Agrochemie

Versprühung von Pflanzenschutzmittel

Die Agrochemie (auch Agrarchemie, Agrikulturchemie) ist ein Forschungs- und Entwicklungszweig der Chemie und gleichzeitig ein großindustrieller Produktionsbereich. Ohne agrochemische Produkte wie Dünger und Pflanzenschutzmittel würde die Nahrungsversorgung der Welt bei wachsender Weltbevölkerung, geringer werdenden Anbauflächen und erhöhter Nachfrage nach Biokraftstoffen zusammenbrechen.

Geschichte

Schon seit Beginn des Pflanzenbaus sucht der Mensch nach Methoden, das Pflanzenwachstum zu verbessern und das Saatgut und die Ernte vor Schädigungen zu bewahren mit dem Ziel, die Ausbeute und Qualität der Ernte zu steigern und die Ernährung der Bevölkerung sicherzustellen. In der Antike begann der Mensch sich chemischer Methoden, vor allem der Düngung, zu bedienen. Die Babylonier verwendeten organische Düngemittel wie Stallmist oder Gülle sowie pflanzliche Produkte wie Kompost, die Ägypter nutzten den bei Überschwemmungen zurückbleibenden Nilschlamm als mineralischen Dünger. Homer erwähnte um 800 vor Christus in der Odyssee die Verwendung von Kuhdung als Dünger. Plinius der Ältere berichtete über die Verwendung eines kalkhaltigen Mergel als anorganischen Mineraldünger durch die Ubier sowie über die Gründüngung, bei der die Römer Hülsenfrüchte wie Ackerbohnen zur Bodenverbesserung unterpflügten.

„Der Boden, auf dem Ackerbohnen angebaut werden, freut sich gleich, als ob er eine Düngung erhalten hätte.“

– Plinius der Ältere: Naturalis historia

Im Mittelalter, am Ende des ersten Jahrtausends nutzten Menschen in Mitteleuropa Holzaschedünger als Lieferant von Kalium.

Neben der ausreichenden Pflanzenernährung war die Vernichtung der Ernte durch Insekten und Pilzbefall ein ernstes Problem. Im Altertum setzten Bauern in Öl suspendierter Schwefel sowie Arsen als Insektizid ein.^[1] Um 1637 begannen die Menschen Methoden gegen den Pilzbefall von Getreidesamen zu entwickeln. Basierend auf der Entdeckung, dass aus der See zurückgewonnenes Saatgut keinen Pilzbefall aufwies, entwickelten sie eine Methode, Saatgut mit Salzwasser und Kalk zu behandeln.^[2] Im Jahr 1755 beschrieb Mathieu Tillet in seinem Werk Dissertation sur la cause qui corrompt et noircit les grains de blé dans les épis; et sur les moyens de prévenir ces accidents die Behandlung von Weizensamen mit Kalk und Salz gegen die später von Charles und Louis Tulasne nach ihm benannten Pilze Tilletia tritici und Tilletia laevis.^[2]

Im Jahr 1798 entwickelte der Ökonom und Demograph Thomas Robert Malthus in seinem Essay On the Principle of Population die These, dass die Nahrungsmittelproduktion nur arithmetisch steigen könnte, während die Weltbevölkerung geometrisch wachsen würde. Demnach wird ein Zeitpunkt eintreten, wo die Ernteerträge nicht mehr für die Ernährung der wachsenden Erdbevölkerung ausreichen würden. Um dieselbe Zeit empfahlen Alexander von Humboldt den Einsatz von Guano und Thaddäus Haenke den Einsatz von Chilesalpeter zur Düngung.

Erste systematische Untersuchungen zur Agrochemie führte Justus von Liebig ab 1840 durch, angeregt durch eine Hungersnot im Jahre 1816, dem sogenannten Jahr ohne Sommer. Er entdeckte, dass Pflanzen Phosphor aus dem sogenannten Superphosphat erheblich schneller aufnahmen und damit eine landwirtschaftliche Ertragssteigerung möglich war.^[3] Liebig wurde zum Begründer der Mineraldüngung. Basierend auf seiner wissenschaftlichen Arbeit wurden vor allem in England und Deutschland Unternehmen gegründet, die mineralische Dünger herstellten. So wurde Superphosphat im Jahr 1846 in England und ab 1855 in Deutschland hergestellt. Des Weiteren wurden große Mengen von Salpeter aus Chile sowie Guano aus Peru importiert. Kurz darauf wurde erkannt, dass Ammoniumsulfat, ein Nebenprodukt der Kokerei sich als Stickstoffdünger eignet. Mit der Entwicklung des Haber-Bosch-Verfahrens im Jahr 1909, für das Fritz Haber und Carl Bosch mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurden, stand Stickstoffdünger im großen Maßstab zur Verfügung. Neben den wichtigen Düngern wie Stickstoff, Phosphor, Kalium wurde bald die Bedeutung der Spurenelemente wie Zink, Bor, Mangan, Kupfer und Molybdän entdeckt.

Unkräuter wurden ab Mitte der 18. Jahrhunderts teilweise durch Salze wie Eisensulfat, Kupfersulfat und Schwefelsäure, später auch Natriumchlorat und Dinitro-orthokresol bekämpft.^[4] Bis zur Entwicklung der Herbizids 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure wurden Unkräuter jedoch meist durch mechanische Bearbeitung entfernt. Ab 1945 erfolgte die Entwicklung einer ganzen Reihe von Herbizidwirkstoffen wie Carbamate, Triazine, Sulfonylharnstoffe und Aminosäurederivate. ^[1]

Schädlinge wie Phytophthora infestans vernichteten in den 1840er Jahren in Irland mehrfach die gesamte Kartoffelernte, was zu einer Hungersnot mit vielen Toten führte. Ereignisse wie diese führten zu einer intensiven Forschungstätigkeit auf dem Gebiet der Agrochemie.

Anwendung

Hauptprodukte sind Pflanzenschutzmittel wie:

• Herbizide
• Insektizide
• Molluskizide
• Beizen
• Fungizide

sowie Düngemittel.

Sie befasst sich mit physiologischen Vorgängen in Tieren (Nutztiere Tiergesundheit, Schädlinge Abwehr, z.B. durch Insektizide), Pflanzen (Nutzpflanzen Schutz, Düngung; Schadpflanzen Reduktion) und den chemischen Vorgängen in land- und forstwirtschaftlichen Böden.

Als Wirkstoffe werden verschiedene Chemikaliengruppen eingesetzt. Zum Einsatz kommen neben rein organischen Stoffen wie Amiden, Aniliden, Carbamaten, Pyrethroiden oder Benzimidazolen auch organische Zinn- und Phosphorverbindungen, Mineralöle und viele weitere Stoffe. Eine Herausforderung stellt die Formulierung dar. Einsatzfertige Agrochemikalien bestehen häufig aus einem Gemisch mehrerer Wirkstoffe sowie Emulgatoren, Stabilisatoren und anderen Nicht-Wirkstoffkomponenten, die den Einsatz eines Wirkstoffes als Pflanzenschutzmittel erst ermöglichen.^[5]

Führende Großunternehmen der Branche sind dabei, die Agrochemie durch die Biotechnologie und den Einsatz genmanipulierter Pflanzen zu ergänzen.

Multinationale Konzerne der Agrochemie sind unter anderen Monsanto, Bayer CropScience, DuPont, Syngenta und Makhteshim Agan.

Einzelnachweise

Weblinks

• Ullmann's Agrochemicals, von Wiley-Vch (als Google-Book)