Innovative Schutzvliesstoffe mit Federzusatz

Der neue Vliesstoff verwendet biokompatible Materialien und verbindet die biologische Abbaubarkeit mit der Fähigkeit, den Boden nach seiner Auflösung zu düngen

Schutzbahnen werden in der Landwirtschaft häufig eingesetzt, um die empfindlichsten Kulturen zu schützen. Die am häufigsten verwendeten Materialien sind Kunststoffe und bringen daher Probleme der Biokompatibilität und der Entsorgung mit sich. Auf der Veranstaltung E-nnovate 2020 wurde ein neuer Vliesstoff vorgestellt. Das Material wird im Nadelverfahren hergestellt und besteht aus Wolle und Hühnerfedern. Der neue Vliesstoff hat ein hohes Wasserrückhaltevermögen, haftet gut am Boden und ist dafür gedacht, verschiedenste Flächen abzudecken, von verunkrautetem Boden über neue Deponien und Bahndämme bis zu Skipisten usw. Zudem baut sich das Material nach 2–3 Monaten zu 70 % ab. Durch den Abbau reichert der aus Wolle und Federn freigesetzte Stickstoff den Boden mit Nährstoffen an und ersetzt so Düngemittel.

Das Material ist das Ergebnis von Forschungsarbeiten des ŁUKASIEWICZ Research Network – Institute of Biopolymers and Chemical Fibers in Łódź und der Univeristy of Agriculture in Krakau, beide in Polen. Wir haben die Erfinder Krystyna Wrześniewska-Tosik, Tomasz Mik, Ewa Wesołowska, Tomasz Kowalewski, Damian Walisiak, Michalina Pałczyńska, Dariusz Dębiec, Piotr Kacorzyk interviewt.

Der kreative Prozess ist immer faszinierend. Erzählen Sie uns ein wenig, wie Sie auf diese Erfindung gekommen sind und welche Ziele sie verfolgt.

„Heutzutage haben Umweltprobleme eine besondere Bedeutung. Die Gesetzgebung zwingt die Industrie, nach erneuerbaren Ressourcen zu suchen und diese zu nutzen, die herkömmliche Erdölprodukte ersetzen können. In letzter Zeit versuchen Forscher und Unternehmen, neue Wege zur Nutzung von Bioabfällen zu finden, um erneuerbare und nachhaltige Produkte mit Mehrwert zu entwickeln. Betrachtet man die weltweit am häufigsten anfallenden, einzigartigen und kostengünstigen Abfallströme, die für wertschöpfende Anwendungen genutzt werden könnten, darf man die Geflügelindustrie nicht übersehen. Der Abfallstrom der Geflügelindustrie besteht aus Federn, Innereien, Blut, Knochen, Haut, Füßen und Fleischresten. Von diesen Nebenprodukten haben vor allem Geflügelfedern Interesse geweckt.“

„Das Hauptziel des Projekts ist es, ein Konzept für Methoden der Abfallbewirtschaftung und der Verwertung von Nebenprodukten aus der Tierhaltung zu entwickeln, das unter wirtschaftlichen und sozialen Gesichtspunkten wünschenswert ist. Das Projekt umfasst die Ausarbeitung und Erstellung von Leitlinien für die Herstellung ökologischer Schutzvliesstoffe mit Federzusatz, um die Gras-Leguminosen-Mischung auf schwierigem Gelände (Skipisten, Bahndämme, neue Deponien, Halden) abzudecken, wo eine gute Begrünung sehr schwierig ist. Bei der Entstehung dieser Flächen werden große Mengen Erdreich verlagert, sodass das Muttergestein an die Oberfläche tritt, das arm an Nährstoffen und biologischem Leben ist, die für das Pflanzenwachstum notwendig sind. Niederschläge, besonders intensive, spülen Samen und Erdreich aus und tragen sie in tiefer gelegene Bereiche der Fläche.“

„Hinzu kommt, dass das geringe Wasserrückhaltevermögen des Bodens und die starke Hangneigung ein schnelles Austrocknen der obersten Bodenschicht bewirken. Das ist in der ersten Phase der Pflanzenentwicklung besonders nachteilig, weil das Wurzelsystem noch unterentwickelt ist und Wasser und Nährstoffe in tieferen Bodenschichten nicht nutzen kann; deshalb gehen an heißen Tagen oft die Keimlinge verloren. Die Lösung dieser Probleme ist der Einsatz eines Schutzvliesstoffs. Der Vliesstoff zeichnet sich durch folgende nützliche Eigenschaften aus: helle Farbe, Flächenmasse von etwa 150–300 g/m², gute Hafteigenschaften, großes Wasserrückhaltevermögen, geeignete Struktur.“

„Ein solcher Vliesstoff schützt Samen und Boden vor Abschwemmung, mindert die Aufprallkraft der Regentropfen auf die Bodenaggregate und hemmt den Oberflächenabfluss des Regenwassers. Auf steinigen Böden, meist an Hängen, können wir nicht alle ausgesäten Samen mit Erde bedecken. Der schwere Vliesstoff drückt die Samen auf den Boden, deckt sie ab und verbessert die Bedingungen für Keimung und Entwicklung der Keimlinge. Für junge Pflanzen sind die Eigenschaften des Vliesstoffs sehr wichtig, Regenwasser und das nachts entstehende Tauwasser zurückzuhalten und es tagsüber dank der hellen Farbe des Vliesstoffs – hohe Albedo – nur langsam verdunsten zu lassen. Das unter der Abdeckung entstehende Mikroklima mit erhöhter Feuchtigkeit verringert im Vergleich zu unbedeckten Flächen die Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht.“

„Der Vliesstoff verringert den Verlust von Ammoniumstickstoff, der aus dem Boden in die Atmosphäre entweicht, und ist beim biologischen Abbau eine Quelle von Düngerbestandteilen. Der Einsatz eines biologisch abbaubaren Vliesstoffs ermöglicht seine schnelle und kostengünstige Entsorgung am Einsatzort, und das ist die geringste Umweltbelastung im gesamten Produktlebenszyklus, was einen messbaren wirtschaftlichen und ökologischen Effekt darstellt. Die Verwirklichung des Projektziels wird in hohem Maße zur Bewirtschaftung schwer abbaubarer Abfälle in Form von Federn beitragen, und auf dem Zielmarkt für Vliesstoffe wird ein neues Sortiment erscheinen.“

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Wie verbessert Ihre Erfindung bestehende Technologien?

„Derzeit sind auf dem Markt verschiedene Arten von Vliesstoffen auf Basis von Rohstoffen aus Erdöl erhältlich, und sie sind nicht biologisch abbaubar. Bisher wurde noch kein Vliesstoff aus Geflügelfederabfällen entwickelt. Die im Projekt entwickelten innovativen Schutzvliesstoffe mit Zusatz von Federabfällen bestehen aus Rohstoffen natürlichen Ursprungs. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Dauer der mikrobiologischen Zersetzung über den Anteil der Federfraktionen im hergestellten Vliesstoff zu steuern. Je höher der Federanteil, desto länger dauert der biologische Abbau. Die Schutzvliesstoffe enthalten ausschließlich Komponenten natürlichen Ursprungs. Aufgrund des Gehalts an organischer Substanz in ihrer Zusammensetzung sind sie eine wertvolle Quelle düngender Inhaltsstoffe für Pflanzen und Bodenmikroorganismen. Die vorgeschlagene Lösung ist umwelt- und gesundheitsfreundlich und sorgt zugleich dafür, dass weniger Biomasseabfall in Form von Federn anfällt, der abgelagert wird und die Umwelt belastet.“

Wurde die Idee bereits patentiert oder planen Sie, sie patentieren zu lassen?

„Die Patentanmeldung Nr. P.430284 wurde vorbereitet und eingereicht. Künftig hoffen wir, dass unsere Vliesstoffe vollen Patentschutz erhalten.“

Was ist der nächste Schritt? Wie planen Sie, Ihre Erfindung zu verbessern oder zu verbreiten?

„Wir planen, unsere Lösung mit einem polnischen Industriepartner umzusetzen, schließen aber einen Eintritt in ausländische Märkte nicht aus, wenn es ein Angebot von Unternehmern gibt. Die innovativen Vliesstoffe werden Stellen angeboten, die sich mit dem Schutz von Böschungen, Skipisten und Hochwasserdämmen befassen, sowie Unternehmen, die sich um die Pflege städtischen Grüns kümmern. Zu den Abnehmern werden Meliorationsbetriebe gehören, da in Polen über 70 % der Hochwasserdämme saniert werden müssen. Wir planen, unser Produkt auf verschiedenen Innovationsmessen und Ausstellungen sowie in den sozialen Medien bekannt zu machen; außerdem werden Prospekte zur Bewerbung des Produkts vorbereitet.“

Die Forschung wurde im Rahmen des Projekts „EKOPIÓRO“ durchgeführt, kofinanziert von der EU aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung Nr. POIR.04.01.04-00-0059 / 17

Projektkonsortium: Ł-IBWCh-Łódź, UR- Kraków, CEDROB- Niepołomice, Poltops- Żagań.