Bei den Arten der Gattung Miscanthus (auch Elefantengras oder Chinaschilf, Chinagras) handelt es sich um meist sehr schnellwüchsige, winterharte, laubwerfende und horstbildende Gräser.
Adrian Haldimann
Für die Herstellung von Papier – sei es für Druckerpapier, Hygienepapier oder für Verpackung – werden Zellulosefasern benötigt. Eine übliche Quelle hierfür ist Holz. Die Papierindustrie sucht nach Alternativen sucht. «Auch in der Zellstoffindustrie geht der Trend dahin, Holz als Rohstoff zu einem bestimmten Prozentsatz zu ersetzen», erklärt Helga Zollner-Croll von der HM-Fakultät für Technische Systeme, Prozesse und Kommunikation.
Zellstoffgewinnung durch Kochungen
Im Bachelor Verpackungstechnik und Verfahrenstechnik Papier startete die Professorin daher eine Machbarkeitsstudie zur Verwendbarkeit von Nicht-Holzpflanzen für die Papierherstellung – gemeinsam mit ihren Studierenden. Eine von ihnen ist Anna Lexa: «Wir haben intensiv drei alternative Rohstoffe für die Zellstoffherstellung untersucht: Hopfen, Hanf und Miscanthus.» Allesamt Einjahrespflanzen, die weitaus günstiger im Einkauf seien als Holz und die in der Landwirtschaft teils sogar als Abfallprodukt der Ernte anfallen würden.
Für die Forschungsstudie mussten die getrockneten Einjahrespflanzen zunächst klein gehäckselt werden. Anschliessend wurden ihre Extraktstoffe bestimmt, darunter auch das Polymer Lignin, das der Pflanze als Stützmaterial dient, und das für den resultierenden Zellstoff bestmöglich entfernt werden sollte. Schliesslich folgte der aufwendigste Part der Forschung: die verschiedenen Kochungen aller drei Rohstoffe. «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», so Zollner-Croll.
Grosse Ausbeute bei Miscanthus
Im Anschluss wurden die Ausbeuten und die Fasereigenschaften untersucht – und mit verfügbaren Daten für Zellstoff aus Kiefern- und Fichtenholz verglichen. «Interessiert hat uns vor allem die Ausbeute», sagt Lexa, «also die Quote, wie viele Fasern wir aus wie viel Zellstoff erhalten.» Insbesondere der Miscanthus konnte hier überzeugen: mit einer Ausbeute von 86 Prozent. Zum Vergleich: Holz erzielt in der gängigen Methode der Sulfat-Kochung nur rund 55 Prozent, der Rest ist Ablauge.
«Damit bestätigt sich das grosse Potenzial von Einjahrespflanzen und Gräsern», so Zollner-Croll. Sie und ihr Forschungsteam bleiben also dran, untersuchen Wiederholbarkeiten und planen, Maschinenversuche in grössere Mengen durchzuführen: «Aktuell ist unsere Herausforderung, dass sich das Natural-Pulping-Verfahren in Europa noch nicht durchgesetzt hat und deshalb gegenwärtig kaum Anlagen mit der notwendigen Ausstattung zur Verfügung stehen.» Doch die HM-Forschenden sind sich sicher, dass sich diese Investition langfristig lohnen wird.
