FUFAPRO
Entwicklung und Etablierung der Doppelnutzung von Luzerne zur Produktion von eiweißreichem Futter und rohfaserreichem Stängelmaterial
alle Fotos: Elke Thiele / ZALF
Pflanze und Material, mit positiven Auswirkungen auf die Bereiche Boden und Kulturlandschaft
01.09.2020 – 31.08.2023
Koordination und Ansprechpartner
- Dr. Johann Bachinger
- Leibniz-Zentrum für Agraralandschaftsforschung (ZALF) e.V.
- Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“, Arbeitsgruppe: Ressourceneffiziente Anbausysteme
- Tel.: +49 33432 82 265
- Mail: jbachinger@zalf.de
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. ,Müncheberg
Leitet das Verbundvorhaben und die Durchführung der Exakt- und Praxisversuche, nimmt die ökologische und ökonomische Bewertung der dualen Nutzungssysteme vor, organisiert die Feldtage und Stakeholdermeetings sowie die Ableitung und Veröffentlichung von Praxisempfehlungen. - Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Forschungsbereich Polymermaterialien und Composite, Cottbus
Das IAP leitet die Auslegung eines Compoundier-Prozesses (Beimischung von Naturfaserstoffen) für die Verarbeitung und die ökonomische Analyse der Erstellung von Leichtbauverbundwerkstoffen. - INDITRAC Maschinen- und Systementwicklung Dr. Thielicke, Halle/Saale
Leitet die Entwicklung der Ernte- und der Aufbereitungstechniken.
- Bauern AG Neißetal, Schenkendöbern
Die Bauern AG Neißetal verfügt über langjährige Erfahrung im Luzerneanbau und wirkt als Praxispartner an der Durchführung der Versuche zu Modifizierung und effizientem Einsatz flexibler Erntesysteme und der Entwicklung eines Blattstängelseparators unter Alltagsbedingungen mit. - Bio-Composites and More GmbH (B.A.M.), Nürnberg
Die B.A.M. bringt ihre langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Naturfasercomposites mit modifizierbaren biogenen Matrixsystemen in die Region Lausitz ein. - Ing.-Büro für Naturfasertechnologien, Dr. Jürgen Paulitz, Dresden
Das Ingenieurbüro Paulitz unterstützt dank langjähriger Erfahrungen im Sektor Anbau, Ernte und Erstaufbereitung von Faserpflanzen sowie bei der Entwicklung von Maschinensystemen zur Ernte- und Aufbereitung und arbeitet in enger Kooperation mit INDITRAC bei der Entwicklung der Erntetechniken und der Aufbereitungstechniken mit.
Kurzbeschreibung und Ziele
Ziel war es, im Rahmen des LIL-Projektes FUFAPRO (Futterleguminose – faserhaltig – Proteinnutzung) eine duale und damit effektivere Nutzung der verschiedenen Teile der Luzernepflanze zu ermöglichen. Die regionale und GVO-freie Luzerne kann Soja gut ersetzen, ihr Aminosäuremuster ähnelt dem der Sojabohne. Damit soll einerseits hochwertiges eiweißreiches Futter produziert werden und andererseits soll die Pflanze mit ihren rohfaserreichen Stängeln als Ausgangsstoff für innovative, naturfaserverstärkte Bio-Kunststoffe (NFK) und mit ihren Blättern als Proteinquelle für biobasierte Agrarfolien dienen.
Dafür wurden klimaresiliente und ressourcenschonende Farming-Systeme mit neuartigen Anbau-, Ernte- und Erstaufbereitungsverfahren entwickelt, die jetzt in der Region etabliert werden sollen.
Die zentralen Innovationen des Projektes sind die vierfache Steigerung der Ressourceneffizienz durch Doppelnutzung der Pflanzen für Faser- und Eiweißproduktion, einen signifikanten Bodenaufbau von ertragsschwachen Standorten, eine Erhöhung der landschaftlichen Biodiversität durch einen regional deutlich erweiterten Futterleguminosenanbau und die direkte Verarbeitung der Pflanzenfasern zu unterschiedlichen Halbzeugen für die Weiterverarbeitung zu marktrelevanten naturfaserverstärkten Kunststoffbauteilen.
Zwar benötigt die Luzerne für ein optimales Wachstum viel Wasser, durch ihre tiefen Pfahlwurzeln ist sie aber bestens für die trockenen Böden der Lausitz geeignet. Die Pflanze holt sich das Wasser aus tieferen Schichten und hilft, feste Böden und so auch die Rekultivierungsflächen aufzulockern. Luzerne verbessert die marginalen Lausitzer Böden, indem sie Luftstickstoff fixiert und damit auch mineralischen Dünger einspart. Durch intensive Mykorrhizierung ist sie in der Lage, zusätzliche Nährstoffe aus dem Boden zu mobilisieren. Mit diesen Eigenschaften ist die Luzerne eine optimale Eiweiß- und Faserpflanze für die Lausitz und fördert in durchdachten Fruchtfolgen so beispielsweise auch den Mais- und Hirseanbau in der Region.
Dank der Entwicklung der Doppelnutzung können mit der Luzerne sowohl hochwertiges Tierfutter als auch ein nachwachsender Rohstoff für die Produktion biobasierter Kunststoffe sowie Zellstoff für Papier und Kartonagen zur Verfügung gestellt werden.
Ergebnisse
Die Optimierung des Luzerneschnitts – im Hinblick auf Schnitthöhe und Entwicklungsstadien der Pflanzen – hat die Protein- und Energiedichte im Futter wesentlich. Landwirte bekommen eine für Kühe, Schweine und Legehennen gut geeignete, kostengünstige Futterpflanze, wenn diese früh genug im Jahr geschnitten wird. Durch einen Frühjahrsschnitt in etwa 15 cm Höhe werden beispielsweise auch Nester brütender Feldlerchen verschont. Dadurch leistet diese spezielle Erntetechnik ebenso einen wichtigen Beitrag zum Artenschutz.
Hervorragend geeignet ist Luzerne im Hochschnitt (15 cm) bis 50 cm Wuchshöhe mit dem Doppelmessermähwerk. Sie weist beste Futterwerte für Hochleistungskühe auf (Fahrsilo: 24 % Rohprotein, 6,5 MJ NEL) und der Spritverbrauch bei der Ernte ist um 85 Prozent geringer bei Einsatz des Doppelmessermähwerks. Der Schwaddrusch mit dem Mähdrescher funktioniert, hat allerdings eine geringere Flächenleistung. Energie und Stickstoff der restlichen Biomasse können – nach Vergärung in einer Biogasanlage – als Biogasgülle auf den Feldern wieder gut verwertet werden und so den Nährstoffkreislauf schließen.
Die Stängelmasse ist für die Herstellung von Papier und Kartonagen ausgesprochen gut geeignet. Für die Produktion naturfaserverstärkte Kunststoffe ist die Pflanze noch nicht absolut optimal, hier bedarf es noch weiterer Forschungen bezüglich der Materialheterogenität.
Die Projektergebnisse können die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten für die landwirtschaftlichen und weiterverarbeitenden Unternehmen in der Lausitz deutlich verbessern. Jetzt gilt es, deren mögliche Marktpotenziale zu analysieren und auch die überregionale Skalierbarkeit dieser Produkte zu prüfen.
Ausblick
Der detaillierte Abschlussbericht zum Projekt ist in Arbeit und wird in Kürze hier veröffentlicht werden. Der speziell für FUFAPRO entwickelte Stängelblattseparator, der durch Verwirbelung das schwere vom leichten Material trennt, wird derzeit in der Praxis noch weiterentwickelt.
Des Weiteren muss noch die ökonomische und ökologische Bewertung der entwickelten Beerntungs- und Aufbereitungsverfahren erfolgen. Auch ein Praxisleitfaden zur Luzernenutzung wird gerade erstellt.
Das Projektteam wünscht sich, dass ihre neu entwickelten Methoden flächendeckend in der landwirtschaftlichen Praxis Anwendung finden und dass sich das Interesse der Papier- und Kartonhersteller auch wirklich in der Breite umsetzt. Besonders würden sich alle Beteiligten freuen, wenn künftig auch viele konventionell wirtschaftende Landwirte dazu übergingen, Luzerne anzubauen.
