Projekt SeedPlus

Neben der Entwicklung der Formulierungen und Verkapselungstechnologien wird parallel eine Prüf- und Bewertungsstrategie hinsichtlich des Umweltschutzes etabliert, mit deren Hilfe das Umweltrisiko in Bezug auf Ökotoxizität und Abbaubarkeit beurteilt werden kann. Dazu werden neue Endpunkte zur Bewertung der Abbaubarkeit von Polymeren in der Umwelt erforscht und etabliert, welche für die in SeedPlus entwickelten Schichtmaterialien Anwendung finden. Die Entwicklung von Screening-Methoden zum Umweltverhalten und zur Umweltwirkung von polymeren Schichtmaterialien erlauben eine schnelle und kosteneffiziente Entwicklungsphase durch das frühe Erkennen von Risiken in Bezug auf die regulatorische Akzeptanz des späteren Produkts. Eine Anwendung der Screening-Methoden bei der Entwicklung von anderen polymeren Materialien, die in die Umwelt eingebracht werden, ist möglich.

Fortlaufend und begleitend wird das potenzielle Umweltrisiko der eingesetzten Stoffe bewertet. Die dafür entwickelten Methoden bilden die Grundlage einer Bewertungsstrategie für Biopolymere und andere Agrarhilfsstoffe, wie sie bis hierhin noch nicht besteht. Basierend auf den aus zur Verfügung gestellten Materialien wird eine zweistufige Teststrategie verfolgt.

Zunächst wird im intrinsischen Screening Verfahren eine breite Testung hinsichtlich Abbaubarkeit und Toxizität durchgeführt. Hierbei werden verwendete und entwickelte Materialien als Einzelkomponenten analysiert. Das Umweltverhalten (Fate) der Komponenten wird durch Untersuchung des Bioabbaus in miniaturisierten Ansätzen mit Klärschlamm bewertet. Entscheidend in dieser Analyse ist eine generelle Aussage zur Abbaubarkeit (ja/nein), mit der Möglichkeit einer grundlegenden Charakterisierung des Abbaus bzw. Identifizierung von Abbauprodukten (und ggf. eine Rückkopplung zu Ökotoxikologie, falls Untersuchungen zu Umweltwirkung mit Abbauprodukten relevant werden). Die Identifizierung der Abbauprodukte in komplexer Umweltmatrix wird durch die Herstellung von ¹⁴C-markierten Formulierungen und die Etablierung von analytischen Methoden ermöglicht, so dass diese analytische Methodik nach Möglichkeit anschließend auf unmarkierte Substanzen und Abbauprodukte übertragen werden kann. Für eine belastbare Bewertung der Abbaubarkeit wird ein Vergleich der Ergebnisse aus dem Klärschlamm-Screening mit Ergebnissen eines Abbaus in Böden durch ein Bodenabbau-Screening und exemplarischen Studie nach OECD 307 (Akzeptanz der Regulierungsbehörden) durchgeführt.

Die Umweltwirkung wird zunächst mit Lösungen oder wässrigen Eluaten der Materialien auf aquatische und terrestrische Modellorganismen untersucht. Zur Abdeckung aller Trophieebenen werden miniaturisierte Algen-, Daphnien- und Fischembryotests etabliert. Durch Kombination mit OMICs-Methoden werden in diesen Tests auch schädliche Wirkmechanismen auf der molekularen Ebene erfasst. Des Weiteren werden miniaturisierte Schnelltests angewandt, um die Wirkung auf Bodenmikroorganismen zu betrachten. Jeweilige Ergebnisse werden mit Ergebnissen von akzeptierten Zulassungstests nach OECD verglichen, idealerweise gestützt durch exemplarisch vorhandene Literaturwerte oder alternativ durch selbst generierte experimentelle Werte. Vor Herstellung des fertigen Produkts (verkapseltes Saatgut) werden Komponenten, die als nicht-toxisch und abbaubar identifiziert wurden, zur Bestätigung der Unbedenklichkeit nochmals auf ihre Wirkung auf Boden(mikro)organismen überprüft.

Anschließend wird in der Umweltsimulation in Kleinlysimetern das Verhalten des verkapselten Saatguts bewertet. Die Untersuchung und Bewertung von Fate und Effekt auf Bodenmikroorganismen erfolgt dabei gleichzeitig und anhand neu entwickelter Methoden.