Volgens de Verenigde Naties, de wereldbevolking zal in 9.7 2050 miljard bereiken, verklaart de hoofdauteur van de studie Melanie Kaho van de Universiteit van Wenen in Oostenrijk en CSIRO in Australië. Dit betekent dat de totale landbouwproductie met 60% zal moeten stijgen ten opzichte van het niveau van 2005. Deze toename moet natuurlijk duurzaam zijn - dat wil zeggen, het streven naar hoge opbrengsten en efficiëntere landbouwpraktijken mag geen schade toebrengen aan het milieu of de menselijke gezondheid.

Nano-gebaseerde versies van bestaande pesticiden en meststoffen

Nanotechnologie is hier veelbelovend en onderzoekers zijn al begonnen met het ontwikkelen van op nano gebaseerde versies van bestaande pesticiden en meststoffen. Deze nano-agrochemicaliën hebben verschillende voordelen ten opzichte van conventionele formules - ze kunnen bijvoorbeeld rechtstreeks aan een plaag worden afgeleverd en/of kunnen efficiënter zijn.

De soorten nanopesticide die worden ontwikkeld, zijn voornamelijk herformuleringen van geregistreerde actieve ingrediënten die insecticide, fungicide of herbicide eigenschappen hebben, leggen Kah en collega's uit. Ze kunnen ofwel "zachte" nanodeeltjes (zoals polymeren of vaste lipiden) of "harde" materialen zoals silica nanodeeltjes, koolstof nanobuisjes of grafeenoxiden bevatten. De meeste actieve ingrediënten zijn organische moleculen, maar sommige zijn ook anorganisch. Koper wordt bijvoorbeeld al eeuwenlang als fungicide gebruikt.

Kwantitatieve evaluatie

Het probleem is dat veel bestaande pesticiden niet erg efficiënt zijn en dat het wijdverbreide gebruik ervan zowel terrestrische als aquatische milieus heeft verontreinigd. Een van de beloften van nano-agrochemicaliën is dat boeren er in het algemeen minder van hoeven te gebruiken.

In hun studie, gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie doi:10.1038/s41565-018-0131-1, ging het team van Kah uit om kwantitatief te evalueren hoe nano-agrochemicaliën zich verhouden tot conventionele pesticiden en meststoffen. Hiervoor verzamelden en analyseerden de onderzoekers gegevens van zo'n 80 recent gepubliceerde artikelen. Ze ontdekten dat sommige gerapporteerde nanoformuleringen de eigenschappen van pesticiden en meststoffen kunnen veranderen, maar niet allemaal. Sommige veranderingen hoeven niet noodzakelijkerwijs de impact op het milieu te verminderen, zeggen ze.

“Een kritische beoordeling van nano-agrochemicaliën is cruciaal”

"Hoewel sommige nanoformuleringen bijvoorbeeld potentieel 10 keer efficiënter zijn dan hun conventionele tegenhangers, blijkt uit onze analyse dat de gemiddelde winst in werkzaamheid over het algemeen slechts ongeveer 20-30% is", zegt Kah. “Aan de positieve kant kan het verminderen van het gebruik van landbouwchemicaliën met 20-30% de milieuvervuiling aanzienlijk verminderen. Tegelijkertijd kan men zich echter afvragen of de typische voordelen die in de literatuur worden vermeld, dat wil zeggen waargenomen in het laboratorium, zich ook daadwerkelijk in het veld zullen vertalen. Wanneer bijvoorbeeld rekening wordt gehouden met landbouwpraktijken in de echte wereld, inherente omgevingsvariabiliteit en problemen met betrekking tot schaalbaarheid en kostenefficiëntie."

Een dergelijke kritische beoordeling van nano-agrochemicaliën is niettemin cruciaal voor het evalueren van de bijbehorende voordelen en risico's, vertelt ze nanotechweb.org. “Er is momenteel geen uitgebreide studie die de efficiëntie en milieu-impact van nano-agrochemicaliën onder veldomstandigheden evalueert. Onze analyse benadrukt ook dat veel gepubliceerde onderzoeken geen nanospecifieke kwaliteitsborging en adequate controles hebben. We hopen dat ons werk onderzoekers zal begeleiden bij het ontwerpen van verbeterde studies in de toekomst die de voordelen en nieuwe risico's die nano-agrochemicaliën vertegenwoordigen beter kunnen evalueren in vergelijking met bestaande producten."

Concurrerende nieuwe producten ontwikkelen

De landbouw moet moderniseren en innoveren om aan de toenemende vraag naar voedsel van de groeiende wereldbevolking te voldoen, voegt ze eraan toe. Daartoe moeten we meer onderzoek doen om nieuwe producten te ontwikkelen die concurrerend zijn en kunnen helpen de landbouw van morgen duurzamer te maken.

"Ik zal doorgaan met het geven van begeleiding en het ontwikkelen van tools en technieken die worden ondersteund door degelijke wetenschap om de ontwikkeling van dergelijke producten te ondersteunen", zegt Kah. "Er is een duidelijke behoefte om zowel regelgevende instanties als de industrie in staat te stellen innovatie in deze sector te faciliteren."