Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schaffung von Wertschöpfungsketten für den Einsatz von Miscanthusfasern aus nachhaltig bewirtschafteten Grenzflächen und Bergbaufolgeflächen

Die Diversifizierung der Rohstoffe in der Papier- und Faserwerkstoffindustrie und der zunehmende Anteil nicht holzbasierter Rohstoffe sind Teil der Bioökonomie-Strategie der EU, welche die Produktion erneuerbarer Ressourcen und deren Verarbeitung zu Produkten und Bioenergie fördert. Der Einsatz von Miscanthus, einer etablierten mehrjährigen Kulturpflanze, bietet sich hierfür besonders an. Robustheit und Eigenschaften wie ein tiefes, dichtes und ausgedehntes Wurzelsystem ermöglichen es der Pflanze, sich an verschiedene Böden und Umweltbedingungen anzupassen. Hohe Erträge, geringer Bedarf an Nährstoffeintrag und geringe Anfälligkeit für Schadorganismen machen Miscanthus zu einem ausgezeichneten Ausgangsmaterial für die Herstellung von faserbasierten Materialien. Da sowohl in Sachsen als auch der Tschechischen Republik Umweltprobleme durch kontaminierte Böden aufgrund von Bergbau und militärischer Nutzung bestehen, kann der Anbau von Miscanthus in diesen Gebieten zusätzliche positive Ergebnisse bewirken, einschließlich der Verbesserung der Bodenqualität, der Vermeidung von Erosion und der Reduzierung von Treibhausgasemissionen.

Hauptziel des beantragten Projekts ist, eine vollständige Miscanthus-Wertschöpfungskette von der nachhaltigen Nutzung von Grenzertragsflächen über Anbau, Ernte, Lagerung und Verarbeitung zu Fasern, Zellstoff, Faserwerkstoffen und Verpackungspapieren zu gewährleisten. Gleichzeitig werden Miscanthus-Abfälle zur Gewinnung alternativer Energie und Pflanzenkohle (zur Bodenverbesserung) genutzt („Zero-Waste“-Ansatz). Unterschiedliche Anforderungen wie Ertragssteigerung, kontinuierliche Rohstoffversorgung, Gewährleistung sicherer Produkte, geeignete Verarbeitbarkeit zu Faserwerkstoffen und Papier und eine effektive Nutzung von Nebenprodukten müssen erfüllt werden, um dieses Ziel zu erreichen. Das beantragte Projekt wird die grenzüberschreitende Zusammenarbeit zwischen Sachsen und der Tschechischen Republik stärken.

Ergebniszusammenfassung:

Das Projekt brachte einen deutlichen Erkenntnisgewinn für den Einsatz von unterschiedlich aufgeschlossenen Miscanthus-Faserstoffen in Dämmstoffen, Partikelwerkstoffen sowie für die Papiererzeugung.

Dazu wurde Ernte, Transport, Umschlag und Lagerung in der gesamten Verfahrenskette untersucht und dokumentiert. Dadurch konnten Materialparameter unter verschiedenen Aspekten verglichen werden (Ernteverfahren, Lagerart, Umschlagmittel) und eine Optimierung nach Wirtschaftlichkeit oder Materialeigenschaften abgeleitet werden. Zusätzliche Maßnahmen (Siebung zur Abscheidung von Feinanteilen und Übergrößen) wurden versuchsweise hinzugezogen. Der Aufwand der Siebung verbesserte das Spektrum der Hauptfraktion wesentlich, ist aber in aller Regel wirtschaftlich nicht zu empfehlen.

Im Verbundprojekt wurden unterschiedliche Dämmstoffvarianten aus Miscanthusfasern von Pflanzen mit unterschiedlichen Standortbedingungen hergestellt. Dabei wurden die Rohdichte (110 kg/m3 und 160 kg/m3) sowie der Mahlspalt im Refiner (0,5; 0,35 und 0,14 mm) variiert. Weiterhin konnten Mischungen aus Mischantus und Holzfasern (30 %) hergestellt werden. Durch eine Optimierung von Aufschlussbedingungen von Miscanthus ergibt sich ein erfolgversprechendes Potential in der Erzeugung von Dämmstoffen und Verpackungspapieren.

Die im Projekt erzielten Ergebnisse können als Basis für eine weiterführende Forschungsarbeit zum Einsatz von Miscanthus in der Baustoffindustrie und in der Papierindustrie genutzt werden.