Nachhaltige Düngemittel: Innovationen, Patentierbarkeit und Förderung von Start-ups in Europa

Düngemittel sind für die weltweite Nahrungsmittelproduktion unverzichtbar. Geopolitische Konflikte, die zu steigenden Düngemittelpreisen führen, sowie die durch den Klimawandel verursachten agronomischen Herausforderungen bedrohen jedoch die landwirtschaftliche Produktivität und die Ernährungssicherheit. Dieser Artikel beleuchtet nicht nur Entwicklungen in ganz Europa, die darauf abzielen, die heimische Düngemittelproduktion zu stärken und den Übergang zu umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Düngemitteltechnologien zu beschleunigen, sondern befasst sich auch mit den europäischen Patenten, die diese Innovationen schützen. Der Artikel beschreibt zudem die Förder- und Finanzierungsmöglichkeiten, die sowohl im Vereinigten Königreich als auch in der EU für die Entwicklung von Technologien im Bereich Düngemittel zur Verfügung stehen. 

Nährstoffe, insbesondere Stickstoff, Phosphor und Kalium, sind für das Pflanzenwachstum unverzichtbar. Düngemittel führen dem Boden die Nährstoffe wieder zu, die ihm von den Kulturpflanzen entzogen werden, und sind daher entscheidend für die Aufrechterhaltung hoher Erträge. Daher ist die weltweite Nahrungsmittelproduktion in hohem Maße von Düngemitteln abhängig. 

Geopolitische Konflikte, wie der Einmarsch Russlands in die Ukraine im Jahr 2022 und der Krieg der USA und Israels gegen den Iran im Jahr 2026, haben zu gestiegenen Düngemittelpreisen geführt und die Abhängigkeit der europäischen Landwirte von importierten Düngemitteln und Düngemittelrohstoffen offenbart. Dies ist vor allem auf Europas Abhängigkeit von Erdgas zurückzuführen, dessen Preis infolge dieser anhaltenden Konflikte gestiegen ist und das zur Herstellung von Ammoniak benötigt wird, das die Grundlage der Stickstoffdüngemittelindustrie bildet. Steigende Düngemittelpreise können erhebliche Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktivität und die Nahrungsmittelproduktion haben. 

Im Mai 2026 verabschiedete die Europäische Kommission den Düngemittel-Aktionsplan, der darauf abzielt, Landwirte angesichts steigender Düngemittelkosten zu unterstützen. Kurzfristig zielt der Plan darauf ab, den Zugang zu erschwinglichen Düngemitteln zu verbessern. Langfristige Maßnahmen konzentrieren sich auf die Stärkung der heimischen Düngemittelproduktion, die Verringerung der Abhängigkeit von Importen fossiler Brennstoffe und die Förderung einer nachhaltigeren Düngemittelproduktion durch kohlenstoffarme, kreislauffähige, recycelte und biobasierte Nährstoffquellen. 

In ähnlicher Weise könnten britische Landwirte gemäß jüngsten Regierungsvorschlägen vom Zugang zu neuen und innovativen Düngemittelprodukten profitieren. Die britische Regierung, die schottische Regierung, die walisische Regierung und die nordirische Exekutive haben im März 2026 gemeinsam eine Konsultation gestartet und rufen dazu auf, Stellungnahmen zur Modernisierung der Düngemittelgesetzgebung einzureichen. 

Während Europa Schritte unternimmt, um die heimische Düngemittelproduktion zu stärken und den Übergang zu umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Düngemitteltechnologien zu vollziehen, beleuchtet dieser Artikel Innovationen europäischer Unternehmen, die die Zukunft der Düngemittelindustrie mitgestalten, sowie die europäischen Patente, die diese Innovationen schützen. 

Eine wesentliche Voraussetzung für die Erteilung eines europäischen Patents (das letztlich auch Schutz im Vereinigten Königreich gewähren kann) ist, dass die beanspruchte Erfindung auf einer erfinderischen Tätigkeit beruht (Artikel 52 (1) EPÜ). Eine Erfindung gilt als auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhend, wenn sie unter Berücksichtigung des Stands der Technik für einen Fachmann nicht naheliegend ist (Artikel 56 EPÜ). Dieser Artikel widmet daher den Merkmalen der Erfindung, die das Europäische Patentamt (EPA) als erfinderisch erachtete, sowie den in der Anmeldung vorgelegten Daten, die eine technische Wirkung zur Untermauerung der erfinderischen Tätigkeit belegten, besondere Aufmerksamkeit. 

Der Artikel beleuchtet zudem Unterstützungs- und Fördermöglichkeiten für Forscher, Start-ups und Scale-ups, die sowohl im Vereinigten Königreich als auch in der EU Technologien im Bereich Düngemittel entwickeln. 

Grünes Ammoniak 

Ammoniakbasierte Düngemittel werden aufgrund ihres hohen Stickstoffgehalts weltweit eingesetzt. Die herkömmliche Ammoniakherstellung nach dem Haber-Bosch-Verfahren ist jedoch äußerst kohlenstoffintensiv und stützt sich stark auf Erdgas – sowohl als Energiequelle für die erforderlichen hohen Betriebstemperaturen als auch als Ausgangsmaterial für die Wasserstoffproduktion durch Dampfreformierung von Methan, bei der erhebliche Mengen an Kohlendioxid freigesetzt werden. 

Grünes Ammoniak wird unter Verwendung von Wasserstoff hergestellt, der aus erneuerbarem Strom gewonnen wird (d. h. grüner Wasserstoff), und gilt weithin als Schlüssel zur Dekarbonisierung von Industriezweigen, die auf Ammoniak angewiesen sind, wie beispielsweise die Düngemittelindustrie. In ganz Europa entstehen zunehmend Anlagen zur Herstellung von grünem Ammoniak, darunter die Anlage in Puertollano von Iberdrola in Spanien, die von Skovgaard Energy, Topsoe und Vestas in Ramme, Dänemark, entwickelte dynamische Anlage für erneuerbares Ammoniak sowie die Anlage „Ammonia Synthesis Platform using Intermittent Renewable Energy“ (ASPIRE) in der Nähe von Oxford, Großbritannien. 

Technologien im Zusammenhang mit der Produktion von grünem Ammoniak sind zunehmend Gegenstand von Patentanmeldungen. 

Aufgrund der Schwankungen bei erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie unterliegt die Produktion von grünem Ammoniak häufig Schwankungen, die einen kontinuierlichen Betrieb behindern können. Stamicarbon mit Hauptsitz in Sittard, Niederlande, ist weltweit führend in der Konzeption, Lizenzierung und Entwicklung von Harnstoffanlagen für die Düngemittelindustrie. In EP4448453B1 erhielt Stamicarbon europäischen Patentschutz für eine Anlage zur Herstellung von grünem Ammoniak, die Schwankungen in der Versorgung mit erneuerbarer Energie ausgleicht. In Zeiten reichlicher erneuerbarer Energie arbeitet die Anlage im Lademodus. Wenn die Verfügbarkeit erneuerbarer Energie nachlässt, wechselt die Anlage in einen Entlademodus. 

Im Lademodus wird Luft komprimiert und die dabei entstehende Wärme aufgefangen und gespeichert. Die Luft wird anschließend weiter komprimiert und gekühlt, bis sie zu flüssiger Luft wird, die gespeichert wird. Die flüssige Luft kann anschließend einer Luftzerlegungsanlage zugeführt werden, um Stickstoff für die Ammoniaksynthese zu erzeugen. Erneuerbarer Strom treibt einen Elektrolyseur an, der aus Wasser Wasserstoff erzeugt, und der Stickstoff und der Wasserstoff werden zur Bildung von Ammoniak zur Reaktion gebracht. Die bei der Ammoniaksynthese freigesetzte Wärme wird ebenfalls für die spätere Verwendung gespeichert. 

Im Entlademodus läuft die Ammoniakanlage mit reduzierter Produktionsrate weiter. Es werden weniger Stickstoff und Wasserstoff benötigt, sodass die Luftzerlegungsanlage und der Elektrolyseur mit geringerer Leistung betrieben werden können. Eine größere Menge Flüssigluft wird aus dem Speicher entnommen, komprimiert, erwärmt und über einen Generator expandiert, um Strom zu erzeugen, der zur Versorgung des Prozesses im Entlademodus beiträgt. Die gespeicherte Wärme, die während der anfänglichen Kompressions- und Ammoniaksyntheseschritte im Lademodus erzeugt wurde, kann als weitere Energiequelle während des Betriebs im Entlademodus dienen. 

Das EPA stellte fest, dass das Flüssigluftspeichersystem, das es der Anlage ermöglicht, zwischen den beiden Betriebsmodi zu wechseln, einen neuartigen und erfinderischen Beitrag gegenüber dem Stand der Technik darstellt. 

Trotz der Fortschritte steht grünes Ammoniak jedoch weiterhin vor Herausforderungen. Die Produktions- und Energiekosten bleiben aufgrund des erheblichen Strombedarfs bei der Erzeugung von grünem Wasserstoff und der anhaltenden Abhängigkeit vom Haber-Bosch-Verfahren zur Ammoniaksynthese hoch. Daher besteht ein Bedarf an alternativen Düngemittelquellen. 

Stickstofffixierung 

Die Stickstofffixierung ist der chemische Prozess, bei dem inerter Stickstoff (N2) in bioverfügbare Stickstoffverbindungen umgewandelt wird. Inspiriert von der Natur hat die Stickstofffixierung als alternativer Ansatz zum Haber-Bosch-Verfahren zur Ammoniaksynthese bei Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. 

Die Universität von Island hat eine Technologie entwickelt, bei der Ammoniak elektrolytisch hergestellt werden kann; diese ist in EP3155144B1 patentiert. Bei dem beanspruchten Verfahren wird gasförmiger Stickstoff in eine Elektrolysezelle geleitet und mit der Oberfläche einer Kathodenelektrode in Kontakt gebracht, die einen Katalysator aus Vanadium-, Zirkonium-, Chrom-, Niob- oder Rutheniumnitrid enthält. Anschließend wird ein elektrischer Strom durch die Elektrolysezelle geleitet, wodurch Stickstoff mit Protonen zu Ammoniak reagiert. 

Die Verwendung dieser spezifischen Nitridkatalysatoren ermöglicht die Herstellung von Ammoniak bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem Druck. Das EPA stellte fest, dass die Verwendung dieser speziellen Nitridkatalysatoren zur Ammoniakherstellung nicht naheliegend war, und erkannte den erfinderischen Charakter des Verfahrens an. 

Egill Skúlason, Professor für Chemieingenieurwesen an der Universität von Island und als Erfinder in EP3155144B1 genannt, ist zudem Mitbegründer von Atmonia. Atmonia entwickelt die Technologie zur elektrochemischen Ammoniakherstellung weiter und verfügt über eine anhängige europäische Patentanmeldung, die auf die Herstellung von Ammoniak unter Verwendung eines mit einem Übergangsmetall dotierten Übergangsmetalloxid-Katalysators gerichtet ist (EP4739820A2). 

Dünger durch Photokatalyse 

R-Leaf® ist eine von Crop Intellect Ltd. entwickelte innovative Technologie, die Stickoxide (NOx) aus der Atmosphäre auf der Oberfläche von Pflanzen in Stickstoffdünger umwandelt. Dabei wird ein Titandioxid-Photokatalysator auf die Pflanzen aufgetragen, der bodenbürtige atmosphärische Stickoxide (NOx) durch Photokatalyse in Nitrat umwandelt, das dann von der Pflanze aufgenommen werden kann. Der Photokatalysator kann in Flüssigdünger eingearbeitet und auf Kulturpflanzen gesprüht werden. 

Crop Intellect erlangte für R-Leaf® Patentschutz im Vereinigten Königreich durch das Patent GB 2601329 B, das ein Verfahren zur Steigerung des Pflanzenwachstums beansprucht, das das Aufbringen eines TiO2-Photokatalysators auf die Oberfläche einer Pflanze umfasst. Der TiO2-Photokatalysator ist ein partikuläres Material mit einem mittleren Durchmesser von mehr als etwa 1 μm. 

Die Beschränkung auf den mittleren Durchmesser war entscheidend für die Begründung einer erfinderischen Tätigkeit gegenüber dem Stand der Technik, der die Anwendung von Partikeln im Nanobereich auf Pflanzen offenbart. Es wurde erfolgreich argumentiert, dass ein mittlerer Durchmesser von mehr als 1 μm verhindert, dass der Photokatalysator von der Pflanze aufgenommen wird, wodurch der Photokatalysator auf der Pflanzenoberfläche verbleibt und die Umwandlung von NOx in Nitrat ermöglicht wird. Dieser Effekt wurde durch die Beispiele in der Beschreibung belegt, die zeigten, dass die Anwendung des Photokatalysators den Weizenertrag deutlich steigerte. Die entsprechende europäische Anmeldung EP4250931A1 war zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels noch anhängig. 

Kreislaufdünger 

Sekundäre Rohstoffströme – sei es aus Industrie, Landwirtschaft oder Kommunalwirtschaft – sind hervorragende Quellen für Pflanzennährstoffe. Oft können sie jedoch in ihrer Rohform nicht direkt auf Kulturpflanzen ausgebracht werden. Durch die Aufbereitung dieser Materialien lassen sich Nährstoffe zurückgewinnen und als Dünger wiederverwerten. Dies verringert nicht nur die Abhängigkeit von synthetischen Düngemitteln, sondern unterstützt auch eine umweltfreundlichere Kreislaufwirtschaft. 

Gärrest 

Gärrest ist das nach der anaeroben Vergärung biologisch abbaubarer Ausgangsstoffe verbleibende Material und entsteht häufig als Nebenprodukt bei der Behandlung landwirtschaftlicher und industrieller Abfälle. Obwohl Gärrest direkt als Dünger ausgebracht werden kann, ist es oft vorteilhaft, ihn in flüssige und feste Fraktionen zu trennen, die sich in ihrer Nährstoffzusammensetzung unterscheiden. 

In EP3880834B1 erhielt Nature Energy Patentschutz für ein Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse-Gärrest. Durch eine Reihe von Fest-Flüssig-Trennschritten und Waschschritten kann der ursprünglich im Gärrest enthaltene Phosphor effizient und in hohen Ausbeuten zurückgewonnen werden. In einem späteren Schritt wird eine feste Waschfraktion nachbehandelt, was die Rückgewinnung von weiterem Biogas in einem anschließenden anaeroben Vergärungsschritt ermöglicht. 

Das EPA war der Ansicht, dass es nicht naheliegend gewesen wäre, dass die spezifische Abfolge der Verfahrensschritte zu der beobachteten Phosphorrückgewinnung und der gesteigerten Biogasproduktion führen würde, und stellte daher fest, dass das beanspruchte Verfahren eine erfinderische Tätigkeit aufweise. 

CCm Technologies ist ein preisgekröntes Cleantech-Unternehmen, das Technologien zur Umwandlung von Abfallströmen in stabile, wertschöpfende Materialien entwickelt hat. Das erteilte europäische Patent EP3408247B1 beansprucht ein Verfahren zur Herstellung einer Düngemittelzusammensetzung aus Gärrest. Das Verfahren umfasst das Inkontaktbringen von teilweise zersetztem organischem Material, wie beispielsweise Kompost, mit einer Zusammensetzung, die anaeroben Gärrest, Calciumnitrat und eine Ammoniakquelle umfasst. Die resultierende Mischung wird anschließend mit einer Kohlendioxidquelle, z. B. Biogas, in Kontakt gebracht. Das Patent umfasst zudem einen Anspruch, der sich auf eine durch dieses Verfahren erhältliche Düngemittelzusammensetzung bezieht. 

Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da sich das resultierende Material leicht pelletieren lässt und somit einfach zu transportieren, zu lagern und auszubringen ist. Es können zudem mehrere Abfallströme verwertet werden, nämlich sowohl der Gärrest als auch das bei der anaeroben Vergärung entstehende Biogas. Das Verfahren kann daher direkt in Anlagen umgesetzt werden, die anaerobe Vergärung betreiben. 

Abwasser 

Kommunales Abwasser enthält erhebliche Mengen an Ammoniak und Phosphat. Durch Zugabe von Magnesiumsalzen und Steuerung des pH-Werts können Struvitkristalle (NH4MgPO4·6H2O) ausgefällt und anschließend aus dem Abwasserstrom zurückgewonnen werden. Aufgrund seines hohen Phosphor- und Stickstoffgehalts gilt Struvit als vielversprechender Dünger und wird bereits in mehreren europäischen Ländern eingesetzt. 

Aufgrund seines relativ hohen Magnesiumgehalts ist Struvit jedoch möglicherweise nicht für alle Kulturpflanzen oder Bodenarten geeignet. Zudem ist Struvit in Wasser nur schwer löslich, was zu einer relativ langsamen Nährstofffreisetzung führt. 

EasyMining, ein schwedisches Unternehmen, das Verfahren zur Herstellung sauberer kommerzieller Produkte aus Abfall entwickelt, entwirft und baut, hat sich in EP3976558B1 mit diesem Thema befasst. Das Patent beansprucht ein Verfahren zur Zersetzung von Struvit, das es ermöglicht, Stickstoff, Phosphor und Magnesium einzeln aus Struvit aus Abwasser zurückzugewinnen. Das Verfahren umfasst das Auflösen von Struvit in Schwefelsäure. Anschließend werden Phosphat-Ionen aus der Lösung extrahiert, bevor Magnesiumverbindungen durch Erhöhung des pH-Werts ausgefällt werden. Die verbleibende Lösung enthält Ammoniumsulfat. 

Der extrahierte Phosphor und das isolierte Ammoniumsulfat können zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden, während das zurückgewonnene Magnesium in der Abwasserbehandlung wiederverwendet werden kann, um weiteres Struvit auszufällen. 

Das EPA stellte fest, dass der angeführte Stand der Technik die Verwendung von Schwefelsäure zur Zersetzung von Struvit in der beanspruchten Weise nicht nahelegte, und war daher der Ansicht, dass das beanspruchte Verfahren eine erfinderische Tätigkeit aufweise. 

Klärschlammasche 

Klärschlammasche ist das bei der Verbrennung von Klärschlamm anfallende Restmaterial. Trotz ihres relativ hohen Phosphorgehalts ist Klärschlammasche jedoch in der Regel für die direkte Verwendung als Düngemittel ungeeignet. Die bei der Verbrennung entstehenden Phosphorverbindungen weisen eine geringe Wasserlöslichkeit auf und stehen daher für die Aufnahme durch Pflanzen nicht ohne Weiteres zur Verfügung. Auch die im Schlamm vorhandenen Schwermetalle, die für Lebewesen gefährlich sein können, reichern sich in der Asche an. 

In EP3623348B1 hat EasyMining ein Verfahren zur Rückgewinnung von hochwertigem Phosphor aus Klärschlammasche mit nur geringer Schwermetallbelastung patentiert. Das Verfahren umfasst zunächst das Auflösen der Klärschlammasche in einer Mineralsäure. Anschließend werden unlösliche Rückstände entfernt, um eine Auslaugungslösung zu bilden, der eine Base in Form von Eisenhydroxid zugesetzt wird. Dies führt zur Ausfällung von Phosphatverbindungen, die Eisen und Aluminium enthalten. Die ausgefällten Phosphatverbindungen werden anschließend abgetrennt und in einer alkalischen Lösung erneut gelöst. Anschließend wird Eisenhydroxid aus dieser zweiten Auslaugungslösung abfiltriert, bevor Kalk zugegeben wird, wodurch die Phosphatverbindungen ausfallen. Diese Phosphatverbindungen können zu wertvollen Phosphorprodukten weiterverarbeitet werden, die für den Einsatz in Düngemitteln geeignet sind. 

Der erfinderische Aspekt des Verfahrens lag in der Verwendung von Eisenhydroxid zur Entfernung von Phosphor aus der Auslaugungslösung der Asche, was zu einer außergewöhnlich hohen Phosphorrückgewinnungsrate führte. Ein solcher Schritt wurde im zitierten Stand der Technik weder offenbart noch angedeutet. Das Verfahren ermöglicht somit die Rückgewinnung von hochwertigem Phosphor mit nur geringer Schwermetallbelastung, wodurch es für die Düngemittelherstellung geeignet ist. 

Reduzierung des Ammoniakverlusts 

Organische Materialien wie Gülle, organische Abfälle und Biogasrückstände sind hervorragende Nährstoffquellen und können als Düngemittel wieder auf die Felder ausgebracht werden. Stickstoff geht jedoch häufig durch mikrobielle Aktivität verloren, bei der Ammoniak in die Atmosphäre freigesetzt wird. 

N2 Applied ist ein norwegisches Unternehmen, das ein plasmabasiertes Behandlungsverfahren für organische Materialien entwickelt hat, das Ammoniak- und Treibhausgasemissionen reduziert und so den Stickstoffverlust aus dem Material verhindert. Dieses Verfahren ist durch das Patent EP3870356B1 geschützt, bei dem Luft durch einen Plasmagenerator geleitet wird, um Stickoxide (NOx) zu erzeugen. Das NOx-haltige Gas wird in ein flüssiges organisches Material wie Gülle oder Jauche absorbiert, wodurch Salpetersäure und salpetrige Säure entstehen, die den pH-Wert unter 6 senken und so die Ammoniakverflüchtigung unterdrücken. Nicht absorbiertes NO wird in einem sekundären Absorptionskreislauf zurückgewonnen und in Nitrat und Nitrit umgewandelt, wobei verbleibendes NO zu NO2 oxidiert wird, um es weiter abzuscheiden. 

Das EPA stellte fest, dass die Verwendung mehrerer Absorptionskreisläufe zur Verbesserung der NOx-Abscheidung in Verbindung mit der Oxidation von NO zu NO2 im zweiten Kreislauf, um die anschließende Absorption in weiteres flüssiges organisches Material zu erleichtern, einen erfinderischen Beitrag gegenüber dem Stand der Technik darstellt. 

Bio-Düngemittel 

Bio-Düngemittel enthalten nützliche Mikroorganismen, die die Nährstoffaufnahme durch Pflanzen verbessern und so dazu beitragen, synthetische Düngemittel zu ergänzen und die Abhängigkeit von diesen zu verringern. 

Das in Dänemark ansässige Biotechnologieunternehmen Novonesis ist weltweit führend in der Herstellung von industriellen Enzymen und Mikroorganismen. In EP2344610B1 erhielt Novonesis Patentschutz für eine zur Anwendung im Boden bestimmte Zusammensetzung, bestehend aus Inokula zweier Stämme des Pilzes Penicillium (NRRL 50169 und NRRL 50162), sowie für ein Verfahren zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Phosphor für die Aufnahme durch Pflanzen durch Einbringen von Inokula dieser Stämme in den Boden. 

Es wurde festgestellt, dass die Kombination der beiden Stämme einen synergistischen Effekt zeigte, wodurch deutlich mehr Hydroxylapatit gelöst werden konnte als bei jedem Stamm für sich allein. Das EPA stufte diesen synergistischen Effekt als unerwartet ein und befand daher, dass der beanspruchte Gegenstand auf einer erfinderischen Tätigkeit beruht. Dieser Fall verdeutlicht, wie ein synergistischer Effekt – d. h. ein Effekt, der über die additive Wirkung der einzelnen Komponenten in einer Kombination hinausgeht – ein wirkungsvolles Instrument zur Begründung der erfinderischen Tätigkeit einer beanspruchten Kombination sein kann. 

Das britische Unternehmen Azotic ist weltweit führend in der Stickstofffixierungstechnologie. Seine Kerntechnologie ist ein einzigartiger, patentierter Stamm von Gluconacetobacter diazotrophicus (Gd), einem stickstofffixierenden Bakterium, das in der Lage ist, atmosphärischen Stickstoff in eine Form umzuwandeln, die von zahlreichen Kulturpflanzenarten verwertet werden kann. Gd gelangt über verschiedene Wege, darunter Blatthaare, Spaltöffnungen und Wurzeln, rasch in die Pflanzenzellen. Dort vermehrt es sich und bindet atmosphärischen Stickstoff innerhalb der Zellen selbst. Feldversuche haben nach der Inokulation mit dem Gd-Stamm erhebliche Ertragssteigerungen bei Kulturpflanzen wie Mais, Kartoffeln und Reis gezeigt. 

In EP3328989B1 erhielt Azotic Patentschutz nicht nur für eine Zusammensetzung, die den Gd-Stamm umfasst, und für ein Verfahren zur Steigerung der Stickstofffixierungsfähigkeit einer Pflanze durch Aufbringen des Stamms auf diese, sondern auch für den Bakterienstamm selbst. 

Der beanspruchte Stamm wurde biologisch hinterlegt. Der Anspruch auf den Stamm in EP3328989B1 bezieht sich daher auf eine Hinterlegungsnummer, die erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Erfindung reproduzierbar ist. Bei der Beantragung von Patentschutz für einen neuartigen mikrobiellen Stamm sollte darauf geachtet werden, dass vor Einreichung der Patentanmeldung eine gültige biologische Hinterlegung vorgenommen wurde und dass die entsprechende Hinterlegungsstelle und die Hinterlegungsnummer in der Beschreibung angegeben werden oder zumindest ein Verweis, der es ermöglicht, die Hinterlegung mit der später eingereichten Hinterlegungsnummer in Verbindung zu bringen. 

Biostimulanzien 

Biostimulanzien sind Substanzen oder Mikroorganismen, die Pflanzen- und Bodenprozesse stimulieren. Dies kann zu Verbesserungen führen, z. B. bei der Nährstoffaufnahme, der Photosynthese, der Wassernutzungseffizienz und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltstress. Durch die Verbesserung der Nährstoffaufnahme können Biostimulanzien den Bedarf an synthetischen Düngemitteln verringern. 

Das Patent EP4021186B1 von UniferX beansprucht ein Biostimulans, das einen Proteinhydrolysat-Anteil und einen Glycinbetain-Anteil in einem definierten Massenverhältnis von 3:1 bis 1:10 umfasst. Der Proteinhydrolysat-Anteil enthält verschiedene freie Aminosäuren, Oligopeptide und Polypeptide. Es wurde festgestellt, dass die Anwendung des Mittels auf eine Pflanze oder ein Saatgut die Stressresistenz verbessert. Infolgedessen können das Wachstum und der Ertrag der behandelten Pflanzen oder der anschließend aus den behandelten Samen gezüchteten Pflanzen verbessert werden. 

Gegen die Anmeldung wurde der Stand der Technik angeführt, der eine Biostimulans-Zusammensetzung mit einem Verhältnis von Proteinhydrolysat zu Betain von 4:1 offenbart, d. h. außerhalb des beanspruchten Bereichs. UniferX verwies auf die Daten in der Anmeldung und argumentierte, dass Zusammensetzungen innerhalb des beanspruchten Verhältnisbereichs im Vergleich zum Verhältnis 4:1 von D1 eine mindestens zweifache Verbesserung der Stressresistenz aufwiesen. Das EPA hielt diese Verbesserung für überraschend und erkannte an, dass der beanspruchte Gegenstand gegenüber D1 auf einer erfinderischen Tätigkeit beruht. 

EP4021186B1 unterstreicht den Wert von Vergleichsdaten beim Nachweis, dass eine beanspruchte Erfindung eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt. 

Die Anmeldung EP4529765A1 des spanischen Biotechnologieunternehmens Seipasa beansprucht die Verwendung von Diformylamin als Pflanzenbiostimulans. Obwohl Diformylamin ein bekanntes kleines Molekül ist, waren seine biostimulierenden Eigenschaften bisher unbekannt. 

Die Daten in der Anmeldung zeigten, dass Diformylamin die Stressresistenz verschiedener Pflanzen verbessern kann. In einem Beispiel wurde die Wirkung von Diformylamin auf Paprikapflanzen untersucht, die Trockenstress ausgesetzt waren. Die Diformylamin-Zusammensetzung wurde mit einer Düngerlösung verglichen, die die gleiche Menge an Stickstoff enthielt. Nach der Anwendung von Diformylamin wurden im Vergleich zur Anwendung der Düngerlösung sowohl beim Chlorophyllgehalt der Blätter als auch bei der Stickstoffkonzentration signifikante Unterschiede beobachtet. 

Obwohl die Anmeldung zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels noch nicht zur Patenterteilung geführt hatte, erhielt Seipasa im Juli 2026 eine positive Mitteilung des EPA, wonach die Prüfungsabteilung den auf die Verwendung von Diformylamin als Pflanzenbiostimulans gerichteten Anspruch sowohl für neu als auch für erfinderisch hielt. 

Das französische Start-up LIPOFABRIK erlangte mit EP3422858B1 Patentschutz für die Verwendung bestimmter, von Bacillus subtilis natürlich produzierter Lipopeptide, wie beispielsweise Mycosubtilin, zur Stimulierung des Pflanzenwachstums. Die Beispiele in der Anmeldung zeigten, dass diese Lipopeptide das Pflanzenwachstum stimulieren können, was wiederum die Aufnahme, den Transport und die Verwertung von Nährstoffen erleichtern kann. LIPOFABRIK argumentierte während des Patentverfahrens erfolgreich, dass es im Stand der Technik keinen Hinweis darauf gebe, dass die beanspruchten Lipopeptide das Pflanzenwachstum stimulieren würden, und dass die beanspruchte Verwendung somit auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhe. 

EP4529765A1 und EP3422858B1 unterstreichen daher die Patentierbarkeit der Verwendung bekannter Verbindungen als Pflanzenbiostimulanzien. 

Technologien zur Steigerung der Düngemitteleffizienz 

Es ist unvermeidlich, dass nicht alle in einem Düngemittel enthaltenen Nährstoffe von den Pflanzen aufgenommen werden. Ein Teil geht typischerweise in die Umwelt verloren, wo er erheblichen Schaden anrichten kann. Vor dem Hintergrund gestörter Düngemittelversorgungsketten und steigender Düngemittelpreise ist die Verbesserung der Düngemitteleffizienz (FUE) entscheidend für die Aufrechterhaltung der Ernteerträge, die Senkung der Düngemittelkosten und die Minimierung der Umweltauswirkungen. 

Stickstoffdünger wird oft in Form von Ammonium ausgebracht oder in einer Form, die im Boden zu Ammonium umgewandelt wird, wo er der Nitrifikation unterliegt. Im ersten Schritt dieses Prozesses wird Ammonium durch ammoniakoxidierende Mikroorganismen zu Nitrit oxidiert. Nitrit wird dann in einem zweiten Schritt durch nitritoxidierende Bakterien zu Nitrat oxidiert. 

Das dabei entstehende Nitrat ist im Boden sehr mobil und kann in Gewässer ausgewaschen werden, was zur Trinkwasserverschmutzung und zu schädlichen Algenblüten beiträgt. Während der Nitrifikation kann zudem N2O, ein starkes Treibhausgas, als Nebenprodukt entstehen und in die Atmosphäre freigesetzt werden. 

Nitrifikationshemmer unterdrücken die mikrobielle Oxidation von Ammonium zu Nitrit, wodurch die Nitratbildung verlangsamt und die Auswaschung sowie die Treibhausgasemissionen reduziert werden. 

EP3826982B1 (BASF) beansprucht die Verwendung von substituierten Thiazolidinverbindungen mit einer allgemeinen Formel als Nitrifikationshemmer sowie Zusammensetzungen, die solche Verbindungen zur Verringerung der Nitrifikation enthalten. Im Rahmen des Prüfungsverfahrens führte das EPA Stand der Technik an, der substituierte Thiazolidine mit fungizider Wirkung offenbarte. Die beanspruchten Verbindungen unterschieden sich jedoch in der Substitution am Stickstoffatom des Thiazolidinrings. Experimentelle Daten in der Anmeldung belegten eine nitrifikationshemmende Wirkung, wodurch BASF erfolgreich argumentieren konnte, dass dieser Effekt auf das unterscheidende Strukturmerkmal zurückzuführen sei und dass es aus dem Stand der Technik nicht naheliegend gewesen wäre, dass die Verbindungen nitrifikationshemmende Eigenschaften besitzen würden. 

In EP4377441B1 beanspruchte der spanische Bodenspezialist Fertiberia einen biologischen Ansatz zur Verhinderung der Nitratauswaschung. Das Patent beansprucht einen Dünger, beispielsweise einen Stickstoffdünger, der einen spezifischen Stamm von Bacillus subtilis und/oder Bacillus megaterium enthält. Diese aeroben Mikroorganismen der Rhizosphäre sind in der Lage, Nitrat zu Ammonium zu reduzieren, und erwiesen sich als wirksam bei der Verringerung der Stickstoffauswaschung aus dem Boden. Solche Düngemittel bieten daher eine umweltfreundlichere Lösung zur Verringerung von Nährstoffverlusten, ohne auf synthetische Nitrifikationshemmer zurückgreifen zu müssen. Das Patent hebt zudem das Zusammenspiel von Chemie und Life Sciences bei der Entwicklung umweltfreundlicherer Düngemitteltechnologien hervor. 

Harnstoff ist aufgrund seines hohen Stickstoffgehalts, seiner Kosteneffizienz sowie seiner einfachen Lagerung und Ausbringung ein weit verbreiteter Stickstoffdünger. Nach der Ausbringung hydrolysiert die im Boden allgegenwärtige Urease den Harnstoff zu Ammoniak. Dieses kann anschließend in Ammonium überführt und von den Pflanzen aufgenommen werden. Die Hydrolyse an der Bodenoberfläche kann jedoch zu Stickstoffverlusten in die Atmosphäre in Form von Ammoniakgas führen. Ureasehemmer verlangsamen diesen Prozess, erhöhen die Stickstoffretention im Boden und verbessern die Stickstoffnutzungseffizienz. Ureasehemmer wie N-(n-Butyl)thiophosphorsäuretriamid (NBPT) und N-(n-Propyl)thiophosphorsäuretriamid (NPPT) sind gut bekannt und werden seit vielen Jahren erfolgreich in der Landwirtschaft eingesetzt. Dennoch werden im Bereich der Ureasehemmer weiterhin Fortschritte erzielt. 

Fertinagro Biotech entdeckte, dass Pulcherrimin, ein Eisenchelat und natürlicher Metabolit, der von Metschnikowia pulcherrima produziert wird, die Urease hemmt. In EP3130578B1 erhielt Fertinagro Patentschutz für eine Düngemittelzusammensetzung, die eine Stickstoffquelle und einen Pulcherrimin-Extrakt enthält, sowie für die Verwendung eines Pulcherrimin-Extrakts als Hemmstoff der Ureaseaktivität in einer Stickstoffdüngemittelzusammensetzung. Die in der Anmeldung enthaltenen Daten zeigten, dass das Vorhandensein von Pulcherrimin den Abbau des im Boden vorhandenen Harnstoffs deutlich verlangsamte. 

Im Rahmen der Prüfung führte das EPA Dokumente aus dem Stand der Technik an, die die antimykotischen Eigenschaften von Pulcherrimin offenbarten. Diese Dokumente enthielten jedoch keine Angaben zu etwaigen ureasehemmenden Eigenschaften. Das EPA kam daher zu dem Schluss, dass es nicht naheliegend gewesen wäre, Pulcherrimin als Ureasehemmer zu verwenden oder es in einen Stickstoffdünger einzubringen, und stellte dementsprechend fest, dass der beanspruchte Gegenstand auf einer erfinderischen Tätigkeit beruht. 

EP3130578B1 ist ein hervorragendes Beispiel für die Patentierbarkeit einer neuen Verwendung eines bekannten Naturstoffs. 

Zusammenfassung 

In ganz Europa finden bedeutende und spannende Entwicklungen statt, um die Abhängigkeit von importierten anorganischen Düngemitteln und deren Rohstoffen zu verringern und den Übergang zu einem umweltfreundlicheren, kreislauforientierten und nachhaltigeren Agrarsektor zu vollziehen. 

Die zitierten europäischen Patente unterstreichen zudem die Patentierbarkeit der Technologien, die diesen Entwicklungen zugrunde liegen und sich auf Produktionsanlagen, Verfahren zur Nährstoffrückgewinnung, neue Verwendungen von Naturstoffen, Düngemittel- oder Biostimulans-Zusammensetzungen und sogar auf Mikroorganismenstämme beziehen. Diese Innovationen erstrecken sich über mehrere technische Bereiche, darunter Chemie, Life Sciences und Ingenieurwissenschaften. 

Es ist wahrscheinlich, dass die europäische Landwirtschaft auf eine Kombination dieser Technologien sowie auf Gesetzesreformen und staatliche Unterstützung zurückgreifen muss, um die geopolitischen und ökologischen Bedrohungen zu bewältigen, denen die Branche ausgesetzt ist. 

Förderung 

Sowohl im Vereinigten Königreich als auch in der EU stehen eine Reihe von Förder- und Finanzierungsprogrammen zur Verfügung, die auf die Entwicklung landwirtschaftlicher Technologien, einschließlich düngemittelbezogener Innovationen, abzielen. 

Das Farming Innovation Programme, das vom Defra in Zusammenarbeit mit Innovate UK durchgeführt wird, fördert Projekte, die Landwirten, Erzeugern und Forstwirten in England zugutekommen. Ein Ziel des Programms ist es, mithilfe der Wissenschaft Lösungen für praktische Herausforderungen in der Landwirtschaft und im Gartenbau zu entwickeln. Das Programm bietet Fördermittel im Rahmen von Ausschreibungen an. Je nach Projektphase stehen verschiedene Ausschreibungen mit unterschiedlichen Förderbeträgen zur Verfügung. 

Das UK Agri-Tech Centre ist eine landesweite Organisation, die sich darauf konzentriert, vielversprechenden Agrartechnologie-Unternehmen den Zugang zu den richtigen Instrumenten und der richtigen Unterstützung zu ermöglichen, um die Marktreife zu erreichen. Es bietet Agrartechnologie-Unternehmen Unterstützung und kann Beratung sowie Zugang zu kommerziellen landwirtschaftlichen Betrieben und hochmodernen Testumgebungen bereitstellen. Die Kontaktaufnahme erfolgt über das Formular auf der Homepage. 

Außerhalb des Vereinigten Königreichs ist Horizon Europe das Flaggschiff-Förderprogramm der EU für Forschung und Innovation. Es verfügt über ein Budget von 93,5 Milliarden Euro bis Ende 2027, wobei für den Programmzeitraum 2028–2034 ein Budget von 175 Milliarden Euro vorgeschlagen wurde. Fördermöglichkeiten sowie Informationen zu den Antragsverfahren finden Sie auf dem EU-Portal für Fördermittel und Ausschreibungen, wo Sie mithilfe von Stichwörtern nach konkreten Fördermöglichkeiten suchen können. 

Im Jahr 2023 hat das Vereinigte Königreich einer Assoziierung mit Horizon Europe zugestimmt. Dies bedeutet, dass britische Forscher berechtigt sind, sich um Fördermittel aus Horizon Europe zu bewerben, und dass erfolgreiche Antragsteller für die verbleibende Laufzeit des Programms unter das Assoziierungsabkommen des Vereinigten Königreichs fallen. 

Über HGF 

HGF ist eine führende europäische Kanzlei für geistiges Eigentum mit einem multidisziplinären Expertenteam und umfassender Erfahrung in der Ausarbeitung und Bearbeitung europäischer Patentanmeldungen im Bereich der Agrartechnologie. Bei Fragen zur Patentierbarkeit Ihrer Agrartechnologie-Innovationen können Sie sich gerne an den Autor, hgregson@hgf.com, wenden. 

Dieser Artikel wurde von Senior Patent Attorney Harry Gregson verfasst.