Umweltbundesamt
zum Vergrößern anklickenJedes Jahr werden in Deutschland große Mengen an Papier verbraucht. 2021 lag der Gesamtverbrauch laut des Verbandes DIE PAPIERINDUSTRIE e.V. rechnerisch bei 19 Mio. Tonnen. Dies entspricht 224 Kilogramm pro Kopf. Diese Zahl bezieht neben dem Verbrauch in den privaten Haushalten auch den gesamten Verbrauch an Papier in Wirtschaft, Medien und Verwaltungen mit ein.
Zur Papier- und Zellstoffbranche gehören in Deutschland ca. 160 Anlagen, davon sind sechs Anlagen Zellstoffwerke. Weitere wichtige statistische Daten zur Branche können den Informationen des Verbandes DIE PAPIERINDUSTRIE e.V. entnommen werden.
Bei Papier handelt es sich im Wesentlichen um einen Bogen oder eine Bahn aus Fasern, der zur Verbesserung seiner Eigenschaften und Qualität mit Chemikalien versetzt wird. Neben Fasern und Chemikalien werden bei der Herstellung von Zellstoff und Papier große Mengen Prozesswasser und viel Energie in Form von Dampf und Elektrizität benötigt. Die die deutsche Papierindustrie ist es als energieintensive Branche eine besondere Herausforderung bis 2045 klimaneutral zu werden. Daher betreffen die wichtigsten mit der Zellstoff- und Papierindustrie zusammenhängenden Umweltprobleme den Energieverbrauch sowie die Wasser- und Luftemissionen. Auch vom Abfall geht eine ständig wachsende Umweltbelastung aus. Zentrales Ziel des produktionsintegrierten Umweltschutzes ist die Vermeidung und Verringerung von Reststoffen und Emissionen sowie der effiziente Umgang mit Rohstoffen und Energie. Für die Klimaneutralität kommt es in Zukunft vor allem darauf an, die fossilen Brennstoffe zur Trocknung des Papiers zu ersetzen. Hierzu bietet es sich an verstärkt Strom als Alternative für Erdgas zu nutzen.
Der Faserstoff zur Papierherstellung wird mittels chemischer oder mechanischer Verfahren entweder aus Frischfasern oder durch die Aufbereitung von Altpapier erzeugt. Eine Papierfabrik kann entweder den an einem anderen Standort erzeugten Faserstoff einfach zu Papier verarbeiten oder in den gesamten Aufschlussprozess an ein und demselben Standort integriert sein.
Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Zellstoff- und Papierprodukten, die sich in sechs Obergruppen unterschiedlicher Herstellungsprozesse und Umweltrelevanz wesentlich unterscheiden:
Der Zellstoff für Papier wird aus entrindetem geschnitzeltem Holz (Hackschnitzel) hergestellt. Es gibt zwei Hauptarten der Zellstoffverfahren:
Die „Kittsubstanz” des Holzes, das Lignin - und andere nichtfaserige Teile - werden in einem chemischen Aufschluss- und Kochvorgang fast vollständig beseitigt. Da der Ligninlösevorgang nicht gleichmäßig abläuft, kann mit diesen relativ aggressiven Verfahren niemals 100 Prozent des Lignins entfernt werden ohne auch bereits den Zellstoff selbst stark zu schädigen. Aus diesem Grund wird das restliche Lignin in nachfolgenden Bleichvorgängen zum Beispiel mittels Ozon (oder auch nur reinem Sauerstoff) entfernt.
Zur Herstellung eines transportfähigen Produktes wird der Zellstoff schließlich entwässert, getrocknet, in Bögen geschnitten und zu Ballen verschnürt. In dieser Form wird er dann an die Verbraucher, das heißt an die Tissue- und Papierfabriken geliefert. Während des Herstellungsprozesses entstehen die für den Sulfatprozess typischen Geruchsgase. Diese Gase werden erfasst und thermisch behandelt, wonach der Schwefelanteil dem Prozess wieder zugeführt wird.
Die ligninhaltige verbrauchte Kochlauge, Schwarzlauge genannt, wird mit den gelösten Holzsubstanzen sowie den verbrauchten Chemikalien in den Rückgewinnungsanlagen eingedickt und verbrannt. Die bei der Verbrennung des organischen Anteils der Schwarzlauge frei werdende Energie wird zur Dampferzeugung benutzt. Der anorganische Anteil, das heißt die verbrauchten Chemikalien, fällt im Rückgewinnungskessel (Laugenkessel) als Schmelze an und wird über verschiedene Prozessstufen wieder in Einsatzchemikalien umgewandelt.
Zu den Nebenanlagen zählen unter anderem ein Dampfkessel zur Verbrennung der Rinde und Holzreste, ein Kalkofen, um den nach der Zellstoffgewinnung entstandenen Kalkschlamm bei 1200 °C chemisch zu Branntkalk umzuwandeln, eine eigene Energieerzeugung mit einer Dampfturbine, eine Prozesswasseraufbereitung sowie eine Anlage zur Abwasserbehandlung.
Holz ist der Grundrohstoff, aus dem Papier hergestellt wird. Es gibt drei Verfahren zur Fasergewinnung:
Zellstoff, Holzstoff oder Altpapier sind die Faserrohstoffe für die Papierherstellung, durch die die nachfolgenden Eigenschaften des Papierproduktes definiert werden. Die Papierherstellung als solche läuft dann ähnlich ab: Zunächst wird der Faserstoff aufgelöst, mit Sieben sortiert und danach mit Hilfsstoffen und Füllstoffen versetzt. Die Fasern werden anschließend in der Papiermaschine über Zylinder geführt, die mit Dampf beheizt werden und damit indirekt die Fasern zunächst pressen und anschließend trocknen. An die Papiermaschine schließt sich je nach Papierprodukt eine Streichmaschine an. Anschließend wir das fertige Papier geschnitten und entweder auf Rollen gewickelt oder als Bögen gebündelt und verpackt.
Die Besten Verfügbaren Techniken zur Emissionsminderung (BVT) für die Branche der Papier und Zellstoffherstellung wurden in einem BVT-Merkblatt der Europäischen Kommission festgehalten. Die aktuelle Version liegt seit Frühjahr 2015 vor. In regelmäßigen Abständen werden die Besten Verfügbaren Techniken im Rahmen eines europäischen Informationsaustausches aktualisiert und die Anwendbarkeit des Dokumentes verbessert. Das Umweltbundesamt organisiert dazu den Informationsaustausch auf nationaler Ebene, erhebt mit Hilfe eines UFOPLAN- Forschungsvorhabens dafür relevante Informationen und Daten und speist diese in den europäischen Prozess ein.
Im Rahmen des Innovationsprogramms des BMU wurden folgende Projekte gefördert:
Kurzbeschreibungen der Projekte sowie vollständige Projektberichte können auf dem Internetportal Cleaner Production Germany eingesehen werden.
Der Papierverbrauch in Deutschland ist hoch und steigt weiter. Deutschland folgt damit einem europaweiten Trend. Auch weltweit wird Jahr für Jahr immer mehr Papier verbraucht. Angesichts des damit verbundenen hohen Ressourcenverbrauchs (Holz, Energie) und dem mit der Papierherstellung verbundenen Schadstoffeintrag in Wasser, Luft und Boden sollte Papier möglichst sparsam verwendet werden.
Ein Fünftel des weltweiten Holzeinschlages geht in die Papierproduktion. In Deutschland werden überwiegend Durchforstungsholz sowie Nebenprodukte aus Sägewerken für die Papierproduktion verwendet. In anderen Ländern wird zunehmend auch weitgehend zertifiziertes Plantagenholz genutzt. Z.B. werden 1 Mio. Tonnen Eukalyptusfasern aus Brasilien nach Deutschland vor allem für die Produktion von Hygienepapieren importiert. In Deutschland wurden insbesondere durch die Substitution von Holz als Einsatzfaktor durch Altpapier (zu ca. 79%) Einsparungen an Energie und Primärrohstoffen erzielt. Dies ist besonders im Bereich der Hygienepapiere sinnvoll, da diese Fasern nach der Nutzung dem Recyclingkreislauf entzogen werden.
Bereits die „Ökobilanzen für graphische Papiere”, die das Umweltbundesamt 2000 veröffentlicht hat, ergaben:
Die 2022 aktualisierten Ökobilanzen für graphische Papiere und Hygienepapiere bestätigen:
In fast allen betrachteten Kategorien hat Recyclingpapier Vorteile und ist somit nach wie vor erste Wahl. Besonders die Mitbetrachtung der Auswirkungen auf die Wälder zeigt die Notwendigkeit des hochwertigen Papierrecyclings.
Durchschnittlich spart die Produktion von Recyclingpapier
78 Prozent Wasser,
68 Prozent Energie und
15 Prozent CO2-Emissionen.
Neu ist die Diskussion qualitativer Aspekte wie Biodiversität, Landnutzungswandel und Kohlenstoffspeicherung in Wäldern. Hier zeigt die aktualisierte Ökobilanz, dass die Verwendung von Recyclingpapier einen wichtigen Beitrag leistet, um dem Verlust der biologischen Vielfalt, dem Risiko von Landnutzungsänderungen und dem Klimawandel entgegenzuwirken. Da Altpapierimporte überwiegend aus Europa kommen, sind die Auswirkungen von Transportwegen meistens geringer als bei Frischfaserimporten.
Die fachliche Erarbeitung neuer Vergabegrundlagen und die Begutachtung der Anträge für die Umweltzeichen werden vom Fachgebiet III2.1 unterstützend begleitet. Die Vergabegrundlagen für die Papierprodukte sind auf der Internetseite des Blauen Engel zu finden. Der Blaue Engel zeichnet sich gegenüber anderen Umweltzeichen dadurch aus, dass er als Rohstoff die Verwendung von 100 Prozent Altpapier fordert. Des Weiteren werden Anforderungen an Chemikalieneinsatz Rezyklierbarkeit, Emissionen in die Luft und das Wasser und Gebrauchstauglichkeit gestellt.
Recyclingpapiere zum Beispiel Hygienepapiere, Kopierpapiere und Recyclingkarton, die den Blauen Engel tragen (außer bestimmte Druck- und Pressepapiere) sind alle aus 100 Prozent Altpapier gefertigt. Zur Veredelung dieser Papiere dürfen auch keine optischen Aufheller verwendet werden. Der Satz: Recycling funktioniert nur bei gleichzeitiger Zufuhr frischer Fasern aus Zellstoff und Holzstoff ist einfach falsch.
Hygienepapiere werden in der Regel nur einmal verwendet und gehen anschließend der Papierkette verloren, weil sie über die Kanalisation oder als Abfall entsorgt werden. Deshalb sollten Hygienepapiere zur Anwendung kommen, die ausschließlich aus Recyclingpapier hergestellt wurden, wenn möglich Sekundärfasern unterer und mittlerer Sorten. Dies sind Altpapiere niedriger bis mittlerer Qualität, die den Großteil des Altpapieraufkommens ausmachen.
Preis von Recycling Druckpapier
Die Preise für Papier unterliegen allgemeinen Marktschwankungen. In der Regel sind Recyclingpapiere mit niedrigen Weißgraden günstiger als Frischfaserpapier. Für eine maximale Kosteneinsparung empfiehlt es sich zudem, verschiedene Angebote zu vergleichen.
Konzepte des produktionsintegrierten Umweltschutzes, vor allem durch Anwendung der besten Verfügbaren Techniken, wurden bereits vor einiger Zeit in der Papier- und Zellstoffbranche eingeführt. So wurden bereits Technologien und Strategien zur weitestgehenden Reduzierung des Einsatzes von Rohstoffen, Chemikalien, Energie und Frischwasser und zu Verminderung der Emissionen in die Gewässer, in die Atmosphäre und in den Boden entwickelt. Seit den 1980er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurden umfangreiche Investitionen und Modernisierungen an den Produktionsanlagen zahlreicher europäischer Zellstoff- und Papierwerke durchgeführt.
Abwasser
Die Papier- und Zellstoffbranche ist nach wie vor sehr wasserintensiv. Bei der Herstellung von Papier wird Wasser für die Herstellung (Suspension und Transport des Faserstoffes), zu Hilfszwecken (Sperrwasser, Kühlwasser) und zu Reinigungszwecken (Sieb- und Filzreinigung, Systemreinigung) benötigt, wobei es innerhalb des Produktionsprozesses mehrfach genutzt wird. Sorgfältig gereinigtes Prozesswasser durchläuft heutzutage bis zu zehnmal den Produktionsprozess. In der Papierproduktion fallen pro Tonne luftgetrocknetes Papier circa zehn Kubikmeter Abwasser an. Moderne Zellstoffwerke kommen mit 40 Kubikmeter Abwasser pro Tonne Zellstoff aus.
Das Abwasser aus Papier- und Zellstoffwerken ist meist sehr hoch mit organischen Kohlenstoffverbindungen belastet. Diese sind zum Teil schwer abbaubar und können in den biologischen Kläranlagen nur bedingt abgebaut werden. Aus diesem Grund ist eine der Kernanforderungen an den Ablauf der Kläranlagen der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB) als Summenparameter für die organischen Kohlenstoffverbindungen. Der CSB soll mit Inkrafttreten der neuen Abwasserverordnung (AbwV) und der Novellierung des Abwasserabgabengesetzes zukünftig durch den Parameter Gesamtkohlenstoff (TOC) ersetzt werden. Des Weiteren wird in den relevanten Anhängen der AbwV der Einsatz bestimmter Chemikalien verboten bzw. beschränkt.
Im Anhang Anhang 28 der Abwasserverordnung finden sich die rechtlichen Anforderungen für Abwassereinleitungen aus der Papierproduktion. Im Anhang 19 der Abwasserverordnung finden sich die rechtlichen Anforderungen für Abwassereinleitungen aus der Zellstoffproduktion.
Energie
Die Papierindustrie zählt zu den fünf energieintensivsten Branchen in Deutschland. Trotz der Steigerung des Altpapiereinsatzes und der Absenkung des spezifischen Energiebedarfes pro Tonne Produkt in den vergangenen Jahren (seit 1995 um 42 %) sind die absoluten Emissionen zum Beispiel für fossiles CO2 zwischen 1995 und 2008 von 14,1 Mio. t noch auf 18,5 Mio. t angestiegen, denn die ökologischen Verbesserungen wurden durch steigende Produktionsmengen zunichte gemacht. Seit 2008 sind die Emissionen für fossiles CO2 jedoch auf 12,8 Mio. t. um ca. ein Drittel gesunken. In der Papierindustrie hat die Trendumkehr hin zu alternativen Brennstoffen und sehr hoher Energieeffizienz begonnen. Die weitere Vermeidung von prozess- und energiebedingten Emissionen in der energieintensiven Branche ist eine besonders große Herausforderung, da hierfür zum Teil gänzlich neue Verfahren entwickelt beziehungsweise eingesetzt werden müssen. Dies erfordert teilweise neue Prozessketten und damit den Umbau ganzer Produktionsstandorte.
Das Förderprogramm Dekarbonisierung in der Industrie unterstützt energieintensive Branchen wie die Papierindustrie bei der Bewältigung dieser Herausforderungen und soll so dabei helfen, nur mit hohem Aufwand vermeidbare, prozessbedingte Treibhausgasemissionen durch den Einsatz innovativer Klimaschutztechnologien weitgehend und dauerhaft zu reduzieren. Die geförderten Projekte sollen einen substanziellen Beitrag auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität leisten, verbunden mit einer klaren Perspektive zum mittel- bis langfristigen, vollständigen Ersatz fossiler Energieträger beziehungsweise Rohstoffe in den jeweiligen Produktionsprozessen.
Ein großer Teil der in der Papierindustrie eingesetzten Energie wird aus dem Rohstoff Holz gewonnen und wird damit als klimaneutral angesehen, da bei nachhaltiger Forstwirtschaft pro Jahr ungefähr genauso viel CO2 freigesetzt wird, wie im nachwachsenden Holz gebunden wird. Trotzdem sollte mit dieser Energie bzw. dem Rohstoff Holz möglichst sparsam umgegangen werden, da damit theoretisch auch fossile Energieträger anderswo ersetzt werden können und der Nutzungsdruck auf die Ressource Holz insgesamt steigt.
Luftemissionen (Zellstoff)
Die mit den organischen gelösten Bestandteilen beladene Ablauge aus der Zellstoffkochung wird in einer gesonderten Anlage eingedampft und als sogenannte Dicklauge im Rückgewinnungskessel verbrannt. Die anorganischen Bestandteile der Aufschlusslösungen werden anschließend aus den Verbrennungsprodukten in mehreren separaten Schritten weitgehend zurückgewonnen und in den Chemikalienkreislauf zurückgeführt. Daneben deckt die Verbrennung der organischen Bestandteile der Dicklauge im Rückgewinnungskessel in Verbindung mit der Verbrennung der Rinden, Resthölzer - und häufig auch Schlämme aus der Abwasserreinigungsanlage - im sogenannten Rindenkessel den Energiebedarf der Zellstoffgewinnung. Der Rindenkessel unterliegt der 17. BImSchV, sofern andere Abfälle als Rinde und Restholz (Regelbrennstoff) mitverbrannt werden.
Alle bestehenden Rückgewinnungskessel weisen eine Feuerungswärmeleistung von mehr als 50 MW auf. Sie unterliegen damit der 13. BImSchV. Als Brennstoffe für Zusatzfeuerungen sowie Hilfskessel zur Dampf- und Stromerzeugung dienen hauptsächlich Erdgas, aber auch Heizöl und Kohle.
Weitere luftrelevante Nebenanlagen für das Sulfatverfahren sind: Kaustizierung und Abluft aus der Bleicherei (z.B. Restgaswäsche) sowie Anlagen zur Geruchserfassung und -entsorgung von sogenannten Stark- und Schwachgasen, welche aus organischen Schwefelverbindungen (z.B. Mercaptane, Dimethylsulfid, Schwefelwasserstoff), auch Total Reduced Sulphur genannt. Starkgase treten in geringer Menge und hoher Konzentration v.a. am Zellstoffkocher und an der Eindampfanlage auf. Schwachgase treten in großer Menge und geringer Konzentration an vielen Stellen im Prozess (z.B. Behälterentlüftungen) auf.
Für das Sulfitverfahren sind weitere SO2-Emissionsquellen und Quellen von Geruchsemissionen an mehreren Stellen zu berücksichtigen (z.B. Entleeren des Zellstoffkochers, Bleicherei, Ablaugeeindampfung).
Staubförmige Emissionen
Staubförmige Emissionen (Holzstaub) werden durch die Entrindung des Holzes unter Verwendung von Nasszyklonen vermieden. Für die Aufbereitung und den Umschlag staubender Güter lassen sich durch herkömmliche Maßnahmen, beispielsweise Kapselung von Anlagenteilen, Filter (Siloaufsatzfilter, Gewebefilter) vermindern. Abgase aus der Kaustizierung und dem Kalkofen (Sulfatverfahren) werden gefasst und über eine Nasswäsche gereinigt.
Gasförmige anorganische Stoffe
Das im Abgas der Anlage zur Chlordioxidherstellung und in der Zellstoffbleiche (Sulfatverfahren) enthaltene Chlor wird mittels Nasswäsche gereinigt.
Geruchsintensive Stoffe
Starkgase aus dem Sulfatverfahren werden in gasdichten Systemen erfasst und in einer Starkgasmuffel, gegebenenfalls zusammen mit einem Methanol-Terpentin-Gemisch aus dem Kondensat der Ablaugeeindampfung, verbrannt. Die Starkgassysteme sind redundant ausgelegt (Notfackel).
Schwachgase beider Verfahren werden durch geeignete Absaugeinrichtungen erfasst und in der Regel als Verbrennungsluft dem Rückgewinnungskessel zugeführt.
Emissionen aus Recyclingpapier
Das Schließen von globalen Stoffkreisläufen und die hohe Zahl an Recyclingzyklen kann jedoch auch einen negativen Aspekt haben: So treten immer wieder erhöhte Gehalte unerwünschter Stoffe in den Altpapierkreisläufen auf. Es handelt sich dabei um Chemikalien, die an Papierfasern gut haften und wasserlöslich sind. Beispiele hierfür sind bestimmte Mineralölbestandteile in Druckfarben, per- und polyfluorierte Verbindungen (PFAS), Bisphenol S aus Kassenzetteln und gewisse Phthalate aus Klebstoffen. Diese Chemikalien können Altpapier verunreinigen, wenn etwa neue Papierprodukte wie Thermopapier oder neue Druckverfahren mit den dazugehörige Druckfarben, Bindungen, oder Verbundmaterialien entwickelt werden, die nicht auf ihre Auswirkungen auf die Recyclingkreisläufe geprüft werden. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass auch Stoffe, die in Deutschland schon seit Jahren nicht mehr eingesetzt werden, wie z.B. Phthalate in Klebstoffen, in anderen Ländern noch im Einsatz sind und hier in Deutschland über den Recyclingkreislauf wieder in das Papier eingetragen werden.
Diese Verunreinigungen gefährden den Einsatz von Altpapier etwa als Verpackung für Cerealien, Mehl oder Reis und anderen Lebensmittelkontaktpapieren. Denn sowohl die Bedarfsgegenständeverordnung als auch die Empfehlung „XXXVI. Papiere, Kartons und Pappen für den Lebensmittelkontakt“ des Bundesinstitutes für Risikobewertung geben für den Gehalt an Schadstoffen in Papier, Pappe und Kartons Obergrenzen vor.
Einige dieser Verunreinigungen gelangen nicht bei der Papierherstellung in den Kreislauf, sondern wenn etwa Wellpappenhersteller, Drucker und Verpacker Papier nutzen und weiterverarbeiten. Diese Unternehmen sind mitunter nicht ausreichend sensibilisiert oder motiviert, nur Stoffe einzusetzen, die für das Recycling unkritisch sind. Hier gilt es, durch ein vernetztes Denken und Handeln bei allen Beteiligten die erforderliche Sensibilität zu schaffen, damit das erreichte hohe Verwertungsniveau bei Altpapier nicht gefährdet wird und durch die Verwertung von Altpapier auch zukünftig ein wichtiger Beitrag zum ressourceneffizienten Umgang mit Rohstoffen geleistet werden kann. Das Umweltbundesamt setzt sich für eine Vermeidung von Verunreinigungen möglichst an der Quelle ein.
Entsorgung von Papierhandtüchern
Papierhandtücher, Küchentücher, Servietten, Papiertaschentücher und ähnliche Papierprodukte enthalten sogenannte Nassfestmittel, damit sie sich beim Gebrauch nicht gleich auflösen. Leider verhindern diese Stoffe beim Recycling das Lösen der Fasern. Sie können also nur schwer recycelt werden.
Papierhandtücher, die ausschließlich zum Trocknen genutzt wurden, können recycelt und in separaten Erfassungssystemen, getrennt von weiteren Papierfraktionen entsorgt werden. Diese Produkte enthalten sogenannte Nassfestmittel, damit sie sich beim Kontakt mit Wasser nicht gleich auflösen. Daher müssen sie speziellen Aufbereitungsverfahren in der Papierindustrie zugeführt werden. Leicht verschmutzte Papierhandtücher in kleineren Mengen können als Bioabfall entsorgt werden, größere und stark verschmutzte Mengen an Papierhandtücher gehören in den Restmüll. Verschmutzt ist als Kontamination über das reine Trocknen hinausgehend (z.B. Öl, Fett, Blut…) zu verstehen.
„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
