Holzfaserstoffe als Torfersatz

Federführendes Institut HF Institut für Holzforschung

Herstellung und Einsatz von Holzfaserstoffen als Torfersatzstoff

Die Reduzierung des Torfabbaus trägt erheblich zum Klimasschutz bei. Mit Holzfaserstoffen können bereits bis zu 30% Torf in Pflanzsubstraten ersetzt werden. Um höhere Substitutionsraten zu erreichen, müssen jedoch verschiedene Herausforderungen überwunden werden. Wir erforschen Ansätze zur Ehöhung der Substitutionsrate und zur Erweiterung der Rohstoffbasis für die Holzfaserstofferzeugung.

Hintergrund und Zielsetzung

Die Reduzierung des Torfabbaus und der Torfnutzung wurde im Klimaschutzprogramm 2030 als geeignete Maßnahme der Klimaschutzpolitik festgelegt, um damit langfristig den Schutz von Moorböden zu fördern und zu unterstützen. Bisher durchgeführte Untersuchungen zum THG-Potential ergaben ein sehr deutliches Einsparpotential für den Einsatz von Holzfasern in Pflanzsubstraten gegenüber Torf.

Herausforderungen, die beim Einsatz von Holzfasern überwunden werden müssen, betreffen unter anderem den erhöhten mikrobiellen Abbau der Fasern, welcher zu einer Stickstoff-Immobilisierung durch die Mikroorganismen führt, so dass Kulturpflanzen unter Stickstoffmangel leiden können. Weiterhin kommt es durch die derzeit vorherrschende Nutzung von Nadelholz, zu Nutzungskonkurrenzen, welche in Zukunft durch schwindende Ressourcen an Fichtenholz in Deutschland voraussichtlich noch verschärft werden. Andererseits gibt es erhebliches Nutzungspotential bei Laubhölzern, insbesondere bei Nebenbaumarten, die durch den Waldaumbau zukünftig vermehrt anfallen werden und die derzeit nahezu auschließlich energetisch genutzt werden.

Im Vorhaben sollen daher Holzfasern hergestellt werden, die eine verbesserte Resistenz gegenüber mikrobiellem Abbau sowie einen erhöhten Stickstoffgehalt aufweisen, um die Stickstoffimmobilisierung zu verringern. Zusätzlich soll die Rohstoffbasis vom derzeit ausschließlich eingesetzten Nadelholz auf Laubholz und weitere Fasermaterialien erweitert werden.

Vorgehensweise

Durch Anlagerung zusätzlichen Lignins sollen am Thünen-Institut für Holzforschung Holzfasern hergestellt werden, die eine verbesserte Resistenz gegenüber mikrobiellem Abbau aufweisen, um die dabei erfolgende Stickstoffimmobilisierung zu verringern. Weiterhin soll durch eine oxidative Anlagerung von Stickstoff am Lignin längerfristig zusätzlicher Stickstoff im Pflanzsubstrat zur Verfügung gestellt werden. In Summe kann in der Folge eine verbesserte Stickstoffbereitstellung für die angebauten Pflanzen gewährleistet werden.

Zur Klärung des möglichen Gefährdungspotentials von aufbereiteten Holzfasern sollen zudem Stoffe identifiziert werden, die in den Holzfasern bei einer Erhitzung unter mechanischer Belastung im Herstellungsprozess entstehen.

Am Julius-Kühn-Institut für Pflanzenschutz in Gartenbau und urbanem Grün erfolgt die Prüfung der Einsatzmöglichkeiten der neu entwickelten Laubholzfasern. In einem „Vor-Screening“ werden zunächst die gebildeten Nebenprodukte und Inhaltsstoffe bezüglich ihrer phytotoxischen Wirkung bewertet. In weiterführenden Untersuchungen wird eine gartenbauliche Bewertung der Faserstoffe und Extrakte als Komponenten in Erden und Substraten vorgenommen, um die Eignung unter Anbaubedingungen zu testen.

Zusätzlich erfolgt am Thünen-Institut eine fundierte Einschätzung des möglichen Treibhausgas (THG)-Minderungsbeitrages durch die Nutzung von Holzfasern aus einheimischen Roh- und Reststoffen für den Ersatz von Torf als Kultursubstrat. Dafür wird die THG-Belastung der industriellen Verarbeitung von Holz zu den funktional äquivalenten Produkten mittels normkonformer Ökobilanzen ermittelt sowie eine Abschätzung über das quantifizierbare THG-Minderungspotential möglicher Klimaschutzmaßnahmen rund um das Thema Torfersatz vorgenommen.