Ureaseinhibitoren

Ureaseinhibitoren sind chemische Verbindungen, die die Aktivität des Enzyms Urease reduzieren oder ganz verhindern. Es handelt sich chemisch um Phosphorsäurediamide, Phosphazene und Thiole, sowie um Derivate der Hydroxamsäure und des Harnstoffs. Die Anwendungsgebiete sind in der Landwirtschaft, der Medizin und der Grundlagenforschung an dem Mechanismus der Inhibition.^[1]

Auch Schwermetallionen (am meisten Silber, Quecksilber, Kupfer) und Kaliumazid hemmen die Urease, können jedoch aufgrund ihrer Toxizität nicht eingesetzt werden. Die Anwendung von Ammoniumthiosulfat scheitert an der Abhängigkeit von Bodeneigenschaften, was das Ergebnis unsicher macht.^[2]

Beispiele

• Phenylphosphorsäurediamid (PPD)
• N-Butylthiophophorsäuretriamid (NBTPT)
• Monophenoxyphosphazen
• β-Mercaptoethanol
• Acetohydroxamsäure (AHA)
• Thioharnstoff
• Hydroxyharnstoff^[1]

Anwendungsgebiete

Stickstoffverlust nach Düngerausbringung

Harnstoff ist der am häufigsten angewandte Stickstoffdünger. Bei normaler Anwendung als Bestandteil von Dünger zersetzt sich der ausgebrachte Harnstoff durch die Ureaseaktivität von Bodenbakterien in Ammoniak und Kohlenstoffdioxid, welche teilweise in die Luft entweichen, womit 15 bis 35 Prozent des Stickstoffs dem Boden verloren gehen. Dies kann nicht nur durch Zugabe von Ureaseinhibitoren verringert werden; diese verzögern gleichzeitig die Verfügbarkeit des Stickstoffs, so dass keine Übernitrifikation entsteht.

Mehrere effiziente Ureasehemmer hemmen jedoch weitere Pflanzenenzyme, so dass nicht unbedingt eine Gesamtverbesserung resultiert. Von NBTPT konnte gezeigt werden, dass es die Aufnahmefähigkeit des Bodens für Methan stark verringert; der diesbezügliche Mechanismus ist unbekannt. Außerdem besteht mitunter die Gefahr, dass sich (für die Pflanzen) toxische Mengen Harnstoff in Pflanzenteilen sammeln können.^[2]

Stickstoffverlust in gelagertem Dünger

Bereits bei der Lagerung von Festmist und Gülle treten Stickstoffverluste durch Ureaseaktivität auf. Hier werden Ureasehemmer wie PPDA und NBTPT zugesetzt, um eine langfristige Lagerfähigkeit zu erreichen.

Ammoniakemission aus Stallmist

Ammoniak ist auf mehrere Arten umweltschädlich und es existieren Vereinbarungen über Emissionsgrenzwerte. Da etwa 80 Prozent der Ammoniakemissionen (basierend auf Zahlen in Deutschland aus dem Jahr 2005) aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung stammen, ergibt sich eine Einsatzmöglichkeit für Ureasehemmer. Diese ist deshalb erfolgversprechender als bei der Düngung, weil die Bedingungen im Stall besser kontrolliert werden können. Eine Reduktion der Emissionen von 50 Prozent konnte bereits in Versuchen erreicht werden.^[1]

Pathologische ureasepositive Keime

Ureasehemmer werden medizinisch bei der Bekämpfung von Keimen eingesetzt, die Harnstoff verstoffwechseln: Helicobacter pylori im Magen sowie Proteus, Klebsiella und andere in den Harnwegen. In beiden Fällen ist die Ammoniakausscheidung für das Überleben des Bakteriums notwendig, und die Inhibition der Urease wäre das Mittel der Wahl, neben der generellen Anwendung von Antibiotika. Von den zwei Arzneistoffen, die von der FDA zugelassen sind, Acetohydroxamsäure und Hydroxyharnstoff, sind starke Nebenwirkungen bekannt.^[3][4]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c} Martin Leinker: Entwicklung einer Prinziplösung zur Senkung von Ammoniakemissionen aus Nutztierställen mit Hilfe von Ureaseinhibitoren. Diss. Martin-Luther-Univ. Halle-Wittenberg 2007. urn:nbn:de:gbv:3-000012809(PDF)
2. ↑ ^{a b} Franz Schinner, Renate Sonnleitner: Bodenökologie: Mikrobiologie und Bodenenzymatik Band III: Pflanzenschutzmittel, Agrarhilfsstoffe und Organische Umweltchemikalien. Springer, 1997. ISBN 3540610251 S. 10ff.
3. ↑ Gerok, Wolfgang / Huber, Christoph / Meinertz, Thomas / Zeidler, Henning (Hrsg.): Die innere Medizin: Referenzwerk für den Facharzt. 11. Aufl. Schattauer Verlag, 2006. ISBN 3794522222 S. 789
4. ↑ Marshall L. Stoller, Maxwell V. Meng: Urinary stone disease: the practical guide to medical and surgical management. Humana Press, 2007 ISBN 1588292193 S. 316ff