Identifizierung von Tropenhölzern in Papier

Projekt

Identifizierung von "Mixed Tropical Hardwood (MTH)" in Papier

Enthält Ihr Schreibpapier geschütztes Tropenholz? Überprüfen kann das nur, wer am Papier die enthaltenen Hölzer identifizieren kann. In dem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt finanzierten Projekt wurden Referenzen erstellt und neue methodische Ansätze für die Identifizierung von Tropenhölzern in Papier entwickelt.

Hintergrund und Zielsetzung

Weltweit wird angestrebt, den tropischen Regenwald als einzigartiges Ökosystem zu schützen. In Süd-Ost-Asien wird jedoch nach Berichten der Nichtregierungsorganisationen (NGOs, Non-Governmental Organizations) illegal eingeschlagenes und z.T. sogar geschütztes Tropenholz für die Papierherstellung genutzt. Die EU-Holzhandelsverordnung reglementiert folgerichtig neben Vollholz auch den Import von Papier und Zellstoff, um die illegale Praxis einzudämmen. Die Kontrolle und Einhaltung dieses im März 2013 in Kraft getretenen Gesetzes erfordert Methoden zur Identifizierung tropischer Hölzer in Papier. Die für diese Methoden notwendigen Referenzen gab es vor dem Projektbeginn weitestgehend nur für nordamerikanische und europäische Hölzer.

Das Ziel unseres von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes ist deshalb, Referenzen für wichtige Tropenhölzer aufzubauen und neue methodische Ansätze zu finden, wie solche Hölzer in Papier nachgewiesen werden können. Das Projekt führen wir in Zusammenarbeit mit der Universität Hamburg – Zentrum Holzwirtschaft, der Technischen Universität Darmstadt und der ISEGA.

Vorgehensweise

Für die Identifizierung der in Papier und Zellstoff enthaltenen Hölzer wird der Faserverbund aufgelöst, die vereinzelten Zellen gefärbt und davon ein mikroskopisches Präparat angefertigt. Im Lichtmikroskop werden die Strukturmerkmale der Zellen erfasst und mit den vorhandenen Referenzen abgeglichen. Da vor dem Projekt nahezu keine Referenzen für die Erkennungsmerkmale der Einzelzellen der tropischen Hölzer vorlagen, konnten diese nicht identifiziert werden. Erster Schritt des Projektes war deshalb die Erstellung der Referenzen in Form von Mazeraten und eigens im Labor hergestellten, sortenreinen Zellstoffen von 22 relevanten Tropenhölzern. Daraus wurden Dauerpräparate für die wissenschaftliche Sammlung des Thünen Institutes erstellt, die nun zum direkten Vergleich mit unbekannten Proben zur Verfügung stehen. Es wurden hochwertige lichtmikroskopische Aufnahmen der markanten Einzelzellen angefertigt und die aussagekräftigen Strukturmerkmale der einzelnen Hölzer erfasst. Diese Daten werden zu einem späteren Zeitpunkt veröffentlicht.

Unsere Forschungsfragen

Kann geschultes Personal mit den im Projekt vom Thünen Institut und der Universität Hamburg erstellten Referenzen die Zusammensetzung von Blindproben korrekt bestimmen?

Können im Vergleich zur Lichtmikroskopie mehr Strukturmerkmale mit dem Rasterelektronenmikroskop beschrieben werden?

Kann mit einer Mustererkennungs-Software eine automatisierte Identifizierung der Hölzer im Zellstoff erfolgen?

Lassen sich aus den sortenreinen Zellstoffen Extraktstoffe in ausreichender Menge und Qualität für die Chemotaxonomie gewinnen? Und kann damit diese Technik  als eine weitere - von der anatomisch-mikroskopischen Identifizierung unabhängige – Methode eingesetzt werden?

Ergebnisse

Der im Projekt mit der anatomisch-mikroskopischen Identifizierungsmethode durchgeführte Blindtest weist darauf hin, bei welchen Hölzern die Referenzen eingehender charakterisiert werden sollten, damit die Identifizierung zuverlässiger wird. Er zeigte aber insgesamt eine gute Quote von korrekt identifizierten Hölzern. Generell konnten wir damit die Eignung der anatomisch-mikroskopischen Methode zur Identifizierung von Hölzern in Papier auch für die im Projekt untersuchten tropischen Hölzer bestätigen.

Um die Identifizierung anhand anatomischer Strukturmerkmale auf eine breitere Basis zu stellen, erfassen wir nun vier Gattungen mittels Rasterelektronenmikroskopie. Die wesentlich höhere Auflösung liefert uns weitere Details, die wir beschreiben und genauer vermessen werden.

Für Holz ist bekannt, dass die Zusammensetzung ausgewählter Extraktstoffe taxonomische Aussagen ermöglichen. Bei der Zellstofferzeugung werden jedoch - bedingt durch den Einsatz von Chemikalien, hohen Temperaturen und größeren Mengen Wasser - viele Extraktstoffe des Holzes herausgewaschen. Es war deshalb fraglich, ob aus den sortenreinen Zellstoffen Extraktstoffe in ausreichender Menge und Qualität für die chemotaxonomischen Analysen  gewonnen werden können und welche Extraktionsmethode zur besten Ausbeute führt. Die orientierenden chemischen Untersuchungen zeigten erstmals, dass auch aus Papier Extraktstoffe in ausreichender Menge für die Chemotaxonomie gewonnen werden können. Die Extraktstoffgehalte in den Zellstoffen sind im Vergleich mit den Hölzern geringer und in der Zusammensetzung verändert. Dennoch versprechen erste Identifizierungen mittels chemotaxonomsicher Daten sehr viel.

Ausblick:

Damit die im Projekt entstandenen Referenzen weltweit genutzt werden können, sollen die lichtmikroskopischen Abbildungen gemeinsam mit den Beschreibungen der Strukturmerkmale in Form eines Faseratlas oder einer Bestimmungssoftware veröffentlicht werden.

Im beantragten Folgeprojekt sehen wir vor, weitere Referenzen licht- und elektronenmikroskopisch zu untersuchen. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse der Chemotaxonomie wollen wir zudem eine chemotaxonomische Referenzdatenbank schaffen und deren Aussagekraft mit Blind- und Praxistests überprüfen.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Geldgeber

  • Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
    (national, öffentlich)