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energie pflanzen
DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Freitag, 24.11.2017
4_11_hanf_feldernte_grKonferenz der Europäischen Hanf-Vereinigung

Die Anbaufläche für Hanf in Europa verringert sich weiterhin, auch Ökobilanzen, Anbaumethoden, Anwendungen und Verarbeitung beschäftigen die Hanf-Branche weiter. Das wurde deutlich bei der 8. internationalen Konferenz der European Industrial Hemp Association.

Zu den häufig diskutierten Aspekten von Werkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen zählten bei der Tagung mit über hundert Teilnehmern von vier Kontinenten Mitte Mai in Wesseling bei Köln Ökobilanzen.

Sie beinhalten eine systematische Bilanzierung der Umweltwirkungen von Produkten „von der Wiege bis zur Bahre“. Betrachtet werden auch vor- und nachgeschaltete Prozesse wie die Herstellung der Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe. Bei Biowerkstoffen sorgen die Ergebnisse oft für Diskussionsstoff, denn nicht immer sind biobasierte Stoffe umweltschonender als solche auf fossiler Basis. Für Hanffasern konnte Michael Carus, Geschäftsführer des die Tagung veranstaltenden Nova-Instituts, aber Entwarnung geben. Seine Mitarbeiterin Juliane Haufe errechnete für die Fertigung von einer Tonne Karbon-Fasern einen Energieverbrauch von fast 300 Gigajoule, für Fiberglas etwa 40 Gigajoule pro Tonne, für Hanffasern dagegen weniger als zehn Gigajoule pro Tonne. Werden aus diesen Hanffasern sogenannte Bio-Composites hergestellt, ergibt sich eine Einsparung an Treibhausgas-Freisetzung zwischen zwölf und 55 Prozent. Bei Bio-Composites wird der Hanf in eine Kunststoffmatrix eingebunden, die dadurch an Stabilität gewinnt. Werden die Hanffasern jedoch als Isoliermaterial verwendet, fielen die Ergebnisse der Ökobilanz gegenüber dem hierfür üblichen fossilen Pendant Fiberglas weniger überzeugend aus, so Carus. Er forderte deshalb, die Ökobilanz hierfür zu verbessern.

Konkurrenz durch Energiepflanzen

Schwierig ist auch die Flächenverfügbarkeit für den Hanfanbau in Europa. Einen Einblick in die Situation in Frankreich gab Olivier Joreau. Er vertritt die Firma Biofib, die auch Mitglied in der European Industrial Hemp Association (EIHA) ist. In Frankreich standen im Jahr 2010 insgesamt 30 Millionen Hektar landwirtschaftliche Fläche zur Verfügung, wovon auf 1,7 Millionen Hektar Mais und auf 1,5 Millionen Hektar Raps angebaut wurde. Lediglich auf 10.000 Hektar wuchs Hanf, Tendenz abnehmend. Ursache sind die besseren Erlöse für Energiepflanzen. Im Jahr 2009 wurde Hanf noch auf 12.500 Hektar angebaut, 2011 sind es nur noch 6.000 Hektar. Produktionskapazitäten existieren dagegen für 16.000 Hektar Anbaufläche und 110.000 Tonnen Erntemenge pro Jahr. Joreau bezeichnete die Situation als „komplex“ und regte an, über Wege zur Erhöhung der Wertschöpfung bei Hanf nachzudenken.

Hanf in Kunststoff

4_11_hanf_spritzgussmaschine_grEin großer Teil der Hanf-, aber auch anderer Naturfasern findet Verwendung in kunststoffverarbeitenden Unternehmen. In der EU wurden im vergangenen Jahr 315.000 Tonnen Flachs-, Hanf-, Jute-, Kenaf-, Sisal-, Abaca- und Kokosnußfasern sowie Baumwolle und Holzfasern verwendet, meist in Fahrzeugen. Im gleichen Zeitraum betrug die Gesamtproduktion an Verbundwerkstoffen wie Glas-, Karbon- und naturfaserverstärktem Plastik 2,4 Millionen Tonnen. Damit besitzen Naturfasern einen Anteil von 13 Prozent am Gesamtmarkt. Bis zum Jahr 2020 kann unter geeigneten politischen Rahmenbedingungen die Menge verarbeiteter Naturfasern auf 830.000 Tonnen und damit einen Anteil von 28 Prozent am gesamten Kunststoffmarkt wachsen, errechnete das Nova-Institut.

Über die vorherrschende Nutzung von naturfaserverstärktem Kunststoff in Innenverkleidungen von Autos hinauserobern sie inzwischen auch den übrigen Alltag: So finden sie sich nun auch in Möbeln, Gartenmöbeln und in Schuhen. Neuerdings werden Naturfasern auch eingefärbt, was die gestalterischen Möglichkeiten erweitert. Intensiv diskutiert wurde, wie Hanffasern ihren Weg in die Kunststoffmatrix finden. Hier existieren verschiedene Wege: Zunächst können Naturfasern im Wechsel mit Materialien fossilen Ursprungs laminiert werden. Ferner können Matten aus beispielsweise Hanf oder Sisal im Wechsel mit herkömmlichem Kunststoff verpreßt werden. Außerdem können Hanf- und Kunststoff-Pellets gemeinsam in der Schnecke eines Extruders bei einer Temperatur von 150 bis 200 Grad verschmolzen werden. Das abgekühlte Gemisch wird dann geschreddert und anschließend im Spritzgußverfahren zu den gewünschten Endprodukten weiterverarbeitet. Bisher war jedoch die Faserzufuhr der Engpaß in dem Verfahren. Deshalb sucht das Nova-Institut gemeinsam mit der Badischen Naturfaseraufbereitung GmbH in einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Forschungsprojekt nach Lösungen, die mehr Compoundeuren als bisher die Nutzung von Naturfaser-Pellets ermöglichen.

„Entwicklung von biobasierten Polymeren sowie biobasierten Composit-Techniken, die gleich oder besser als erdölbasierte Materialien sind“ lautete der Titel eines Beitrags von Johanne Denault vom National Research Council in Kanada. Zu den Interessenten an solchen Naturfaser-Verbundstoffen zählen der Flugzeugbauer Boeing genauso wie die Automobilzulieferer Magna und Faurecia. Denault variierte bei ihren Versuchen die Geometrie der Extruderschnecke, den Kunststoff und die Länge der Faser. Als Additiv für den Prozeß wird Kalziumoxid verwendet, das die Verbindung zwischen Kunststoff und Naturfaser unterstützt. Ein weiterer Aspekt ist die Recyclebarkeit des Materials. Produkte aus Polypropylen und Hanf können bis zu fünfmal ohne Einbußen der Eigenschaften wiederverwertet werden. 

Jan Wessels vom Kunststoff-Institut IKV der RWTH Aachen stellte neben einem Preßverfahren besonders die Vorteile der Naturfaser-Verbundmaterialien heraus: gute mechanische Eigenschaften, geringe Dichte, potentielle Treibhausgas-Neutralität sowie geringer Energieverbrauch bei der Produktion. Verbraucher würden mehr und mehr Produkte mit einem grünen Image fordern, prognostizierte Wessels. Mit einem neuen Trend beschäftigt sich der Werkstofforscher Jörg Müssig, Professor an der Hochschule Bremen im Fachbereich Biometrics. Der Ingenieur nutzt Biokunststoffe als Matrix für Naturfasern, genauer die Kombination von Polymilchsäure (PLA) mit Hanf- und Flachsfasern. Nach seinen Angaben soll der Autobauer Toyota bereits vor acht Jahren Reserveradverkleidungen aus Kenaf und Polymilchsäure in einigen Modellen verwendet haben. Die Ökobilanz für diese Art Verbundmaterial verspricht eine Verringerung der Treibhausgas-Emissionen um 90 Prozent gegenüber konventionellem, erdölbasiertem Plastik. Zur Verarbeitung entwickelt die Hochschule noch ein Preßverfahren, bei dem Matten aus Naturfasern und Polymilchsäure miteinander verpreßt werden sollen. Aus diesen Matten können durch Schreddern Granulate als Ausgangsmaterial für Spritzgußverfahren gewonnen werden. Ein dafür geeignetes Spritzgußverfahren wird aber ebenfalls noch gesucht, analog zu den Entwicklungen von Denault. Die Produkte aus dem neuen Verbundmaterial weisen eine erhöhte Steifigkeit auf und sind temperaturstabiler als konventioneller Kunststoff. 

Wertvolles Hanföl

Neben den Fasern, die aus den Stengeln des Hanfes gewonnen werden, bildet die Pflanze auch ölhaltige Samen. Das Öl  weist ein ausgezeichnetes Omega-3-Fettsäurespektrum auf. Damit ist es wertvoll als Nahrungsmittel, für Schokolade und Kosmetika. Der Preßkuchen eignet sich als Tierfutter. Gerade in den USA und Kanada sei dies ein rasch wachsender Markt, so John Roulac vom amerikanischen Unternehmen Nutiva.

www.eiha.org

Thomas Isenburg

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 4 / 2011 energie pflanzen erschienen.


Hintergrund
Geschichte und Nutzung von Hanf

4_11_hanf_grHanf, botanisch Cannabis genannt, gilt als eine der ältesten Kulturpflanzen überhaupt. Bereits im alten China nutzten die Menschen Hanf und bauten ihn an. Erste Hinweise auf Hanf fanden Historiker in medizinischen Texten um 2800 vor Christus; gesicherte Erkenntnisse existieren aus Quellen zwischen 300 und 200 vor Christus. In alten chinesischen Texten wird auf die Verwendung als Arzneimittel gegen Malaria und Rheuma hingewiesen. Über Indien und die antiken Hochkulturen im Irak trat Hanf seinen Weg in die Welt an. Im antiken Griechenland und Ägypten wurden Gewänder aus der Naturfaser gefertigt. Auch im Mittelalter war Hanf in Europa eine wichtige Faserquelle. Der Herstellungsprozeß für Papier aus Holz war noch nicht bekannt, so daß auch hier Hanf als Alternative diente. Deshalb druckte Johannes Gutenberg im Jahr 1455 in Mainz seine erste Bibel auf Hanfpapier; genauso ist die amerikanische Unabhängigkeitserklärung auf Hanfpapier gedruckt. Hanfseile und Segeltuch aus Hanf waren in der Schiffahrt wichtig, da die Faser widerstandsfähig gegenüber Salzwasser ist und deutlich weniger Wasser aufsaugt als beispielsweise Baumwolle. Entsprechende Baumwollsegel hätten die Rahen der Masten zum Brechen gebracht. In der Mitte des 20. Jahrhunderts verdrängten Kunstfasern wie Polyamid den Hanf sogar aus der Bekleidungsindustrie, insbesondere der Markenname Nylon des amerikanischen Herstellers DuPont steht hierfür. Unterstützt wurde dieser Trend auch von sogenannten Anti-Cannabis-Kampagnen. Doch Anfang der 1990er Jahre erlebte Hanf eine „Wiedergeburt“, der Absatz nahm seither zu. Trotzdem liegt in Europa die Produktion weit hinter der Nachfrage zurück.

Hanf ist eine einjährige Pflanze, die als Faser-, Öl- und Heilpflanze verwendet wird. Sie stammt aus Ostasien, ihre Wildform ist zweihäusig, das heißt, sie bildet männliche und weibliche Pflanzen, die auch zu unterschiedlicher Zeit abreifen. Deshalb gezüchtete, einhäusige Formen sind jedoch oft weniger ertragreich. Alle bekannten Formen des Hanfs sind windbestäubt. Die Stengel enthalten die Fasern, die Früchte das Öl, das vor allem Linol- und Linolensäure enthält. Das Rausch-, aber auch Heilmittel Tetrahydrocannabiol (THC) ist vor allem in den Blättern der Triebspitzen enthalten. In Deutschland zugelassene Sorten enthalten nur noch Spuren dieses Stoffes. Auch die Biomasse-Produktion der bis zu drei Meter hohen Pflanzen ist mit zehn bis zwölf Tonnen pro Hektar bedeutsam.

Thomas Isenburg




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