Im Interview: Alisa Kehr

Frau Kehr, Sie forschen seit mehreren Jahren an der Technischen Hochschule Rosenheim zu nachhaltigen Substratalternativen im Gartenbau mit einem besonderen Fokus auf Holzfasern. Im Juli letzten Jahres wurden Sie für Ihre Arbeiten sogar mit dem Innovationspreis der TH Rosenheim in der Kategorie Nachhaltigkeit ausgezeichnet. Was fasziniert Sie persönlich an Holzfasern als Torfersatz – und was hat Sie motiviert, sich diesem Thema so intensiv zu widmen?

Holzfasern sind grundsätzlich ein sehr interessanter Rohstoff, da sie in verschiedensten Bereichen als nachhaltige Alternative Anwendung finden können und ein hohes Optimierungspotenzial bieten. Die Eigenschaften von Holzfasern sind holzartenabhängig, können jedoch auch durch das Herstellungsverfahren und die Prozessführung signifikant beeinflusst werden. Wir haben festgestellt, dass insbesondere im Bereich der Substrate grundlegendes Wissen zum Einfluss der Herstellungskette auf wesentliche pflanzenbauliche Eigenschaften, insbesondere die Stickstoffimmobilisierung, fehlt. Dies motivierte uns, das Thema umfassend im Rahmen eines Forschungsprojektes zusammen mit dem Institut für Gartenbau der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf zu beleuchten. 

Holzfasern gelten als vielversprechender Torfersatz – welche Eigenschaften machen Holzfasern als Bestandteil in Blumenerden und Kultursubstraten so geeignet?

Konkrete pflanzenbauliche Vorteile von Holzfasern sind die sehr geringen Salz- und Nährstoffgehalte sowie die hohe Luftkapazität, die die Luftführung und Drainfähigkeit des Substrats verbessern kann. Weiterhin sind Holzfasern in der Regel frei von Pathogenen und Unkrautsamen. Ein allgemeiner Vorteil von Holz ist, dass es sich um einen regional verfügbaren, nachwachsenden Rohstoff handelt.

Ein häufig genannter kritischer Punkt ist die Stickstoffimmobilisierung. Wie wirkt sich dieser Prozess konkret auf das Pflanzenwachstum und die Kulturführung aus, und welche Ansätze verfolgen Sie, um mögliche negative Effekte beim Einsatz von Holzfasern zu minimieren?

Das Hauptproblem beim Einsatz von Holzfaserstoffen ist die leichte mikrobielle Abbaubarkeit in Kombination mit dem sehr weiten C:N-Verhältnis. Dies kann zu einer erheblichen Stickstofffestlegung und als Konsequenz innerhalb der Kultur zu Mangelerscheinungen und Minderwuchs führen. Für die Gärtnerinnen und Gärtner ergibt sich entsprechend ein hohes Kulturrisiko, insbesondere, da Höhe und zeitlicher Verlauf der N-Immobilisierung nur schwer kalkulierbar sind.

Die Stickstoffimmobilisierung von Holzfasern wurde bereits vielfach untersucht, wobei jedoch der Herstellungsprozess zumeist außer Acht gelassen wurde. Aus diesem Grund war es das Ziel des Forschungsvorhabens die gesamten Herstellungskette systematisch zu analysieren und dahingehend zu optimieren, dass die erzeugten Holzfaserstoffe eine möglichst geringe oder zumindest eine sehr gleichbleibende Stickstoffimmobilisierung aufweisen.

An welchen Stellschrauben in der Aufbereitung arbeiten Sie aktuell, um die Strukturstabilität und die gleichbleibende Qualität von Holzfasern als Substratkomponente zu verbessern?

Im Rahmen des Projektes haben wir systematisch untersucht, welchen Einfluss die verwendeten Hölzer, deren Aufbereitung zu Hackschnitzeln, der Auffaserungsprozess sowie eine thermische Materialvorbehandlung auf die Stickstoffimmobilisierung haben. Da die Faserqualität insbesondere durch die Holzart und den Zerfaserungsprozess definiert wird, lag der Fokus vor allem auf diesen beiden Aspekten. So untersuchten wir neben in der Substratbranche etablierten Holzarten wie Fichte und Kiefer auch bisher nicht oder wenig berücksichtigte Sortimente wie Buche oder vom Borkenkäfer befallene Fichte. Hinsichtlich der Auffaserung bestehen prozesstechnische sowie gartenbauliche Optimierungspotenziale sowohl bei der Auswahl der Zerfaserungstechnologie als auch bei den einstellbaren Parametern.

Welche Rolle spielen die Auswahl der Holzarten und die Art der Holzaufbereitung für die Qualität als Substratausgangsstoff? Gibt es dabei relevante Unterschiede zwischen Nadel- und Laubhölzern?

Die Holzart spielt eine ganz entscheidende Rolle, da die gartenbauliche Eignung der Faserstoffe wesentlich durch die diese beeinflusst wird. Nadelhölzer sind hierbei grundsätzlich vorzuziehen. Im Hinblick auf die zunehmende Nutzungskonkurrenz ist insbesondere die Betrachtung bisher wenig berücksichtigter Rohstoffsortimente interessant. Unsere Untersuchungen zeigen beispielsweise, dass die Verwendung von Kalamitätsholz, wie mit Borkenkäfer oder Rotfäule befallene Fichte, in Bezug auf die N-Immobilisierung problemlos möglich ist. 

Die Holzaufbereitung im Sinne der Hackschnitzelherstellung ist pflanzenbaulich von unwesentlicher Bedeutung, verfahrenstechnisch bietet dieser Prozessschritt jedoch bereits signifikantes Optimierungspotential hinsichtlich Energiebedarfe und der Prozessstabilität der nachfolgenden Zerfaserung.

Inwieweit kommen Holzfaserstoffe heute bereits in kommerziellen Blumenerden und Kultursubstraten zum Einsatz? Welche Grenzen bestehen für eine breitere praktische Anwendung – beispielswese vor dem Hintergrund zunehmender Nutzungskonkurrenzen?

Holzfasern sind in Deutschland bereits seit einigen Jahrzehnten als Ausgangsstoff für Blumenerden und Kultursubstrate auf dem Markt und heute im Erwerbsgartenbau der mengenmäßig bedeutsamste Torfersatzstoff mit stark steigender Tendenz. Der große Bedarf an Holzfasern spiegelt sich auch darin wider, dass viele große Substrathersteller in den letzten Jahren eigene Anlagen zur Herstellung von Holzfaserstoffen errichtet haben.

Erhöhten Volumenanteilen an Holzfaserstoffen in Kultursubstraten stehen pflanzenbaulich vor allem ihre leichte mikrobielle Abbaubarkeit und damit einhergehenden Problemen wie die Stickstoffimmobilisierung und Volumenverluste entgegen. Neben der grundsätzlichen Konkurrenz zur thermischen Verwertung sowie stofflichen Nutzung durch die Holzwerkstoff- und Zellstoffindustrie ist im Hinblick auf die Verfügbarkeit des Rohstoffs vor allem die vorwiegende Nutzung von Nadelholz problematisch. Vor dem Hintergrund des Waldumbaus ist davon auszugehen, dass sich künftig die Verfügbarkeit von Nadelholz verringert und der Bedarf das Angebot anhaltend überschreitet.

Welche Anpassungen wären aus Ihrer Sicht im professionellen sowie im Hobbygartenbau notwendig, wenn der Einsatz von Holzfasern weiter ausgebaut werden soll – etwa im Hinblick auf Düngungsstrategien oder Bewässerungsmanagement?

Aufgrund dessen, dass ich keinen gartenbaulichen Hintergrund habe, würde ich die Frage gerne von einem prozesstechnischen Standpunkt aus beantworten wollen. In der Substratbranche existiert hinsichtlich der Herstellung von Holzfaserstoffen kein etablierter Stand der Technik. Den Herstellungsprozess bei der Betrachtung von Holzfaserstoffen außer Acht zu lassen, lässt jedoch wesentliches Optimierungspotenzial liegen. Bei der Zerfaserung mit Refinern können die Fasergeometrie sowie Energiebedarfe weitreichend beeinflusst werden, wobei insbesondere das drucklose Refinerverfahren aufgrund der weniger komplexen und kostenintensiven Anlagentechnik sowie einfacheren Prozessführung vorteilhaft ist. Die Senkung der Produktionskosten durch eine effiziente Prozessführung führt auf dem Substratmarkt zu einer Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit holzfaserbasierter Kultursubstrate. Ein stabiler Produktionsprozess ist weiterhin Grundvoraussetzung für eine konstante Faserstoffqualität.

Welche offenen Forschungsfragen halten Sie in den kommenden Jahren für besonders wichtig, um Holzfasern langfristig als Torfersatz im Gartenbau zu sichern oder weiter auszubauen?

Wir sind davon überzeugt, dass das Anwendungspotenzial von Holzfasern noch nicht ausgeschöpft ist und insbesondere der Herstellungsprozess weiteres Optimierungspotenzial bietet. Holzfasern sowie andere Torfersatzstoffe werden beispielsweise in der Jungpflanzenanzucht nur in relativ geringen Anteilen eingesetzt, da das Kulturrisiko andernfalls zu stark ansteigen würde. Im Hinblick auf torfreduzierte Substrate ist dieser Sektor des Gartenbaus aufgrund der hohen Substratanforderungen sowie Automatisierung besonders herausfordernd und entsprechend wenig gezielt erforscht. Deshalb würden wir unsere Forschungstätigkeit an diesem Punkt gerne weiterführen und Holzfaserstoffe gezielt für diesen anspruchsvollen Bereich verfahrenstechnisch und pflanzenbaulich optimieren.

Gibt es Aspekte rund um Torfersatz und das Potenzial von Holzfaserstoffen, die aus Ihrer Sicht in der öffentlichen oder politischen Diskussion bislang zu wenig Beachtung finden?

Es freut mich, dass das Thema Torfersatz weiterhin politisch forciert wird und eine Sensibilisierung in der Gesellschaft zu erkennen ist. Wenngleich Holzfaserstoffe als Substratausgangsstoff schon seit einigen Jahrzehnten untersucht werden, ist noch unausgeschöpftes Potenzial vorhanden. Aus diesem Grund wäre es wünschenswert, wenn Forschung in diesem Bereich auch zukünftig unterstützt und gefördert wird.

Am 11. Juni stellen Sie das Projekt Holzfaser in dem FNR-Online-Seminar „Holz statt Torf: Nachhaltige Alternativen für den Gartenbau“ vor. Welche Einblicke erhalten die Teilnehmenden dort insbesondere in die Analyse und Optimierung der Herstellungskette von Holzfaserstoffen?

Im Rahmen des Vortrages soll der gesamte Produktionsprozess von Holzfaserstoffen hinsichtlich seines Einflusses auf die pflanzenbauliche Qualität, insbesondere die Stickstoffimmobilisierung, sowie prozesstechnische Kriterien beleuchtet und mögliche Optimierungspotenziale aufgezeigt werden. Dies reicht von der Auswahl der in Frage kommenden holzbasierten Rohstoffen, deren Aufbereitung zu Hackschnitzeln, den möglichen Zerfaserungsprozessen mit Variation der dabei einstellbaren Parameter, bis hin zum gebrauchsfertigen Kultursubstrat.

Vielen Dank!