Coir: natuurvezel, toepassingen en duurzame productie

Achtergrond

De handelswaar die in supermarkten als kokosnoot verkocht wordt, is eigenlijk de enkele zaad van de kokospalm, Cocos nucifera. Voordat het de markt bereikt, wordt de zaad ontdaan van zijn buitenste leerachtige schil en een 5–8 cm dikke laag vezelachtige pulpe. De vezels geëxtraheerd uit die pulpe heten coir. Ze variëren van robuuste strengen geschikt voor borstelhaar tot fijne draden die gesponnen kunnen worden tot grof, duurzaam garen. In de Verenigde Staten zijn de populairste toepassingen van coir borstelachtige deurmatten, landbouwbinddraad en geotextielen—materialen over kaal grond gelegde om erosie te begrenzen en beschermende grondbedekking te stimuleren.

Terwijl kokospalmen in tropische gebieden wereldwijd bloeien, komt praktisch alle commercieel geproduceerde coir uit India en Sri Lanka. Kokosnoten zijn voornamelijk een voedselgewas; India oogst alleen al ongeveer een kwart van de wereldwijde 55 miljard kokosnoten per jaar. Van de schilmateriaal wordt slechts ongeveer 15% als coirvezel hersteld, wat ongeveer 280.000 metriek ton per jaar oplevert.

Coirvezels worden op twee manieren geclassificeerd. Eerst, door rijpheid van de schil: volledig gerijpte kokosnoten produceren bruine coir, wat sterk, slijtvast en UV-beschermd is; het is donkerbruin en wordt voornamelijk gebruikt in borstels, vloermatten en meubelvulling. Witte coir komt van kokosnoten geoogst net voor rijping; het is lichter van kleur, zachter en minder robuust, meestal gesponnen tot garen voor matten, binddraad of touw.

Tweedens, door vezellengte: zowel bruine als witte coirvezels variëren van 10–30 cm. Vezels van minstens 20 cm lang heten borstelvezel; kortere, fijnezere vezels worden matrasvezel genoemd. Een 300-g kokosnootschil levert ongeveer 80 g vezel op, een derde daarvan is borstelvezel.

Coir is de enige natuurvezel die zoutwater weerstaat, wat het ideaal maakt voor netten gebruikt in schelpdierooogst en touwen voor mariene toepassingen. De hoge slijtweerstand en weerbestendigheid maken het ook populair voor vloermatten, borstels en de binddraad die Amerikaanse hophopkwekers prefereren om ranken te ondersteunen. Coir's biologische afbreekbaarheid, waterhoudermend vermogen en haarachtige textuur verbeteren verder de geschiktheid voor geotextielen.

Geschiedenis

Kokospalmen behoren tot een van de oudste plantenfamilies, gecultiveerd voor minstens 4.000 jaar. In het Sanskriet, de taal die uitgroeide tot Hindi en Urdu, werd de palm 'de boom die alle levensnoodzakelijkheden voorziet' genoemd. De duurzaamheid van het fruit—drijvende over oceanen terwijl het levensvatbaar blijft—vergemakkelijkte de verspreiding van Zuidoost-Azië naar de hele tropen, ofwel natuurlijk ofwel via menselijke handel.

Rond 60 n.Chr. beschreef een Griekse zeeman een Oos-Afrikaanse dorp (waarschijnlijk het huidige Tanzania) dat kokosvezel gebruikte om planken samen te naaien voor boten. In de 11e eeuw leerden Arabische handelaren, wier routes zich uitstrekkten van China tot Madagascar, inwoners van Sri Lanka en India hoe kokosvezels te extraheren en verwerken. In de 13e eeuw merkte Marco Polo op dat Arabische zeelieden schepen bouwden zonder spijkers, ze samen naaiend met kokosvezel. In China observeerde hij dat kokosvezel al vijf eeuwen in gebruik was.

In Micronesië en Polynesië speelde coir—vaak sennit genoemd—een cruciale rol in exploratie. Vroege Hawaïaanse vestigers van de Marquesas-eilanden arriveerden in de 5e eeuw aan boord van dubbele houten kanos samengebond met kokosvezel. Sennit-bindingen bleven de primaire bouwmethode voor boten, gebouwen, wapens en gereedschappen tot Europese ontdekkers ijzeren spijkers introduceerden in de late 18e eeuw.

Coirproductie bleef grotendeels onveranderd tot de mid-20e eeuw, toen mechanisatie begon. In India werd een defibreermachine uitgevonden in 1950. Coirverwerking is een vitale economische activiteit, die meer dan 500.000 mensen in dienst heeft. Stapvoorstap mechanisatie streeft ernaar productie te moderniseren terwijl werkgelegenheid behouden blijft. In 1980 initieerden India en Sri Lanka gezamenlijke inspanningen om technologische beperkingen in coirproductie te identificeren en overwinnen.

Grondstoffen

Kokospalmen bloeien maandelijks. Omdat een fruit een jaar nodig heeft om te rijpen, bevat een boom kokosnoten in 12 stadia van rijpheid. Oogst volgt typisch een 45–60-daagse cyclus, met 50–100 kokosnoten per boom per jaar.

Zoetwater wordt gebruikt voor verwerking van bruine coir, terwijl zowel zoet- als zoutwater worden gebruikt voor witte coir. In 2000 ontdekten onderzoekers dat toevoeging van een bouillon van 10 specifieke anaerobe bacteriën aan zoutwater de vezelextractie significant kan versnellen zonder kwaliteit te compromitteren.

In Europa en Azië kunnen bruine coirmatten behandeld worden met latexrubber om te dienen als vulling in matrassen of auto-uitrusting.

Het Productieproces

Oogsten en Ontschillen

• 1 Gerijpte kokosnoten die gevallen zijn, kunnen van de grond verzameld worden. Oogst van nog aan 12–30 m bomen vastzittende kokosnoten omvat klimmers: met de hand kan een klimmer van ~25 bomen per dag oogsten; met een bambuspaal met mes, tot 250 bomen per dag. Een derde methode—getrainde apen—verschijnt alleen in landen met beperkte commerciële coir.
• 2 Rijpe kokosnoten worden onmiddellijk ongeschild; onrijpe kunnen een maand geseasoneerd worden door ze in een enkele laag te spreiden en droog te houden. Om de zaad te scheiden, wordt een kokosnoot op een staalspits gespijkerd om de schil te splitsen, en de pulplaag af te pellen. Een vakbekwaam ontschiller kan ~2.000 kokosnoten per dag verwerken; moderne onschillmachines kunnen 2.000 per uur aan.

Retten

Retten is een rijpingsstap waar schillen in een microbe-vriendelijke omgeving worden gehouden, de pulpe deels ontbindend en coirvezels en het residu genaamd coirpith vrijmakend. Zoetwaterretten wordt gebruikt voor rijpe schillen; zoutwaterretten voor groene schillen.

• 3 Zoetwaterretten: rijpe schillen worden in putten langs rivieroevers begraven, in water-gevulde beton tanks gedoopt, of door netten in een rivier opgehangen en gewicht om ondergedompeld te blijven. De schillen weken typisch minstens zes maanden.
• 4 Zoutwaterretten: groene schillen worden in zeewater of verzout zoetwater geweek, vaak in rivieroeverputten nabij de oceaan waar getijdenactie ze afwisselend met zeewater bedekt en met rivierwater afspoelt. Het proces duurt meestal 8–10 maanden, hoewel toevoeging van de juiste bacteriën het op een paar dagen kan reduceren.
• 5 Mechanische methoden zijn ontwikkeld om retten te versnellen of over te slaan. Rijpe schillen kunnen in kraakmachines verwerkt worden na slechts 7–10 dagen retten. Onrijpe schillen kunnen drooggemalen worden zonder enige retten; na doorlopen van een kraakmachine hebben deze groene schillen slechts een of twee dagen vocht nodig voor defibreering. Droogmalen levert alleen matrasvezel op.

Defibreeren

• 6 Traditioneel kloppen werkers de gerette pulpe met houten hamers om vezels van pith en buitenhuid te scheiden. Moderne gemotoriseerde machines gebruiken platte kloparmmen in staal trommels. Borstelvezels worden met de hand of door een roterende trommel met staalspijkers gescheiden.
• 7 Matrasvezels worden van de pith gescheiden door het residu te wassen en handmatig of in een geperforeerde trommel of zeef te kammen. Zoutwaterretten produceert alleen matrasvezels.
• 8 Schone vezels worden los op de grond verspreid om in de zon te drogen.

Afwerking

• 9 Borstelvezels niet direct verwerkt, worden gerold en in losse bundels gebonden voor opslag of verzending. Gemechaniseerde producenten kunnen een hydraulische pers gebruiken voor compacte ballen.
• 10 Matrasvezels kunnen met een hydraulische pers gebald worden. Voor verdere verwerking worden vezels gekamd met mechanische of handmatige kaardgereedschappen, los gedraaid tot dik garen (wick), en in bundels gewonden. De wick kan hergesponnen worden tot fijner garen. Technieken variëren van simpele handspinnen tot volledig geautomatiseerde machines.
• 11 Afhankelijk van het eindgebruik kan garen direct verzonden worden of gedraaid tot binddraad en gebundeld. Traditionele handmatige technieken en nieuwere mechanische methoden worden gebruikt om binddraad te vlechten tot touw of garen te weven tot matten of netten.
• 12 Voor meubelvulling wordt borstelvezel los gesponnen tot garen, gelaten rusten, en dan licht verfilst tot matten die met latexrubber besproeid, gedroogd en gevulkaniseerd (met zwavel warmtebehandeld) worden.

Bijproducten/Afval

Coirvezels vertegenwoordigen ongeveer een derde van de kokospulpe; de overige twee derde, coirpith (of coirstof), werd historisch als afval beschouwd. Hoewel biologisch afbreekbaar, kan het tot 20 jaar duren om te decomponeren, wat miljoenen tonnen in grote stapels in India en Sri Lanka achterlaat. In de late jaren '80 ontwikkelden onderzoekers processen om coirpith te transformeren tot mulches, grondbehandelingen en hydroponische groeimedia, wat alternatieven biedt voor veenmos en vermiculiet. Voor compressie tot briketten voor verkoop, ondergaat coirpith deels ontbinding door microbiën en schimmels. Een Australisch bedrijf heeft recent coirpith omgezet in een absorptieproduct voor olieverontreiniging-sanering.

Retten genereert significante waterverontreiniging, met organische pollutanten als pectine, pectosan, vet, tannine, toxische polyfenolen en bacteriën (inclusief salmonella). Wetenschappers verkennen behandelingsopties, en ten minste één coirfabrikant claimt het afvalwater te behandelen.

De Toekomst

Naarmate technologie vordert, promoten industriegroepen en overheden actief nieuwe coirtoepassingen. Geotextielen vertegenwoordigen een veelbelovend gebied: in 2000 verklaarde de Indiase staat Kerala 'Coir Geotextiles Jaar', wat marketing en onderzoek boostte. De wereldwijde geotextielmarkt overschrijdt 1 miljard vierkante meter per jaar, met natuurvezels die nu 5% uitmaken maar verwacht te groeien naarmate gebruikers verschuiven van niet-biologisch afbreekbare synthetica.

Een ander opkomend product is een multiplexalternatief gemaakt door een coirmat te impregneren met fenol-formaldehyde hars en te harden onder hitte en druk.