Landwirtschaft

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Das Bundesamt für Umwelt hat den gesetzlichen Auftrag, die Auswirkungen der Landwirtschaft auf die Umwelt zu untersuchen. Dabei gibt es einige ungelöste Problemkreise. So können Dünger und Pestizide Gewässer übermässig belasten, die Biodiversität gefährden oder den Boden langfristig in seiner Fruchtbarkeit gefährden.

Führende Agro-Konzerne forschen derzeit aktiv an nanotechnologischen Produkten für den Einsatz in der Landwirtschaft. In Zukunft soll eine neue Generation von Nano-Chemikalien für die landwirtschaftliche Nutzung auf den Markt gebracht werden. Damit würden Agro-Chemikalien in Nanogrösse direkt in die Umwelt ausgebracht werden.

Man erhofft sich durch den Einsatz von Nanomaterialien in der Landwirtschaft reduzierte Aufwandmengen, höhere Effizienz und umweltschonende Anwendungen. Doch deren Einsatz kann zu neuartigen Risiken für die Umwelt und die landwirtschaftlichen Produkte führen. Wissenschaftliche Untersuchungen weisen bereits heute auf mögliche Schäden durch die neuen Produkte in der Umwelt und an Nutzpflanzen hin.

Eine solide Nutzen-Risiko-Abwägung ist heute nicht möglich. Ein Positionspapier der EU Kommission zur Anwendbarkeit des Vorsorgeprinzips besagt, dass das Vorsorgeprinzip dann herangezogen werden soll, wenn die wissenschaftlichen Informationen unvollständig sind oder keine eindeutigen Schlüsse zulassen und wenn es Anzeichen dafür gibt, dass die möglichen Folgen für die Umwelt oder die Gesundheit potentiell gefährlich sein könnten. Dies ist hier klar der Fall. Verschiedene NGO fordern deshalb ein Moratorium für die Freisetzung von Nanomaterialien in der Landwirtschaft.

 

Laufende Entwicklungen

August 2020

Der Fakt, dass die Agrarindustrie die neue Gentechnik als Lösung für die negativen Umwelt- und Klimaauswirkungen der Nahrungsmittelproduktion auftischt, weil sie darin neues Marktpotenzial sieht, ist uns langsam vertraut. Nun bekommen die neusten Gentechnikverfahren Verstärkung: die Nanotechnologie soll die gentechnische Veränderung von Pflanzen revolutionieren.

April 2019

Bestäubende Insekten tragen massgeblich zur Produktivität vieler ökonomisch wichtigen Pflanzen bei. Leider sind mehr als 40 Prozent dieser Insekten vom Aussterben bedroht. Hauptgrund dieses Rückgangs sind Lebensraumverluste durch die Intensivierung der Landwirtschaft gekoppelt mit der vermehrten Anwendung von agrochemischen Stoffen. Solche Stoffe wollen Forscher durch den Einsatz von Nanomaterialien ersetzen. In der Zukunft ist mit einem vermehrten Einsatz der Nanotechnologie in der Landwirtschaft zu rechnen.

November 2018

Zhao et al. (2018) fassen in einem Reviewartikel den Stand der Entwicklungsstrategien und Aussichten von Nano-basierten Pestiziden zusammen. Heute würden mehr als 90% der applizierten Pestizide in die Umwelt gelangen oder auf den Agrarprodukten verbleiben. Mit der Entwicklung von Nanopestiziden soll dagegen eine gezielte Abgabe der aktiven Pestizidstoffe bewirkt werden und damit eine geringere Belastung von Boden Wasser und Lebensmitteln. Um Risiken zu verhindern, seien aber Sicherheitsbeurteilungen der Nanopestizide nötig.

 Oktober 2018

Nach Ansicht von Raliya et al. (2018) kann die Nanotechnologie für den globalen Lebensmittelbedarfs einen vielversprechenden Beitrag bieten: mit Nano-Düngern für die Förderung des Pflanzenwachstums und der Produktivität. Allerdings müssten die wissenschaftlichen Lücken für eine sichere Entwicklung von Nano-Düngern aufgearbeitet werden.

September 2018

Walker et al. (2018) erstellen eine ökologische Risikobeurteilung von Nano-Pestiziden im Vergleich zu konventionellen Pestiziden - insbesondere die Beurteilung des Umweltrisikos. Die Autoren zeigen Perspektiven auf für eine relevante Umweltrisikobeurteilung durch Regulierungsbehörden, Forschung und die Agrochemie-Industrie.

September 2018

Kah et al. (2018) publizierten in „Nature Nanotechnology“ eine kritische Evaluation von Nanopestiziden und Nanodüngern. Sie zeigen, dass in vielen Studien eine nano-spezifische Qualitätsabsicherungen und adäquate Kontrollen fehlen. Studien, welche die Wirksamkeit und den Umwelteinfluss von Nano-Agrochemikalien unter Feldbedingungen evaluieren, fehlen.

Juni 2018

Karny et al. (2018) gehen davon aus, dass Nanopartikel Blätter von Nutzpflanzen penetrieren und damit grundsätzlich Nährstoffe an landwirtschaftliche Nutzpflanzen liefern können. Sie stellten aus pflanzlichen Fetten Nanopartikel-Liposome her (künstlich hergestellte, kleine bläschenartiges Gebilde, die sich mit einer Zellmembran vereinigen und dadurch Substanzen in die Zelle gelangen lassen können), welche ihre aktiven Inhaltsstoffe in der Pflanze freisetzen konnten. Beispielsweise wurden Eisen- und Magnesium-geladene Nano-Liposomen bei Tomaten eingesetzt, welche einen Nährstoffmangel behoben. Solche Ergebnisse würden zukünftige Anwendungen der Nanotechnologie für die Abgabe von Mikro-Nährstoffen an landwirtschaftliche Nutzpflanzen in Hinblick auf erhöhte Ernteerträge unterstützen. Auch Akhavan (2018) befasste sich in einem Review-Artikel mit nanoskaligen Lipidträgern für das Delivery von bioaktiven Zusatzstoffen und Nutrazeutika.

Juni 2018

Kah et al. (2018) fassten in einer umfassenden Literaturstudie den aktuellen Wissensstand zur Wirkung von Düngern und Pflanzenschutzmitteln mit Nanopartikeln zusammen. Die Studie zeigt auf, in welchen Bereichen Forschungslücken vorhanden sind und stellt damit Grundlagen für den Vollzug und die Zulassung bereit. Die Autoren kommen zum Schluss, dass massgebliche Wissenslücken bestehen. Deshalb brauche es zukünftig noch solide Evaluationen des Nutzens und der neuen Risiken, welche Nano-Agrochemikalien im Vergleich zu den heute verwendeten Produkten aufweisen würden.

Januar 2018

Von der Nanotechnologie verspricht man sich mehrfache neuartige Anwendungen in der Nutzpflanzenproduktion und beim Schädlingsmanagement. Khan und Rizvi (2017) berichten über die Anwendung von Nanodüngern und Nanopestiziden für die Verbesserung der Nutzpflanzenproduktion. Gemäss den Autoren ist die Nanoeinkapselung die vielversprechendste Technologie, um die Freisetzung von Chemikalien zu reduzieren und die Wirksamkeit von Nanodüngern und Nanopestiziden zu erhöhen. Allerdings müssten sorgfältige Anstrengungen unternommen werden, um die Interaktion der Nanopartikel mit Pflanzen und Bodenmikroorganismen aufzuklären.

Dezember 2017

Sayed et al. (2017) untersuchten Silber-Nanopartikel als Nanobiopestizide. Sie betonen, dass die Nanotechnologie in den letzten Jahren Lösungen für zahlreiche Probleme in der Landwirtschaft anbietet. Die Nanotechnologie soll bessere Lösungen in den Bereichen des Managements von Schadinsekten, nachteiliger Effekte von chemischen Pestiziden oder bei der Entwicklung verbesserter Pflanzensorten liefern. Allerdings, so die Autoren, brauche es bei Silber-Nano-Pestiziden vertiefte Studien zu deren toxikologischen Auswirkungen auf die Umwelt.

Oktober 2017

Mit der Fragestellung, ob Zinkoxid (ZnO) Nanopartikel als Spurenelement-Dünger dienen können, untersuchten Garcia-Gomez et al. (2017) die Toxizität von Zinkoxid-Nanopartikeln auf Bohnen und Tomaten. Die Forscher verabreichten dabei verschiedenartigen Böden während verschiedenen Zeitperioden unterschiedliche Konzentrationen an Zinkoxid-Nanopartikeln und analysierten nachfolgend die Auswirkungen auf die Pflanzen. Sie mussten feststellen, dass das Medium (zum Beispiel der pH-Wert des Bodens), dem die Pflanzen ausgesetzt sind, einen Einfluss auf die Toxizität der ZnO-Nanopartikel hatte. Die Autoren schlossen daraus, dass es folglich notwendig ist, Zinkoxid-Nanopartikel als Spurenelement-Dünger unter realen Anbaubedingungen zu untersuchen. Der Einsatz von Nanopartikeln sei laut den Forschern nicht frei von Risiken. So könnten beispielsweise Nanopartikel in die Lebensmittelkette gelangen und in Futtermitteln und Lebensmitteln akkumulieren werden.

Juni 2017

In einem Kapitel des Buches “Nanoscience and Plant-Soil Systems“ befassen sich Khan and Rizvi (2017) mit Anwendung von Nano-Düngern und Nano-Pestiziden für die Verbesserung der Pflanzenproduktion und des Pflanzenschutzes. Sie gehen davon aus, dass die Nanotechnologie mehrere neuartige Anwendungen in der Nutzpflanzenproduktion und dem Schädlingsmanagement anbieten wird. So können Nanopartikel für neue Rezepturen bei Düngern und Pestiziden verwendet werden. Dabei ist die so genannte Nanoeinkapselung der vielversprechendste Schritt, um Chemikalien unter kontrollierten Bedingungen freizusetzen, wodurch die Dosierung und die Wirksamkeit verbessert werden können. Die Autoren bemerken, dass sorgfältige Anstrengungen nötig sind, um die Interaktion der Nanopartikel mit Pflanzen, Mikroorganismen und Böden zu verstehen. Sie analysierten deshalb in ihrem Artikel die heute verfügbare Information, um die noch anstehenden Herausforderungen für Nano-Dünger und Nano-Pestizide zu erkennen.

Juni 2017

 Nanomaterialien in der Landwirtschaft werden populär, da eindrückliche Vorteile der Partikel denkbar sind. Die Bioverfügbarkeit und die Toxizität sind aber Schlüsselfaktoren für die allfällige zukünftige massenhafte Anwendung. Ruttkay-Nedecky et al. (2017) geben einen zusammenfassenden Überblick zum aktuellen Stand des Wissens zur Phytotoxizität von Metall-Nanopartikeln. Die Phytotoxizität (Pflanzengiftigkeit) bezeichnet den Grad der Schädlichkeit oder Giftigkeit von Substanzen gegenüber Pflanzen. Der Artikel Ruttkay-Nedecky et al. (2017) diskutiert die Interaktion der Nanomaterialien mit Pflanzen. Sie ziehen in ihrem ausführlichen Artikel unter anderem folgende Schlüsse: Was die Anreicherung der Nanopartikel in den Pflanzen betrifft, ist heute die Quantifizierung und Lokalisierung in der Pflanze noch sehr unklar und es ist weitere Forschung notwendig. Die Phytotoxizität ist stark beeinflusst von der Form, der Grösse, der chemischen Zusammensetzung und der Beschichtung der Nanopartikel. Zudem kann die Phytotoxizität von der Umwelt und der Pflanzenart abhängig sein. Die Nanopartikel können verstärkende oder hemmende Effekte auf das Pflanzenwachstum haben. Gewisse Nanopartikel werden von den Pflanzenwurzeln aufgenommen und durch das Gefäss-System in die Pflanze transportiert werden. Zusammenfassend meinen die Autoren, dass trotz der Tatsache, dass viel Wissen durch bisherige Studien bereitgestellt wurde, noch zahlreiche Fragen unbeantwortet bleiben.

November 2016

Laut Wang et al. (2016) hat die agronomische Anwendung der Nanotechnologie in Pflanzen das Potential, konventionelle Pflanzen-Produktionssysteme zu verändern und die kontrollierte Abgabe von Agrochemikalien (Dünger, Pestizide und Herbizide) zu ermöglichen sowie gezielt Biomoleküle (Proteine etc.) an die Pflanzen abzugeben. Die Autoren sind der Meinung, dass ein verbessertes Verständnis der Interaktionen zwischen Nanopartikeln und der Pflanzen (wie die Aufnahme, der Ort und die Aktivität der aufgenommenen Nanopartikel) die Nutzpflanzenproduktion revolutionieren könnte und zu erhöhten Krankheitsresistenzen, besserer Nährstoffverwertung und erhöhten Ernten führen könnten. Um den sicheren Gebrauch und die gesellschaftliche Akzeptanz zu gewährleisten, müssten aber nachteilige Effekte, wie zum Beispiel der Transfer der Nanopartikel in die Lebensmittelkette, diskutiert werden.

Oktober 2016

Elmer and White (2016) betonen, dass Nanopartikel ein grosses Potential in der Landwirtschaft haben. Sie studierten den Einsatz von Metalloxid-Nanopartikeln zur Behebung von Pflanzenkrankheiten und zur Wachstumssteigerung von Tomaten und Auberginen. Als Mikronährstoffe wurden im Gewächshaus Aluminiumoxid-, Kupferoxid-, Eisenoxid-, Manganoxid-, Nickeloxid- und Zinkoxid-Nanopartikel auf Tomaten gesprüht und in einem bodenlosen Medium wachsen gelassen, welches mit Fusarium (ein Schadpilz) befallen waren. Kupferoxid-, Manganoxid- und Zinkoxid-Nanopartikel reduzierten die Schädigung durch Fusarium im Vergleich zu unbehandelten Pflanzen um rund 30%. In Feldexperimenten bewirkten Kupferoxid- bzw. Zinksulfat-Nanopartikel eine Zunahme des Wachstums und damit des Ertrags bei Tomaten und Auberginen um 34% bzw. 41%. Die Autoren schliessen, dass Kupferoxid-Nanopartikeln eingesetzt werden könnte, um die Vitalität (Wüchsigkeit) und den Ertrag von Pflanzen in Böden mit Krankheitsdruck zu steigern.

Juli 2016

Ein Reviewartikel von Peters et al. (2016) befasst sich mit Nanomaterialien für Produkte und Anwendungen in der Landwirtschaft sowie bei Futtermitteln und Lebensmitteln. Die am häufigsten in der Literatur aufgeführten Nanomaterialien seien Nano-enkapsidiertes (d.h. in Nanohüllen verpacktes) Silber, Titandioxid und Siliziumdioxid. Es sei ein Trend festzustellen, wonach auf dem Markt eine Verschiebung von anorganischen (metallischen) zu organischen Nanomaterialien ablaufe. Die Mehrheit der Anwendungen von Nanomaterialien würden Lebensmitteladditive und Lebensmittelkontaktmaterialien betreffen. Deutlich weniger Anwendungen fänden sich in der Landwirtschaft und in Futtermitteln.

April 2016

Dubey und Mailapalli (2016) befassen sich in einem Übersichtsartikel mit Entwicklungen bei Nanodünger, Nanopestiziden, Nanosensoren für Schädlinge sowie mit der Nanotoxizität in der Landwirtschaft (Artikel auf Englisch; nur Abstract frei verfügbar). Es wird auf Nanodünger basierend auf Carbon Nanotubes sowie Metall- und Metalloxidnanopartikeln zur Steigerung der Keimung, Photosynthese, Nährstoffumsetzung und Pflanzenwachstum eingegangen. Bei den Nanopestiziden werden Zinkoxid, Titandioxid, Kupfer und Siliziumdioxid hervorgehoben, welche zunehmend in Pestiziden und Fungiziden eingesetzt werden, um Nutzpflanzen besser vor bakteriellen Krankheiten zu schützen. Bei den Nanosensoren handelt es sich um Silber-, Kupfer- und Gold-Nanopartikel, welche zur Detektion von potentiellen Pathogenen in Pflanzen bzw. in den daraus gewonnen Lebensmitteln ermöglichen. Es wird festgestellt, dass die Nanotoxizität in Böden, Pflanzen und Wasser abhängig von der Zusammensetzung, der Grösse und der Konzentration der Nanopartikel ist. Nanopartikel mit einer Grösse von weniger als 50 Nanometern würden meistens negative Effekte auf die menschliche Gesundheit bewirken. Insgesamt kommen die Forscher zum Schluss, dass die Nanotechnologie zwar ein Potential zur Erhöhung der landwirtschaftlichen Produktion hat, dass aber ein sehr begrenztes Wissen über Langzeitfolgen für Böden, Pflanzen und schliesslich den Menschen vorliegt.

Februar 2016

Ein Reviewartikel aus dem Jahre 2015 beschreibt die Anwendungen und Perspektiven der Nanotechnologie in der Landwirtschaft und im Lebensmittelbereich und diskutiert Risiken der Nano-Agro-Produkte.

 

Rechtliche Grundlagen zur Landwirtschaft

In der Schweiz fallen Nanomaterialien je nach Anwendung in den Geltungsbereich bestehender Produkteregelungen aus dem Chemikalien-, Lebensmittel- und Arzneimittelrecht. Das Landwirtschaftsgesetz wird jeweils nicht benannt.

Die zentrale Informationsstelle des Bundes zur Nanotechnologie, InfoNano, gibt einen Überblick zu wichtigen Gesetzen und Verordnungen im Umgang mit Nanomaterialien. In einer Liste sind die wichtigsten gesetzlichen Vorschriften, die bei der Herstellung, dem Transport, dem Gebrauch und der Entsorgung von Nanomaterialen beachtet werden müssen, zusammengestellt.

Gemäss dieser Liste sind folgende Verordnungen im Zusammenhang mit der Anwendung von Nanomaterialien in der Landwirtschaft von Bedeutung:

Auch in der EU gibt es keine spezifische Regelung von Nanomaterialien in der Landwirtschaft. Die Hersteller sind durch die Richtlinie 2001/95/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über die allgemeine Produktsicherheit verpflichtet, die Sicherheit ihrer Produkte zu garantieren (Artikel 3). Nanomaterialien werden nicht explizit erwähnt.

Auch die Biozid-Produkte-Richtlinie (98/8/EG) beinhaltet keinen expliziten Bezug auf Nanomaterialien.

Die Verordnung (EU) Nr. 528/2012 über die Bereitstellung auf dem Markt und die Verwendung von Biozidprodukten erwähnt in Erwägungsgrund (66) die Nanomaterialien. Sie führt in Artikel 3 eine Begriffsbestimmung auf, benennt in Artikel 4 die Voraussetzungen für die Genehmigung und in Artikel 19 die Voraussetzungen für die Erteilung einer Zulassung, schliesst in Artikel 25 ein vereinfachtes Zulassungsverfahren für Nanomaterialien aus, äussert sich in Artikel 58 und Artikel 69 zur Kennzeichnung, beschreibt in Anhang II und III die Informationsanforderungen für Biozidprodukte mit Nanomaterialien und befasst sich in Anhang VI mit den notwendigen wissenschaftlichen Informationen.

 

SAG Dokumente

Verschiedene NGOs in der Schweiz wie auch im Ausland fordern seit langem in gewissen Anwendungsbereichen ein Moratorium für synthetische Nanomaterialien (in der Schweiz z.B. Pro Natura, Greenpeace; im Ausland z.B. BUND, Friends of the Earth Europe, ETC Group, IFOAM). Der Geltungsbereich der Moratoriumsforderung wird unterschiedlich definiert, betrifft aber oft auch die Landwirtschaft. Die Biolandbauorganisationen beziehen die Forderungen konkret auf den Biolandbau. Bio Suisse beispielsweise stellt sich gegen jeglichen Einsatz von synthetischen Nanopartikeln in Bioprodukten mit der «Knospe».

 

Kategorie: Landwirtschaf