Holzfaser: Alter Hut mit viel Potenzial?

Eine echte Alternative?

Holzfasern als torfersatz

Torfersatzstoffe. Eine Angelegenheit, die die Gartenbaubranche schon lange beschäftigt. Und uns bei Stender ganz besonders.

Bis 2028 wollen wir den Torf komplett ersetzen. Damit das klappt, forschen und experimentieren wir mit bekannten und auch neuen Stoffen. Ein Stoff, der Torf zumindest teilweise ersetzen kann, ist die Holzfaser.

 Holzfasern sind schon lange ein beliebter Zuschlagstoff bei vielen Substraten. Kein Wunder, sie stehen in ausreichend großer Menge zur Verfügung und lassen sich oftmals vor Ort produzieren. Das wird sich vermutlich in den nächsten Jahren nicht ändern. Der Holzverbrauch ist in Deutschland über die letzten Jahre sehr stabil geblieben. Gleiches gilt für die Waldflächen. In den Jahren zwischen 2008 und 2021 lag die Waldfläche in Deutschland immer bei knapp 30 %.

Meist entstehen Holzhackschnitzel als Neben- oder Abfallprodukt, bei der Produktion von Brettern oder Balken in lokalen Sägewerken. Das hat nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern macht unsere Substrate auch deutlich nachhaltiger. Das liegt daran, dass wir für unsere Produktion ausschließlich Holz aus einer nachhaltigen Forstwirtschaft verwenden. Wir beziehen zum Beispiel nur Holz, das vom Forest Stewardship Council (FSC)- oder dem PEFC Council zertifiziert wurde.

         Dass Holzfasern schon so lange und erfolgreich verwendet werden, erweckt vielleicht den Anschein, dass wir deshalb schon alles über Holzfasern und deren perfekten Einsatz wissen. Doch das ist ein Irrtum. Das Potenzial der Holzfaser ist noch nicht voll ausgeschöpft.

         Was die Holzfaser zu einem attraktiven Torfersatzstoff macht und womit es noch Probleme gibt, darum geht es in diesem Artikel. Und das ist noch nicht alles: Wir teilen außerdem die neuesten Experimente und Erkenntnisse, die wir in den letzten Monaten in durchdachten Praxistests sammeln konnten.

Was ist eigentlich eine
Holzfaser?

Eigentlich sprechen wir gar nicht über die eigentliche Holzfaser im botanischen Sinne, denn diese ist mikroskopisch klein. Stattdessen meinen wir in Wirklichkeit einen größeren Faserverband aus vielen verschiedenen Zelltypen, die dem Holz normalerweise seine Festigkeit geben.

Wichtig zu wissen ist auch, dass Holz nicht gleich Holz ist. Für die Produktion werden immer Nadelbäume verwendet. Nadelgehölze zum Beispiel bestehen in etwa zur Hälfte aus Cellulose, zu einem Drittel aus Lignin, zu einem Fünftel aus Hemicellulose und zu einem kleinen Teil aus mineralischen Bestandteilen. Außerdem gibt es in geringen Mengen weitere sekundäre Inhaltsstoffe. Die bekanntesten sind zum Beispiel Harze, Wachse, Terpene, Phenole oder Gerbstoffe.

Die Holzfaser hat generell eine gute Eignung für Kultursubstrate, da sie eine faserige Struktur besitzt. Dazu kommen noch die folgenden Eigenschaften: Sie leitet Wasser und kann dieses auch in einem begrenzten Umfang speichern, besitzt eine geringe Nährstofffracht und eine geringe Schadsalzkonzentration. Die Voraussetzungen sind also erstmal gut.

Holzfaserphysik

Eine Sache, die Torf schlicht besser macht als alle anderen Substratzuschlagsstoffe: Er speichert sehr viel Wasser. Torfmoose, aus denen Torf hervorgeht, können ein Vielfaches ihres eigenen Gewichtes an Flüssigkeit aufnehmen und halten. Dies überträgt sich dann auf den Torf. Da kann die Holzfaser, so wie andere Ersatzstoffe, im direkten Vergleich nicht mithalten.

Allerdings ist der Wasserspeicher nicht der einzige entscheidende Faktor. Wichtig ist auch die Frage: Wie leicht kommt die Pflanze an das gespeicherte Wasser heran? Es kann zum Beispiel sein, dass im Boden viel Wasser gespeichert ist, dieses der Pflanze aber nicht leicht zur Verfügung steht, da es zu stark in z.B. extrem kleinen Poren gebunden ist. Die Pflanze müsste also zusätzliche Energie aufbringen, um das Wasser aus dem Substrat bzw. dem Boden zu ziehen. Das ist natürlich schlecht, da die aufgewendete Energie dann nicht mehr für das eigentliche Pflanzenwachstum zur Verfügung steht.

Holzfasern können ca. 5 % bis 20 % des aufgenommenen Wassers leicht zur Verfügung stellen. Das sind dann also bei einem Liter Holzfasern zwischen 50 ml und 200 ml Wasser.

Zum Vergleich: Damit bewegen sich Holzfasern im Bereich wie Kompost, Rindenhumus oder Perlite.

Besonders auffällig ist noch das sehr hohe Luftvolumen bei allen Holzfaserstrukturen. Mit diesen lassen sich Nachteile schwerer Substratausgangsstoffe ausgleichen. Kompost ist zum Beispiel schwerer und hat eine geringe Luftkapazität. Hier kann die Holzfaser zum Ausgleich eingesetzt werden.

Wie entstehen Holzfasern
für Substrate?

Holzfaserproduktionsanlagen gibt es nicht erst seit gestern. Schon Mitte der 80er-Jahre gab es die ersten Produktionsanlagen, die sich speziell auf die Erdenbranche eingestellt hatten. Diverse Markennamen wie zum Beispiel Hortifibre®, Culti-Fibre®, Toresa® oder Pietal® dürften dem einen oder anderen noch bekannt sein.

Doch viele dieser Marken sind in den letzten Jahren verschwunden. Das liegt daran, dass viele Erden- und Substratproduzenten ihre Holzfasern mittlerweile selber herstellen können. Das bietet nicht nur logistische Vorteile, sondern spart mittelfristig auch Kosten. Zur Herstellung gibt es generell zwei dominierende Verfahren. Bei beiden Methoden wird das Holz stark erhitzt und somit hygienisiert.

1. DAS EXTRUDERPRINZIP

Hier werden Holzhackschnitzel durch extreme Scherkräfte zweier gegenläufig drehender Schneckenwellen physikalisch aufgefasert.

2. DAS REFINERPRINZIP

Bei dieser Methode werden die Holzhackschnitzel mittels Dampfzugabe erhitzt, um sie anschließend zwischen einer Mahlscheibe zu zerreiben.

Wichtig ist, dass sich unterschiedliche Größen herstellen lassen. Je nach Größe der Holzfasern und Produktionsart verändern sich die später entscheidenden Fähigkeiten des Zuschlagstoffs. Unterschiedlich große Holzfasern haben zum Beispiel einen Einfluss auf das spezifische Gewicht, die Wasseraufnahmegeschwindigkeit, das Wasserspeichervermögen oder die Mischbarkeit mit anderen Substratbestandteilen.

Auch interessant: Beim Produktionsprozess können, entsprechend der Anforderungen, unterschiedliche Stoffe zugegeben werden, welche dann die Optik verändern. Die entstehenden hohen Temperaturen hygienisieren darüber hinaus die Fasern, sodass potenziell vorhandene Pflanzenpathogene abgetötet werden.

Arbeiten mit der Holzfaser

Holzfasern im Praxistest

Auch wenn es die Holzfaser schon lange gibt, ist sie noch nicht vollständig erforscht und die Arbeit mit ihr wird stetig verbessert. Das hat nicht zuletzt damit zu tun, dass es sich bei der Forschung um ein komplexes Thema handelt. Die Wissenschaftsbereiche Physik (bzgl. Wasser- & Lufthaushalt), Biologie (Zersetzung/Abbau) und Chemie spielen alle eine entscheidende Rolle.

Deshalb hören wir auch nicht auf, zu testen. Das ist einer unserer wichtigsten Jobs. Denn oberste Priorität bleibt, dass ein Substrat in der Praxis funktionieren muss.

Praxistest #1

Die richtige Holzfaserstruktur –
Standard vs. Ultrafein

Zwischen Januar und April 2022 haben wir zum Thema Holzfaserphysik einen großen Praxisversuch bei einem unserer Partner-Gartenbaubetriebe mit Dichondra (Silberregen) durchgeführt.

Wir wollten sehen, wie sich der Einfluss der Holzfaserstruktur in der Praxis ausübt. Dafür haben wir zwei Substrate mit 50 % Holzfasern und unterschiedlichen Holzfaserstrukturen ausgewählt: Normale und ultrafeine Holzfasern.

Nach Abschluss der Kultur wurde eine repräsentative Anzahl von Pflanzen hinsichtlich ihres Frischgewichtes ausgewertet. Das durchschnittliche Frischgewicht beider Testsubstrate lag bei 13,7 g (normale Holzfaserstruktur), bzw. 14,1 g (feinere Holzfaserstruktur) nur ca. und damit nur ca. 10 % unter dem Durchschnittsgewicht der Kontrolle (ein bewährtes Standardsubstrat des Kunden, mit ca. 40 % v/v Torfersatzstoffen aus Holzfasern, Perlite und Kompost).

Interessant sind die Auswertungen der Topfgewichte. An einigen Tagen wurden die Töpfe vor und nach dem Gießen gewogen. Daraus ergibt sich, dass die Variante mit den feineren Holzfasern bis ca. zur Mitte der Kulturdauer generell ein höheres Topfgewicht aufgewiesen hat. Das lässt uns auf eine höhere Wasserspeicherung und Wasseraufnahme der Variante mit feineren Holzfasern schließen. Im späteren Verlauf war dieser Unterschied nicht mehr nachzuweisen. Das liegt am Wurzelwachstum. Dieses hat ab einem bestimmten Zeitpunkt einen starken Einfluss auf die Wasseraufnahme.

Man könnte nach diesem Versuch also meinen, dass sich feinere Holzfasern generell besser eignen, um Torf in nennenswertem Umfang zu ersetzen.

Das ist richtig, wenn man sich alleine den Wasserhaushalt ansieht. Eine feine Holzfaserstruktur hat aber auch Eigenschaften, die eher nachteilig sind: so besitzen sie z.B. eine höhere spezifische Oberfläche. Das kann zu einem schnellen biologischen Abbau durch Mikroorganismen führen und somit auch die physikalische Struktur beeinträchtigen.

Deshalb ist es wichtig, für jeden Anwendungszweck die richtige Holzfaser auszuwählen. Genau darauf legen wir schon seit Jahren unseren Fokus. Wir wollen in der direkten Zusammenarbeit mit unseren Partnern immer genau das richtige Substrat im richtigen Mischverhältnis mit den perfekten Zuschlagstoffen bestimmen. Zusammenarbeit und Kommunikation sind dabei unerlässlich. Nur gemeinsam lässt sich der Torf ersetzen.

Denn Torfersatz bedeutet auch eine gewisse Anpassung. Diese versuchen wir natürlich möglichst gering zu halten.

Praxistest #2

Wie lange lassen sich stark torfreduzierte Substrate lagern?

Ein weiterer Vorteil von Torf ist seine biologische Stabilität. Bakterien und Pilze können sich von den stabilen Kohlenstoffverbindungen im Torf nicht ernähren. Deshalb wird auch kaum Stickstoff im Substrat verbraucht. Das verlängert die Zeit, in der ein Substrat gelagert werden kann, ohne dass Veränderungen in der Anwendung zu erwarten sind.

Für uns bedeutet das, dass wir die Stickstoffdynamik in unseren Substraten beachten müssen, sobald wir zum Beispiel mit Holzfasern arbeiten.

Was ist das Problem?

Stickstoff ist der wichtigste Makronährstoff und damit auch Dünger, wenn es um Pflanzenwachstum geht. Verwenden wir nun eine Kohlenstoffverbindung, die sich abbauen lässt, dann hat das eine Auswirkung auf die Stickstoffmenge im Substrat. Mikroorganismen beginnen nämlich jetzt mit dem Abbau der Kohlenstoffe (allg. Zuckerverbindungen), um sich zu vermehren. Dabei wird auch Stickstoff zum Aufbau von Proteinstrukturen verbraucht, bzw. festgelegt und steht somit der eigentlich Kultur als Dünger nicht mehr zur Verfügung.

Um darauf zu reagieren, haben wir bereits vor einiger Zeit entsprechende Anpassungen bei der Düngung vorgenommen. Auch tauschen wir uns mit unseren Partnern regelmäßig dazu aus und besprechen, wie sie ab Kulturstart schon sinnvoll stickstoffbetont düngen können.

Im Herbst letzten Jahres haben wir zum Thema Lagerfähigkeit einen großen Praxisversuch durchgeführt – mit einem interessanten Ergebnis. Die Frage war, wie sich die Lagerung von stark torfreduzierten Substraten auf das Wachstum auswirkt.

Etwas konkreter: Gibt es einen Unterschied zwischen einem frischen Substrat (2 Wochen Lagerung) und einem älteren Substrat (7 Wochen Lagerung)?

Das Ergebnis war eindeutig: Die Pflanzen zeigten in den ersten zwei Wochen Kulturdauer bei länger gelagerten Substraten ein etwas reduziertes Wachstum. Doch sobald der Gärtner dies bemerkte und die Düngung entsprechend leicht angepasst wurde, wuchsen sich die Unterschiede bis zum Ende der Kultur aus.

Es können also die gleichen Ergebnisse erzielt werden, auch bei etwas länger gelagerten Substraten, wenn entsprechend gedüngt wird.

Wer es noch genauer wissen will, kann natürlich auch durch eine Analyse des gelagerten Substrats genau ermitteln, wie viel Stickstoff noch zur Versorgung im Substrat gespeichert ist.

Kurz gesagt: Bei Verwendung von höheren Anteilen an Torfersatzstoffen, wird es immer wichtiger mögliche Stickstoffverluste durch geeignete Düngerstrategien auszugleichen. Das gilt insbesondere bei der Verwendung von Holzfasern.

Der große Vorteil: Bei Holzfasern ist dies relativ einfach, da bereits innerhalb der ersten paar Wochen die verfügbaren Zuckerverbindungen abgebaut werden. Durch zahlreiche Versuche und Analysen ist dieses Ausmaß bekannt und kann durch angepasste Mischrezepte entgegengewirkt werden.

Das Thema Stickstoffdynamik in Substraten werden wir in Zukunft noch in einem eigenen Beitrag betrachtet, da es hier den Rahmen sprengen würde.

Ein Fazit

Das kann von der Holzfaser erwartet werden

Eine Sache wissen wir bereits: Holzfasern sind nicht die Lösung, wenn es darum geht, Torf komplett zu ersetzen. Sie speichern einfach nicht genug Wasser bzw. stellen der Pflanze nicht genügend Wasser zur Verfügung. Je nach Kultur können bis zu 40 % Holzfasern in Kultursubstraten zum Einsatz kommen. Für eine noch höhere Substitution sind innovative Ansätze benötigt und genau an diesen forschen wir.

Dabei suchen wir nicht den einen Stoff, der Torf ersetzt, das wäre nicht realistisch. Stattdessen möchten wir durch geschicktes Kombinieren von Holzfasern mit anderen Substratausgangsstoffen die Schwächen der Holzfaser kompensieren.

Wichtig ist, ganzheitlich zu denken. Substrate, die viele Holzfaseranteile enthalten, funktionieren anders. So sollte zum Beispiel besonders das Bewässerungsmanagement angepasst werden. Im Klartext bedeutet das: Häufiger bewässern, dafür geringere Mengen Wasser verwenden.

Natürlich sind wir noch nicht am Ende angelangt. Bei der Entwicklung von torffreien Erden und Substraten geht es darum, eine Balance zu finden. Aber Probleme sind da, um gelöst zu werden. Und wir sind zuversichtlich, immer bessere Lösungen finden zu können.

Holzfaser: Alter Hut mit viel Potenzial?