De potentie van Kardoen

4 studenten van Hogeschool Inholland Delft hebben recent een onderzoek gedaan naar de (circulaire & technische) mogelijkheden van de Kardoendistel. Dit hebben zij gedaan onder begeleiding van de docent Tuinbouw; Frank van der Helm en docent Food; Malou Bakuwel. Met medewerking van Kwekersgilde en Cirkellab.

De 4 enthousiaste studenten zijn:

Youri Ammerlaan en Bob van der Lee (van de studierichting Tuinbouw & Agribusiness) en Lars Buijsman en Madelief Buijtenweg (studierichting Landscape and Environment Management).

Het gaat om een verkennend onderzoek naar de potentie van Kardoen (‘Cynara Cardunculus’). Het uitgangspunt bij de start van het onderzoek was: ‘100% gebruik kardoen; van bodemverbeteraar tot aan kantoormeubilair’. Kardoen is namelijk op veel verschillende gebieden toepasbaar, zo kunnen de bladeren (gebleekt) gegeten worden als groente en de bloemen verkocht worden als sierproduct. Daarnaast is het mogelijk om de bloem- en stengelvezels te gebruiken voor de productie van composieten. Tijdens dit onderzoek is daarom ook gekeken naar de toepassingsmogelijkheden van Kardoen en daarnaast naar de meerwaarde van het gebruik van verschillende soorten compost als bodemverbeteraar bij de teelt van Kardoen.

Kardoen is een meerjarige plant, oorspronkelijk afkomstig uit het middellandse zeegebied. Kardoen is nauw verwant aan de artisjok. Naast blad geeft kardoen ook bloemen, die kunnen zorgen voor een mooie sierwaarde, bijvoorbeeld in de tuin. In Nederland wordt Kardoen tot nu toe vooral geteeld in moestuinen. Over de teelt van kardoen is momenteel nog weinig bekend.

Het organische stofgehalte in de grond in Nederland neemt af. Het belang van bodemverbeteraars neemt dus steeds meer toe, daarom heeft Kwekersgilde besloten om de reststromen van de oesterzwammenteelt (koffiedik en bierbostel) te composteren en in te zetten in de vollegrond en in bakken als bodemverbeteraar voor de teelt van Kardoen en andere gewassen. Door de reststroom uit de oesterzwammenteelt te gebruiken als bodemverbeteraar werkt Kwekersgilde mee aan circulaire land- en tuinbouw. De koffiedik en bierbostel die gecomposteerd zijn na de oesterzwammenteelt worden vooralsnog gezien als afval en mogen dus nog niet op grote schaal in de vollegrond gebruik worden als bodemverbeteraar, wel lopen er al pilots om de invloed van deze compost op de bodem te testen.

Om te onderzoeken welk groeimedium het meest geschikt is als bodemverbeteraar is een experiment uitgevoerd. Tijdens het experiment is gebruik gemaakt van verschillende groeimedia (potgrond, gecombineerd met verschillende soorten compost/toevoegingen)

Tijdens het experiment zijn vijf kardoenplanten per groeimedium ingezet, deze werden geteeld in potten. Gedurende het experiment hebben er vier meetmomenten plaatsgevonden. De hoogte van de plant, de lengte van het blad, de breedte van het blad en de dikte van de bladstengel werden hier gemeten. Daarnaast werden per groeimedium van twee planten het ondergrondse gedeelte gemeten en gewogen.

Uit de resultaten van het onderzoek is gebleken dat de planten die geteeld werden in de potten met het groeimedium MKG (Biokultura potgrond gemengd met 25% gecomposteerde koffiedik en bierbostel) over het algemeen het best scoorden.

Ook is gebleken dat Kardoen heel sterke vezels heeft in vergelijking met andere producten die gebruikt worden als composiet.

Na afloop van het onderzoek is het niet mogelijk gebleken om een harde conclusie te kunnen trekken over het beste groeimedium voor Kardoen vanwege een gebrek aan verschil in relatieve groei. Ook is er nog veel onduidelijk over de gevolgen voor het milieu. Hierom wordt er aanbevolen om dieper onderzoek te doen naar de verschillende aspecten rondom kardoen, zoals de teelt, toepassingsmogelijkheden en milieu-invloeden van o.a. koffiedik en bierbostel.

Aanvullend op het bovengenoemde onderzoek, ging Simon Groot (3^e jaars student Technische Bedrijfskunde, Inholland Alkmaar) weer een stap verder in het onderzoek naar de potentie van de Kardoendistel. Simon heeft o.a. de mechanische eigenschappen van kardoencomposiet maar zeker ook de marktmogelijkheden ervan onderzocht. Hierbij heeft hij ook een vergelijking gemaakt met ‘bestaande’ biocomposieten als Vlas en Hennep. Dit zijn planten, die ook als grondstof kunnen dienen voor composieten en in principe prima in die rol functioneren. Maar wat kan Kardoen daaraan toevoegen? Kan zij concurreren met de twee eerdergenoemden? Hierbij werd ook bedrijfskundig gekeken naar het geheel. Wat zijn de kosten van productie (in vergelijking met…); welke voordelen (of toepassingsmogelijkheden) biedt Kardoen eventueel nog meer?

Het is dus niet alleen een technisch vraagstuk, v.w.b. de composiet-mogelijkheden van Kardoen (vs Hennep en Vlas) maar ook de verwaarding van de plant als geheel. Hierbij moet ook gekeken worden naar de zogenaamde ‘maatschappelijke winst’, die te behalen is. Bijvoorbeeld minder vervuiling, CO2-uitstoot, minder afval(-kosten) etc.

De laatste maanden heeft Simon verder onderzoek gedaan, met (Vlas- en Hennep-)producenten gesproken en testen gedaan in het composietenlab. Dit alles om de vraag te beantwoorden; heeft de markt behoefte aan een nieuw (bio-)composiet?

Uit het onderzoek komt naar voren dat de vraag naar biobased composieten, en daarmee ook kardoencomposiet, voornamelijk ligt bij overheden en bedrijven met een duurzaam doel. Op dit moment is de markt nog zodanig klein dat kosten nog hoog zijn en (lange termijn) risico’s niet inzichtelijk. Dit zorgt ervoor dat bedrijven het lastig vinden over te stappen naar biobased composieten vanaf de conventionele materialen als staal, aluminium, beton, kunststof, etc. Daarentegen wil Nederland in 2050 een volledig circulaire economie hebben, waardoor bedrijven vooralsnog naar duurzame en hernieuwbare alternatieve moeten zoeken. Dit zou dus een kans zijn voor kardoencomposiet om zich verder te ontwikkelen.

 

Voor de concurrentie tussen kardoen en andere biobased composieten is echter nog niet veel te zeggen. In de bestaande literatuur is nog niet genoeg onderzoek gedaan om een betrouwbare conclusie te trekken over de mechanische eigenschappen (sterkte, rek, dichtheid, e.d.) van kardoenvezels en kardoencomposiet. Ook blijkt het een groot verschil te maken welke vezels gebruikt worden; uit de stam of het blad. Uit het labonderzoek bij Inholland Composites kwam naar voren dat de kardoenvezels het matrixmateriaal (PLA) verslapte. Deze testen waren echter erg experimenteel uitgevoerd en is er daarom vervolgonderzoek gewenst om de mechanische eigenschappen beter te bepalen. Zie verder hoofdstuk 7 van het rapport.

Op het gebied van opbrengst heeft kardoen wel een voordeel dat het veel biomassa oplevert (ca. 14 tonne per hectare) ten opzichte van vlas en hennep (ca. 6-8 tonne per hectare). Er is echter niet kunnen vinden wat het vezelgehalte is van kardoen dat ook effectief gebruikt kan worden voor composieten. Bij vlas en hennep ligt het vezelgehalte rond de 25% van de droge stof opbrengst. Daarom is ook hier vervolgonderzoek gewenst om te bepalen hoeveel van deze biomassa opbrengst gebruikt kan worden voor composieten.

Het komende (4^e) studiejaar, droomt Simon van een vervolgopleiding in de Natuurkundige richting of op het gebied van Duurzaamheid. Met zijn enthousiasme gaat dat vast goed komen!

Op dit moment worden er plannen ontwikkeld om het Kardoen-onderzoek een volgende verdieping te geven, via een meerjarig vervolgtraject. Bijvoorbeeld in een rol als ‘bodemverbeteraar’ of als ‘substraat’. Hiervoor zijn we ook op zoek naar partners en geïnteresseerde (commerciële) partijen.

Ben jij of ken jij iemand, die interesse heeft, meld je dan bij ons, via jeroen@cirkellab.nl

Dank aan de NWO (de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek), die dit traject mogelijk heeft gemaakt en aan alle betrokkenen met hun enthousiasme voor dit maatschappelijk relevante project!