Agrarforschung
Qualifizierung der Hanfproben des Versuchsanbaus / Teilprojekt IAF

Hochschule für Technik und Wirtschaft Reutlingen/    Institut für Angewandte Forschung
Prof. Dr. R. W. Kessler                                       
September 1995 - Dezember 1995

Problemstellung

Faserpflanzen finden in den letzten Jahren zunehmendes Interesse als natürliche Rohstoffressource für verschiedenste Industriezweige. Eine der ältesten Nutzpflanzen für den Menschen ist der Hanf. Durch Baumwollimporte, das Aufkommen der Synthesefasern in den 50iger Jahren und einem Anbauverbot aufgrund der Drogenproblematik, wurde der Hanf vom heimischen Markt verdrängt, was auch zu einem Wissensverlust über die Anbau- und Verarbeitungstechniken führte. Um den Hanf wieder in die deutsche Landwirtschaft und Industrie integrieren zu können, müssen die potentiellen Anbau- und Verarbeitungstechniken auf ihre technische Durchführbarkeit und Wirtschaftlichkeit hin geprüft, sowie die Eignung des Hanfes als Rohstoff für eine moderne heimische Industrie beurteilt werden.

Ziel

Ziel des Vorhabens ist es, den Einfluß von Anbauparametern wie der Anbaulage, die Sorten, Bestandesdichte und Düngung auf die Stengel- und spätere Faserqualität zu untersuchen. Aussagen über Fasererträge, Verarbeitbarkeit und Eignung der Rohstoffe für spezifische Poduktlinien sollen hierbei erzielt werden.

Untersuchungsmethoden

An zwei baden-württembergischen Standorten (Universität Hohenheim und Landesanstalt Forchheim) werden verschiedene Hanfsorten mit jeweils 3 Düngereinträgen, 3 Bestandesdichten und zwei Erntezeitpunkten angebaut. Die daraus resultierenden 160 Hanfstrohproben werden auf ihre Entholzbarkeit und ihren Fasergehalt hin untersucht. Die erzeugten Fasern werden mit objektiven Meßmethoden auf ihre Qualität hin geprüft und die Meßergebnisse, in Abhängigkeit der Anbaudaten, mit modernen statistischen Methoden ausgewertet. Selektierte Faserproben werden dann im Labormaßstab sowohl mechanisch, als auch chemisch aufgeschlossen und wiederum auf ihre technischen Eigenschaften hin untersucht. Für die Ermittlung der Prozeßfähigkeit des Hanfes im halbindustriellen Maßstab werden die Parzellenproben auf einer Versuchsanlage der Fa. Gebr. Bahmer, Söhnstetten aufbereitet und bei Daimler Benz zu Formteilen (Faserverbundwerkstoffen) verarbeitet.

Ergebnis

1. Die Fasererträge pro Hektar zeigen keine eindeutige Sortenabhängigkeit, jedoch haben die Hanfproben der beiden Anbaulagen signifikant verschiedene Eigenschaften, was die Ertragsparameter und das Entholzungsverhalten unterschiedlich beeinflußt. Die Proben der Lage Hohenheim besitzen eine tendenziell höhere Entholzungshärte als die Forchheimer Proben. Eine Stickstoffdüngung erhöht den Ertrag an Trockenmasse, während bei keiner der beiden Anbaulagen ein Einfluß der Bestandesdichte auf den Hektarertrag zu erkennen ist.
2. Der erzeugte Rohstoff Hanf ist sehr inhomogen, was sich durch extreme Schwankungen der Meßwerte und deren Standardabweichungen bemerkbar macht. Die Festigkeiten der Hanffasern liegen bei allen Varianten im selben Bereich, so daß keine signifikante Sorten- oder Lagenabhängigkeit festgestellt werden kann.
3. Bei der Auswertung der Datensets wird deutlich, daß die Faserqualität durch die Verarbeitung beeinflußt wird. Das Aufschlußverfahren dominiert bei allen Qualitätskriterien so stark, daß andere Faktoren eine untergeordnete Rolle spielen. Ein bedingter Einfluß der Röste zeichnet sich ab, wobei die Röste als zusätzlicher Verarbeitungsschritt gelten kann. Am deutlichsten wird die Faserfeinheit beeinflußt. Durch die intensive Aufbereitung mittels Dampfaufschluß erhält man im Vergleich zu den mechanisch aufbereiteten Fasern viel feinere Fasern, deren mittlere Faserlänge zwar unter der mechanisch aufbereiteten liegt, die aber im Gegenzug viel reiner und staubfreier sind. Der Faserausschluß ermöglicht ein Design von Fasern, die in ihrem Eigenschaftsprofil auf die verschiedenen Anwendungsbereiche angepaßt werden können. Die Anbauparameter haben bei diesem Versuch nur geringen Einfluß auf die Prozessfähigkeit.

Zusammenfassung

Die wesentlichsten Rohstoff- bzw. Produktbezogenen Eigenschaften sind:

• Faserertrag/ha
• Entholzungsdynamik (Prozessfähigkeit)
• Rahmenbedingungen
• Festigkeit

Bei allen Varianten liegt der Faserertrag bei ca. 3,5 t/ha. Dieser kann durch Zugabe von Stickstoff bis zu einem gewissen Grad beeinflußt werden. Die Prozeßfähigkeit wird vom Rohstoff beeinflußt. So ergibt beispielsweise die Sorte Kompolti zwar einen hohen Fasergehalt, jedoch zeigt sie auch schlechte Verarbeitungseigenschaften. Der Anbau kann bei optimalen Rahmenbedingungen somit einen grundlegenden Einfluß auf die rohstoffbezogenen Parameter ausüben. Die endgültige Faserqualität wird vom Aufarbeitungsprozeß beeinflußt:

• Gutfaserausbeute
• Reinheit
• Faserlänge
• Feinheit / Verfeinerung
• Chemische Zusammensetzung
• Festigkeit / Dehnung

Die spezifischen Fasereigenschaften können, mittels objektiver Qualitätskontrolle und einer darauf abgestimmten Prozeßoptimierung, auf die entsprechenden industriellen Anwendungen adaptiert werden.

Konsequenz für die Praxis

Da die vorliegenden Ergebnisse auf die Erkenntnisse aus einem einzigen Versuchsjahr basieren, ist eine endgültige Aussage über die optimalen Anbaubedingungen von Hanf nicht möglich. Weitere Versuchsreihen mit spezifischen Versuchsparametern müssen durchgeführt werden.

Bei optimierten Anbaubedingungen können seitens der Landwirtschaft, nahezu sortenunabhängig, geeignete Faserrohstoffe für die heimische Industrie hergestellt werden. Die Erzeugung definierter Faserqualitäten und die Produktion von anwendungsspezifischen Produkten kann vom faseraufbereitenden Betrieb vorgenommen, bzw. beeinflußt werden. Eine objektive Rohstoffklassifizierung und eine auf die jeweiligen Endprodukte adaptierbare Aufschlußtechnologie sind jedoch hierfür Voraussetzung.

Literatur: Abschlußbericht vom 15.2.1996

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