Herkunft und charakteristische Zusammensetzung

Allgemein
Die bei der Papierherstellung (siehe Abfallsteckbrief 0303 Papierherstellung) verwendeten Fasern werden auch Faserstoff genannt. Aus dem Rohstoff Holz wird je nach Holzaufschlussverfahren die Primärfaserstoffe Holzstoff oder Zellstoff gewonnen. Aus Altpapier wird der Sekundärfaserstoff bzw. Altpapierfaserstoff hergestellt. Bei der Zellstoffherstellung wird prinzipbedingt Lignin innerhalb der Cellulosematrix aufgespalten und gelöst. Daher fallen größere Mengen an Ligninabbauprodukten an, deren (thermische und chemische) Verwertungsprozesse in den Zellstoffherstellungsprozess integriert sind. Die Beschreibung dieser verfahrenstechnischen Prozesse ist nicht Gegenstand des Abfallsteckbriefes.

Mehr als 95 % des weltweit hergestellten Zellstoffs wird mit dem alkalischen Sulfatverfahren aufgeschlossen. Die weiteren Verfahren, das saure Sulfitverfahren und der mechanische Aufschluss (Holzstoffherstellung), sind weltweit eher von untergeordneter Bedeutung. Von den in Deutschland bestehenden fünf Zellstofffabriken (Stand 2011) sind aber drei Sulfitzellstoffwerke, diese sind integriert in Papierfabriken, d. h. es wird Zellstoff für die eigene Produktion hergestellt.

Beim Aufschluss wird das Holz stets in Gegenwart von Wasser in seine elementaren Bestandteile zerlegt. In der Zellstoffherstellung werden die nichtfaserigen Teile, z. B. Lignin, und Fremdstoffe, in einem Kochvorgang fast gänzlich von den Fasern gelöst.

Beim Sulfatzellstoffverfahren wird der Ligninabbau durch Hydrogensulfidionen (HS^-) in basischem Milieu erreicht. Dies erfolgt durch den Einsatz von Natriumsulfid (Na₂S) und Natronlauge (NaOH). Die Ablauge (Schwarzlauge) wird auf Wäschern von den Fasern getrennt. In einem weiteren mehrstufigen Verfahren (Eindampfen der Ablauge, Verbrennen der organischen Inhaltsstoffe, Auflösen der verbliebenen anorganischen Schmelze in Wasser, Rückgewinnung und Aktivierung der Wirkchemikalien in der Kaustifizierung) werden über 95 % der Chemikalien in Form der Weißlauge zurückgewonnen und zum Holzaufschluss wieder eingesetzt. Mit Sulfatzellstoff erhält man Papiere mit hohen Festigkeitsansprüchen, deshalb wird die Faser auch Kraftzellstoff und das Papier Kraftpapier genannt.

Beim Sulfitzellstoffverfahren wird das Lignin durch eine direkte Sulfonierung abgebaut. Dies erfolgt durch den Einsatz von Calcium- oder Magnesiumbisulfit und Schwefliger Säure. Entsprechend haben die Ablaugen auch eine andere Zusammensetzung als die Ablauge im Sulfatverfahren und bestehen zu einem hohen Prozentsatz aus Ligninsulfonsäuren, die nach Vakuumeindampfen als Brennmaterial zu innerbetrieblichen Heizzwecken verwendet oder als Ligninsulfonate aufgearbeitet werden können. Mit Sulfitzellstoff erhält man Papiere mit hohen Weißgrad- und geringen Festigkeitsansprüchen.

Zellstoff wird in der Regel gebleicht. Mit elementarem Chlor gebleichte Zellstoffe (Chlorbleiche) werden im Europäischen Raum dabei kaum noch hergestellt, weil die Umweltbelastungen bei der Herstellung extrem hoch sind. Beim Sulfatzellstoffverfahren sind heute die elementar-chlorfrei-gebleichten (ECF) Sorten am häufigsten. Daneben gibt es beim Sulfatzellstoffverfahren auch total chlorfrei gebleichte Sorten (TCF). Bei der Bleiche des Sulfitzellstoffs kann der Einsatz chlorhaltiger Bleichchemikalien normalerweise vermieden werden, es kommt meist eine TCF-Bleiche zum Einsatz.

030301 Rinden- und Holzabfälle

Diese Abfälle entstehen bei der Entrindung des Holzes. Die Entrindung erfolgt in Trommelentrindern, in denen die Holzprügel intensiv in Wasser bewegt werden, wodurch die Rinde, lose Bestandteile und Fremdstoffe abgelöst und in das Wasser überführt werden. Die Abfälle bestehen überwiegend aus Rinde, Holzspänen, daneben enthalten sie auch Wasser, Pflanzenteile, Sand, Erde und andere Fremdstoffanhaftungen. Eine ähnliche Zusammensetzung haben auch Abfälle aus der Trockenentrindung.

030302 Sulfitschlämme (aus der Rückgewinnung von Kochlaugen)

Beim Sulfatzellstoffverfahren wird zur Rückgegewinnung der verbrauchten Kochlauge die Prozessablauge mit ihrem hohen Ligninanteil eingedampft und verbrannt. Nach der Verbrennungsstufe Verbrennungsstufe wird den sich bei der Verbrennung bildenden Schmelzen verdünnte Weißlauge zugegeben. Aus der dabei entstehenden Grünlauge werden die Sulfitschlämme (engl. ‘green liquor sludge‘) als Verbrennungsrückstände bzw. Aschen anorganischer Natur abfiltriert.

030309 Kalkschlammabfälle

Bei der Rückgewinnung der verbrauchten Kochlauge im Sulfatzellstoffverfahren, der so genannten Kaustifizierung, wird Natriumsulfid durch die Kaustifizierung in Natriumcarbonat und anschließend wieder in Natriumhydroxid umgewandelt. Dabei fällt verunreinigter Kalkschlamm an. Kalkschlammabfälle können in geringen Mengen auch beim Sulfitaufschlussverfahren anfallen.

030310 Faserabfälle, Faser-, Füller- und Überzugsschlämme aus der mechanischen Abtrennung

Nach dem Auflösen und Zerfasern des Holzes fallen faserhaltige Schlämme an, bei denen Spuckstoffe, Grobfasern und Holzreste die Hauptinhaltsstoffe sind.

030311 Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung mit Ausnahme derjenigen, die unter 03 03 10 fallen

Das Abwasser aus den einzelnen Prozessstufen der Entrindung, des Zellstoffaufschlusses inklusive Laugenkreislauf, der Zellstoffwäsche, der mechanischen Abtrennung und Bleiche wird im Allgemeinen gemeinsam in einer betriebseigenen Abwasserbehandlungsanlage gereinigt. Die meisten Abfälle fallen - je nach Verfahren - als Schlämme in der Vorklärung und in der biologischen Stufe an. In der Vorklärung fällt ein Sedimentationsschlamm (Primärschlamm) an, der meist aus ungelösten, überwiegend organischen Stoffen besteht. Der Bioschlamm entsteht in der biologischen Stufe und ist in der Zusammensetzung vergleichbar mit dem Klärschlamm aus kommunalen Kläranlagen. Die Schlämme werden eingedickt und fallen in loser Schüttung mit einer Restfeuchte von 55 bis 70 % an. In wenigen Ausnahmefällen wird er auch thermisch getrocknet und fällt als Granulat mit bis zu 98 % Trockensubstanz an.