AT515551A4 - Verfahren zur Herstellung eines auf das Bakterium Erwinia amylovora bakterizid wirkenden Pflanzenschutzmittels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines auf das Bakterium Erwinia amylovora bakterizid wirkenden Pflanzenschutzmittels auf der Basis einer Kaliumaluminiumsulfat enthaltenden wässrigen Lösung. Die Kaliumaluminiumsulfat enthaltende wässrige Lösung wird in einer einkammrigen Elektrolysezelle, die als Elektrode zumindest eine Diamantelektrode enthält, elektrolytisch behandelt, wobei die elektrolysierte Lösung als Pflanzenschutzmittel eingesetzt wird.

Description

pro aqua Diamantelektroden Produktion GmbH & Co. KG PA 8435

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines auf das Bakterium Erwinia amylovora bakterizidwirkenden Pflanzenschutzmittels

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines auf das Bakterium Erwiniaamylovora bakterizid wirkenden Pflanzenschutzmittels auf der Basis einerKaliumaluminiumsulfat enthaltenden wässrigen Lösung.

Die Feuerbrandkrankheit, welche durch das Bakterium Erwinia amylovora verursachtwird, ist ein weltweites Problem an Rosengewächsen, insbesondere an Kernobst, wieÄpfeln und Birnen. Die Feuerbrandkrankheit fährt jährlich zu erheblichen finanziellenSchäden. Der Einsatz bestimmter Pflanzenschutzmittel, der Rückschnitt befallener Triebebis tief ins gesunde Holz oder die komplette Sanierung von Obstanlagen durch Rodungsind weltweit nach wie vor die gängigsten Bekämpfungsmaßnahmen.

In einer Vielzahl von Ländern ist der Einsatz von Streptomycin enthaltendenPflanzenschutzmitteln nach wie vor gestattet. Streptomycin ist ein Antibiotikum, dasbakterizid wirkt und im Obstanbau als Pestizid gegen den Feuerbranderreger vorwiegendbei Apfel- und Bimenbäumen eingesetzt wird. Streptomycinhaltige Pflanzenschutzmittelweisen einen hohen Wirkungsgrad auf und gelten somit als wirksamstes Mittel gegenBlüteninfektionen. Darüber hinaus kann Streptomycin mit anderen Pestiziden vermengtwerden, es gibt eine langjährige Erfahrung im Umgang mit streptomycinhaltigenPflanzenschutzmitteln und sie führen auch zu keiner Mehrberostung der Früchte.Rückstände des Mittels sind vor allem im Honig nachweisbar, weshalb dieser meistentsorgt werden muss. Geringe Rückstände sind auch in den Früchten, wie Äpfeln,feststellbar. Dass dieses Antibiotikum allerdings langfristig keine Lösung ist, zeigt sichunter anderem in den U.S.A., wo bereits resistente Feuerbranderreger aufgetreten sind, dieimmer schwieriger in den Griff zu bekommen sind. Die bereits erwähnten Rückstände im

Honig und in Äpfeln, die Furcht vor der Ausbildung von resistenten humanpathogenenBakterien sowie der bestehende Aufwärtstrend im Bio-Anbau sind Argumente,umweltfreundlichere alternative Lösungen zu suchen. Darüber hinaus wird voraussichtlichspätestens im Jahr 2018 die Verwendung von Streptomycin gegen Feuerbrand inÖsterreich verboten werden.

Seit 2013 ist in Österreich und in Deutschland das Pflanzenschutzmittel LMA (registriertesWarenzeichen der Firma Dr. Schräg GmbH), ein geruchloses weißlich-gelbliches Pulver,hergestellt von der Firma CHEVITA Tierarzneimittel GmbH, welches laut Herstellerin alsWirkstoff zu 80 % Kaliumaluminiumsulfat enthält, zugelassen. LMA wird mitgewöhnlichem Leitungswasser aus der kommunalen Wasserversorgung vermengt. LMA„muss“ aufgerührt werden, da es eine schlechte Löslichkeit aufweist. Die bisherigeVerwendung von LMA in der Praxis hat ergeben, dass LMA einen um etwa 10 % bis 15 %geringeren Wirkungsgrad als Streptomycin aufweist und ferner, dass seine Verwendunganalog zu Streptomycin-Präparaten keine Berostung an den Früchten erkennen lässt.Bislang konnte auch keine Resistenzbildung festgestellt werden. Es sind zwar Rückständevon Aluminium in Früchten und im Honig feststellbar, jedoch in geringem Ausmaß.

Das Ansetzen der LMA-Spritzbrühe und auch das Ausbringen erfordern umfassendeSchutzmaßnahmen, wie die Verwendung von Schutzhandschuhen, Schutzbrillen undSchutzanzügen. Auch bei Nachfolgearbeiten in den behandelten Kulturen sollten einigeZeit nach Ausbringung des Mittels Schutzhandschuhe und Schutzanzüge getragen werden.

Es besteht daher nach wie vor der dringende Wunsch, ein umweltfreundlicheres, für denAnwender weniger gefährliches alternatives Pflanzenschutzmittel zur Bekämpfung desBakteriums Erwinia amylovora und damit zur Verhinderung des Entstehens derFeuerbrandkrankheit zur Verfügung zu stellen. Dies ist auch die Aufgabe dergegenständlichen Erfindung.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass dieKaliumaluminiumsulfat enthaltende wässrige Lösung in einer einkammrigen

Elektrolysezelle, die als Elektrode zumindest eine Diamantelektrode enthält, elektrolytischbehandelt wird, wobei die elektrolysierte Lösung als Pflanzenschutzmittel eingesetzt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Pflanzenschutzmittel hergestellt werden,welches eine wesentlich geringere Menge an Kaliumaluminiumsulfat benötigt, um einenzu LMA-Lösungen vergleichbaren Wirkungsgrad zu erzielen. Erprobungen dererfindungsgemäß elektrolysierten Kaliumaluminiumsulfat-Lösung in einer Anzahl vonFreilandversuchen haben ergeben, dass ein erfmdungsgemäßes Pflanzenschutzmittel,welches mit etwa einem Drittel der üblichen Menge an Kaliumaluminiumsulfat imVergleich zu LMA-Lösungen hergestellt wird, einen gleich guten Wirkungsgrad aufweistwie die LMA-Lösungen. Die Elektrolyse gestattet es daher, den WirkstoffKaliumaluminiumsulfat auf zumindest ein Drittel gegenüber der herkömmlichenAnwendung zu reduzieren. Dies dürfte darauf zurückzufuhren sein, dass die sich bei derElektrolyse aus dem Sulfat bildenden Oxidationsmittel, insbesondere Peroxodisulfate, einebesondere Wirkungssteigerung gegen den Feuerbranderreger verursachen. Die Versuchehaben ferner ergeben, dass die Früchte keine Berostung aufwiesen und dass bislang keineResistenzbildung erfolgte. Die Rückstände von Aluminium in den Früchten, im Honigsowie im Boden sind ausgesprochen gering und geringer als bei der Verwendung von derherkömmlichen bzw. als Pflanzenschutzmittel zugelassenen LMA-Lösung.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung wird die elektrolysierte Lösung mitWasser zum gebrauchsfertigen Pflanzenschutzmittel verdünnt. In diesem Fall wird dieAusgangslösung mit einer größeren Menge an Kaliumaluminiumsulfat angesetzt, um aufbesonders effektive Weise in einer entsprechend ausgelegten Elektrolysezelle dieelektrolysierte Lösung herzustellen. Durch die nachfolgende Verdünnung lassen sichgrößere Mengen an gebrauchsfertigem Pflanzenschutzmittel hersteilen.

Bei dieser Ausführungsvariante wird der zur Elektrolyse vorgesehenen wässrigen LösungKaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 40 g/1 bis 100 g/1, insbesondere 60 g/1 bis80 g/1, zugesetzt.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens ist keine weitere Verdünnung derelektrolysierten Lösung notwendig, diese wird bereits als gebrauchsfertigesPflanzenschutzmittel hergestellt. Dabei wird in diesem Fall der zur Elektrolysevorgesehenen wässrigen Lösung Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 5 g/1 bis40 g/1, insbesondere 10 g/1 bis 25 g/1, zugesetzt.

Die die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Pflanzenschutzmittels begründendenOxidationsmittel lassen sich in einer besonders effektiven Konzentration und auf rationelleWeise durch Elektrolyse in einer Durchflusszelle herstellen, die zumindest eine bipolare,insbesondere Bor-dotierte Diamantpartikelelektrode enthält. Die als Durchflusszellekonzipierte Elektrolysezelle kann vorteilhafterweise auch derart ausgeführt sein, dasszumindest eine ihrer Kontaktelektroden eine Diamantelektrode, insbesondere ebenfallseine Diamantpartikelelektrode, ist.

Vorteilhafterweise eignet sich zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren alsKaliumaluminiumsulfat-Präparat das als Pflanzenschutzmittel zugelassene und unter dermarkenrechtlich geschützten Bezeichnung LMA erhältliche Produkt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dernachfolgenden Beschreibung.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Kaliumaluminiumsulfat-Pulver in Wasserangerührt und derart eine wässrige Lösung hergestellt, in der das Kaliumaluminiumsulfatzumindest teilweise gelöst ist. Das Wasser kann Leitungswasser aus der kommunalenWasserversorgung sein. Anschließend wird die Lösung in einer als Durchflusszellekonzipierten Elektrolysezelle, vorzugsweise in einer Durchflusszelle der Firma pro aquaDiamantelektroden Produktion GmbH, elektrolytisch behandelt. Durch die Elektrolyse inder Durchflusszelle bilden sich aus dem Kaliumaluminiumsulfat Oxidationsmittel,insbesondere Peroxodisulfate.

Derartige als Durchflusszellen konzipierte Elektrolysezellen sind in unterschiedlichenAusfuhrungsvarianten bekannt. Üblicherweise weist eine Durchflusszelle ein mehrteiliges,flüssigkeitsdicht verschraubbares Gehäuse auf, in welchem ein Elektrodenpaketuntergebracht ist und welches, abgesehen von Durchflussöffnungen - zumindest einerZuflussöffnung und zumindest einer Abflussöffnung - flüssigkeitsdicht ist. DieElektrolysezelle selbst umfasst Kontaktelektroden und eine oder mehrere bipolareElektroden, insbesondere sind diese Diamantelektroden. Die Ausführung desElektrodenpaketes mit einer entsprechenden Au zahl bipolarer Diamantelektroden richtetsich nach der Durchflussmenge. Die Diamantelektroden sind insbesondereDiamantpartikelelektroden, welche aus vorzugsweise mit Bor dotierten, synthetischhergestellten Diamantpartikeln bestehen, welche einlagig in eine Trägerschicht aus einemelektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, eingebettet sind,wobei die Diamantpartikel an beiden Seiten der Trägerschicht freigelegt sind. DerartigeDiamantpartikelelektroden können beispielsweise gemäß dem im österreichischen PatentNr. 503 402 beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Als Kontaktierungselektroden kanndie Elektrolysezelle handelsübliche Elektroden, insbesondere aus Iridium/Ruthenium oderplatinbeschichtetem Titanblech, Graphitelektroden oder herkömmliche, beispielsweisegemäß dem CVD-Verfahren hergestellte Diamantelektroden enthalten. Zumindest eine derbeiden Kontaktierungselektroden kann auch eine Diamantpartikelelektrode sein, welcheeinseitig mit einer Kontaktierungsschicht versehen worden ist.

Die Elektrolyse erfolgt insbesondere bei einer Stromdichte von 50mA/cm2 bis500mA/cm2, vorzugsweise lOOmA/cm2 bis 200mA/ cm2. Dabei kann die zuelektrolysierende Lösung einmal oder mehrmals (im Batchbetrieb) durch die Zelle geleitetwerden.

Als Kaliumaluminiumsulfat-Präparat eignet sich beispielsweise das unter demmarkenrechtlich geschützten Zeichen LMA in Österreich und Deutschland zugelassenePflanzenschutzmittel, welches ein geruchloses gelbliches Pulver ist und von der FirmaCHEVITA Tierarzneimittel GmbH hergestellt wird. LMA enthält als Wirkstoff 80 %Kaliumaluminiumsulfat.

Die zur Elektrolyse verwendete Ausgangslösung wird bei einer Ausführungsform derErfindung aus Wasser, welchem Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 40 g/1 bis80 g/1, insbesondere 60 g/1 bis 70 g/1, zugesetzt wird, hergestellt. Die aus dieserAusgangslösung hergestellte elektrolysierte Lösung wird anschließend im Verhältnis20 : 80 bis 40 : 60, insbesondere im Verhältnis 30 : 70, mit Wasser zum gebrauchsfertigenPflanzenschutzmittel verdünnt.

Bei einer alternativen Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Verfahrens wird bereitsdie gebrauchsfertig verdünnte Lösung in der Durchflusszelle elektrolysiert. In diesem Fallwird Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von etwa 15 g/1 bis 30 g/1 in Wasserangerührt, die wässrige Lösung anschließend elektrolysiert.

Die gebrauchsfertige elektrolysierte Lösung kann in eine herkömmliche Spritz- bzw.Sprühvorrichtung umgefüllt und aufgebracht werden.

Es ist jedoch auch möglich, die Spritzvorrichtung selbst mit einem Vorratstank für dieKaliumaluminiumsulfat enthaltende wässrige Lösung zu versehen, eine Durchflusszellean- oder einzubauen und in situ die elektrolysierte Lösung herzustellen. Eine derartigeSpritzvorrichtung kann als größere Spritzanlage oder als Handsprühgerät konzipiert sein.

Die elektrolysierte, gebrauchsfertige Lösung wird zur Abtötung des Feuerbranderregers,des Bakteriums Erwinia amylovora, auf die zu behandelnden Obstbäume vorbeugend, undzwar direkt vor einer möglichen Infektion, spätestens am Infektionstag, aufgebracht. DieWirkung beruht auf einer Abtötung der Bakterien bevor diese in die Pflanzen eindringen,einerseits durch das in der Lösung nach wie vor vorhandene Kaliumaluminiumsulfat undandererseits durch die durch die Elektrolyse gebildeten Peroxodisulfate.

Es wurden Freilandversuche mit einer elektrolysierten Kaliumaluminiumsulfat-Lösungdurchgeführt, bei welchen LMA in einer Konzentration von 80 g/1 in Wasser angerührtwurde und in einer Durchflusszelle der Firma pro aqua Diamantelektroden Produktion

GmbH elektrolytisch behandelt wurde. Die elektrolysierte Lösung wurde im Verhältnis30 : 70 mit Wasser verdünnt und in analoger Weise wie unbehandeltes LMA ausgebracht.Der in den Versuchen festgestellte Wirkungsgrad war gleich gut zu jenem einer nichtelektrolysierten üblichen LMA-Lösung. Dabei erlaubt die Erfindung eine Reduktion desWirkstoffes Kaliumaluminiumsulfat auf zumindest 30 %. In den durchgeführtenFreilandversuchen war ferner keine Berostung an Äpfeln feststellbar, somit blieb einegegenüber LMA gleich gute Wirkungsweise erhalten. Die Aluminiumrückstände inÄpfeln, Honig sowie im Boden waren wesentlich geringer als beim üblichen Einsatz vonLMA.

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines auf das Bakterium Erwinia amylovora bakterizidwirkenden Pflanzenschutzmittels auf der Basis einer Kaliumaluminiumsulfatenthaltenden wässrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaliumaluminiumsulfat enthaltende wässrige Lösung in einer einkammrigenElektrolysezelle, die als Elektrode zumindest eine Diamantelektrode enthält,elektrolytisch behandelt wird, wobei die elektrolysierte Lösung alsPflanzenschutzmittel eingesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolysierte Lösungmit Wasser zum gebrauchsfertigen Pflanzenschutzmittel verdünnt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Elektrolysevorgesehenen wässrigen Lösung Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 40 g/1 bis100 g/1, insbesondere 60 g/1 bis 80 g/1, zugesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolysierte Lösungein gebrauchsfertiges Pflanzenschutzmittel ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Elektrolysevorgesehenen wässrigen Lösung Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 5 g/1 bis 40 g/1, insbesondere 10 g/1 bis 25 g/1, zugesetzt wird.
6. 6. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mitKaliumaluminiumsulfat verrührte wässrige Lösung in einer Durchflusszelleelektrolysiert wird, die zumindest eine bipolare, insbesondere Bor-dotierteDiamantpartikelelektrode enthält.
7. 7. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mitKaliumaluminiumsulfat verrührte wässrige Lösung in einer Durchflusszelleelektrolysiert wird, die zumindest eine Diamantelektrode, insbesondere eineDiamantpartikelelektrode, als Kontaktelektrode enthält.
8. 8. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alsKaliumaluminiumsulfat-Präparat das unter der markenrechtlich geschütztenBezeichnung LMA erhältliche Produkt verwendet wird.
9. 9. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasgebrauchsfertige Pflanzenschutzmittel mittels einer herkömmlichen Sprühvorrichtungaufgebracht wird. Neue Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines auf das Bakterium Erwinia amylovora bakterizidwirkenden Pflanzenschutzmittels auf der Basis einer Kaliumaluminiumsulfatenthaltenden wässrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaliumaluminiumsulfat enthaltende wässrige Lösung in einer einkammrigenElektrolysezelle, die als Elektrode zumindest eine Diamantelektrode enthält,elektrolytisch behandelt wird, wobei die elektrolysierte Lösung alsPflanzenschutzmittel eingesetzt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolysierte Lösung'mit Wasser zum gebrauchsfertigen Pflanzenschutzmittel verdünnt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Elektrolysevorgesehenen wässrigen Lösung Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 40 g/1 bis100 g/1, insbesondere 60 g/1 bis 80 g/1, zugesetzt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolysierte Lösungals gebrauchsfertiges Pflanzenschutzmittel hergestellt wird, 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Elektrolysevorgesehenen wässrigen Lösung Kaliumaluminiumsulfat in einer Menge von 5 g/1 bis40 g/1, insbesondere 10 gä bis 25 g/1, zugesetzt wird. 6. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, dass die mitKaliumaluminiumsulfat verrührte wässrige Lösung in einer Durchflusszelleelektrolysiert wird, die zumindest eine bipolare, insbesondere Bor-dotierteDiamantpartikelelektrode enthält. 7. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mitKaliumaluminiumsulfat verrührte wässrige Lösung in einer Durchflusszelleelektrolysiert wird, die zumindest eine Diamantelektrode, insbesondere eineDiamantpartikelelektrode, als Kontaktelektrode enthält 8. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasgebrauchsfertige Pflanzenschutzmittel mittels einer herkömmlichen Sprühvorrichtungaufgebracht wird.