SeedPlus

SeedPlus - Innovative Saatgutbeschichtung für Nachhaltigkeit und Ertragssicherheit - Ernten Sie Erfolg, selbst unter den härtesten Bedingungen!

Was bietet SeedPlus?

Widrige Umweltbedingungen wie Trockenheit und chemische Belastungen gefährden die Erträge in der Landwirtschaft. Mit neu entwickelten Saatgutbeschichtungen, die Wasser speichern und Samen vor Herbiziden schützen können, gewährleistet die SeedPlus-Technologie stabile Erträge. Wir entwickeln bedarfsangepasste Beschichtungen, die auf die Anforderungen der Kultur abgestimmt sind. Biologisch abbaubare Materialien im Verbund mit innovativen Technologien setzen neue Maßstäbe in der Landwirtschaft.

1. Wassermanagement
   • SeedPlus bietet Saatgutbeschichtungen, die Wasser optimal aufnehmen und speichern. Natürliche Formulierungen basierend auf Biopolymeren sorgen dafür, dass Samen in der Keimphase konstant mit Feuchtigkeit versorgt sind – auch bei Wasserknappheit. Die Beschichtung gibt das Wasser gezielt und gleichmäßig an den Keimling ab und verbessert so die Keim- und Wachstumschancen unter extremen Bedingungen.
2. Schutz vor Herbiziden
   • Die SeedPlus-Beschichtungen integrieren absorbierende Partikel, wie Aktivkohle als schützende Barriere gegen Herbizide. Diese Schutzschicht fängt schädliche Substanzen ab und verhindert, dass sie den Keimling erreichen. So wird die Pflanze, während der empfindlichen Keimphase vor chemischen Einflüssen bewahrt und gesundes Wachstum gefördert.
3. Umweltfreundliche Innovation
   • SeedPlus setzt auf biobasierte und nachweislich biologisch abbaubare Materialien, die aktiv zur Vermeidung von Mikroplastik beitragen und so die Umwelt schonen. Diese nachhaltigen Rohstoffe mindern den Eintrag von Schadstoffen und bieten in den entwickelten Verarbeitungsformen das Potenzial zur Übertragung auf weitere Anwendungen.

Der SeedPlus-Technologie liegen Kernkompetenzen in den folgenden FuE-Feldern zugrunde:

Materialentwicklung und Beschichtungstechnologie

Wir entwickelten Formulierungen für biologisch abbaubare Beschichtungen, die zwei zentrale Funktionen vereinen:

• Optimiertes Wassermanagement - Die Beschichtung reguliert die Wasseraufnahme und -speicherung gezielt und gibt die Feuchtigkeit bedarfsgerecht an das Saatgut ab. Dadurch wird der Samen in der frühen Entwicklungsphase der Kultur bei Trockenstress unterstützt.
• Schutz vor Herbiziden - Eine selektive Barriere bewahrt den Keimling vor schädlichen Herbiziden, ohne die Keimung oder das Wachstum zu beeinträchtigen.

Im Rahmen der Entwicklung von Beschichtungsformulierungen finden ausschließlich natürliche organische und anorganische Materialien Anwendung. Die effizientesten Zusammensetzungen ermitteln wir in systematischen Tests verschiedener Materialkombinationen. Zu den Materialkombinationen zählen Polysaccharide, Proteine, Gummis sowie poröse anorganische Materialien, wie beispielsweise Aktivkohle.
 

Verkapselungsverfahren, Mantelstruktur und Funktion

Zur Umsetzung der Beschichtung verwenden wir in der SeedPlus-Technologie verschiedene Verfahren, um die Saatgüter mit den ausgewählten Materialien zu verkapseln:

• Trommel-Coater In diesem Verfahren wird das Saatgut in einer rotierenden Trommel bewegt und die Beschichtungsmaterialien schrittweise zugegeben. Dieser Prozess führt zu einer gleichmäßigen Beschichtung des Saatguts und eignet sich für die Massenproduktion.
• Wirbelschichtverfahren Das Saatgut wird durch ein strömendes Gas in der Wirbelschicht gehalten und mit den Beschichtungsmaterialien besprüht. Dieses Verfahren ermöglicht eine präzise Steuerung der Schichtdicke und eignet sich besonders für empfindliche Saatguttypen.
   

Verträglichkeitstests und funktionale Untersuchungen

Ein weiterer zentraler Bestandteil in SeedPlus ist eine Rückkopplung in den Entwicklungsprozess durch die fortlaufende Evaluation der Funktionalität der entwickelten Formulierungen und Saatgutbeschichtungen. Hierbei wenden wir ein zweistufiges Untersuchungsverfahren an:

• Keimfähigkeit Zunächst wird die Verträglichkeit der verwendeten Rohmaterialien, Formulierungen, der Prozesseinstellungen und der Beschichtungen als Grundvoraussetzung überprüft, um sicherzustellen, dass sie die Keimung nicht beeinträchtigen. Dazu werden Keim- und Triebkraftstests unter kontrollierten Umweltbedingungen durchgeführt.

Bei nachgewiesener Verträglichkeit erfolgt die funktionale Optimierung der Beschichtung mit Bezug auf

• Wassermanagement Ein Hauptanliegen liegt in der Wasserspeicherkapazität der Saatgutbeschichtung durch biologische oder bioabbaubare Materialien. Diese Eigenschaft wird im Zuge des Entwicklungsprozesses sukzessive in standardisierten Trockenstressversuchen im Hochdurchsatz, über anwendungsnahe Gewächshausversuche bis hin zu Freilandversuchen untersucht und verifiziert.
• Schutzwirkung Die Effektivität der Schutzschicht gegenüber Herbiziden oder gegenüber anderen Schadstoffen wird während der Entwicklungsphase ebenfalls in Hochdurchsatzversuchen getestet, und später, unter realen Feldbedingungen überprüfen. Insbesondere wird untersucht, wie gut und lange die Aktivkohle die Herbizide bindet, die Keimung ermöglicht und das Wachstum des Keimlings schützt.

Die Beschichtungsstrategie kann kulturspezifisch optimiert und durch biologische Additive ergänzt werden, um individuelle Anforderungen der Kultur bzw. der Samen zu erfüllen.

Umweltbewertung 

Für die neuartigen Saatgutbeschichtungen etablierten wir eine Screening-Plattform zur Bewertung der Umweltverträglichkeit, um bereits während der Materialentwicklung belastbare Aussagen zur Ökotoxizität und zum Abbauverhalten der Beschichtungsmaterialien treffen zu können. Ziel ist es, umweltrelevante Risiken frühzeitig zu identifizieren.  

Ökotoxikologie

• Aquatische Ökotoxikologie Im Rahmen des Screeningverfahrens für die aquatischen Untersuchungen wurden nach OECD TG 201, 202 und 236 Grünalgen, Wasserflöhe und Embryos des Zebrabärblings als Modellorganismen herangezogen. Um zeit-, platz- und substanzschonend zu arbeiten, wurden die Testsysteme teilweise miniaturisiert und modifiziert. Somit konnte beispielsweise die OECD TG 236 um Transkriptomanalysen ergänzt werden.
• Terrestrische Ökotoxikologie Die Diversität des terrestrischen Ökosystems wird über Modellorganismen der Mikro-, Meso- und Makrofauna erfasst (OECD TG 216, ISO 15685, ISO 20130, qPCR: archaeale und bakterielle amoA, OECD TG 232, OECD TG 222, ISO 17512-1). Die Ergebnisse zeigen, dass die Bodenmikroorganismen die sensitivste Organismengruppe darstellt, während die anderen untersuchten Organismen weniger empfindlich reagierten.

Abbauverhalten

• Die Untersuchung des Abbauverhaltens erfolgte mit einer standardisierten Screening Methode (OECD TG 301) in wässrigem Klärschlammmedium. Darauf basierend wurde eine modifizierte Screening Methode entwickelt, um in kürzerer Zeit mit weniger Aufwand die potentielle Abbaubarkeit von Polymeren zu bestimmen.
• Ergänzend wird der Abbau der neuen Saatgutbeschichtung in einer Simulationsstudie in Böden (OECD TG 307) getestet. ¹⁴C-isotopenmarkierte Polymere in Kombination mit modernen analytischen Verfahren (Pyrolyse-GC/MS, FFF-MALS) ermöglichen eine detaillierte Analyse des Abbauverhaltens.
• Die Übertragbarkeit der Ergebnisse aus der Simulationsstudie wird mit einem Outdoor-Versuch unter realen Umweltbedingungen überprüft. Auch dabei wird die ¹⁴C-Isotopenmarkierung genutzt, um den Abbau zu verfolgen.

Die SeedPlus-Technologie entwickelten wir in einem internen Fraunhofer PREPARE Projekt, sie bietet folgende zentrale Vorzüge:

1. Optimierte Keimbedingungen und gesteigerte Erträge
   SeedPlus verbessert die Keimbedingungen durch eine gezielte Wasserabgabe sowie einen effektiven Schutz vor Schadstoffen. Diese optimierten Wachstumsbedingungen tragen insbesondere in der frühen Entwicklungsphase der Pflanze zu einer erhöhten Widerstandsfähigkeit bei. Die verbesserte Nährstoff- und Wasserversorgung führt zu robuster Bestandsetablierung und in der Folge zu gesicherten und höheren Erträgen, was die Effizienz der landwirtschaftlichen Produktion steigert.
2. Reduzierter Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel
   Durch den in SeedPlus integrierten Schutzmechanismus gegenüber Herbiziden wird eine selektive Barriere für den Keimling hergestellt. Der Vorteil dieses Schutzes liegt in der gemeinsamen und punktgenauen Ausbringung von Auflaufherbiziden und Wasser ausschließlich in der Saatreihe, was die neue SeedPlus Sätechnik ressourcenschonend, wirtschaftlich lukrativ und vor allem verträglicher für Mensch und Umwelt macht. Dies wirkt sich nicht nur positiv auf die Umwelt aus, indem Boden- und Wasserbelastungen minimiert werden, sondern trägt auch zum langfristigen Erhalt der Bodenfruchtbarkeit und zur Förderung eines gesunden Agrarökosystems bei. Zudem kann eine Reduktion chemischer Substanzen zur Verringerung von Resistenzen bei Unkräutern beitragen.
3. Hohe Skalierbarkeit und Flexibilität in der Anwendung
   Ein zentraler Vorteil der SeedPlus-Technologie ist ihre Anpassungsfähigkeit an verschiedene Saatgutarten und -größen. Daher ist sie in unterschiedlichen agrarwirtschaftlichen Bereichen anwendbar und erlaubt individuelle Anpassungen an die Anforderungen. Darüber hinaus ermöglicht die SeedPlus-Technologie eine effiziente Massenproduktion, was sie auch für großflächige Anbaugebiete wirtschaftlich attraktiv macht.
4. Fokus auf Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit
   SeedPlus setzt auf umweltfreundliche Materialien, die vollständig biologisch abbaubar sind. Das minimiert die Belastung landwirtschaftlicher Flächen und angrenzender Ökosysteme. Die nachhaltige Konzeption dieser Saatguttechnologie trägt somit maßgeblich zur Reduktion von Umweltbelastungen bei und unterstützt eine umweltverträgliche Landwirtschaft.

SeedPlus verbindet technologische Effizenz und ökologische Verantwortung zu einer innovativen Lösung für die moderne Landwirtschaft. Die Technologie bietet ökonomische mit ökologischen Vorteilen und kann dazu beitragen, die Herausforderungen einer nachhaltigen Nahrungsmittelproduktion zu bewältigen. SeedPlus – für eine zukunftssichere Landwirtschaft