Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Befall von Lebens- und Futtermitteln mit Vorratssch\u00e4dlingen verursacht gro\u00dfe wirtschaftliche Sch\u00e4den. Weltweit wird mit durchschnittlichen Nachernteverlusten von bis zu 20 % pro Jahr gerechnet. Zur Bek\u00e4mpfung solcher Sch\u00e4dlinge werden meist Begasungsverfahren mit giftigen Wirkstoffen eingesetzt. Diese hinterlassen im Vorratsgut R\u00fcckst\u00e4nde, die zu gesundheitlichen Gef\u00e4hrdungen f\u00fchren k\u00f6nnen bzw. eine ozonsch\u00e4digende Wirkung haben. Somit sind dringend alternative giftfreie Verfahren gesucht. Die dielektrische selektive Erw\u00e4rmung mit Hilfe hochfrequenter elektromagnetischer Felder kann solch ein umweltfreundliches und materialschonendes Verfahren sein. Im F\u00f6rdervorhaben werden die Grundlagen des innovativen Wirkprinzips untersucht und modellhaft \u00fcberpr\u00fcft.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten gliedern sich in zwei Komplexe:
\n–\tDie Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung in k\u00f6rnigen Vorr\u00e4ten – hierzu wird beispielhaft der Kornk\u00e4fer in all seinen Entwicklungsstadien im Hochfrequenzfeld untersucht.
\n–\tDie Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung in vermahlenen Produkten – Untersuchungen zur Bek\u00e4mpfung der Mehlmotte, Mehlmilben u.a. mit HF-Energie.
\nAuf der Grundlage der Ermittlung des Einflusses der das physikalische Wirkprinzip bestimmenden Parameter (Frequenz, Feldst\u00e4rke, Einwirkzeit, Materialparameter u.a.) werden die Verfahrens- und Anlagenparameter erarbeitet und in praktischen Versuchen optimiert. Dabei ist neben der Sicherung der biologischen Wirksamkeit des Verfahrens zur Abt\u00f6tung der Sch\u00e4dlinge stets zu gew\u00e4hrleisten, dass mit der dielektrischen Erw\u00e4rmung keine Qualit\u00e4tseinbu\u00dfen des Lagerguts eintreten. Eine enge interdisziplin\u00e4re Zusammenarbeit zwischen den HF-Spezialisten der ARBES GmbH, den anerkannten Fachleuten des Instituts f\u00fcr Vorratsschutz der Biologischen Bundesanstalt f\u00fcr Land- und Forstwirtschaft sowie der Bundesforschungsanstalt f\u00fcr Getreide-, Kartoffel- und Fettforschung soll dieses Ziel absichern und garantieren, dass sich die Arbeiten unmittelbar an den Erfordernissen der Praxis orientieren. Mit den Arbeiten soll eine tragf\u00e4hige Basis f\u00fcr die \u00dcberleitung eines neuen giftfreien Verfahrens f\u00fcr eine umweltfreundliche und materialschonende Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung in die Praxis eines effektiven Vorratschutzes ge-schaffen werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Vorbereitende Messungen dielektrischer Parameter an k\u00f6rnigen Vorratsg\u00fctern wie Weizen und Reis, an vermahlenen Produkten sowie an Schadinsekten haben ergeben, dass im Frequenzbereich von 7 MHz bis etwa 25 MHz g\u00fcnstige Voraussetzungen zum Erreichen der angestrebten Ziele gegeben sind. Im Vorgriff auf die gesch\u00e4tzte Durchlaufzeit in einer gegebenenfalls kommerziell genutzten Behandlungsan-lage wurde eine Feldeinwirkungszeit von 8 s festgelegt.
\nVersuche mit einer Arbeitsfrequenz von 13,56 MHz zeigten, dass adulte Kornk\u00e4fer (Sitophilus granarius) in Weizen durch selektive dielektrische Erw\u00e4rmung innerhalb von wenigen Sekunden ohne jeglichen Einsatz von Giftstoffen abget\u00f6tet werden k\u00f6nnen.
\nDie dazu ben\u00f6tigten elektrischen Feldst\u00e4rken im behandelten Getreide h\u00e4ngen stark von dessen Wassergehalt ab. W\u00e4hrend bei trockenem Getreide Feldst\u00e4rken von 200 kV\/m ben\u00f6tigt werden, reichen bei Wassergehalten von mehr als 15 % etwa 150 kV\/m zum Abt\u00f6ten der Imagines in 8 s.
\nDie Brutstadien des Kornk\u00e4fers (Eier, Larven, Puppen) erwiesen sich im Hochfrequenz-Feld als deutlich widerstandsf\u00e4higer. Bei einem Weizen-Wassergehalt von 15 % starben unter Einsatz der f\u00fcr Imagines t\u00f6dlichen Feldst\u00e4rke von 150 kV\/m durchschnittlich nur 50 % der Larven und Puppen, Kornk\u00e4fer-Eier zeigten dabei keinerlei nachweisbare Sch\u00e4digungen.
\nDie Untersuchungen haben gezeigt, dass die ungewollte Miterw\u00e4rmung des Getreides besonders stark von dessen Wassergehalt abh\u00e4ngt. W\u00e4hrend bei trockenem Weizen mit einer Behandlungsfeldst\u00e4rke von 200 kV\/m innerhalb der 8 s Feldeinwirkungszeit Aufheizungen von 15 \u00b0C bis 20 \u00b0C registriert wurden, waren es bei K\u00f6rner-Wassergehalten \u00fcber 15 % und der geringeren Feldst\u00e4rke von 150 kV\/m bereits 35 \u00b0C bis 45 \u00b0C.
\nDie gemessenen Aufheizungstemperaturen bei solchem Getreide wiesen erhebliche Schwankungen auf, was in der Hauptsache auf lokale Streuungen der dielektrischen Daten des behandelten Getreides infolge inhomogener Feuchtigkeitsverteilung hindeutet.
\nNeben den f\u00fcr die Getreidequalit\u00e4t bedenklichen starken Aufheizungen traten bei K\u00f6rner-Wassergehalten ab 15 % und Feldst\u00e4rken \u00fcber 150 kV\/m Hochspannungs\u00fcberschl\u00e4ge zwischen einzelnen K\u00f6rnern auf. Diese f\u00fchrten zur Verklumpung einer Reihe von K\u00f6rnern und zur Bildung von Hochfrequenz-Strombahnen in den entsprechenden Weizenproben, die ein schwerwiegendes Hindernis f\u00fcr den Einsatz des Hochfrequenz-Entwesungsverfahrens bilden. Ausgel\u00f6st wird dieser Effekt durch die Ver\u00e4nderung der dielektrischen Eigenschaften der K\u00f6rneroberfl\u00e4chen infolge ihrer Benetzung mit Wasser als Folge der dielektrischen Erw\u00e4rmung.
\nBei Experimenten mit verschiedenen Weizensorten, deren Korn-Feuchtigkeitsgehalte 15 % und mehr betrugen, haben sich eine Reihe von Problemen herausgestellt, die von grunds\u00e4tzlicher Natur zu sein scheinen. Neben den oben genannten Hochspannungs\u00fcberschl\u00e4gen sind hier die ungen\u00fcgende Wirksamkeit der Hochfrequenzbehandlung vor allem auf die j\u00fcngeren Brutstadien der Sch\u00e4dlinge zu nennen. Diese w\u00fcrde eine mehrfache Hochfrequenz-Behandlung von Getreidepartien im Generationsabstand der Sch\u00e4dlinge notwendig machen und damit den Energiebedarf des Verfahrens mindestens verdoppeln. Weiterhin lassen die unerwartet hohen Streuungen der Weizentemperaturen w\u00e4hrend der Feldexposition eine nicht ausreichende Zuverl\u00e4ssigkeit des Verfahrens bef\u00fcrchten.
\nUm diese Erscheinungen ausreichend tiefgr\u00fcndig am Kornk\u00e4fer untersuchen zu k\u00f6nnen wurde in Absprache mit dem Kooperationspartner Biologische Bundesanstalt auf Abt\u00f6tungs-Experimente mit anderen Sch\u00e4dlingsarten und in anderen Vorratsg\u00fctern verzichtet.
\nEine Untersuchung von Auswirkungen der Hochfrequenzbehandlung auf den Pilzbefall von Weizenk\u00f6rnern durch die Biologische Bundesanstalt f\u00fchrte wegen zu geringer Belastung des Ausgangsmaterials zu keinem Ergebnis.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
\u00d6ffentliche Diskussion zum Thema im Rahmen eines Workshops in der Freien Universit\u00e4t Berlin, Fachbereich Zoologie.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ergebnisse best\u00e4tigen die grunds\u00e4tzliche Verwendbarkeit von Hochfrequenz-Energie mit Frequenzen im Kurzwellenbereich zur \u00f6kologisch vertr\u00e4glichen Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung in der Vorratswirtschaft. Bei Getreiden mit Kornfeuchtigkeitsgehalten ab 15 % treten jedoch Probleme durch starke Aufheizung des Getreides sowie durch Hochspannungs\u00fcberschl\u00e4ge zwischen den K\u00f6rnern auf. Wegen der festgestellten Unempfindlichkeit der j\u00fcngeren Brutstadien w\u00e4re in der Praxis eine mehrmalige Behandlung von Weizenpartien erforderlich.
\nDa das Verfahren nach den erzielten Untersuchungsergebnissen nur f\u00fcr relativ trockene Partien geeignet scheint, ist seine Wirtschaftlichkeit fraglich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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