Mogelijkheidsstudie naar alternatieve biogebaseerde binders voor zaadcoatings

Verduurzaming van de land- en tuinbouw is een actueel thema. In de zoektocht naar een economische en milieuvriendelijke manier om landbouwchemicaliën te verspreiden op het veld, zijn zaadcoatings populair. Landbouwchemicaliën zijn essentieel ter bescherming van gewassen en om opbrengsten te maximaliseren. Zaadcoatings vormen een dun film laagje om het zaad waarin groeistimulerende en ziektewerende substanties verwerkt worden. De huidige coatings zijn gemaakt uit synthetische polymeren die echter gebaseerd zijn op fossiele grondstoffen en aanleiding geven tot vervuilende microplastics bij degradatie. Biopolymeren kunnen een alternatief bieden, maar tot op heden is het niet gelukt om de synthetische polymeren te evenaren qua eigenschappen. Vooral het vinden van een juiste balans tussen stofvorming bij frictie van de zaden (“dust-off”) en het vloeivermogen van de zaden, is een uitdaging bij gebruik van biopolymeren.
Het doel van het project is om een eenvoudig vernetbare vorm van poly(asparaginezuur), eventueel in aanwezigheid van cellulose fibrilen, te testen als biogebaseerde en biodegradeerbare component in watergedragen zaadcoating formulaties. Er zal onderzocht worden wat deze alternatieve materialen bieden qua toepassingsmogelijkheden in de zaadcoatingsindustrie.

Eindrapportage

Het doel van het project is om een eenvoudig vernetbare vorm van poly(asparaginezuur) te testen als biogebaseerde en biodegradeerbare component in watergedragen zaadcoating formulaties. Het is met name belangrijk dat de gecoate zaden een lage “dust-off” (stofvorming bij wrijving van de zaden) vertonen terwijl het vloeivermogen van de gecoate zaden (de zaden mogen niet aan elkaar plakken) behouden blijft.

Als vernettingsmethode werd complexering van de carbonzuurgroepen van de polyasparaginezuurketens bestudeerd via ionische complexatie met metaalionen (Ca(OH)2, Al(SO4)3, CaCl2, ZnO, FeCl3) en in verschillende concentraties (5 en 10%). Meerdere waterige coatingformuleringen werden bereid met behulp van deze bindmiddelen.
Zaadcoatings op maïs en gerst werden gemaakt met die ionisch gecomplexeerde polyasparaginezuurmonsters als bindmiddel. In termen van kiemkwaliteit vertonen alle met polyasparaginezuur vernette bindmiddelen een iets lagere kiemkracht dan het referentiebindmiddel, maar er werden geen significante negatieve effecten waargenomen. Ook werden geen fytotoxische effecten waargenomen. Dit suggereert dat gewasbescherming in combinatie met deze ionisch vernette polyasparaginezuurbinders een verwaarloosbaar negatief effect heeft op de kiemkracht.
Het vloeivermogen van de met polyasparaginezuur gecoate zaden was iets lager dan de referentie. De dust-off rate werd ook gemeten en zou lager moeten zijn dan een zaadspecifieke referentiewaarde. Bij maïs overschrijden alle geteste coatings de referentiewaarde. Bij gerst hebben alle geteste coatings een dust-off rate onder de referentiewaarde, wat veelbelovend is.
Daarnaast was een van de belangrijkste aspecten de biologische afbreekbaarheid van de coating. Op basis van de resultaten kan worden geconcludeerd dat de coating onder omgevingsomstandigheden in de loop van de tijd biologisch afbreekbaar is.
Dit haalbaarheidsproject toont aan dat we op de goede weg zijn om een biogebaseerde en biologisch afbreekbare coating te ontwikkelen op basis van polyasparaginezuur als bindmiddel met een goed vloeivermogen en een lage dust-off rate. Daarom gaan Innoveins en de UM in gesprek over een vervolgtraject.