Kokosfaser (Coir): Natürliche Faser, Anwendungen und nachhaltige Produktion

Hintergrund

Die im Handel als Kokosnuss verkaufte Frucht ist tatsächlich der einzelne Samen der Kokospalme, Cocos nucifera. Bevor sie den Markt erreicht, wird der Samen seiner äußeren ledrigen Schale und einer 5–8 cm dicken Schicht faserigem Fruchtfleisch entledigt. Die aus diesem Fruchtfleisch extrahierten Fasern nennt man Coir. Sie reichen von robusten Strängen für Bürstenborsten bis zu feinen Filamenten, die zu grobem, langlebigem Garn versponnen werden können. In den USA sind die beliebtesten Anwendungen von Coir borstige Fußmatten, landwirtschaftliche Zwirne und Geotextilien – Materialien, die auf nacktem Boden ausgelegt werden, um Erosion zu verhindern und schützenden Bodenbewuchs zu fördern.

Während Kokospalmen in tropischen Regionen weltweit gedeihen, stammt praktisch der gesamte kommerziell produzierte Coir aus Indien und Sri Lanka. Kokosnüsse sind primär eine Nahrungspflanze; Indien allein erntet jährlich etwa ein Viertel der weltweiten 55 Milliarden Kokosnüsse. Vom Fasermaterial werden nur ca. 15 % als Coir-Faser zurückgewonnen, was jährlich etwa 280.000 Tonnen ergibt.

Coir-Fasern werden auf zwei Arten klassifiziert. Erstens nach Reife der Schale: vollreife Kokosnüsse produzieren braunen Coir, der stark, abriebfest und UV-geschützt ist; er ist dunkelbraun und wird hauptsächlich in Bürsten, Fußmatten und Polsterung verwendet. Weißer Coir stammt von kurz vor der Reife geernteten Kokosnüssen; er ist heller, weicher und weniger robust, wird typischerweise zu Garn für Matten, Zwirn oder Seile versponnen.

Zweitens nach Faserlänge: sowohl braune als auch weiße Coir-Fasern reichen von 10–30 cm. Fasern von mindestens 20 cm Länge heißen Borstenfaser; kürzere, feinere Fasern werden Matratzenfaser genannt. Eine 300 g schwere Kokosnussschale liefert ca. 80 g Faser, davon ein Drittel Borstenfaser.

Coir ist die einzige Naturfaser, die Salzwasser widersteht, was sie ideal für Netze bei Muschelfischerei und Seile für marine Anwendungen macht. Ihre hohe Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit machen sie auch beliebt für Fußmatten, Bürsten und den von US-Hopfenbauern bevorzugten Zwirn zur Rankenstütze. Coirs Biologische Abbaubarkeit, Wasserspeicherkapazität und haarige Textur erhöhen zudem die Eignung für Geotextilien.

Geschichte

Kokospalmen gehören zu den ältesten Pflanzenfamilien, seit mindestens 4.000 Jahren kultiviert. Im Sanskrit, der Sprache, die sich zu Hindi und Urdu entwickelte, wurde die Palme „der Baum, der alle Lebensnotwendigkeiten bietet“ genannt. Die Haltbarkeit der Frucht – sie schwimmt über Ozeane und bleibt keimfähig – ermöglichte ihre Ausbreitung von Südostasien in die gesamten Tropen, natürlich oder durch menschlichen Handel.

Um 60 n. Chr. beschrieb ein griechischer Seefahrer ein ostafrikanisches Dorf (wahrscheinlich heutiges Tansania), das Kokosfaser zum Vernähen von Planken für Boote nutzte. Im 11. Jahrhundert lehrten arabische Händler, deren Routen von China bis Madagaskar reichten, Bewohner Sri Lankas und Indiens, Kokosfasern zu extrahieren und zu verarbeiten. Im 13. Jahrhundert notierte Marco Polo, dass arabische Seefahrer Schiffe ohne Nägel bauten, mit Kokosfaser vernäht. In China beobachtete er, dass Kokosfaser seit fünf Jahrhunderten genutzt wurde.

In Mikronesien und Polynesien spielte Coir – oft Sennit genannt – eine zentrale Rolle bei der Erkundung. Frühe hawaiianische Siedler von den Marquesas-Inseln erreichten im 5. Jahrhundert die Inseln in doppelrumpfigen Kanus, die mit Kokosfaser zusammengebunden waren. Sennit-Verbindungen blieben die primäre Konstruktionsmethode für Boote, Gebäude, Waffen und Werkzeuge, bis europäische Entdecker im späten 18. Jahrhundert Eisennägel einführten.

Die Coir-Produktion blieb bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts weitgehend unverändert, als Mechanisierung begann. In Indien wurde 1950 eine Entfaserungsmaschine erfunden. Die Coir-Verarbeitung ist eine wichtige wirtschaftliche Aktivität, die über 500.000 Menschen beschäftigt. Schrittweise Mechanisierung zielt darauf ab, die Produktion zu modernisieren, während Beschäftigung erhalten bleibt. 1980 initiierten Indien und Sri Lanka gemeinsame Anstrengungen, um technologische Beschränkungen in der Coir-Herstellung zu identifizieren und zu überwinden.

Rohmaterialien

Kokospalmen blühen monatlich. Da eine Frucht ein Jahr zur Reife braucht, trägt ein Baum Kokosnüsse in 12 Reifestadien. Die Ernte folgt typischerweise einem 45–60-Tage-Zyklus, mit 50–100 Kokosnüssen pro Baum jährlich.

Süßwasser wird für die Verarbeitung von braunem Coir verwendet, während für weißen Coir sowohl Süß- als auch Salzwasser eingesetzt werden. 2000 entdeckten Forscher, dass die Zugabe einer Brühe aus 10 spezifischen anaeroben Bakterien zum Salzwasser die Faserausbeute erheblich beschleunigen kann, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.

In Europa und Asien können braune Coir-Matten mit Latexkautschuk behandelt werden, um als Polsterung in Matratzen oder Auto-Polsterung zu dienen.

Der Herstellungsprozess

Ernte und Entschalen

• 1. Gereifte, herabgefallene Kokosnüsse können vom Boden aufgesammelt werden. Die Ernte von noch an 12–30 m hohen Bäumen hängenden Kokosnüssen erfordert Kletterer: von Hand kann ein Kletterer ~25 Bäume pro Tag ernten; mit einem Bambusstab mit Messer bis zu 250 Bäume pro Tag. Eine dritte Methode – dressierte Affen – kommt nur in Ländern mit begrenzter kommerzieller Coir-Produktion vor.
• 2. Reife Kokosnüsse werden sofort entselt; unreife können einen Monat lang gelagert werden, indem sie in einer Lage ausgebreitet und trocken gehalten werden. Um den Samen zu trennen, wird eine Kokosnuss auf einen stahlbesetzten Dorn aufgespießt, um die Schale zu spalten, und die Fruchtfleischschicht wird abgezogen. Ein erfahrener Entschaler verarbeitet ~2.000 Kokosnüsse pro Tag; moderne Entschalmaschinen schaffen 2.000 pro Stunde.

Rösten (Retting)

Retting ist ein Aushärtungsschritt, bei dem Schalen in einer mikrobenfreundlichen Umgebung gehalten werden, das Fruchtfleisch teilweise zersetzt und Coir-Fasern sowie den Rückstand Coir-Pith freisetzt. Süßwasser-Retting wird für reife Schalen genutzt; Salzwasser-Retting für grüne Schalen.

• 3. Süßwasser-Retting: reife Schalen werden in Gruben an Flussufern vergraben, in wassergefüllten Betontanks eingetaucht oder an Netzen in einem Fluss aufgehängt und beschwert, um unter Wasser zu bleiben. Die Schalen weichen typischerweise mindestens sechs Monate ein.
• 4. Salzwasser-Retting: grüne Schalen werden in Meerwasser oder gesalzenem Süßwasser eingeweicht, oft in Flussufergruben nahe dem Ozean, wo Gezeiten sie abwechselnd mit Meerwasser bedecken und mit Flusswasser spülen. Der Prozess dauert meist 8–10 Monate, kann durch Zugabe passender Bakterien auf wenige Tage verkürzt werden.
• 5. Mechanische Methoden wurden entwickelt, um Retting zu beschleunigen oder zu umgehen. Reife Schalen können nach nur 7–10 Tagen Retting in Zerkleinerungsmaschinen verarbeitet werden. Unreife Schalen können trocken gemahlen werden ohne Retting; nach Passieren einer Zerkleinerungsmaschine benötigen diese grünen Schalen nur ein bis zwei Tage Befeuchtung vor der Entfaserung. Trockenmahlen liefert nur Matratzenfaser.

Entfaserung (Defibering)

• 6. Traditionell schlugen Arbeiter das gerettete Fruchtfleisch mit Holzhammer, um Fasern vom Pith und der äußeren Schale zu trennen. Moderne motorisierte Maschinen nutzen flache Schlagarme in Stahltrommeln. Borstenfasern werden von Hand oder durch eine rotierende Trommel mit Stahlspitzen getrennt.
• 7. Matratzenfasern werden vom Pith durch Waschen des Rückstands und Kämmen von Hand oder in einer gelochten Trommel/Sieb getrennt. Salzwasser-Retting produziert nur Matratzenfasern.
• 8. Reine Fasern werden locker auf dem Boden ausgebreitet, um in der Sonne zu trocknen.

Veredelung

• 9. Nicht sofort verarbeitete Borstenfasern werden zu lockeren Bündeln gerollt und gebunden für Lagerung oder Versand. Mechanisierte Produzenten nutzen hydraulische Pressen für kompakte Ballen.
• 10. Matratzenfasern können mit hydraulischer Presse geballt werden. Für weitere Verarbeitung werden Fasern mit mechanischen oder manuellen Kammwerkzeugen gekämmt, locker zu dickem Garn (Wick) verzwirnt und zu Bündeln gewickelt. Der Wick kann zu feinerem Garn nachversponnen werden. Techniken reichen von einfachem Handspinnen bis zu vollautomatischen Maschinen.
• 11. Je nach Endverwendung wird Garn direkt versandt oder zu Zwirn verzwirnt und gebündelt. Traditionelle manuelle und neuere mechanische Methoden werden genutzt, um Zwirn zu Seilen zu flechten oder Garn zu Matten/Netzen zu weben.
• 12. Für Polsterung wird Borstenfaser locker zu Garn versponnen, ruht gelassen und dann leicht zu Matten verfilzt, die mit Latexkautschuk besprüht, getrocknet und vulkanisiert (schwefelbehandelt) werden.

Nebenprodukte/Abfall

Coir-Fasern machen etwa ein Drittel des Kokosfruchtfleisches aus; die restlichen zwei Drittel, Coir-Pith (oder Coir-Staub), galten historisch als Abfall. Obwohl biologisch abbaubar, kann die Zersetzung bis zu 20 Jahre dauern, was Millionen Tonnen in großen Haufen in Indien und Sri Lanka hinterlässt. In den späten 1980ern entwickelten Forscher Prozesse, um Coir-Pith in Mulchen, Bodenbehandlungen und hydroponische Wachstumsmedien umzuwandeln, als Alternativen zu Torfmoos und Vermiculit. Vor der Pressung zu Briketts für den Verkauf durchläuft Coir-Pith partielle Zersetzung durch Mikroben und Pilze. Ein australisches Unternehmen hat Coir-Pith kürzlich in ein Absorptionsprodukt für Ölunfall-Sanierung umgewandelt.

Retting erzeugt erhebliche Wasserverschmutzung mit organischen Schadstoffen wie Pektin, Pektosan, Fett, Gerbstoff, giftigen Polyphenolen und Bakterien (einschließlich Salmonellen). Wissenschaftler erforschen Behandlungsoptionen, und mindestens ein Coir-Hersteller behauptet, sein Abwasser zu behandeln.

Die Zukunft

Mit fortschreitender Technologie fördern Industrieverbände und Regierungen aktiv neue Coir-Anwendungen. Geotextilien sind ein vielversprechender Bereich: 2000 erklärte der indische Bundesstaat Kerala das „Coir-Geotextilien-Jahr“, was Marketing und Forschung ankurbelte. Der globale Geotextilienmarkt übersteigt jährlich 1 Milliarde Quadratmeter, wobei Naturfasern heute nur 5 % ausmachen, aber wachsen sollen, da Nutzer sich von nicht-biologisch abbaubaren Synthetika abwenden.

Ein weiteres aufstrebendes Produkt ist eine Sperrholz-Alternative, hergestellt durch Imprägnieren einer Coir-Matte mit Phenol-Formaldehyd-Harz und Aushärten unter Hitze und Druck.