Wenn Stadtbäume zurückgeschnitten werden, bleibt eine Mischung aus Zweigen, Rinde und Holz zurück. Meist wird sie kompostiert, energetisch genutzt oder wie anderer Grünschnitt behandelt. Ein Team der Universität des Baskenlands (UPV/EHU) und von CIC energiGUNE hat nun geprüft, ob dieser Reststoff auch als Ausgangsmaterial für eine Mehrprodukt-Bioraffinerie taugt. In der Fachzeitschrift Cellulose beschreibt die Gruppe Versuche mit Kiefern- und Zedernschnitt aus San Sebastián. Genutzt wurden dünne Zweige samt Rinde, also bewusst kein sauber sortiertes Stammholz.

Mehr als nur Grünschnitt

Im Mittelpunkt stand die Frage, ob sich aus dem Material mehrere verwertbare Fraktionen gewinnen lassen. Dazu verglichen die Forschenden zwei Wege. In einem Fall behandelten sie die Biomasse zunächst mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch, um lösliche Extraktstoffe abzutrennen. Danach folgte eine Organosolv-Behandlung, bei der Alkohol, Wasser, Wärme und Druck Lignin aus verholzter Biomasse lösen. Im zweiten Weg wurde diese Behandlung direkt ohne Vorstufe angewendet.

Die Vorstufe lieferte bei beiden Baumarten rund neun bis zehn Gramm Extrakt pro 100 Gramm Trockenmasse. Diese Extrakte enthielten phenolische Verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften. Besonders hoch war der gemessene Gehalt beim Kiefernschnitt. Solche Stoffgemische werden in der Studie als mögliche natürliche Zusatzstoffe für Verpackungen, funktionelle Produkte oder weitere Materialanwendungen eingeordnet.

Auch die übrige Biomasse ließ sich weiter auftrennen. Nach der Organosolv-Behandlung entstanden Cellulose-reiche Feststoffe und Ligninfraktionen mit einer Reinheit von mehr als 95 Prozent. Lignin ist der natürliche Holzbestandteil, der Pflanzen Festigkeit gibt und zugleich eine wichtige nachwachsende Quelle aromatischer Bausteine darstellt. Die Kristallinität der zurückbleibenden Cellulose-reichen Fraktionen stieg deutlich, was auf eine stärkere Anreicherung der Cellulose hinweist.

Vorstufe wirkt nicht bei allen Hölzern gleich

Die zusätzliche Extraktion erwies sich jedoch nicht als pauschaler Verstärker. Bei Zedernschnitt erleichterte sie die anschließende Fraktionierung besonders deutlich. Beim Kiefernschnitt war der Effekt weniger eindeutig, weil in der Vorstufe bereits ein Teil des Lignins mitgelöst wurde. Die Forschenden beobachteten außerdem, dass Lignin aus vorbehandeltem Material homogener war, obwohl seine chemische Grundstruktur weitgehend ähnlich blieb. Für spätere Anwendungen ist das relevant, weil gleichmäßigere Ligninqualitäten leichter reproduzierbar verarbeitet werden können.

Die Studie bleibt Grundlagen- und Verfahrensforschung im Labormaßstab. Die gewonnenen Cellulose-reichen Feststoffe sind noch keine reine Cellulose; für manche Anwendungen wäre eine weitere Reinigung nötig. Ebenso fehlen bislang eine techno-ökonomische Analyse und eine Ökobilanz. Der Ansatz zeigt aber, dass kommunaler Baumschnitt nicht nur als Entsorgungsproblem betrachtet werden muss.

ag