Konsequenz und Leidenschaft

Biotechnologie in der Landwirtschaft

Bakterien werden häufig assoziiert mit Krankheit, Elend und Tod, dabei stehen sie für Gesundheit, Wachstum und Leben. Das nachzuweisen ist das Lebensthema des Mikrobiologen Dr. Toni Gradl, der nebenbei noch ein zukunftsträchtiges Bio-Tech-Unternehmen aufgebaut hat.

24 Jahre lang hat er geforscht – Hypothesen aufgestellt, Versuche durchgeführt, Hypothesen verworfen und neue aufgestellt, getestet und erneut verworfen – nur um das Zusammenspiel von Mikro-Organismen zu begreifen. Er hat es als einer der ersten Wissenschaftler weltweit verstanden, weil sich kein anderer so viel Zeit für die Grundlagenforschung nahm. Dr. Toni Gradl ist ein angesehener Mikrobiologe, der selbst wohl nie ahnte, dass er einmal Lösungen für die Umwelt- und Ernährungsprobleme der Welt bereithalten würde.

24 Jahre forschte Dr. Gradl an der Frage, wie Bakterien richtig verdauen.

Nach Studium, Promotion und Forschungsaufenthalt am Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München forschte Dr. Gradl nach einem Virus, das Multiple Sklerose auslösen soll. Danach begann er mit dem Aufbau eines Gewässergütelabors für das Wirtschaftsamt in Deggendorf, wo er die biologische Reinigung von Abwasser verbessern Sollte. Dies gelingt durch Biostimulation, wobei der Begriff für einen hochkomplexen Vorgang steht.

Abwasser und Erdreich sind reich an Mikroorganismen – kleinen Lebewesen, die in ihrem Zusammenspiel den biologischen Kreislauf am Leben halten. Vereinfacht dargestellt kann man es sich wie an einem Fließband vorstellen, an dem das erste Bakterium das Schmutzmolekül zerlegt, damit das zweite Bakterium es weiterverarbeiten und an das dritte weitergeben kann, bis das Wasser am Ende sauber ist. Zwischen fünf und 20 Einzelorganismen wirken tatsächlich bei solch einem Vorgang mit. Damit der Prozess funktioniert, müssen alle Parameter stimmen – von der Außentemperatur bis hin zur jeweiligen Anzahl der Organismen.

Gradl wollte diesen Prozess optimieren und steuern, wofür er ihn zunächst verstehen musste. Nach zwei Jahren verließ er die Verwaltung, arbeitete mit seinem Know-how als freiberuflicher Berater für Industrieabwässer und beteiligte sich am Aufbau der italienischen Firma Enne-cierre. Wann immer es die Zeit erlaubte, forschte er weiter und entwickelte Biostimulatoren für die Landwirtschaft.

Der Einsatz dieser Biostimulatoren ermöglicht einen sparsameren Düngereinsatz, wobei die Pflanzen trotzdem schneller und größer wachsen, und Tiere werden bei gleicher Futtermenge schneller schlachtreif. Grundlage dieser Prozesse sind wieder Mikroorganismen. Sie leben untrennbar vereint mit den Pflanzenwurzeln im Erdreich, ernähren sich von deren Absonderungen und liefern ihnen nach erfolgreicher Verdauung wiederum Nährstoffe. Geht es der Pflanze gut, profitieren auch die Mikroben, fressen und verdauen gut und stellen ihre Ausscheidungsprodukte der Pflanze zur Verfügung, die daraufhin noch besser gedeiht.

Auch hier gab es wieder eine klare Aufgabenstellung, nämlich die Optimierung dieses Prozesses, die sich ebenfalls durch Biostimulation erreichen ließ.

Mit den Erkenntnissen der zurückliegenden Jahre fand Dr. Gradl die Lösung: Er entwickelte sogenannte Membran-Effektoren – ein Pulver, das in Wasser gelöst das dazugegebene Getreide umhüllt. Wird das Getreide mit diesem Biomantel in die Erde gesetzt, siedeln sich die ersten Mikroorganismen sofort an – ein Vorgang, der normalerweise erst nach dem Keimen einsetzt. Durch das frühe Entstehen der Kulturen wird das Wachstum der Pflanze von Beginn an gefördert, was eine schnellere und stärkere Entwicklung zur Folge hat.

Darüber hinaus bauen Pflanzen durch Aufsprühen desselben Biostimulators innerhalb von vier bis acht Tagen einen mechanischen und chemischen Schutz gegen Pilze, Schädlinge oder Bakterien auf und bilden zudem mehr Chlorophyll, was wiederum zu einer verstärkten Photosynthese führt und damit das Wachstum begünstigt.

Ähnlich sieht es bei der Mast von Schweinen und Rindern aus. In deren Pansen beziehungsweise Darm arbeiten Mikroorganismen an der Verdauung der Nahrung, indem sie das Futter aufschließen und die Nährstoffe freisetzen. Mit Hilfe der Membran-Effektoren kann auch dieser Prozess verbessert werden. Das Futter wird besser verwertet und verdaut, was drei Vorteile hat: Bei gleicher Ernährung bekommt das Tier mehr Nährstoffe und wächst auf gesunde Weise schneller; es verdaut „sauberer“ und das stärkt das Immunsystem.

Die Mikroorganismen binden die Zellgifte Ammoniak und Schwefelwasserstoff – also die Substanzen, die den üblen Geruch im Stall verursachen. Die Luft wird durch den Einsatz der Membran-Effektoren auch gesünder für die Tiere, denn Ammoniak belastet das Immunsystem.

Auch die Atmosphäre könnte so entlastet werden, da die Landwirtschaft zu den größten Methan-Emittenten zählt.  Mit den Wirkstoffen von Dr. Gradl könnten die Methanemissionen um bis zu 28 Prozent gesenkt werden. Die Ausgangssubstanzen werden dabei im Wesentlichen aus Pflanzen wie Bauerntabak, Tee, Schwarzwurz, Seetang oder Rhabarber gewonnen.

Die Vermarktung der entwickelten Produkte für Pflanzen und Tiere erfolgt durch die protecAgrar, während Dr. Gradl mit Biologen der Anfang 2017 gegründeten bioQuanTEC weiter forscht.

Die bioQuanTEC pflegt zahlreiche internationale Partnerschaften, unter anderem mit dem Internationalen Institut für Reisforschung in Manila, dem renommiertesten Institut seiner Art in Südostasien. In einer zweiten Stufe sollen nacheinander Europa, Nordamerika, Mittel- und Südamerika, der Mittlere Osten und Afrika beliefert werden.