Die Verringerung der Verschmutzung durch Düngemittel kommt der menschlichen Gesundheit zusätzlich zugute.
Um wichtige Getreidekulturen zu gewinnen, haben Forscher eine Methode entwickelt, die es den Pflanzen ermöglicht, Stickstoffgas aus der Luft in Dünger umzuwandeln, um ihr Wachstum zu unterstützen, wie Interesting Engineering berichtet.
Die Methode, die darauf abzielt, eine Reihe von mindestens sieben Genen in den Mitochondrien und Chloroplasten der Nutzpflanzen zu platzieren, ermöglicht es Getreidepflanzen wie Mais und Reis, eine Stickstofffixierung durch Sonnenlicht zu erreichen, ohne Düngemittel auszubringen.
Vor fast 100 Jahren führte das Haber-Bosch-Verfahren zu einer enormen Steigerung der weltweiten Nahrungsmittelproduktion, indem es die Umwandlung von Stickstoff in der Atmosphäre in eine Form revolutionierte, die die Produktion von Düngemitteln im industriellen Maßstab ermöglichte.
Trotz der Massenproduktion des Produkts sei es jedoch in vielen Gebieten, beispielsweise in Afrika südlich der Sahara, aufgrund mangelnder Infrastruktur immer noch nicht möglich, erklärte IE. In dieser und ähnlichen Gegenden herrscht eine hohe Nahrungsmittelknappheit, ein Problem, das zunimmt, da extreme Wetterbedingungen die dort anbaubaren Pflanzen zusätzlich gefährden.
Ironischerweise hat das Haber-Bosch-Verfahren zwar Massenhungerattacken verhindert, hinterlässt aber auch einen großen CO2-Fußabdruck. Sie ermöglicht zwar die Massenproduktion von Nutzpflanzen, trägt aber auch zur Überhitzung der Erde bei, deren Auswirkungen Grundnahrungsmittel gefährden.
Der Biochemiker Lance Seefeldt von der Utah State University sagte der Veröffentlichung, dass fast 2 % der weltweiten Menge an schmutziger Energie für die Herstellung von Düngemitteln verwendet würden. Dies schadet nicht nur der Umwelt, sondern auch der Dünger selbst ist schädlich, da giftige Abflüsse verheerende Auswirkungen auf die Wasserökosysteme haben.
Um stark angeschlagenen Gebieten und der gesamten globalen Nahrungsmittelversorgung zu helfen, die aufgrund der Auswirkungen steigender globaler Temperaturen gefährdet ist, haben Seefeldt und USU-Senior Scientist Zhi-Yong Yang in der Vergangenheit an einem Projekt mit Kollegen in Spanien und den Vereinigten Staaten zusammengearbeitet fünf Jahre, um die Biologie von Getreidepflanzen neu zu gestalten.
Zunächst beschränkten sie die Anzahl der für die Stickstofffixierung benötigten Gene auf neun, stellten aber später überraschend fest, dass sie einige eliminieren konnten, die sie ursprünglich für kritisch hielten.
„Das Ziel besteht darin, Gene in den Mitochondrien und Chloroplasten der Nutzpflanzen zu platzieren, damit sie ausreichend Energie erzeugen können, um die Stickstofffixierung voranzutreiben“, sagte Yang gegenüber IE. „Das ist ein ziemlich cooler Beweis. Im Wesentlichen könnten diese kalorienreichen Nutzpflanzen – Reis, Mais und Kartoffeln – einen eingebauten Dünger haben.“
„Stück für Stück lernen wir, welche Gene und welche Kombination von Genen erforderlich sind, um die Stickstofffixierung in verschiedenen Zellen zu erreichen“, sagte Seefeldt. „Anstatt nur ein Horn zu spielen, versuchen wir, das gesamte Orchester zum gemeinsamen Spielen zu bewegen.“
Abgesehen davon, dass das Verfahren eine Lösung zur Beendigung der Nahrungsmittelknappheit in weniger entwickelten und weniger zugänglichen Gebieten bietet, indem es den Bedarf an giftigen Düngemitteln für einen großen Teil der Nutzpflanzen beseitigt, spielt es auch eine wichtige Rolle bei der Sanierung der Lebensmittel- und Landwirtschaftsindustrie. Die Verringerung der Verschmutzung durch Düngemittel kommt der menschlichen Gesundheit zusätzlich zugute.
Der Prozess bringt auch außergewöhnliche Vorteile mit sich. IE berichtete, dass Seefeldt und USU-Kollege Bruce Bugbee bei von der NASA finanzierten Bemühungen zusammengearbeitet haben, um zu untersuchen, wie menschliches Leben auf Langzeit-Weltraummissionen, einschließlich Reisen zum Mars, erhalten werden kann.
