Studie zeigt Potenzial von Abwasser aus Olivenmühlen für Biopestizide auf

Eine kürzlich in „Plant Stress“ veröffentlichte Studie legt nahe, dass ein bioaktiver Wirkstoff im Abwasser von Olivenmühlen kommerzielle Anwendungsmöglichkeiten bei der Entwicklung von Biopestiziden haben könnte. 

Forscher der Universität „La Sapienza“ in Rom und der italienischen Nationalagentur für neue Technologien, Energie und nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung identifizierten im Abwasser von Olivenmühlen aus Pektin gewonnene Oligogalacturonide mit einem Polymerisationsgrad zwischen 10 und 17.

Oligogalacturonide reizen über die Zellwand das Immunsystem der Pflanze und aktivieren Abwehrreaktionen sowie Resistenzen gegen bestimmte Krankheitserreger. Die Moleküle waren zuvor noch nicht aus dem Abwasser von Olivenmühlen isoliert worden.

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Mithilfe transgener Arabidopsis-Keimlinge bestätigten die Forscher, dass die extrahierten Oligogalacturonide die erwarteten Abwehrreaktionen auslösten, darunter einen Anstieg der Kalziumionen, die als intrazelluläre Botenstoffe für die Signalwege der Pflanzenabwehr entscheidend sind. 

Die Studie ist Teil der laufenden Bemühungen der Forscher, Nebenprodukte der Olivenölproduktion, insbesondere das Abwasser aus Olivenmühlen, aufzuwerten. Schätzungsweise 30 Milliarden Liter Abwasser fallen jährlich in Olivenmühlen im Mittelmeerraum an.

Während Nebenprodukte aus Oliventrester als leicht recycelbar gelten, werden sie in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet zur Herstellung von Oliventresteröl und erneuerbarer Energie genutzt. Das Abwasser aus Olivenmühlen stellt größere Herausforderungen dar.

Das Abwasser ist stark sauer und enthält hohe Konzentrationen schwer abbaubarer chemischer Substanzen, darunter Lignine und Tannine, deren biologischer Abbau erhebliche Mengen an Sauerstoff erfordert.

Daher gilt Abwasser aus Olivenmühlen als erheblicher Umweltschadstoff, und in den meisten Ländern ist es verboten, es unbehandelt einzuleiten.

„Andererseits enthält das Abwasser aus Olivenmühlen eine breite Palette wertvoller phenolischer Verbindungen mit nachgewiesenen antimikrobiellen Eigenschaften (z. B. Flavonoide, Hydroxytyrosol, Oleuropein), und Nebenprodukte des Abwassers aus Olivenmühlen sind als Biopestizide gegen verschiedene mikrobielle Krankheitserreger wirksam“, schrieben die Forscher.

„Die Wirkung dieses flüssigen Abfalls als Auslöser von Abwehrreaktionen bei Pflanzen wurde jedoch noch nicht untersucht“, fügten sie hinzu.

Mithilfe der Tangentialfluss-Membranfiltration trennten die Forscher die Oligogalacturonide aus dem Abwasser von Olivenmühlen ab.

„Die Tangentialfluss-Membranfiltration ist ein leistungsstarkes Werkzeug in der Bioprozesstechnik, das die Abtrennung und Konzentration aktiver Biomoleküle in spezifische Molekülpools ermöglicht, wie beispielsweise Proteine, Zucker und Sekundärmetaboliten“, schrieben die Forscher. 

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„Durch die Verwendung komplexer Gemische für die Filtration entfernt die Tangentialfluss-Membranfiltration effektiv Verunreinigungen, während die gewünschten Moleküle zurückgehalten werden“, fügten sie hinzu.

Die Forscher hoben hervor, dass die Methode keine chemischen Lösungsmittel erfordert und von der Laborumgebung aus skalierbar ist, sodass sie auch in großen Olivenmühlen eingesetzt werden kann. Sie fügten hinzu, dass die Ergebnisse eine neue Einnahmequelle für Olivenölproduzenten darstellen könnten. 

Oligogalacturonide sind in kommerziellen Pflanzenschutzmitteln zugelassen, die von der Europäischen Union anerkannt sind, welche sich zum Ziel gesetzt hat, den Einsatz synthetischer Pestizide bis 2030 um 50 Prozent zu reduzieren.

Laut einer Marktstudie von Industry Research Reports wurde der weltweite Markt für Biopestizide im Jahr 2023 auf 6,1 (5,6) Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2030 11,5 (10,1) Milliarden US-Dollar erreichen. 

„Die in der vorliegenden Arbeit beschriebene, mit Oligogalacturoniden angereicherte Fraktion eignet sich für den Einsatz als neuartiges Biopestizid was dazu beiträgt, sowohl die ökologische als auch die wirtschaftliche Nachhaltigkeit der Olivenölindustrie zu verbessern“, schrieben die Forscher. 

„Wir ebnen den Weg für Feldversuche mit Pflanzen von agronomischem Interesse, um diese Nebenprodukte als nachhaltige natürliche Pflanzenschutzmittel-Schutzmittel bei der Bekämpfung von Krankheitserregern, die verheerende Krankheiten an wirtschaftlich wichtigen Kulturpflanzen verursachen, im Sinne einer Kreislaufwirtschaft in der Landwirtschaft“, fügten sie hinzu.

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