Ein Forscherteam der North Carolina State University veröffentlichte in der Fachzeitschrift Matter einen Artikel mit dem Titel „Graph-based Bio-derived Solid Lubricant“ und stellte darin einen neuen biobasierten Festschmierstoff vor. Dieser biologisch abbaubare Festschmierstoff wurde aus Pflanzenzellulose entwickelt und soll herkömmliche Talk- und Mikroplastik-Schmierstoffe ersetzen und so die Umwelt- und Gesundheitsrisiken der modernen landwirtschaftlichen Aussaat verringern.

Das neue Festschmiermittel wird aus Zellulose gewonnen, einem biologisch abbaubaren Material auf Pflanzenbasis. Die meisten Festschmierstoffe, die derzeit in der Landwirtschaft verwendet werden, bestehen aus Talkum oder Mikroplastik, was eine Gefahr für Landwirte, Ackerland und Bestäuber darstellen kann.

„Schmiermittel sind für die moderne Landwirtschaft unverzichtbar, doch die derzeitigen Methoden gefährden die Gesundheit der Landwirte, die Bodenqualität und die Bestäuber“, so Dhanush Udayashankara Jamadgni, Co-Autor der Studie. Dieses biologisch gewonnene Festschmiermittel besteht aus technischen Zellulosefasern mit einer Länge von 0,2 bis 2 mm und einem Durchmesser von 10 bis 40 Mikrometern. Auf die Oberfläche aufgepfropfte hydrophobe Partikel weisen Wasser effektiv ab und reduzieren die Reibung durch einen doppelten Mechanismus: Die glatte Oberfläche der Fasern reduziert die mechanische Reibung, während die hydrophobe Beschaffenheit die Beweglichkeit des Saatguts erhält.

In Feldversuchen mit Mais und Sojabohnen übertraf das Festschmiermittel kommerzielle Produkte. „Unser Zelluloseschmiermittel behielt seine Wirksamkeit selbst in feuchten Umgebungen mit einer Luftfeuchtigkeit von bis zu 80 Prozent“, bemerkte Co-Autor Martin Thuo. Feldversuche zeigten eine fünfmal höhere Schmierleistung als hochwertige Talkprodukte und eine 25-mal höhere als Mikroplastik-Schmiermittel. Landwirte, die das Festschmiermittel verwendeten, bestätigten, dass es die Laufruhe ihrer Aussaat unter feuchten Bedingungen deutlich verbesserte.

Das Forschungsteam entwickelte außerdem ein graphentheoretisches Analysemodell, um einen neuen Ansatz für die Auswahl zukünftiger Schmierstoffe zu entwickeln. Thuo ergänzte: „Der von uns mithilfe der Graphentheorie definierte Parameterraum kann Forschern helfen, vielversprechende Kandidaten für Festschmierstoffe schnell zu identifizieren.“ Dieses Modell soll die Entwicklung neuer, umweltfreundlicher Schmierstoffe beschleunigen.