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Projekte - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung innovativer Wuchshüllen aus Nachwachsenden Rohstoffen und Konzepte zur Vermeidung von Plastikakkumulation im Wald; Teilvorhaben 5: Bewertung des Abbauverhaltens von Wuchshüllen auf Basis nachwachsender Rohstoffe - Akronym: TheForestCleanup

Anschrift
Hohenstein Innovations gGmbH
Schlosssteige 1
74357 Bönnigheim
Projektleitung
Mihaela Szegedi
Tel: +49 7143 271-425
E-Mail schreiben
FKZ
2219NR432
Anfang
01.03.2020
Ende
31.12.2023
Ergebnisverwendung
Der Großteil der untersuchten Wuchshüllen-Prototypen haben in Standardboden bei 25 °C sehr hohe Abbauwerte (> 90 %) erreicht. Lediglich ein Prototyp erreichte nach 100 Tagen Erdeingrabung in geschlossenen Respirometer einen niedrigeren Abbauwert (ca. 80 %). Die hohe Bioabbaubarkeit im Boden wurde auch erreicht, da die Prüfkörper zuvor künstlich vorbehandelt wurden (Bewitterung). Dabei wurden cellulosische Proben Xenonlicht unterzogen, während die anderen einer Temperatur-Laugebehandlung (bei 50 °C) ausgesetzt wurden. Bei dieser Prüfung wurden alle Validitätskriterien erfüllt. Dennoch war die Prüfzeit für den neueren Prototyp nicht ausreichend, um höhere Abbauwerte zu erreichen. Die Prüfansätze mit Waldboden in Respirometer bei niedrigerer Temperatur (20 °C) wurden mit Prototypen im Neuzustand bis zu 120 Tagen durchgeführt. Diese Prüfungen waren nicht valide. Offensichtlich eignet sich der Waldboden nicht für manometrischen Messungen in geschlossenes Respirometer-System. Die Inhomogenität des Prüfbodens und der hohen Anzahl an anaeroben Mikroorganismen könnten zu den Gründen zählen, warum diese Methode nicht geeignet ist und die Abbauwerte für cellulosische Proben nicht plausibel war. Daraufhin wurde der Erdeinlagerungstest bei 16 °C durchgeführt. Die Prototypen ohne Beschichtung haben ihre Halbwertzeiten (DT50) – die Zeit, bis die Hälfte der Anfangsmasse abgebaut ist - bereits überschritten, die beschichteten Prototypen nach 100 Tagen nahezu. Nicht cellulosische Proben sind von den Bodenorganismen an der Oberfläche angegriffen, jedoch sind den erreichten Abbauwerten gering (einstelliger Prozentbereich). Unter waldähnliche Prüfbedingungen sind demnach längere Messzeiten notwendig. Alle untersuchten Prototypen bzw. deren Abbauprodukte beeinflussen nicht die Qualität des Prüfbodens und weisen keine negativen Einflüsse auf dem Wachstum höherer Pflanzen oder Bodentiere auf.
Aufgabenbeschreibung
Das Verbundvorhaben TheForestCleanup hatte zwei Hauptziele: zum einen "strategischer Aufbau" – Produktentwicklung und – testung unter Berücksichtigung der Ökobilanz und zum anderen "strategischer Rückbau" – entfernen vorhandener, konventioneller Wuchshüllen aus dem Wald. Im Rahmen des strategischen Aufbaus soll ein Nachweis der Funktionalität der Prototypen im Einsatzbereich erfolgen und zugleich deren vollständigen biologischen Abbau im Boden bewiesen werden. Das Hohenstein Institut (HIT) führte zunächst Abbauversuche mit künstlich bewitterten Prüfkörpern durch in Anlehnung an DIN EN 17556 durch. Die Messung erfolgte manometrisch bei 25 °C in Standardboden mittels OxiTop®- Respirometer. Da die manometrischen Testverfahren mit Standard- und Waldboden sich anhand ihrer Datenlage unterscheiden, wurde die Robustheit und die Plausibilität der neu ausgewählten Methoden nachgewiesen. Dazu wurden im Anschluss an die Abbauversuche alle Materialveränderungen gravimetrisch quantifiziert. Die Desintegration der Materialien im Laborversuch wurde mit den Veränderungen nach Freilandexperimente im Wald verglichen. Im Rahmen der Methodenentwicklung wurde ein Erdeinlagerungstest mit Waldboden unter Zugabe von Moder erarbeitet und etabliert. Dieser Test soll im Sinne der Prüfschema in DIN SPEC 38508 als praxisnahe Zusatzprüfung dienen, um die rückstandsfreie Abbaubarkeit der Materialien im mikrobiell aktiven Naturwaldboden nachzuweisen. Dazu wurde einen repräsentativen Waldboden mit natürlichen Humusauflage (Moder) innokuliert und die Prototypen zwischen diese zwei Schichten (bei 16 °C) gelagert. Im Anschluss an die Laborbewertung der biologische Abbaubarkeit unter waldähnliche Bedingungen wurden Ökotoxizitätstests mit dem verwendeten Prüfböden durchgeführt. Die ökotoxikologischen Tests wurden adaptiert mit Pflanzen- und Bodentierarten, die für Waldboden geeignet sind. Die Validierungsversuche für cellulosische Prototypen (aus Vulkanfiber) verliefen erfolgreich.

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