Vom Molekül zum Pflanzenschutzmittel
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Vom Molekül zum Pflanzenschutzmittel

Weltweit werden jährlich zwischen fünf und zehn neue Pflanzenschutzmittel für den Markt zugelassen. Neuentwicklungen sind anspruchsvoll, zeitaufwändig und teuer. Von der Suche nach einer geeigneten Substanz bis zur Zulassung des markfertigen Produkts vergehen rund zehn Jahre. Die Kosten belaufen sich auf bis zu 280 Millionen US-Dollar. Jedes neue Pflanzenschutzmittel muss strenge Anforderungen erfüllen. Die Zulassungsverfahren für Pflanzenschutzmittel sind vergleichbar mit de-nen für neue Medikamente.

Freitag, 12. Februar 2021

Das Wichtigste in Kürze

  • Die Entwicklung eines neuen Pflanzenschutzmittels dauert in der Regel mehr als zehn Jahre.
  • Die Kosten belaufen sich auf über 280 Millionen Dollar.
  • Neue Wirkstoffe durchlaufen dabei ein strenges Zulassungsverfahren, um Risiken für Mensch und Umwelt auszuschliessen.

Die Landwirtschaft steht immer neuen Herausforderungen gegenüber. Verlieren bestehende Lösungen ihre Wirksamkeit, wird der Ruf nach neuen laut. Die Pflanzenschutz-Industrie forscht darum schon heute nach Innovationen für die Herausforderungen von morgen. Sie muss heute erahnen, was es in zehn Jahren braucht. Bei der Suche nach Wirkstoffen und der Entwicklung neuer Pflanzenschutzmittel spielen Sicherheit und Umweltverträglichkeit eine zentrale Rolle.


Die Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Die Entwicklung eines neuen Produkts zur Schädlingsbekämpfung beginnt mit der Suche nach vielversprechenden aktiven Substanzen. Diese gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Nicht selten untersuchen Biochemikerinnen und Wissenschaftler mehr als 100'000 potentiell wirksame Moleküle oder molekulare Verbindungen, um viele Jahre später ein einziges Produkt auf den Markt zu bringen. Die Forschenden gehen keinesfalls willkürlich vor. Vielmehr handelt es sich bei ihrer Suche um einen Designprozess. Dazu bedienen sie sich modernster 3D-Modellierungsprogrammen, mit denen sich die Molekülstrukturen am Computer passgenau designen lassen. Anhand der am Computer projizierten Modelle werden die vielversprechendsten aktiven Substanzen synthetisiert, das heisst, im Labor hergestellt.

Pflanzenschutzmittel werden in ihrer Wirkung immer präziser. Video: Syngenta.

Die synthetisierten Substanzen durchlaufen etliche Tests auf ihre Wirkung und Nebenwirkungen. Zuerst im Labor, dann im Gewächshaus auf den Kulturpflanzen. Von Anfang an haben die möglichen Auswirkungen auf Menschen, Tiere und Umwelt höchste Priorität. Gleichzeitig wird untersucht, ob der Wirkstoff in der vorgesehenen Anwendung tatsächlich wirksam ist. Bei jedem Übergang von einem Testsystem zum nächsten fallen viele Substanzen aus dem Rennen, weil sie die hohen Anforderungen nicht erfüllen. Nur eine Handvoll der ursprünglich 30'000 bis 40’0000 synthetisierten Substanzen schafft es in die Feldversuche.


Die Formulierung macht das Mittel

Für die wenigen Substanzen, die alle Tests erfolgreich bestanden haben, suchen Chemiker und Analytikerinnen eine geeignete Formulierung. Die Substanz alleine ist nämlich noch kein Pflanzenschutzmittel. Denn der reine Wirkstoff ist meist nicht applizierbar und wirkt nicht ausreichend. Dazu braucht es die richtige Rezeptur, die sogenannte Formulierung. Erfolgsversprechende Wirkstoffe werden mit Formulierungshilfsstoffen kumuliert. Die Additive beeinflussen, wie gut ein Tropfen auf dem Blatt haftet, wie gut sich eine Substanz auf dem Blatt verteilen lässt und wie gut sie durch die Wachsschicht der Blätter in das Innere der Pflanze gelangt. Die Formulierung muss sich in weiteren Feldversuchen behaupten.


Zulassung – eine Mammutaufgabe

Bevor ein neues Pflanzenschutzmittel auf den Markt kommt, muss es von den staatlichen Behörden registriert werden. In der Schweiz vom Bundesamt für Landwirtschaft (BLW). Eine Zulassung wird nur für Produkte erteilt, deren Herkunft, Zusammensetzung, Anwendung, Wirksamkeit, toxikologischen, ökotoxikologischen und umweltrelevanten Eigenschaften vom Hersteller gemäss den vom BLW definierten Kriterien gründlich geprüft wurden. Die Arbeiten zur Registrierung und Zulassung laufen parallel zur Entwicklung eines neuen Pflanzenschutzmittels. Die Hersteller führen über 100 umfangreiche wissenschaftliche Studien nach internationalen Qualitätskriterien durch. Die Studien werden mit einem Registrierdossier beim BLW eingereicht. Die wissenschaftliche Beurteilung der eingereichten Studien erfolgt durch das Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV), das Bundesamt für Umwelt (BAFU), das Staatssekretariat für Wirtschaft (SECO), sowie die Forschungsanstalt Agroscope. Erst wenn sichergestellt ist, dass das neue Pflanzenschutzmittel bei vorschriftgemässem Umgang keine unannehmbaren Nebenwirkungen auf Menschen, Tiere und Umwelt hat, wird es zugelassen und darf in Verkehr gebracht werden.

Übersich über das Bewilligungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln in der Schweiz. Grafik: SECO.
Übersich über das Bewilligungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln in der Schweiz. Grafik: SECO.

Aufgrund des aufwendigen Forschungsprozesses und der anspruchsvollen Zulassung zählen Pflanzenschutzmittel zu den am besten untersuchten chemischen Substanzen. Jeder neue Pflanzenschutzwirkstoff muss jahrelange Versuchsreihen und Prüfungen durchlaufen. Ziel der Forschung ist neben der Entwicklung neuer Pflanzenschutzmittel vor allem die Minimierung unerwünschter Nebenwirkungen. Davon profitieren Landwirtschaft und Verbraucher auf der ganzen Welt.

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