Pflanzen im Alltag

Seit über 12.000 Jahren baut der Mensch Pflanzen in seiner Umgebung an. Er nutzte sie nicht nur als Nahrungsmittel, sondern auch als Heilmittel, als Schutz (für Hütten), Transportmittel (Boote, Karren), als Kleidung und zur Pflege. Auch heute prägen pflanzliche Rohstoffe unseren Alltag.

Ohne Pflanzen wären viele Erfindungen in der Geschichte der Menschheit nicht möglich gewesen. Die ersten hölzernen Räder erleichterten den Transport von Waren und machten weitere Reisen möglich. Mit Schiffen aus Eichenbohlen gelang es erstmals, die Erde zu umrunden. Bauwerke wie der Kölner Dom, der mit einem mittelalterlichen Holzkran gebaut wurde, oder die Stadt Venedig mit ihren Häusern auf Stelzen wären ohne Bäume nicht denkbar gewesen.

Die Süßgräser (Getreidearten, Mais, Reis, Hirse) liefern der Menschheit Nahrung und Arzneien. Aus Reis und Hanf zum Beispiel werden aber auch Fasern für Kleidung gewonnen und Papier hergestellt. Reispapier („washi“) wird bis heute zum traditionellen Hausbau in Japan eingesetzt (für die typischen Papierwände oder „Shoji“), das Reisstroh wird zu schweren Fußmatten („Tatami“) geflochten. Daher galten früher viele Pflanzen als heilig. Heute werden aus ihnen neue, biologisch abbaubare oder recycelbare Kunststoffe gewonnen, die die Umwelt weniger stark belasten, weitgehend unabhängig von Erdöl und bei der Herstellung größtenteils CO₂-neutral sind.

Wichtige Produkte und Materialien aus Pflanzen werden nachfolgend vorgestellt. Trotz der aufgezeigten Vielfalt der Nutzungspfade, kann die Darstellung nur exemplarisch sein. Im Kontext einer Bioökonomie werden zukünftig weitere Verwendungen und Wertschöpfungspotenziale pflanzlicher Rohstoffe hinzukommen (z.B. Leichtbau).

Pflanzen für Kosmetik

#####Kosmetik#####

In der Kosmetik werden Pflanzen hauptsächlich für die Hautpflege, aber auch für Entspannung/Wellness genutzt (zur Raumbeduftung). Verwendet werden unter anderem Pflanzenöle wie Olivenöl, Arganöl, Avocadoöl oder Mandelöl. Sie regulieren den Fett- und Feuchtigkeitsgehalt der Haut und glätten sie. Dabei werden die in den Ölen enthaltenen Triglyceride (drei Fettsäuren, die an ein Glycerinmolekül gebunden sind) aufgespalten. Das Glycerin bindet Feuchtigkeit, während die Fettsäuren der Haut wichtige Nährstoffe zuführen.

Pflanzliche Wachse gehören wie die Fettsäuren zu den Lipiden (natürliche, wasserunlösliche Stoffe). Sie bestehen aus langkettigen Fettsäuren, die mit Alkoholen verestert sind (Ester: Säure plus Alkohol). Wachse sind Bestandteil von Seifen und Cremes, wie zum Beispiel Jojoba-Öl, das eigentlich ein Wachs ist und aus den Samen des mittelamerikanischen Jojobastrauchs, Simmondsia chinensis, gewonnen wird. In der Kosmetik verwendet werden außerdem Sheabutter (aus den Nüssen des afrikanischen Karitébaumes, Vitellaria paradoxa), Carnaubawachs (aus den Blättern der Carnaubapalme, Copernicia prunifera), Zuckerrohrwachs (aus Zuckerrohr, Saccharum officinarum) und Candelillawachs (vom Candelilla-Busch, Euphorbia antisyphilitica).

Kakaobutter(aus den Samen des Kakaobaumes, Theobroma cacao) ist ein pflanzliches Fettgemisch. Es besteht größtenteils aus Triglyceriden und wird in der Kosmetik in Cremes für trockene Haut, in Anti-Falten-Cremes und in Seifen eingesetzt.

Ätherische Ölewerden in der Kosmetik hauptsächlich als Duftstoffe in Parfüms, Cremes, Seifen und Lotionen genutzt (Lavendel (Lavandula angustifolia), Melisse (Melissa officinalis), etc.). Ätherische Öle bestehen größtenteils aus Terpenen (leiten sich aus dem Kohlenwasserstoff Isopren ab).

Blütenwässerwerden durch Wasserdampfdestillation aus den Blüten von zum Beispiel Rosen (Provence-Rose, Rosa x centifolia), Hamamelis/Zaubernuss (Hamamelis virginiana), Lavendel gewonnen. Die duftenden Wässer können pur oder in Gesichtscremes verwendet werden. Sie sind wesentlich milder als ätherische Öle, enthalten aber die gleichen Wirkstoffe.

Pflanzenextraktewerden aus Abkochungen oder Kaltwasserauszügen oder aus Alkoholauszügen von Pflanzen gewonnen. Sie helfen zum Beispiel in Cremes gegen Hautunreinheiten (Hamamelis, Salbei (Salvia officinalis)), Fältchenbildung (Rotklee, Trifolium pratense), trockene Haut (Aloe, Aloe vera), Cellulite (Efeu, Hedera helix).

Pflanzen als Kleidung

#####Kleidung#####

In der Textilindustrie werden hauptsächlich Pflanzen genutzt, die für die Herstellung von Kleidung verwendbare Fasern haben. Diese Fasern bestehen in unterschiedlicher Mischung aus Cellulose, Hemicellulosen (ebenfalls Bestandteile pflanzlicher Zellwände) und Lignin. Man unterscheidet

• Bastfasern, die aus den Stützelementen der Pflanze wie Sklerenchymfasern, Leitbündel bestehen (Hanf, Brennnessel (Urtica dioica), Hopfen (Humulus lupulus), Lein, Jute)
• Samenfasern, die den Pflanzensamen zur Verbreitung durch den Wind dienen (Baumwolle, Gossypium spec., Kapok, Ceiba pentandra)
• Blattfasern aus Leitbündeln der Blätter (Bananenblätter, Musa textilis)
• und Fruchtfasern (aus dem Mesokarp der Kokosnüsse, Cocos nucifera).

Aus Kokosfasern werden auch Hüte, Seile, Körbe, Teppiche hergestellt. Ebenso finden sie Verwendung als Pflanzsubstrat („Kokohum“) oder als Erosionsschutz für Böschungen („Geotextilien“).

Pflanzenfarben

Pflanzenfarben werden traditionell aus Färberpflanzen hergestellt. Sie enthalten färbende Substanzen wie zum Beispiel Anthocyane, Xanthophylle, Carotinoide, Flavonoide. Bis ins 19. Jahrhundert waren sie die einzigen Farbstoffe, um z.B. Textilien zu färben. Seit der Entwicklung synthetischer Farben ging ihre industrielle Bedeutung zurück. Aus Gründen der Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit erleben pflanzliche Farbstoffe heute eine Renaissance. Sie werden für Textilien, aber auch für Lebensmittel, Kosmetika, Papier etc. verwendet. Insgesamt sind etwa 150 Pflanzenarten bekannt, deren Farbstoffe genutzt werden oder wurden. Färberpflanzen sind z. B.:

• Blau: Färberwaid (Isatis tinctoria, blau), Färberknöterich (Polygonum tinctoria, blau)
• Gelb: Studentenblume (Tagetes erecta), Kurkuma (Curcuma longa), Safran (Crocus sativus), Mädesüß (Filipendula ulmaria), Frauenmantel (Alchemilla vulgaris), Färberkamille (Anthemis tinctoria), Gilbweiderich (Lysimachia vulgaris), Rainfarn (Tanacetum vulgare)
• Rot: amerikanische Kermesbeere (Phytolacca americana), Henna (Lawsonia inermis), Blutweiderich (Lythrum salicaria), Schwarzer Holunder (Sambucus nigra)
• Braun: echter Dost (Origanum vulgare), Frauenmantel (Alchemilla vulgaris)
• Schwarz: Granatapfel (Punica granatum).

Pflanzen für Schreibmaterial

Papiere

Papier wird heutzutage meist aus Holzfasern hergestellt. Bei der Papierherstellung wird die Cellulose vom Lignin weitestgehend getrennt („holzfreies Papier“). Neben Holz wird Papier auch aus Bambus (China) und aus Reismehl (Japan)  hergestellt. Für Taschentücher, Toilettenpapier wird in einem weiteren Verfahren das restliche, wasserabweisende Lignin entfernt, so dass das Papier weicher, heller und saugfähiger wird.

Pflanzen für Industrieprodukte

Biopolymere

Biopolymere sind wichtige Grundbausteine lebender Organismen, zum Beispiel Proteine oder Polysaccharide. Sie können für die Gewinnung von Biokunststoffen genutzt werden. Dafür werden sie oft chemisch umgewandelt. Wichtige Biopolymere sind:

#####Plastik#####

Stärke

Einer der wichtigsten pflanzlichen Rohstoffe für Biokunststoffe. Stärke wird hauptsächlich aus Kartoffeln, Mais oder Weizen gewonnen. Sie findet sich in vielen Verpackungsmaterialien wie Joghurtbechern, Einweggeschirr, Schalen für Obst und Gemüse, Pflanztöpfen.

Zur Verarbeitung wird die Stärke mit Wärme behandelt, so dass sich ihre Struktur auflöst (thermoplastische Stärke). Da Stärke leicht Wasser aufnimmt, wird sie in der Regel mit wasserabweisenden, biologisch abbaubaren Polymeren wie verschiedenen Polyurethanen, Polyvinylalkoholen zum sogenannten Stärkeblend gemischt. Um das entstehende Material entsprechend flexibel zu machen, kommen natürliche Weichmacher wie Glycerin hinzu.

Die Eigenschaft von Stärke, bei Erhitzen Wasser aufzunehmen, wird ebenfalls genutzt: Aus erhitzter Stärke und Wasser entsteht eine kleisterartige Masse, die in Klebern verwendet wird, vor allem zum Leimen von Wellpappen.

Milchsäure

Aus Maisstärke werden Polylactide (PLA) gewonnen. Sie bestehen aus langen Ketten aneinandergereihter Milchsäuremoleküle. Dazu werden Milchsäureringe (sogenannte Lactide, bestehen aus zwei veresterten Milchsäuremolekülen, Ester – die Verbindung einer Säure mit einem Alkohol) bei Anwesenheit eines Katalysators geöffnet und anschließend durch Kettenpolymerisation (das Aneinanderreihen von Molekülen) aneinander gekoppelt. Polylactide werden als Verpackungsmaterial von Lebensmitteln eingesetzt, ebenso als kompostierbare Folien im Gartenbau. Es werden aber unter anderem auch Büroartikel sowie Druckerfarben aus PLA hergestellt. PLA ist auch eine Biokomponente für Verbundwerkstoffe.

Cellulose

Cellulose ist ein Polysaccharid, das hauptsächlich in den Zellwänden von Pflanzenzellen vorkommt. Es ist der Hauptbestandteil von Papieren und Pappen, aber auch von „Cellophan“ (Cellulosehydrat), Zelluloid (wurde im 20. Jahrhundert als Filmträger verwendet) und Viskose („Kunstseide“). Aus mit Essigsäure veresterter Cellulose (Celluloseacetat) werden unter anderem Computertastaturen und Spielzeug hergestellt. Auch der Stoff Celluloseacetobutyrat (Veresterung mit Essig- und Buttersäure) wird zur Herstellung von Griffen und Spielzeug verwendet.

Lignin

Lignine werden von verholzenden Pflanzen zur Stabilisierung in die Zellwände eingebaut. Sie sind neben der Cellulose und dem tierischen Chitin (Hauptbestandteil von Insektenpanzern) die häufigsten organischen Verbindungen auf der Erde. In der Industrie werden Lignine bei der Herstellung von Zellstoff aus der Lignocellulose (in Cellulose eingelagertes Lignin) abgeschieden. Die dabei entstehenden Ligninsulfonate haben gute Klebe- und Dispersionseigenschaften (Dispersion: Vermischung von zwei schlecht mischbaren Stoffen) und werden unter anderem zur Herstellung von Düngepellets, für die bessere Verarbeitbarkeit von Beton, die Herstellung von Farben, Reinigungsmitteln eingesetzt. Ebenso werden sie zur Produktion von ligninbasierten Phenoplasten (Kunststoffe aus Harz) verwendet, die als gesundheitlich unbedenkliche Bindemittel in Holzwerkstoffen eingesetzt werden (im Gegensatz zu gesundheitsschädlichen phenol- und formaldehydhaltigen Bindemitteln).

#####Zuckerrohr#####

Biokomposite

Biokomposite sind Verbundwerkstoffe mit einem biogenen Anteil. Je nach Werkstoff besteht die Bio-Komponente aus einem Biopolymer, einer Naturfaser oder beidem zusammen. Neben der Haltbarkeit, der CO₂-neutralen Herstellung und der weitgehenden Unabhängigkeit von erdölbasierten Produkten sind diese Stoffe weitgehend biologisch abbaubar.

Naturfaserverstärkte Kunststoffe (Faserverbundkunststoffe)

Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) bestehen aus einem Kunststoff (Epoxidharz, Polyamid) und einer Naturfaser und gehören zu den Biokompositen. Die Naturfasern sind aufgrund ihrer Struktur sehr stabil, sie dienen der Versteifung von Kunststoffen. Verwendet werden vor allem Flachs- oder Leinfasern (Linum usitatissimum) und Hanffasern (Cannabis sativa), aber auch Sisal (Agave sisalana), Jute (Corchorus olitorius), Kokos (Cocos nucifera). Die erzeugten Biokunststoffe werden für die Autoindustrie, für Möbel, Verpackungen, Spielzeug verwendet.

Harze

Pflanzliche Harze bestehen größtenteils aus verschiedenen Carbonsäuren (enthalten einen oder mehrere Carboxylgruppen, -COOH, Harzsäuren genannt) sowie verschiedenen aromatischen Verbindungen. Harze kommen in der Natur vorwiegend bei Nadelbäumen vor und dienen dazu, Verwundungen an der Rinde zu schließen. Harze werden unter anderem zur Herstellung von Farben, Lacken und Firnissen eingesetzt. Darüber hinaus werden Harze auch in der Kosmetik (Mastix, Pistacia lentiscus) und als Räucherwerk verwendet (zum Beispiel Weihrauch, Boswellia sacra, Myrrhe, Commiphora myrrha).

Terpentin

Als Terpentin wird das Harz verschiedener Kiefernarten (meist aber der Waldkiefer, Pinus sylvestris) bezeichnet. Es findet Verwendung in verschiedenen Lacken, Firnissen, Seifen und Cremes. Das durch Destillation aus Terpentin gewonnene Terpentinöl wird als Lösungsmittel oder Verdünner unter anderem für Farben oder als Reinigungsmittel oder (Fett-)Fleckentferner eingesetzt. Nach erfolgter vollständiger Destillation des Terpentinöls bleibt ein anderes Harz über, genannt Kolophonium. Es wird unter anderem für Lacke und zum Löten verwendet. In der Industrie wird als Ersatz für Terpentin auch das teurere Orangenöl eingesetzt, das ein geringeres Allergiepotential besitzt (und besser duftet).

Tallöl, Tallharz

Tallöl fällt als Nebenprodukt der Zellstoffherstellung an und besteht aus Extrakten des Holzes (meist Kiefernholz). Es enthält größtenteils Harzsäuren und Fettsäuren. Aus dem rohen Tallöl werden durch Destillation unter anderem Ölsäure und Linolsäure gewonnen, die zum Beispiel in Seifen und Lackrohstoffen, in Klebern und Harzen verwendet werden. Das entstehende Tallharz wird als Papierleim genutzt, in der Herstellung von Druckerfarben, Klebstoffen, künstlichem Kautschuk und als Holzpflegemittel.

Pech

Pech entsteht bei der Verbrennung von Holz unter Luftabschluss. Die teerartige Substanz gilt als ältester Kunststoff der Welt und wurde früher zum Abdichten von Schiffen und anderen Holzbauwerken sowie Fässern, als Schmier- und Klebemittel verwendet. Tallpech aus der Papierherstellung wird heute als Asphaltersatz eingesetzt.

Pflanzen als Baumaterial

#####Reet#####

Holz

Holz bezeichnet das mit Lignin verstärkte sekundäre Xylem von verholzenden Samenpflanzen. Es dient der Wasserleitung und als Stützgewebe. Holz wird seit der Steinzeit als Baumaterial genutzt, als Stützkonstruktion für Häuser und andere Bauwerke, als Dachabdeckung. Aus Holz werden neben Brettern und Pfählen auch Spanplatten und Sperrholz hergestellt. Holz wird genutzt zur Möbelherstellung, zum Bau von Musikinstrumenten, Booten, Wagen, zum Treppenbau, für Fenster und Türen, für Parkett, Decken- und Wandvertäfelungen.

Daneben wird Holz auch als Werkstoff verwendet. Aus Holzschnitzeln, Spänen oder flachen Holzblättern (Furniere) werden Platten hergestellt und verleimt. Aus Holz werden zudem Cellulose und Lignin gewonnen.

Stroh

Stroh sind die getrockneten Stängel von Getreidearten (Weizen, Roggen, Hafer). Stroh hat gute dämmende Eigenschaften und daher neben seiner Verwendung als Tier-Einstreu eine lange Tradition im Hausbau. In manchen Teilen Mitteleuropas wurden in der Fachwerkbauweise die Zwischenräume der tragenden Holzkonstruktion (Gefache) mit einem Gemisch aus Lehm und Stroh („Strohlehm“) gefüllt. In den USA werden ganze Häuser aus Strohballen gebaut, wobei die Wände aus mit Holz verkleideten Strohballen bestehen.

Stroh wurde früher auch zum Dachdecken verwendet. Heutzutage sind eher Reetdächer bekannt. Reet besteht aus den getrockneten Halmen des Schilfrohrs (Phragmites australis).

Stroh wurde in früherer Zeit auch zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen und Kleidung verwendet: zum Beispiel für Strohhüte, Strohschuhe, Strohkörbe, Bettstroh, Trinkhalme. Es wurde aber heutzutage weitgehend durch andere Materialien ersetzt.

#####Korkeiche#####

Bambus

Bambus bezeichnet diverse Arten von Süßgräsern aus der Unterfamilie der Bambusgewächse. Verwendet werden die Halme (Rohre) der verholzenden Arten. Sie sind sehr leicht und trotzdem stabil wie Holz. Sie werden für den Hausbau, als Baugerüste, für den Innenausbau, für Möbel, Musikinstrumente, Waffen und technische Geräte genutzt. Um Bambusrohr zu verwenden, muss es fachgerecht getrocknet und an den Enden vor Feuchtigkeit geschützt werden. Bambus wird auch für Spanplatten genutzt, in Beton zur Verstärkung und in Verbundstoffen eingesetzt.

Kautschuk

Als Kautschuk wird der aus dem Milchsaft (Latex) des Kautschuk-Baums (Hevea brasiliensis) gewonnene Stoff bezeichnet. Zur Kautschukgewinnung wird aber auch Milchsaft anderer Bäume genutzt. Aus diesem Naturkautschuk gewinnt man durch Vulkanisation Gummi (Vulkanisation: das widerstandsfähig machen von Kautschuk unter Druck, hoher Temperatur und Zugabe von Schwefel und Katalysatoren). Dieses wird in erster Linie zur Herstellung von Autoreifen genutzt, aber auch für Füllstoffe, Schaumstoff (Moosgummi), Dichtungen, zur Produktion von dünnen Filmen u. a. für Kleidung, Handschuhe, Luftballons. Kautschuk ist ein Polyterpen, es besteht aus vielen Isopren-Molekülen.

Kork

Kork befindet sich an Bäumen zwischen der Rinde und der Epidermis, in der Botanik wird er als Phellem bezeichnet. Industriell verwendet wird der Kork der Korkeiche (Quercus suber), der bis 5 cm Dicke erreichen kann. Kork ist elastisch, wasserabweisend und ein schlechter Wärmeleiter. Daher wird er oft als Wärmedämmung eingesetzt. Aus Kork werden außerdem Fußbodenbeläge und Parkett hergestellt. Die bekannteste Verwendung  ist die Herstellung von Flaschenkorken, da Kork aufgrund seiner elastischen und wasserabweisenden, gasdichten Eigenschaften den Flaschenhals komplett verschließt. Reste aus der Korkherstellung werden gemahlen und mit einem Bindemittel verklebt. Aus diesem Agglomeratkork werden Platten zur Wärmedämmung, Korkeinlagen für Schuhe oder Sektkorken (haben eine höhere Festigkeit) hergestellt.