralen die eerdere onderzoekers gebruikten om de groei van de planten te verbeteren. Om de efficiëntie van voedingsstoffen te verbeteren, ontwikkelden Manzani, Eduardo Ferreira en collega's een in water oplosbare, multicomponent glazen meststoffen ontworpen voor gecontroleerde voedingsstofafgifte.
De onderzoekers gesynthetiseerden glas bestaande uit verschillende micro- en macronutriënten, zoals fosfor, kalium en calcium. Ze aardigen het glas in kleine (minder dan 0. 85 millimeter breed) en grote (0. 85 tot 2 millimeter breed) deeltjes. In een eerste test werden de deeltjes toegevoegd aan water of een bufferoplossing die de bodemomstandigheden nabootst. Ze ontdekten dat elke voedingsstof die uit beide maten van glazen deeltjes werd vrijgegeven en gediffundeerde in de oplossingen gestaag meer dan 100 uur met kleine schommelingen.
Vervolgens brachten ze een voedingsoplossing of verschillende hoeveelheden glazen kralen toe op bodem gezaaid met een typisch gazon en fairway gras, en ze vergeleken de groei van de planten in de twee behandelingen. De voedingsoplossing, die slechts eenmaal werd toegepast, stimuleerde onmiddellijk de groei van planten, maar het effect nam snel af. De enkele toepassing van glazen meststoffen duurde echter de groei van de planten, ongeacht de deeltjesgrootte, hoewel de totale groei afhing van de dosis kralen.
Manzani, Ferreira en collega's onderzochten ook de mogelijke ecotoxiciteit van de glasmeststof door sla en uienzaden aan de kralen bloot te stellen. Zaden blootgesteld aan glazen meststof hadden ongeveer dezelfde kiemsnelheid en celgezondheid als die nooit zijn blootgesteld of die behandeld met oplosbare voedingsstoffen. De onderzoekers zeggen dat deze resultaten duiden op een efficiënt en duurzaam alternatief voor conventionele meststoffen met een lagere impact op het milieu.
