Baumwolle (Gattung)
Baumwolle
Gossypium barbadense

Gossypium barbadense

Systematik
Klasse: Dreifurchenpollen-
Zweikeimblättrige
(Rosopsida)
Unterklasse: Rosenähnliche (Rosidae)
Ordnung: Malvenartige (Malvales)
Familie: Malvengewächse (Malvaceae)
Unterfamilie: Malvoideae
Gattung: Baumwolle
Wissenschaftlicher Name
Gossypium
L.
Baumwolle
Fasertyp

Naturfaser

Farbe

weiss-grau

Eigenschaften
Faserlänge 15-56 mm [1]
Faserdurchmesser 12-35 µm [1]
Dichte 1,51 g/cm3[1]
Zugfestigkeit 287-800 MPa[1]
Spezifische Zugfestigkeit 0,15-0,55 cN/tex (trocken) [2]
Elastizitätsmodul 4,5-11Gpa (trocken) [2]
Bruchdehnung 6-10 % (trocken) [2]
Elektrische Leitfähigkeit 107 Ωcm [2]
Wärmeleitfähigkeit 0,54 W/m*K [2]
Wasseraufnahme 8 % [1]
Mikrotomschnitt, 100-fach vergrößert

Die Baumwollpflanze oder Baumwolle ist eine Gattung aus der Familie der Malvengewächse (Malvaceae). Aus den Samenhaaren der Sträucher wird die Naturfaser Baumwolle gewonnen. Bei der Unterfamilie Malvoideae sind die vielen Staubblätter und der Stempel zu einer Röhre verwachsen, dem sogenannten Androgynophor.

Die Samen der Baumwollpflanze sind giftig, sie enthalten bis zu 1,5 % Gossypol.

Inhaltsverzeichnis

Arten

Es gibt viele Wildarten, aber für den industriellen Anbau sind nur die Kulturbaumwollarten von Bedeutung. Das sind vier Arten, wobei zwei Arten aus der Alten Welt und zwei Arten aus der Neuen Welt stammen. Die beiden Altwelt-Arten sind Gossypium (G.) herbaceum L. und G. arboreum L., die beiden Neuwelt-Arten G. hirsutum L. und G. barbadense L. (Synonym G. vitifolium LAM.).

G. herbaceum und G. arboreum sind diploid, wohingegen G. hirsutum und G. barbadense tetraploid sind. Den größten und damit wichtigsten Anteil an der Baumwollgewinnung hat G. hirsutum. In der Textilindustrie und -verarbeitung unterscheidet man die Baumwolle primär nach ihrer Stapellänge (Faserlänge). Je länger eine Baumwollfaser ist, um so hochwertiger wird sie eingestuft. Die Längengrade werden in der Regel nach drei bis vier Kategorien sortiert, die so auch im Handel zu finden sind. Standard bildet die Upland-Baumwolle aus den USA (ca. 20–25 mm) über die handgepflückte Pima-Baumwolle aus Peru (ca. 30 mm) bis hin zur 40 mm Premium-Sea Island Cotton aus den USA. Unter 10 mm Stapellänge ist für die Textilverarbeitung nicht geeignet

Eigenschaften

Baumwolle ist eine Naturfaser, die aus den Samenhaaren der Pflanzen der Gattung Baumwolle (Gossypium), gewonnen wird. Die Faser wird meist zu dünnen Fäden gesponnen, aus denen Textilien hergestellt werden können.

Verglichen mit Kunstfasern ist Baumwolle sehr saugfähig und kann bis zu 65 % ihres Gewichtes an Wasser aufnehmen. Sind allerdings Gewebe aus Baumwolle einmal nass geworden, trocknen sie nur langsam. Zudem besitzt Baumwolle auch eine hohe Schmutz- und Ölaufnahmefähigkeit, ist aber auch in der Lage diese wieder abzugeben. Baumwollstoffe gelten als sehr hautfreundlich (sie „kratzen“ nicht) und haben ein äußerst geringes Allergiepotential. Diese Eigenschaften macht sie für die Textilindustrie interessant.

Die äuβere Form der Baumwollfasern ist flach und verdreht und schleifenähnlich. Die Farbe der Fasern variiert von cremig-weiβ bis zu schmutzig-grau, abhängig vom Herstellungs- bzw. Aufbereitungsprozess.

Baumwolle ist nicht wasserlöslich und in feuchtem oder nassen Zustand reiβfester als in trockenem. Die Festigkeiten und Steifigkeiten der Baumwollfaser sind geringer, als die der Bastfaser, wobei die Dehnfähigkeit deutlich höher ist. Die Fasern sind alkali- jedoch nicht säurebeständig. Baumwolle ist anfällig für den Befall durch Mikroorganismen, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Motten und anderen Insekten ist jedoch recht hoch. Baumwolle ist leicht entflammbar, kann aber gekocht und steriliesiert werden.

Verwendung

Der Hauptanwendungsbereich für Baumwolle ist eindeutig die Textilindustrie. Mit etwa 33 % Mengenanteil und einer Gesamtmenge von über 220 Milliarden Tonnen ist Baumwolle die mit Abstand am häufigsten eingesetze Naturfaser für Heim- und Bekleidungstextilien [3]. Außer in der Textilindustrie finden Baumwollfasern aber auch in vielen anderen Bereichen Verwendung, beispielsweise als Verbandmaterial in der Medizin, bei Kosmetik und Hygiene als Watte oder Wattestäbchen.

Fischernetze, Seile und Taue bestehen häufig ganz oder teilweise aus Baumwollfasern, ebenso Zelte, Planen und Persennings. Früher wurden auch Feuerwehrschläuche aus Baumwolle gefertigt. Baumwolle findet bei der Herstellung von einigen Papiersorten, von Zellulose, Kaffeefiltern und Bucheinbänden Verwendung.

Baumwolle wird auch als Verstärkungsfaser für naturfaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt. Hauteinsatzgebiet hierfür sind sind duroplastische Verbundwerkstoffe für v.a. LKW-Fahrerkabinen.[4] Durch ihre hohe Dehnfähigkeit ermöglicht die Beimischung von Baumwollfasern zu anderen Naturfasern eine deutliche Verbesserung der Schlagzähigkeit dieser Werkstoffe.

In Form von Nitrocellulose dient Baumwolle bei der Herstellung von Munition und Sprengstoff.

Das Öl aus den Baumwollsamen kann im raffinierten Zustand als Speiseöl oder Brennstoff genutzt werden und ist ein Grundstoff in der kosmetischen Industrie.

Der nach dem Auspressen des Öls verbleibende Ölkuchen dient häufig als eiweißreiches Viehfutter, wird jedoch aufgrund seines hohen Gossypolgehalts nur an ausgewachsene Wiederkäuer verfüttert.

Baumwollsamen galten in den USA früher auch als Hausmittel, um einen Schwangerschaftsabbruch herbeizuführen.

Etymologie

Der Name „Baumwolle“ leitet sich von den Büscheln langer Fasern in den Früchten der Baumwollpflanze ab, die die Ausbreitung der Pflanzensamen über größere Distanzen ermöglichen. Allerdings ist die Baumwollpflanze trotz des Namens kein Baum, sondern eine Staude. Viele Pflanzensamen tragen solche Samenhaare (auch Samenwolle), doch nur die der Baumwollpflanze werden zur Textilherstellung verwendet. Wie die tierischen Wollhaare dienen diese Pflanzenfasern als Grundlage zur Herstellung von Fäden und Stoffen.

Bestandteile und Verarbeitung

Bei der Aufarbeitung der Baumwolle gehen nur rund 10 % des Rohgewichtes verloren. Wenn die Wachs-, Eiweiß- und weiteren Pflanzenreste entfernt sind, bleibt ein natürliches Polymer aus Zellulose zurück. Im Gegensatz zu vielen anderen Naturfasern besitzt Baumwolle keine Lignin- oder Pektinbestandteile, und nur eine sehr geringe Menge an Hemizellulose von etwa 5,7 %[5] Somit besteht die Baumwollfaser, neben der Wachsschicht, fast ausschlieβlich aus hochkrisstaliner Zellulose. Die besondere Anordnung der Zellulose gibt der Baumwolle eine hohe Reißfestigkeit. Jede Faser besteht aus 20–30 Lagen Zellulose in einer gedrehten Struktur. Wenn der Baumwollball – der Fruchtstand der Baumwollpflanze – geöffnet wird, trocknen die Fasern und verhaken sich untereinander. Diese Form wird für das Spinnen zu einem sehr feinen Garn verwendet.

Geschichte

Baumwolle wird seit Jahrtausenden zur Herstellung leichter Kleidung vor allem in tropisch-subtropischen Regionen verwendet. Einige Quellen behaupten, dass schon die Ägypter ca. 12.000 v. Chr. mit Baumwolle gearbeitet hätten. In Babylon wurde Baumwolle als Weißes Gold bezeichnet. In mexikanischen Höhlen wurden Baumwollkleider gefunden, die etwa 7.000 Jahre alt sind. Die älteste Aufzeichnung über Baumwolle stammt aus Indien. Sie wird hier seit mehr als 3.000 Jahren angebaut und im Rigveda 1.500 v. Chr. erwähnt. Tausend Jahre später schrieb der griechische Historiker Herodot über indische Baumwolle: „Es gibt wildwachsende Bäume, aus deren Frucht man eine Wolle gewinnen kann, die die Schönheit und Qualität der Schafwolle weit übertrifft. Die Inder machen aus dieser Baumwolle ihre Kleider“. Aber auch das erste chinesische Papier bestand aus Baumwollfasern.

Mit der Ausweitung des Fernhandels in der frühen Neuzeit verdrängte die Baumwolle auch in Nord- und Mitteleuropa zunehmend Leinen (Flachs) und Hanf für die meisten Anwendungsbereiche. Die indische Baumwollindustrie hatte ihre Glanzzeit während der britischen Industrierevolution nach der Erfindung der Spinning Jenny im Jahre 1764, einer frühen Spinnmaschine mit mehreren Spindeln, und des Waterframe von Arkwright, die seit 1769 die kostengünstige Massenproduktion im Vereinigten Königreich ermöglichte.

Im 20. Jahrhundert bekam die Baumwolle zunehmend Konkurrenz durch chemisch erzeugte Fasern. Insbesondere Polyesterfasern finden immer häufiger Verwendung: 2003/2004 wurden sie erstmals in größerer Menge verarbeitet als Baumwolle und drängten diese bei den Textilfasern somit auf den zweiten Rang ab.

Vereinigte Staaten

Afroamerikanische Sklaven beim Trocknen von Baumwolle (Edisto Island, South Carolina, ca. 1862/63)

Die Baumwollproduktion in den Südstaaten der USA profitierte von der Erfindung der Egreniermaschine („Cotton Gin“) im Jahr 1793. Langstapelige Sorten wie Sea Island Cotton waren dort in den Küstenregionen bereits vorher angebaut worden. Im hügeligen Binnenland gediehen dagegen nur kurzstapelige Sorten, die vor der Erfindung der Cotton Gin von den Sklaven nur für den persönlichen Bedarf angebaut worden waren, während ihr Anbau auf Plantagen bis dahin nicht profitabel gewesen wäre. Dies änderte sich am Ende des 18. Jahrhunderts, und bis ins 20. Jahrhundert hinein blieb kurzstapelige Baumwolle das wichtigste Exportgut des amerikanischen Südens, obwohl dort das Klima eigentlich etwas zu feucht und nicht heiß genug ist und es dadurch immer wieder zu Ernteausfällen durch Verrottung kam. Baumwolle wurde nun auch im Binnenland angebaut und verdrängte dort Tabak und Getreide. In der Dekade von 1790 bis 1800 stieg der jährliche Baumwollexport allein aus South Carolina von weniger als 10.000 auf mehr als 6 Mio. Pfund an. Die Sklaverei erreichte nach der Einführung des Baumwollanbaus eine größere Ausdehnung, als sie jemals zuvor – etwa beim Tabak- oder Reisanbau – erlangt hatte.[6]

Seine größte Ausdehnung fand der Baumwollanbau im Black Belt, einer Region, die sich im 19. Jahrhundert von North Carolina bis Louisiana erstreckte. In dem Zeitraum von 1812 bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts wuchs die Baumwollproduktion in dieser Region von weniger als 300.000 Ballen pro Jahr auf 4 Mio. Ballen an.[7]

Der Anbau der Baumwolle verlangte von den Sklaven während eines Großteil des Jahres beständige Arbeit und gewissenhafte Pflege. Frauen wurden auf den Plantagen ebenso wie Männer eingesetzt, die Pflanzer legten jedoch Wert auf junge Arbeitskräfte. Nach der Saat, die Ende März oder Anfang April erfolgte, mussten die Pflanzen laufend ausgedünnt und umgepflanzt werden, eine Tätigkeit, die die Sklaven fast den gesamten Sommer über in Anspruch nahm. Wenn diese Phase Ende Juli, Anfang August beendet war, setzten die Pflanzer ihre Sklaven vorübergehend auf Mais- und Erbsenfeldern ein. Im späten August begann das Baumwollpflücken, eine sehr eintönige und ermüdende Tätigkeit, die sich oftmals bis zum Ende des Jahres oder darüber hinaus hinzog. Unerfahrene Pflücker verletzten sich sehr leicht an den scharfkantigen Samenkapseln. Die letzten Arbeitsschritte waren das Trocknen, Entkernen und Verpacken der Baumwolle, die in Ballen ausgeliefert wurde; häufig folgten auch noch das Kämmen, Spinnen und Aufspulen.[8]

Anbau und Ökologie

Erntemaschine (Baumwollernter) im Einsatz
Maschinelle Ernte mit Baumwollernter und Module Builder in Texas
Baumwollproduktion in Mali

Als Staudenpflanze ist Baumwolle von Natur aus mehrjährig. Als Kulturpflanze belässt man sie in der Regel nur für ein Jahr auf dem Feld um den höchsten Ernteertrag zu erzielen. Nach der Ernte bzw. nach einer Frostperiode werden die Pflanzen dann meist abgeschlegelt und zur Gründüngung in den Boden eingearbeitet. In brennstoffarmen Regionen dienen die abgestorbenen Sträucher auch als Feuerholz.

In der nördlichen Hemisphäre findet die Aussaat abhängig vom Standort zwischen Anfang Februar und Anfang Juni statt. Die Ernte erfolgt zwischen Oktober und Februar. Zwischen Aussaat und Ernte liegen rund acht bis neun Monate. Da die Baumwolle oft ungleichmäßig abreift, wird häufig mehrmals geerntet. Große Kulturflächen werden zumeist von Baumwollerntern maschinell abgeernet, bei kleinen Anbaufeldern und in weniger entwickelten Staaten erfolgt die Ernte oft noch mit der Hand. Manche Pflückmaschinen können nur laubfreie Pflanzen abernten, so muss entweder der erste Frost abgewartet oder chemische Entlaubungsmittel eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere für die niedrig wachsenden windresistenten Sorten (storm proof cotton), die überwiegend in Texas angebaut werden.

Baumwolle gedeiht gut auf schweren Böden und ist bezüglich dessen Nährstoffgehalts nicht sehr anspruchsvoll. Wichtig ist aber eine ausreichende Wasserversorgung (600 mm bis 1200 mm während der Wachstumsperiode). In niederschlagsarmen Gebieten sind die Baumwollkulturen daher von künstlicher Bewässerung abhängig.

Heute wird Baumwolle – als nachwachsender Rohstoff – auf allen fünf Kontinenten angebaut. Hierzu werden Baumwollpflanzen verwendet, die durch Züchtung oder neuerdings auch genetische Manipulation mehr Fasern produzieren als die Wildpflanze. Zu genmanipulierter Baumwolle siehe Artikel transgene Baumwolle.

Der Baumwollkapselkäfer (Anthonomus grandis) ist ein gefürchteter Baumwollschädling

Die lange Wachstumszeit der Baumwolle erfordert nach der Ente eine rasche Feldbestellung und Neuaussaat. Daher ist der Anbau von Zwischenfrüchten zur Verbesserung der Bodenqualität und zur Unterdrückung von Unkräutern kaum möglich. Besonders auf großen Flächen wird Baumwolle oft ohne Fruchtwechsel mit anderen Nutzpflanzen angebaut. Infolge dieser Monokulturen ist die großflächige Baumwollproduktion stark von Pflanzenschutzmitteln abhängig. Baumwolle gilt als das landwirtschaftliche Produkt mit dem höchsten Einsatz an Chemikalien. Auf Baumwolle entfallen etwa 25 % des weltweiten Insektizid- und 10 % des Pestizidmarktes.[9] Daher gilt sie unter Umweltschutzaspekten als sehr bedenklich. Auch der Wasserverbrauch ist als sehr problematisch anzusehen. Besonders bekannt wurde in diesem Zusammenhang der Aralsee, der seit den späten 1960er Jahren stark an Wasser verloren hat, da eine große Menge Wasser zu Bewässerungszwecken für den Baumwollanbau abgezweigt wird, bevor es den See erreichen kann. Was zu einer weitreichenden Versalzung führte. Einige Baumwollbauern setzen auf ökologischen Anbau, so dass es heute auch Bio-Baumwollprodukte auf dem Markt gibt. Bio-Baumwolle hält mit ca. 60.000 t Weltproduktion einen Anteil von nur 0,2 % des Weltmarktes. [10]

Demgegenüber ist der kleinflächige Anbau von Baumwolle in Entwicklungsländern ein wesentlicher Bestandteil der jeweiligen Volkswirtschaften. Diese neben Mais als so genannte „Cash-Crops“ angebaute Baumwolle hilft den einzelnen Bauern ein Einkommen zu erwirtschaften. Gewöhnlich erfolgt dieser Anbau auf Flächen bis zu 2 ha ohne nennenswerten Einsatz von Agrarchemikalien und ohne jegliche künstliche Bewässerung, so dass die Ernteerträge vom Niederschlag abhängen. Da jedoch Baumwolle im Gegensatz zu Mais erheblich widerstandsfähiger gegen längere Dürreperioden ist, sichert der Baumwollanbau die Lebensgrundlage vieler Bauern in Entwicklungsländern.

In Indien hat sich die Lage der Kleinbauern in den letzten Jahren jedoch verschlechtert. Während traditionelles Saatgut aufgrund der Marktkonzentration praktisch nicht mehr verfügbar ist, erfordern die gentechnisch veränderten Pflanzen aufwändigere Bewässerung und sind anfälliger gegen Krankheiten wie Rhizoctonia. Es kommt teilweise zu massiven Ernteausfällen und Missernten. Das gentechnisch veränderte Saatgut kostet ein Vielfaches des traditionellen Saatgutes, und aus lizenzrechtlichen Gründen darf aus den patentierten Baumwollpflanzen kein Saatgut gewonnen werden. Seit der Einführung gentechnisch veränderter Baumwolle in Indien ist die Suizidrate unter den Baumwoll-anbauenden Kleinbauern dramatisch gestiegen, weil viele ihre Schulden nicht mehr begleichen können.[11][12][13]

Ägyptische Mako-Baumwolle (reinweiß, Stapellänge bis 40 mm) und Sea Island Cotton aus den USA (Stapellänge bis 100 mm) gelten als beste Baumwoll-Qualitäten.

Die weltweit bedeutendsten Baumwollproduzenten sind Indien, die Volksrepublik China, USA, und Pakistan. In Europa ist Griechenland das einzige Land mit einer nennenswerten Produktion (Platz 10 der Weltrangliste) – die Türkei wird hier zu den asiatischen Nationen gezählt, da die Hauptanbauflächen in Asien liegen.

Baumwolle und Klima

Baumwollanbau trägt insbesondere durch den hohen Verbrauch an Mineraldünger und Pestiziden erheblich zum weltweiten Kohlendioxid-Ausstoß bei. Durch die Herstellung eines Baumwoll-T-Shirts entstehen 7-9 kg CO2.[14]

Produktionsvolumen 2004/2005

Verarbeitete Baumwolle als Sofabezug

2004/2005 wurden weltweit insgesamt 26.043.000 t Baumwolle produziert, die sich wie folgt auf die verschiedenen Anbauregionen und Länder verteilen:

Die größten Baumwollproduzenten (2004/05)
 Rang  Land Produktion (in Tsd. t) Anteil
   1 China    6.320 24,27 %
   2 USA    5.062 19,44 %
   3 Indien    4.080 15,67 %
   4 Pakistan    2.415 9,27 %
   5 Brasilien    1.250 4,80 %
   6 Usbekistan    1.134 4,36 %
   7 Westafrika1    1.040 3,99 %
   8 Türkei    900 3,46 %
   9 Australien    613 2,35 %
   10 Griechenland    390 1,50 %
   11 Syrien    331 1,27 %
   12 Ägypten    291 1,12 %
   13 Turkmenistan    203 0,78 %
   14 Tadschikistan    172 0,66 %
   15 Kasachstan    148 0,57 %
    Sonstige    1.694 6,51 %
    Welt    26.043 100,00 %
(1) Westafrika umfasst Benin (152), Burkina Faso (257), Kamerun (105), Tschad (85), Elfenbeinküste (130), Mali (240) und Togo (71)

Einzelnachweise

  1. a b c d e Kim L. Pickering (Hrsg.): „Properties and performance of natural-fibre composites“, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 2008, ISBN 978-1-84569-267-4
  2. a b c d e W. Bobeth (Hrsg.): „Textile Faserstoffe“, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1993, ISBN 3-540-55697-4
  3. C. Hoffmeister, T. Schneider, J. Müssig, „Marktanalyse Nachwachsende Rohstoffe, Textilien“, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2006
  4. Michael Karus, Sven Ortmann, Dominik Vogt:“ Naturfasereinsatz in Verbundwerkstoffen in der deutschen Automobilproduktion 1996 bis 2003“, nova-Institut, 2004
  5. A. K. Mohanty, M. Misra,G. Hinrichsen:"Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: An overview", Macromolecular Materials and Engineering, 2000, Ausgabe 276/277, S.1-24
  6. Ira Berlin: Generations of Captivity: A History of African-American Slaves, Cambridge, London: The Belknap Press of Harvard University Press, 2003, ISBN 0-674-01061-2, S. 130
  7. Berlin, S. 166
  8. Berlin, S. 176-179
  9. Probleme im konventionellen Baumwollanbau
  10. Öko-a-porter - der Markt für Bio-Baumwolle wächst die tageszeitung 19.02.2009
  11. Vandana Shiva, Afsar H. Jafri, Ashok Emani, Manish Pande: Seeds of Suicide – The Ecological and Human Costs of Globalisation of Agriculture. Research Foundation for Science, Technology and Ecology (RFSTE). pdf
  12. pressetext-Interview mit Vandana Shiva: Gen-Baumwolle: "Schon mehr als 100.000 Selbstmorde", Bonn, 16.5.2008 [1][2]
  13. Marie-Monique Robin: Le monde selon Monsanto (1:14)-(1:24), arte 2007, dt. online-Ver. ISBN 3898489590
  14. "Für jedes T-Shirt sieben Kilo CO2" die tageszeitung 19.02.2009

Siehe auch

Literatur

  • Érik Orsenna: Weiße Plantagen. Eine Reise durch unsere globalisierte Welt. Beck, München 2007 (1. Aufl.), ISBN 3-406-55917-4 (hervorragend recherchierte Kombination aus Roman und Reportage)
  • Henry Hobhouse: Sechs Pflanzen verändern die Welt. Chinarinde, Zuckerrohr, Tee, Baumwolle, Kartoffel, Kokastrauch. Klett-Cotta, Hamburg 2001 (4. Aufl.), ISBN 3-608-91024-7 (spannend zu lesende Geschichte mit komplett anderer Perspektive)
  • Wolfgang Mönninghoff: King Cotton. Kulturgeschichte der Baumwolle. Artemis und Winkler, Düsseldorf 2006 (1. Aufl.), ISBN 3-538-07232-9 (umfangreiche Darstellung verschiedener Aspekte)
  • K. J. Kooistra, R. Pyburn, A. J. Termorshuizen: The sustainability of cotton. Consequences for man and environment, Rapport 223. Science Shop Wageningen UR, Wageningen 2006, ISBN 90-8585-000-2 (englisch, auch als PDF)
  • Katharina Paulitsch, Caroline Baedecker, Bernhard Burdick: Am Beispiel Baumwolle: Flächennutzungskonkurrenz durch exportorientierte Landwirtschaft. Wuppertal Paper Nr. 148 (September 2004), (Download PDF 1,4 MB)

Weblinks


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