Papier oder Verpackungen bestehen in der Regel aus Zellstoff, der aus Holz gewonnen wird. Die Papierherstellung ist jedoch sehr energieintensiv. Zudem wächst Holz nur langsam nach und die Nachfrage ist in den letzten Jahren gestiegen – denn der Rohstoff ist längst auch für andere Industriezweige zu einer wichtigen Quelle für nachhaltige Produkte wie biobasierte Kunststoffe geworden. Doch es gibt Alternativen. Denn Cellulose lässt sich auch aus anderen Pflanzen wie Gras gewinnen.

Einjahrespflanzen als Alternative zum Rohstoff Holz

Forschende der Hochschule München wollen nun sogenannte Einjahrespflanzen als Rohstoff für die Papierherstellung nutzen. Ein Team von Studierenden um Helga Zollner-Croll von der Fakultät für Technische Systeme, Verfahren und Kommunikation hat sich Hopfen, Hanf und das als Chinaschilf bekannte Miscanthus-Gras vorgenommen, um daraus Zellstoff für die Papierherstellung zu gewinnen.

Einer der schwierigsten Schritte bei der herkömmlichen Papierherstellung ist die Trennung der Holzfasern vom Lignin, um ein optimales Ergebnis bei der Zellstoffgewinnung zu erzielen. Dafür werden nicht nur viel Energie und Wasser, sondern auch Chemikalien benötigt. Um den Ligningehalt von Hopfen, Hanf und Miscanthus zu bestimmen, haben die Forschenden das Pflanzenmaterial zunächst getrocknet und zerkleinert. Die Analyse ergab, dass im Vergleich zu Holz, das einen Ligningehalt von 30 % hat, der Ligninanteil bei Hanf mit 12 bis 14 % und bei Miscanthus und Hopfen mit jeweils 22 % deutlich geringer ist.

Zellstoffgewinnung durch Kochungen

Um den Zellstoff zu gewinnen, wandte das Team verschiedene Kochverfahren an. „Wir haben jeweils kleine Mengen von Hopfen, Hanf und Miscanthus drei Zellstoff-Kochungen unterzogen: dem Natural-Pulping-Verfahren mit Methansäure, dem Acetosolv-Verfahren mit Essigsäure und der Soda-Kochung mit Natronlauge“, erklärt Zollner-Croll.

Miscanthus überzeugt mit hoher Ausbeute

Anschließend wurden die Fasereigenschaften und die Ausbeuten mit Daten aus der Zellstoffherstellung aus Kiefern- und Fichtenholz verglichen. Dabei stand vor allem der Faseranteil im Zellstoff im Vordergrund. Mit einer Ausbeute von 86 % überzeugte hier vor allem Miscanthus. Bei der Zellstoffgewinnung aus Holz durch Sulfatkochung wird laut den Forschenden nur eine Ausbeute von etwa 55 % erreicht, der Rest ist Lauge. „Damit bestätigt sich das große Potenzial von Einjahrespflanzen und Gräsern“, resümiert Zollner-Croll. Als nächstes wollen die Münchner Forschenden Versuche mit größeren Mengen Pflanzenmaterial durchführen.

bb