Aktuelles aus dem Teilprojekt Holzfaser

Projektziel

Das Stammholz von Bäumen und Sträuchern besteht überwiegend aus Zellulose und Hemizellulose, welche durch eine Lignin-Ummantelung vor mikrobiellem Abbau geschützt werden. Diese Schutzfunktion geht durch die thermische und mechanische Auffaserung des Holzes zu Holzfasern verloren. Vor diesem Hintergrund wird geprüft, inwiefern eine Beaufschlagung von Holzfasern mit Lignin zu einer Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber mikrobiellem Abbau beitragen kann. Für die Beaufschlagung werden technische Lignine eingesetzt, welche bei der Zellstoffgewinnung (z.B. Papierherstellung) als Nebenprodukt anfallen.

Versuchsfragen

  • Wie ist die Pflanzenverträglichkeit unterschiedlicher technischer Lignine zu bewerten?
  • Welche Verfahren sind geeignet, um eine stabile Anhaftung der Lignine an Holzfasern zu realisieren?
  • Inwiefern stabilisieren technische Lignine gegenüber mikrobiellem Abbau in holzfaserhaltigen Kultursubstraten?
  • Welche Auswirkungen hat die Beaufschlagung auf weitere biologische sowie chemische und physikalische Substratparameter?
  • Wie ist die pflanzenbauliche Eignung der modifizierten Holzfasern zu bewerten?
  • Inwiefern lässt sich ein im Versuchsmaßstab erfolgsversprechendes Beaufschlagungsverfahren im industriellen Maßstab umsetzen?

Aktivitäten

März - Mai 2024: Erste vielversprechende Ergebnisse zur Eignung ligninbeaufschlagter Holzfasern als Kultursubstrate

Die PTS hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Lignin auf Holzfasern fixieren lässt. Bei diesem Ansatz wird das Lignin zunächst in Lauge gelöst und sodann mit Holzfasern vermischt. Um eine stabile Anhaftung des Lignins an den Holzfasern zu erreichen werden die mit Lignin getränkten Holzfasern in eine Säure überführt. Mit diesem Verfahren blieben selbst nach intensiver Behandlung in einer Waschzelle ca. 50 % des beaufschlagten Lignins in und auf den Holzfasern haften.

Nach diesen ersten Entwicklungsschritten an der PTS wurden an der Hochschule Osnabrück substratrelevante Parameter wie die Pflanzenverträglichkeit getestet. Dazu werden 25 Chinakohlsamen auf das zu prüfende Substrat ausgesät und für 3-4 Wochen im Gewächshaus kultiviert. Das Keimverhalten sowie das Pflanzenwachstum dienen dabei als Indikator für die Pflanzenverträglichkeit. Im hier beschriebenen Keimpflanzentest wurden 49 Vol.-% Holzfasern mit 49 Vol.-% Weißtorf und 2 Vol.-Grüngutkompost vermischt. Über alle Varianten hinweg zeigte sich unabhängig von der Höhe der Ligninbeaufschlagung der Holzfasern oder der Art der im Beaufschlagungsprozess verwendeten Säure kein Einfluss auf Keimung. Das Frisch- und Trockenmassewachstum unterschied sich hingegen in Abhängigkeit der verwendeten Säure. So waren die Erträge bei den mit Salpetersäure behandelten Varianten gegenüber den mit Phosphorsäure behandelten Varianten sowie der unbehandelten Kontrolle erhöht. Um die Höhe der Nährstoffimmobilisierung bzw. Mineralisierung besser einschätzen zu können werden zurzeit zwei Inkubationsversuche durchgeführt.

Chinakohl-Sämlinge zeigten keine Beeinträchtigungen durch die ligninbeaufschlagten Holzfasern

November 2023: Testläufe zur Lignin-Beaufschlagung starten

An der PTS werden Verfahren entwickelt, mit denen sich die Holzfaser mit dem Lignin beaufschlagen lässt. Die Güte der Anhaftung des Überzuges wird in einer Waschzelle und anschließenden gravimetrischen und mikroskopischen Untersuchungen geprüft.

November 2023: Materialbeschaffung

Für erste Tastversuche stellt Klasmann-Deilmann Retruder-Holzfaser zur Verfügung. Die Papiertechnische Stiftung (PTS) beschafft technische Lignine und bestimmt deren wesentliche Materialeigenschaften.

September 2023: Auftaktmeeting

Neben der Hochschule Osnabrück sind die Papiertechnischen Stiftung (PTS) aus Heidenau und der Substrathersteller Klasmann-Deilmann aus Geeste im Arbeitspaket „Holzfasern“ beteiligt. Im Auftaktmeeting der Arbeitsgruppe wurden grundsätzliche Ziele verstätigt und das weitere Vorgehen besprochen.