Forschungsreport
Konservierung von Fichtenstammholz durch Trocknung in einer Solargestützten Holztrocknungsanlage -
Förderkennzeichen: MLR 0213 E
Prof.Dr.-Ing. W. Mühlbauer
Universität Hohenheim Institut für Agrartechnik in den Tropen und Subtropen
August 2000 – Dezember 2000
Kurzfassung:
Problemstellung
In den vergangenen Jahren haben mehrere Orkane in Deutschland immense Waldschäden angerichtet. Aufgrund der Regelmäßigkeit dieser Ereignisse spielt die Konservierung von Sturmholz eine zunehmend wichtige Rolle, da die dabei anfallenden und weit über dem üblichen, jährlichen Einschlag liegenden Holzmengen aufgrund der limitierten Sägewerkskapazitäten nicht unmittelbar weiterverarbeitet werden können. Das bislang aus diesen Gründen häufig eingesetzte Verfahren der Naßkonservierung von Baumstämmen basiert auf einer Erhaltung der im frischen Stamm üblichen und für einen Mikroorganismenbefall zu hohen Holzfeuchte. Daraus resultierten jedoch häufig mehrere Probleme: So ist nicht an allen Standorten genügend Wasser verfügbar, die Steuerung des Verfahrens bereitet Probleme, es entstehen Beeinträchtigungen für die Umwelt und die Kosten sind relativ hoch. Eine vielversprechende Möglichkeit stellt daher die Trocknung des Stammholzes auf für einen Mikroorganismenbefall unkritische Werte im Bereich der sog. Fasersättigung dar. Deshalb wurden bereits mehrere Untersuchungen über die Trocknung von Stammholz im Freiland durchgeführt. Jedoch kann hierbei weder die Geschwindigkeit des Trocknungsvorganges noch die Qualität des Holzes ohne weiteres überwacht werden, da es sich um einen unkontrollierten Vorgang handelt.
Zielsetzung
Die technische Trocknung bietet gegenüber der Freilandtrocknung bezüglich der Kontrollmöglichkeiten, der Holzqualität und der Trocknungsdauer erhebliche Vorteile. Jedoch verursacht die technische Trocknung aufgrund der erforderlichen Investitionen sowie dem Einsatz von elektrischer und thermischer Energie zusätzliche Kosten. Aufgrund der bei Stammholz aus qualitativen Gründen erforderlichen, schonenden Trocknung stellt die relativ kostengünstige Niedertemperaturtrocknung mit Solarenergie deshalb eine besonders interessante Möglichkeit dar. Das Kostensenkungspotential dieser Technologie wurde bereits bei Untersuchungen zur Trocknung von Eucalyptus-Schnittholz in Brasilien nachgewiesen. Daher sollte an dieser Stelle untersucht werden, in wie weit die Trocknung von Stammholz in einer solargestützten Trocknungsanlage aus qualitativer, energetischer und ökonomischer Sicht sinnvoll ist.
Ergebnisse
Als Versuchsgut wurde entrindetes Fichtensturmholz verwendet. Die Stämme wiesen zu Versuchsbeginn eine typische Holzfeuchteverteilung für Fichtenholz mit niedrigen Werten knapp über der Fasersättigung in der Stammitte und hohe Holzfeuchten von über 150 % im Splint des Stammes auf. Durch die kontrollierbaren Trocknungsbedingungen konnten die Stämme in knapp 50 Tagen auf eine gleichmäßige, durchschnittliche Feuchte von ca. 35 % getrocknet werden. Dabei wurde der Großteil des Wassers bereits in den ersten 20 Tagen der Trocknung entzogen. In diesem Zeitraum wurden die Temperaturen langsam von Umgebungstemperatur auf ca. 30 °C erhöht. Es hat sich dabei gezeigt, daß bereits niedrige Temperaturen ausreichen, um Fichtenstammholz relativ rasch auf Werte um die Fasersättigung zu trocknen. Während der darauf folgenden 30 Tage bis zum Ende des Trocknungsversuches konnte die durchschnittliche Feuchte der Stämme zwar noch auf Werte von 20 bis 25 % abgesenkt werden, jedoch begann in diesem Bereich eine starke, qualitätsmindernde Rißbildung einzusetzen. Diese ist durch den anatomischen Aufbau des untersuchten Holzes begründet und konnte auch durch eine sehr schonende Trocknung in diesem Bereich nicht verhindert werden. Der angelegte Kontrollversuch im Freiland wies während der gesamten Versuchsdauer keine meßbare Veränderung der Holzfeuchte auf.
Die Trocknung des Stammholzes wurde in einer für Schnittholz ausgelegten Trocknungsanlage durchgeführt, die bezüglich der Ausstattung und Kammergröße nicht optimal an die Anforderungen von Stammholz angepaßt war. Deshalb wurde auf Basis der Untersuchungsergebnisse beispielhaft eine an die Stammholztrocknung angepaßte Trocknungsanlage konzipiert. Bei dieser rein solaren Trocknungsanlage soll auf eine Zusatzheizung verzichtet werden. Außerdem soll die Kapazität der für Ladezwecke verschiebbaren Trocknungskammer von 120 auf 300 Festmeter erhöht werden. In dieser Anlage könnte Fichtenstammholz gemäß der Ergebnisse in durchschnittlich 2 bis 3 Monaten auf Werte um die Fasersättigung getrocknet und somit konserviert werden. Durch die einfache Konstruktion könnten die Investitions- sowie die Energiekosten gegenüber herkömmlichen Trocknungskammern zur Schnittholztrocknung wesentlich reduziert werden. Die überschlägig berechneten Trocknungskosten liegen mit ca. 10,00 bis 15,00 DM/fm noch in einem akzeptablen und mit anderen Konservierungsverfahren vergleichbaren Bereich. Inwieweit bei Holzfeuchten knapp über der Fasersättigung hinsichtlich aller relevanten Schadorganismen bereits ein ausreichend lang andauernder Konservierungseffekt vorliegt, muß noch auf Basis einer derzeit laufenden Literaturrecherche geklärt werden.
Der durchgeführte Versuch zeigt, daß die künstliche Trocknung von Sturmholz in einer solaren Trocknungsanlage möglicherweise eine sinnvolle Ergänzung der bisherigen Konservierungsverfahren darstellt.