Plastikmulch ist problematisch – und zwar überall. Können wir es besser machen?

Jul 03, 2023

Plastik wird in der Landwirtschaft reichlich verwendet, eine nachhaltige Entsorgung ist jedoch nahezu unmöglich. Forscher und Landwirte suchen nach Lösungen und nutzen dafür Erdbeeren.

Im Skagit Valley in Washington wird der Beginn des Sommers weitgehend durch die ersten reifen roten Erdbeeren gekennzeichnet. Direkt an der State Route 20, die von Burlington nach Westen führt, liegt der Standort Skagit Valley von Viva Farms. Viva Farms ist eine gemeinnützige Organisation, die neuen und über begrenzte Ressourcen verfügenden Landwirten den Zugang zu Land, Ausrüstung und mehr ermöglicht. Auf diesem Gelände befinden sich 18 Inkubatorfarmen und eine 0,5 Hektar große Studentenfarm. Verkaufs- und Bildungsmanagerin Katherine Myrvold bringt den Studierenden im Kurs „Praktikum in nachhaltiger Landwirtschaft“ bei, wie man hier viele Dinge anbaut, darunter auch zwei Erdbeerbeete.

Erdbeeren gehören zu den vielen Kulturpflanzen, die während ihrer Vegetationsperiode häufig Plastikmulch verwenden. Beim Mulchen wird die Erde rund um eine Pflanze mit etwas bedeckt, das ihr beim Wachstum hilft. Myrvold sagt, dass Plastikmulch – lange, dünne Folien aus Polyethylen – für die Erdbeeren bei Viva Farms zwei Hauptzwecken dient.

„Es gibt dem Boden Wärme, was für eine wärmeliebende Kulturpflanze wie Erdbeeren wirklich vorteilhaft ist. Und es hilft auch bei der Unterdrückung von Unkraut, was im ökologischen Landbau immer eine Herausforderung darstellt.“

Aber es gibt einen entscheidenden Nachteil. Es gibt keine durchgängig zugänglichen Mechanismen zur nachhaltigen Entsorgung von Kunststoff-Mulchfolien am Ende ihrer Lebensdauer. Darüber hinaus zeigen Untersuchungen, dass abtrünnige Teile dieses Kunststoffs als Mikroplastik in den Boden und in die Gewässer gelangen können – Kunststoffteile mit einer Länge von weniger als fünf Millimetern, die ernsthafte Gesundheits- und Ökosystemprobleme darstellen.

„Wir reden auf der Studentenfarm immer darüber – es ist so, als ob das schmutzige Geheimnis des ökologischen Landbaus und der Landwirtschaft im Allgemeinen nur die Menge an Abfall ist – die Menge an Einwegplastik“, sagt Myrvold. „Wir sind also sehr offen dafür, eine Alternative zu finden.“

Doch die aktuellen Alternativen haben auch Nachteile. Myrvold sagt, dass sie ein Jahr lang versucht haben, Papiermulch zu verwenden, aber dieser riss zu leicht, war nicht flexibel genug und große Schwaden davon wurden vom Wind weggeweht.

„Damals hat es die Aufgabe nicht erfüllt“, sagt Myrvold.

Ein neuer USDA-Zuschuss in Höhe von 8 Millionen US-Dollar wird es Forschern der Washington State University (WSU) ermöglichen, Lösungen für das Recycling von Kunststoffmulch am Lebensende sowie wirksame biologisch abbaubare Mulchoptionen zu untersuchen. Forscher verschiedener Institutionen und Industriepartner wie Natureripe und Driscoll's werden teilnehmen, wobei die Mitwirkenden von beiden Küsten stammen. Obwohl in vielen Kulturen Mulchfolie aus Kunststoff verwendet wird, konzentriert sich dieses Projekt auf eine Frucht, die diese häufig verwendet: die Erdbeere.

Erdbeeren von Viva Farms. (Foto von Marcus Badgley.)

Der Einsatz von Plastik in der Landwirtschaft, bekannt als „Plastikkultur“, ist weit verbreitet. Der Agrarsektor der Vereinigten Staaten verbraucht jedes Jahr eine Milliarde Pfund Plastikmulch. Bei der Entsorgung landet der überwiegende Teil dieser Folie auf der Mülldeponie oder wird vergraben oder verbrannt.

Als in den 1950er Jahren mit der Verwendung von Plastikmulch begonnen wurde, erwies es sich für die Landwirte als äußerst hilfreich. Zu den Vorteilen zählen die Wärmespeicherung für ein schnelleres Wachstum, die Speicherung von Dünger und die Unterdrückung von Unkraut. Es hat sich auch als die wirtschaftlichste Option für Menschen erwiesen, die im kommerziellen Maßstab anbauen.

Kunststoffmulch besteht aus Polyethylen oder PE. PE ist recycelbar, aber die meisten Mulchfolien aus Kunststoff werden aufgrund einiger wichtiger Hürden nicht recycelt. „Es spricht einiges gegen Sie“, sagt Karl Englund, Forschungsprofessor in der Abteilung für Bau- und Umweltingenieurwesen der WSU, der die Recyclingkomponente der Stipendienforschung der WSU leitet.

Das Recycling von Plastikmulch ist nicht so einfach wie das Entsorgen Ihres Haushaltsabfalls in der blauen Tonne.

Kunststoff-Mulchfolie verbringt ihr Leben im Schmutz und Verschmutzung ist ein echtes Hindernis. Recycling ist grundsätzlich nur dann möglich, wenn die Schadstoffe weniger als 5 Prozent des Gewichts von Plastikmulch ausmachen. Doch bis zum Ende der Vegetationsperiode kann das Gewicht des Plastikmulchs um bis zu 80 Prozent zunehmen – alles direkt aufgrund von Schmutz und organischem Material.

Traktor legt Plastikmulch vor der Vegetationsperiode aus. (Foto von Jazmine Mejia-Muñoz.)

Darüber hinaus gibt es in der Industrie noch keine einheitlichen Wege zum Recycling von Kunststoffmulch.

„Wenn es keine Möglichkeit gibt, es zu entfernen, wen interessiert es dann, wenn Sie es reinigen?“ sagt Englund. „Wenn man da draußen eine Industrie aufbaut, die damit umgehen kann, oder zumindest eine Gruppe, die sagen kann: ‚Das nehme ich, aber du musst es reinigen‘, dann denke ich, dass immer mehr Leute damit beginnen werden, es zu reinigen.“ . Das ist die Hoffnung.“

Englund und sein Team werden drei verschiedene Wege zum Recycling von Plastikmulch aus Erdbeerfeldern untersuchen: durch Pyrolyse, zur Verwendung in Straßenasphalt und als potenzielles Zusatzmaterial für Terrassendielen. Sie werden Mulch von Erdbeerfeldern an verschiedenen Partnerstandorten in den USA in Florida, Kalifornien, Nebraska und Washington und mit unterschiedlichem Sauberkeitsgrad verwenden. Erdbeeren sind eine ideale Kulturpflanze, auf die man sich bei dieser Forschung konzentrieren sollte, da sie im ganzen Land und in verschiedenen Bodensystemen, Klimazonen und Wachstumsbedingungen beliebt sind.

Aber die Diskussion über den Umgang mit Altmaterialien muss beim ursprünglichen Entwurf beginnen, sagt Englund.

„Die Lage, in die wir uns mit diesen Spezialpolymeren begeben, ist ein Sumpf“, sagt Englund. „In ihnen steckt viel Design und kein Design für den Rückbau.“ Wir müssen anfangen, dieses Zeug besser zu entwerfen.“

Der Großteil der US-Erdbeeren wird in Kalifornien angebaut – in diesem Jahr auf mehr als 40.000 Acres. Plastikmulch, der für Erdbeeren und andere Nutzpflanzen verwendet wird, ist jedoch zu einem Problem geworden, da Plastikmüll in die Gewässer gelangen kann.

„Direkt an der Küste gibt es viele landwirtschaftliche Felder. Deshalb versuchen wir, sehr eng mit Interessenvertretern der Landwirtschaft zusammenzuarbeiten, um Präventionsstrategien zu finden, die dazu beitragen können, die Menge an Plastik zu reduzieren, die ins Meer gelangen kann“, sagt Jazmine Mejia-Muñoz, Programmmanagerin für Wasserqualität bei der California Marine Sanctuary Foundation ( CMSF), im Detail für das Monterey Bay National Marine Sanctuary der NOAA. Durch die Zusammenarbeit mit Forschern und großen Beerenproduzenten in der Region versuchen die Organisationen, den Zusammenhang zwischen der Verwendung von landwirtschaftlichem Plastik und dem Plastikmüll im Meer aufzubrechen.

Mikroplastikverschmutzung ist ein globales Problem. Obwohl es schwierig ist, das wahre Ausmaß des Problems abzuschätzen, geht man davon aus, dass sich zwischen 50 und 75 Billionen Plastik- oder Mikroplastikteile im Ozean befinden. Während Mulch bei weitem nicht der einzige Verursacher dieses Problems ist, sind landwirtschaftliche Kunststoffe sicherlich ein Faktor. Mulch, der mit der Zeit zerfällt, könnte Teil der Lösung sein, obwohl ein Haupthindernis im Zusammenhang mit dem derzeit auf dem Markt erhältlichen, im Boden biologisch abbaubaren Kunststoffmulch darin besteht, dass er sich in verschiedenen Klimazonen und Feldbedingungen nicht einheitlich verhält. CMSF arbeitet mit dem WSU-Team zusammen, um Versuche für biologisch abbaubaren Mulch auf Erdbeerfeldern durchzuführen. Das Unternehmen arbeitet außerdem mit California Sea Grant zusammen, um neue Technologien zu erforschen, um Verunreinigungen aus der Kunststofffolie zu entfernen, ohne dass Abwasser entsteht, was die Bemühungen zur Wiederverwertung des Materials unterstützen würde.

Erdbeeren, die an der kalifornischen Zentralküste mit bodenbiologisch abbaubarem Mulch angebaut werden. (Foto von Jazmine Mejia-Muñoz.)

Die Zukunft von Mulch wird laut Mejia-Muñoz wahrscheinlich nicht nur mit neuen Kunststoffrecyclingstrategien oder biologisch abbaubarem Mulch einhergehen. Es wird auf eine Kombination verschiedener Strategien ankommen, um einen Weg nach vorne zu finden, der für verschiedene landwirtschaftliche Systeme mit unterschiedlichen Anforderungen funktioniert. Es geht nicht nur darum, neue Wege zu finden, die funktionieren – sie müssen auch effizient und skalierbar sein.

„Damit die Technologie implementiert werden kann, muss sie realisierbar sein und mit dem System und der Wirtschaft, die sie umgibt, einen Sinn ergeben“, sagt Mejia-Muñoz.

Sollten Landwirte einfach komplett auf Plastik verzichten? So einfach sei das gar nicht, sagt Mejia-Muñoz.

„Die Landwirte hier sind dafür verantwortlich, den Nahrungsmittelbedarf zu decken, und sie ernähren die Welt“, sagt Mejia-Muñoz. „Und um diesen Bedarf zu decken, setzen sie auf wirklich effektive Technologie.“

Es gibt mehrere Alternativen zu Plastikmulch – aber noch kann keine ganz in die Fußstapfen von Plastik treten.

Im Boden biologisch abbaubare Mulchfolie aus Kunststoff ist bereits auf dem Markt, es gibt jedoch erhebliche Hindernisse. Es wird bei unterschiedlichen Feldbedingungen uneinheitlich abgebaut und kann nicht für den ökologischen Landbau verwendet werden, wenn es nicht zu 100 Prozent biobasiert ist, was für den Einsatz in zertifizierten Biobetrieben in den USA erforderlich ist.

Letztes Jahr begannen an der WSU und der North Dakota State University Versuche, die wirksamste Formel von Hydromulch zu ermitteln, einem Material aus Papier, Wasser und Klebrigmacher. Hydromulch könnte zu einem geschlossenen Kreislaufsystem in der Landwirtschaft beitragen, wenn die für den Transport von Produkten verwendeten Kisten dann zu dem Papier werden könnten, das für die Herstellung des Hydromulchs benötigt wird.

Schachtel mit frisch gepflückten Erdbeeren von Viva Farms. (Foto von Katherine Myrvold.)

Katherine Myrvold von Viva Farms sagt, dass Viva Farms trotz der in der Vergangenheit nicht zufriedenstellenden Erfahrungen mit Papiermulch offen für neue Techniken oder Werkzeuge wäre. Sie würde sich wirklich über die Alternative freuen, dem Boden Wärme zuzuführen – im pazifischen Nordwestklima macht der Wärmeschub wirklich einen Unterschied.

„Wir würden es gerne noch einmal versuchen, wenn es eine neuere Sorte gibt, die die ganze Saison über besser hält“, sagt sie.

Myrvold glaubt, dass auch andere dafür offen wären.

„Ich weiß, dass es viele Menschen gibt, die aus allen möglichen wertebezogenen Gründen im ökologischen Landbau arbeiten“, sagt Myrvold. „Es scheint naheliegend zu sein, dies dahingehend auszuweiten, dass wir uns bemühen, die verschwenderischsten Bestandteile dessen, was Sie auf Ihrem Bauernhof verwenden, zu recyceln.“

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Hat jemand Basaltgewebe in dieser Anwendung ausprobiert? Es würde einiges mehr kosten, sollte aber unbegrenzt halten. Die Herstellung der Fasern verbraucht nicht unerhebliche Mengen an Energie und die Fasern selbst können genauso gefährlich sein wie andere Mineralfasern. Chemisch gesehen ist die Faser sehr inert.