Biotech & leven › Vertical farming & precisielandbouw
Kwantumdeeltjes uit tuinafval blijken insecten te verjagen
Het Japanse bedrijf Green Science Alliance heeft piepkleine deeltjes gemaakt van hout-, plant- en voedselafval die insecten op afstand houden. In een test hielden de deeltjes de wittevlieg, een beruchte landbouwplaag, weg zonder dat de dieren doodgaan. Hoe dat precies werkt, weet zelfs de onderzoeker nog niet.
Onderzoeker Ryohei Mori van Green Science Alliance maakte de deeltjes uit gewoon afval: zaagsel, plantenresten en etensresten. Met een chemisch proces perst hij hier koolstofkwantumdots uit, nanodeeltjes van slechts een paar nanometer groot. Dat is duizenden keren dunner dan een haar. Toen Mori de deeltjes testte op volwassen wittevliegen (Bemisia tabaci), bleken de insecten de behandelde oppervlakken te mijden. Volgens het bedrijf is dit de eerste keer dat zo'n afweereffect is aangetoond bij dit type nanodeeltje.
Afval als grondstof voor kwantumtechnologie
Kwantumdeeltjes worden normaal gemaakt van dure, soms giftige grondstoffen en gebruikt in bijvoorbeeld zonnepanelen, beeldschermen en medische scanners. Dat Green Science Alliance ze nu wint uit gratis of goedkoop afval, maakt het proces in potentie veel toegankelijker. Organisch afval als feedstock gebruiken past bovendien in de trend om reststromen een tweede leven te geven in plaats van ze te verbranden of te storten. Het bedrijf combineert dat idee nu met een heel andere toepassing: het weren van schadelijke insecten in de landbouw.
Waarom een afweermiddel beter kan zijn dan gif
Boeren bestrijden plagen als de wittevlieg vaak met insecticiden op basis van organofosfaten, pyrethroïden of carbamaten. Die stoffen doden insecten effectief, maar laten resten achter op gewassen en kunnen schadelijk zijn voor mens, dier en milieu. Een bekend chemisch afweermiddel is DEET, dat muggen en andere bijtende insecten wegjaagt zonder ze te doden. Sommige landen beperken het gebruik van DEET inmiddels vanwege mogelijke gezondheidsrisico's. Afweermiddelen hebben als voordeel dat insecten er minder snel resistent tegen worden, omdat ze niet direct dodelijk zijn. Ook vervliegen ze vaak sneller, waardoor er minder residu achterblijft. Een afweermiddel gemaakt van natuurlijk afval zou dit voordeel nog kunnen versterken.
Het mechanisme is nog een raadsel
Opvallend genoeg weet Mori zelf nog niet precies waarom de kwantumdeeltjes werken. Hij noemt drie mogelijke verklaringen. De deeltjes zijn zo klein dat ze celmembranen van insecten kunnen binnendringen en daar schade aanrichten. Ook zenden de deeltjes licht uit op golflengtes die insecten mogelijk onprettig vinden. Een derde mogelijkheid is een fotokatalytisch effect: onder invloed van zonlicht ontstaan elektronen die schadelijk zijn voor de insecten. Verder onderzoek moet uitwijzen welke verklaring klopt. Ook is uitgebreide veiligheidstest nog nodig voordat het middel praktisch ingezet kan worden. Green Science Alliance wil ondertussen kwantumdots uit meer soorten afval maken en testen op andere plaagdieren.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als het lukt om dit soort afweermiddelen op te schalen, kan de landbouw mogelijk minder chemische insecticiden gebruiken en tegelijk afvalstromen nuttig hergebruiken. Dat zou goedkoper en milieuvriendelijker gewasbescherming dichterbij kunnen brengen, al is er nog veel onderzoek nodig naar veiligheid en werkingsmechanisme.
- Koolstofkwantumdot
- Een nanodeeltje van koolstof, meestal 1 tot 9 nanometer groot, dat door zijn extreem kleine formaat andere natuurkundige eigenschappen heeft dan gewone materialen.
- Kwantumopsluitingseffect
- Het natuurkundige verschijnsel waarbij elektronen in een heel klein deeltje zich anders gedragen, waardoor het deeltje bijvoorbeeld licht van een specifieke kleur kan uitzenden.
- Fotokatalytisch effect
- Een reactie waarbij licht, meestal zonlicht, elektronen in een materiaal activeert die vervolgens chemische of biologische processen kunnen beïnvloeden.
- DEET
- Een veelgebruikte chemische stof in insectenwerende middelen tegen onder meer muggen, waarvan het gebruik in sommige landen inmiddels aan banden is gelegd.
- Wittevlieg (Bemisia tabaci)
- Een klein vliegend insect dat wereldwijd geldt als een van de schadelijkste landbouwplagen, onder meer bij groente- en sierteelt.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
