Kunstmest met een lagere milieu-impact en lagere kosten voor boeren worden ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Adelaide in het eerste gebruik ter wereld van het nieuwe geavanceerde materiaal grafeen als kunstmestdrager.

In samenwerking met de industrie, de onderzoekers hebben aangetoond dat effectieve meststoffen met langzame afgifte kunnen worden geproduceerd door essentiële sporenelementen op grafeenoxidevellen te laden.

Door grafeen als drager te gebruiken, kunnen de meststoffen gerichter worden toegepast, met een algehele verhoogde mestefficiëntie en een goede opname van voedingsstoffen door de planten. De op grafeen gebaseerde dragers zijn tot nu toe aangetoond met de micronutriënten zink en koper. Er wordt verder gewerkt met macronutriënten zoals stikstof en fosfaat.

"Meststoffen die langzamer verschijnen, een meer gecontroleerde afgifte en een grotere efficiëntie zullen de impact op het milieu verminderen en de kosten voor boeren verlagen in vergelijking met conventionele meststoffen, aanzienlijke potentiële voordelen opleveren voor zowel de landbouw als het milieu, " zegt professor Mike McLaughlin, Hoofd van het Fertilizer Technology Research Center van de University of Adelaide op de Waite-campus.

"Ons onderzoek wees uit dat het laden van koper- en zinkmicronutriënten op grafeenoxidevellen een effectieve manier was om micronutriënten aan planten te leveren. Het verhoogde ook de sterkte van de mestkorrels voor een beter transport- en verspreidingsvermogen."

Professor Dusan Losic, leider in nanotechnologie in de University's School of Chemical Engineering en directeur van de University's Australian Research Council (ARC) Research Hub for Graphene Enabled Industry Transformation, zegt:"Grafeen is een nieuw nieuw materiaal dat pas in 2004 is ontdekt en heeft ongelooflijke eigenschappen, inclusief een zeer groot oppervlak, kracht en aanpassingsvermogen om aan verschillende voedingsstoffen te binden. We zijn vier jaar geleden begonnen met spannend onderzoek naar een breed scala aan toepassingen van grafeen - dit is de eerste keer dat grafeen is ontwikkeld als drager voor voedingsstoffen voor meststoffen."

Het onderzoek, uitgevoerd door Ph.D. student Shervin Kabiri, is gepubliceerd in het tijdschrift Toegepaste materialen en interfaces . Het is een samenwerking tussen het Fertilizer Technology Research Center van de University of Adelaide en de University's Australian Research Council Research Hub for Graphene Enabled Industry Transformation.

Het Fertilizer Technology Research Center werd in 2007 opgericht in samenwerking met The Mosaic Company, 's werelds grootste gecombineerde producent van fosfaat en kalium, om efficiëntere mestproducten te ontwikkelen en te evalueren. Een nieuwe vijfjarige In 2015 werd een samenwerkingsovereenkomst van $ 8,5 miljoen bereikt met The Mosaic Company. Mosaic heeft een optie om de nieuwe technologie in licentie te geven en onderzoekt verder het gebruik van op grafeen gebaseerde materialen in meststoffen.

"Deze tienjarige samenwerking is een bewijs van de kracht van de universiteit op dit onderzoeksgebied en ons succes in samenwerking met de industrie voor onderzoeksvertaling die de bredere gemeenschap ten goede komt, " zegt professor Mike Brooks, Plaatsvervangend vice-kanselier Onderzoek. "Het combineren van plantenonderzoek met onze nieuwe Graphene Research Hub is een goed voorbeeld van hoe de universiteit interdisciplinaire teams samenbrengt om innovatieve oplossingen voor de industrie te leveren."

Professor McLaughlin zegt:"Het is nog vroeg, maar het lijdt geen twijfel dat meststoffen met een afgiftesnelheid die meer zijn afgestemd op de vraag naar gewassen, en meststoffen met een grotere fysieke kracht en robuustheid, zal zowel de efficiëntie van de bemesting van de teler als de efficiëntie van de opname van voedingsstoffen verbeteren.

"Succesvolle commercialisering zal afhangen van de kosten van grafeen/grafeenoxide en het vermogen om dit proces op te schalen, en integreren in het commerciële mestproductieproces."