Die Erschließung alternativer Kultursubstrate für den Gartenbau ist mehr denn je im Fokus von Wissenschaft und Wirtschaft. Der Anteil an torffreien Blumenerden im Handel ist bisher jedoch noch sehr gering. Die Produktionsmenge für den deutschen Markt beinhaltet aktuell 1 Million m3 komplett torffreie Blumenerden für Hobbyanwender sowie 100.000 m3 komplett torffreie Profisubstrate für den Erwerbsgartenbau. Insbesondere die hohe Wasserspeicher- und Wasserhaltefähigkeit von Torf kann durch die auf dem Markt bisher angebotenen Alternativprodukte nicht erreicht werden. Eine weitere Hürde bei der Verwendung von alternativen Substraten besteht darin, dass eine ausreichende Verfügbarkeit bisher bei keinem der Produkte gegeben ist. Das Ziel des Gesamtvorhabens „ECoFa“ ist daher die Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Herstellung einer variablen Produktpalette maßgeschneiderter torffreier Substrate für den Gartenbau. Kern der Entwicklung ist eine Technologie, um einheimische pflanzliche Fasern (z. B. Holzfasern, Miscanthus) und tierische Materialien (z. B. Schafrohwolle, Federn) u. a. mit dem Wirkprinzip der Extrusion so aufzubereiten, dass dadurch im Gartenbau bisher eingesetzte Substrate wie Torf, Steinwolle oder Kokosfasern nachhaltig ersetzt werden können.
Gegenstand der zunächst durchzuführenden „Sondierungsphase“ war die thermomechanische Verfahrensweise der Extrusion für die Aufbereitung natürlicher, organischer Rohstoffe. Die Herstellung der Substrate wurde versuchsweise mit einem Doppelschneckenextruder der Firma LMEngineering in Pöhl durchgeführt, bei dem zwei ineinanderlaufende Schnecken die Rohstoffmischungen hydrothermomechanisch bearbeiten. Im Doppelschneckenextruder wird durch hohen Druck und damit höhere Temperaturen, bedingt durch wechselnde Belastung und mehrfache Druckund Entspannungszyklen im Gerät, das Substrat zerkleinert und bis in die Zellstruktur aufgeschlossen. Die in Bewegung gesetzten Schnecken bilden durch die Materialweitergabe Kammern unterschiedlicher Art, wobei Druck- und Entspannungszonen auf die Biomasse einwirken und diese zerreißen, quetschen, walzen, reiben und erhitzen. Dadurch werden eine vergrößerte Oberfläche der Rohstoffe und eine gesteigerte biochemische Verfügbarkeit der Inhaltsstoffe erreicht.
Weiterhin wurden die Stoffeigenschaften von auf dem Markt erhältlichen Substraten wie z. B. Torf, aber auch anderer Kultursubstrate wie Steinwolle oder Kokosfasern, analysiert und den neuen Materialien gegenübergestellt, um Schlussfolgerungen für die technologische Entwicklung abzuleiten. Die grundsätzliche Eignung der Bioextrusion zum Aufschluss der Faserstoffe und eine ihre Eignung als Pflanzensubstrat konnten nachgewiesen werden. An die Sondierungsphase soll sich nun die eigentliche Verfahrensentwicklung als „Machbarkeitsphase“ in Kooperation mit regionalen Unternehmen anschließen.
Ideenwettbewerb „Neue Produkte für die Bioökonomie“ des BMBF
Projektträger Jülich
M. Sc. Isis von Ulardt
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