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Auch in der Papierproduktion gilt: Reststoffe sind Wertstoffe

Über die Hälfte der im Betrieb anfallenden Reststoffe werden immer noch energetisch verwertet. Dabei ist ihre „Entsorgung“ kostspielig. Alternativen befassen sich mit der werkstofflichen Nutzung in Polymeren und Kompositen, der Bioethanol-Produk­tion, der Herstellung von Adsorbern, der Thermolyse zu Brennstoffen und der Calcium­carbonat-Rückgewinnung.

Laut dem Verband Deutscher Papierfabriken produzierte die deutsche Papierindustrie im Jahr 2013 rund 22,4 Millionen Tonnen Papier, Pappe und Karton. Und die Altpapier-Einsatzquote hat mit 16,5 Millionen Tonnen inzwischen 74 Prozent erreicht. Dennoch müssen nach mehrfacher Nutzung des Altpapiers bestimmte Fasern ausgemustert und papierfremde Bestandteile ausgesondert werden. Diese Reststoffe summieren sich jährlich auf 4,8 Millionen Tonnen, die kostspielig entsorgt werden müssen. Welche Stoffe hierbei anfallen, wie sie entsorgt und welche davon weiterhin verwendet werden können, zeigten Christina Dornack, Fokko Schütt und Wolfram Dietz von der Papiertechnischen Stiftung auf der DepoTech im November 2014 in Leoben.

Qualität und Menge der Reststoffe differieren je nach Herstellung und Aufgabe des Papiers. So liegt beispielsweise der Anteil der Störstoffe bei Verpackungspapieren bei zehn Prozent, bei Recycling-Hygienepapieren bei 30 Prozent. Den Mammutanteil liefern Faserabfälle und -schlämme, in der Hauptsache Feinrejekte mit über 50 Prozent, gefolgt von Deinkingschlämmen aus der Druckfarbenentfernung mit 21 Prozent. Darüber hinaus unterscheiden sich Grobrejekte, Feinrejekte, Deinkingschlämme und Bioschlämme aus der Abwasserreinigung in Trockengehalt, Faserstoffanteil, Heizwert und möglichem Chemikaliengehalt. Nach Darstellung der Autoren wird über die Hälfte der anfallenden Reststoffe im eigenen Betrieb oder extern energetisch verwertet. Weitere Anteile gehen zu 14 beziehungsweise neun Prozent an die Ziegel- und die Zementindustrie, wo sie als Zuschlagstoffe Verwendung finden. Da durch die Entsorgung der Reststoffe Kosten von 40 bis 50 Euro pro Tonne, mitunter aber auch über 100 Euro pro Tonne entstehen können, haben sich Forschungsarbeiten unter anderem mit der werkstofflichen Nutzung in Polymeren und Kompositen, der Bioethanol-Produktion, der Herstellung von Adsorbern, der Thermolyse zu Brennstoffen und der Calciumcarbonat-Rückgewinnung befasst.

Anders verfahren – mit guter Ausbeute

Der CalciTech SCC-Prozess stellt eine neue Alternative dar: Das von der CalciTech Synthetic Minerals Ltd. entwickelte, patentierte Verfahren dient der Erzeugung von feinpartikulärem synthetischem Calciumcarbonat (SCC). Das Material – insbesondere Asche aus der gezielten Verbrennung von Deinkingschlämmen – ist ein geeigneter Sekundärrohstoff zur Erzeugung von SCC. Es wird dabei calciniert, aufgelöst, rückgefällt und mehrfach durch eine Filterpresse und Wasser gereinigt. Wie Untersuchungen mittlerweile gezeigt haben, lassen sich die so gewonnenen, hochwertigen und reinweißen Pigmente in der Papiererzeugung wiederverwenden.

Ein weiteres Verfahren fällt in den Bereich der biotechnologischen und chemischen Umwandlung des organischen Anteils, der Lignocellulose enthält, die an der deutschen Reststoff-Gesamtmenge einen Anteil von 40 Prozent hat. Zu bedenken ist dabei, dass der Lignocellulose-Anteil der Reststoffe aus der Papierherstellung im Vergleich zu Holz deutlich weniger Lignin enthält. Das Material würde sich vor allem für zuckerchemische Umwandlungen in Bioraffinerien anbieten, bestünde nicht das Problem, die mineralischen Bestandteile mechanisch nicht separieren zu können. Die stoffliche Verwertung faserhaltiger Reststoffe durch Cellulose-Umwandlung in Lävulinsäure stellt demgegenüber eine bessere Möglichkeit dar. Wie die Papiertechnische Stiftung in einem Projekt belegen konnte, ist ein einstufiges, rein säurekatalysiertes Verfahren technisch machbar und erzielte bei der Gewinnung von Lävulinsäure aus Feinrejekten eine gute Ausbeute. Untersucht wurde hierbei nicht nur die Prozesstechnik, sondern auch die Wirtschaftlichkeit bei regionaler Anbindung. Dazu untersuchte eine Studie das Feinrejekt-Aufkommen in einer ostdeutschen Referenzregion mit Blick auf die Kosten zentraler und dezentraler Transporte. Das Ergebnis: Die Produktion von Lävulinsäure ist bei einem Marktpreis von 2.500 Euro pro Tonne bereits ab 6.000 Tonnen pro Jahr wirtschaftlich.

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Zusatzeinnahmen anstelle von Entsorgungskosten

In größeren Papierfabriken mit einem Reststoffaufkommen von 20.000 Tonnen Trockenmasse pro Jahr fallen Produktionskosten von 1.000 bis 1.500 Euro pro Tonne an. Eine zentrale Anlage, die sämtliche 80.000 Tonnen Trockenmasse pro Jahr aus ostdeutschen Feinrejekten aufbereiten würde, hätte trotz höherer Transportkosten geringere Produktionskosten von knapp unter 1.000 Euro pro Tonne als mehrere dezentrale Varianten. An einzelnen Produktionsstätten fallen Restabfallmengen von bis zu 50.000 Tonnen Feuchtmasse pro Jahr an – Mengen, die auch durch Regionalkonzepte erzielt werden könnten. Somit würde die stoffliche Verwertung der Feinrejekte Zusatzeinnahmen anstelle von Entsorgungskosten generieren und damit eine höhere Wertschöpfung aus den Reststoffen erzielen. Da die Reststoffe einer Kaskadennutzung unterliegen, lässt sich, so die Autoren, „der begrenzten Verfügbarkeit von Ressourcen entgegentreten und eine optimale Ressourceneffizienz erreichen“.

Der vollständige Artikel von Christina Dornack, Fokko Schütt und Wolfram Dietz unter dem Titel „Reststoffe der Papierindustrie: Ungenutzte Biomasse?“ ist nachzulesen in DepoTech 2014, Tagungsband zur 12. DepoTech-Konferenz, hrsg. vom Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft, Leoben 2014, ISBN: 978-3-200-03797-7.

(EUR0215S12)