IPA > Abfallsteckbrief > 0303 Papierherstellung, Stand 22.07.2020

Herkunft und charakteristische Zusammensetzung

 

 

Herkunft

Allgemein
Papier wird aus Faserstoffen hergestellt, die heute vor allem aus dem Rohstoff Holz gewonnen werden. Die Zerlegung von Holz in seine elementaren Bestandteile wird Aufschluss genannt und findet stets in Gegenwart von Wasser statt. Die wichtigsten Faserstoffe sind Zellstoff, Holzstoff und Altpapierstoff.
  • Zellstoff (Primärfaser) wird mit einem chemischen Verfahren hergestellt. Die Fasern werden durch Kochen inaus dem Holzverbund herausgelöst. Aus solchen Fasern werden holzfreie Papiere hergestellt (weitere Informationen hierzu im Abfallsteckbrief Zellstoff).
  • Holzstoff (Primärfaser) wird in einem mechanischen Verfahren hergestellt. Die Fasern werden durch mechanische Prozesse wie Zerreiben aus dem Holzverbund herausgelöst. Diese Fasern werden zur Herstellung von holzhaltigen Papieren verwendet.
  • Die Fasern des Altpapierstoffs (Sekundärfasern) werden durch das Auflösen des Altpapiers und Waschen der Fasern (Deinking) gewonnen. Die Herstellung von Papier, Pappe und Karton aus Altpapier ist der bedeutendste Zweig der Papierherstellung, der in den letzten zwei Jahrzehnten mit dem Ziel der Ressourcenschonung und des Umweltschutzes verstärkt Bedeutung erlangte.
Nach der Gewinnung der Fasern werden diese in der Faseraufbereitung für die eigentliche Papierherstellung aufbereitet. Je nach Produkt werden die Fasern gereinigt, gesiebt, gemahlen und mit den Papierhilfsstoffen, z. B. Füllstoffe, Leimungsmittel, Farbstoffe, Trockenverfestigungsmittel und Nassfestmittel, vermischt.

Da Karton vereinfacht dargestellt dickeres Papier ist und Pappe sich von Papier und Karton im Wesentlichen durch die größere flächenbezogene Masse absetzt, wird im Folgenden nur noch von „Papier“ gesprochen.

Art und Menge der Abfälle, die in Deutschland bei der Papierherstellung anfallen, sind geprägt durch das Herstellungsverfahren und durch die vielfältigen chemischen Papierhilfsstoffe, z. B. Füllstoffe, Entschäumungsmittel, Tenside, Biozide zur Schleimbekämpfung und Bleichchemikalien. Die Abfälle, die bei der Papierherstellung mit dem Einsatz von Fasern des Altpapierstoffs anfallen können, können u. a. belastet sein mit den ursprünglich verwendeten Chemikalien von der Papierherstellung wie Nassfestmittel, Striche, Kleber und Druckfarben, die somit auch im Altpapier vorhanden sind.

Die Zusammensetzung der bei der Herstellung von Papier verwendeten Altpapiere variiert je nach hergestelltem Produkt. So werden für grafische Papiere Qualitäten der Standardsorte 1.11 (Deinkingware) verwendet, deren Störstoffanteil in der Regel unter 3 % liegt. Die Ausbeute an wieder einsetzbaren Fasern beträgt zwischen 70 % und 90 % des eingesetzten Rohstoffs. (Einen Überblick über die stoffliche Zusammensetzung sowie papierfremde Bestandteile und unerwünschte Materialien gibt „EN643 Liste der Europäischen Standardsorten Altpapier“ z. B. in der DIN EN 643:2014-11 Papier, Karton und Pappe - Europäische Liste der Altpapier-Standardsorten (EN 643:2014.)


030305 De-inking-Schlämme aus dem Papierrecycling

Der Abfall fällt in dem mehrstufigen Deinking-Prozess an, in dem die Druckfarbe zunächst von Papierfasern mit Hilfschemikalien (Wasserstoffperoxid, Natronlauge, Wasserglas, Seife) abgelöst und anschließend durch Flotation von den Fasern und Füllstoffen getrennt wird. Dabei erzeugen Luftdüsen einen Schaum, an dessen Bläschen sich die Farbbestandteile anlagern und an die Oberfläche steigen, wo sie abgeschöpft werden können. Der Schlamm wird anschließend zumeist mechanisch entwässert und besteht überwiegend aus Fasern, Feinststoffen, Füllstoffen und Druckfarbenbestandteilen.

030307 mechanisch abgetrennte Abfälle aus der Auflösung von Papier- und Pappabfällen

Nach der Auflösung und Zerfaserung des Altpapiers in einer rotierenden Trommel (Pulper) werden die Fremdstoffe mittels Sieben und Zentrifugalkräften vom Gutstoff abgetrennt. Der Rückstand, oft auch Spuckstoff genannt, wird zumeist entwässert und besteht aus einer Schwerfraktion (z. B. Glas, Sand, Heftklammern), einer Leichtfraktion (z. B. nicht aufgelöste Fasern, Kunststoff- und Aluminiumfolien, Klebestreifen) und Wasser. Dieser Abfall kann auch in sehr geringen Mengen bei der Papierherstellung aus Zell- bzw. Holzstoff an fallen, aufgrund der Verpackungsmaterialien des Einsatzstoffes.

030308 Abfälle aus dem Sortieren von Papier und Pappe für das Recycling

Der relativ grobstückige Abfall entsteht bei der mechanischen, teilweise händischen Vorsortierung von Altpapier/Altpappen vor der Stoffauflösung im Pulper. Dabei werden die geeigneten Altpapiersorten von den ungeeigneten Sorten und den Fremdstoffen separiert, z. B. Metalle, Kunststoffe, Textilien, Holz.

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

Die Abfälle werden mechanisch nach der Auflösungsstufe (dem Pulper) in der Stoffsortierung mehrstufig aus der Suspension abgetrennt. Es handelt sich überwiegend um feines, organisches Material geringer Stoffdichte, z. B. zu kurze Papierfasern, expandiertes Polystyrol (EPS), Plastikteilchen und Stickies, d.h. Bestandteile aus Altpapier, wie z. B. Hotmelts, Dispersionsklebstoffe, Bitumen, Wachse etc. Das Material wird vor der Verwertung entwässert. Eine mechanische Abtrennung von Faserabfällen ist auch in der betriebseigenen Abwasserbehandlungsanlage möglich, so dass hier ebenfalls Faserabfälle anfallen können.

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

Das Abwasser aus den einzelnen Prozessstufen (Pulper, Stoffsortierung, Deinking, Dispergierung, Papiermaschine) 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. Der Faseranteil kann stark variieren, je nachdem, ob und wo noch eine zusätzliche mechanische Abtrennung von Faserabfällen erfolgt (siehe AS 030310). 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.

 

 

Im Abfallsteckbrief „0303 Zellstoff“ sind weitere Darstellungen von dem vdp Verband Deutscher Papierfabriken e. V. dargestellt: Mechanische Holzstoffherstellung, Thermomechanische Holzstoffherstellung, Zellstoffherstellung. (Quelle: vdp Verband Deutscher Papierfabriken e. V.)

 

Charakteristische Zusammensetzung

Inhaltsstoffe Gehalte / Konzentrationen Erläuterungen
030305 De-inking-Schlämme aus dem Papierrecycling
Wasser 40 - 70 % Anteil abhängig vom Entwässerungs- bzw. Trocknungsverfahren
Faserbruchstücke und Fasern nicht verarbeitbarer Papiergrundstoff
Füllstoffe Kaolin, Calciumcarbonat
Pigmente seit Mitte der 90er Jahre werden keine schwermetallhaltigen Farben mehr eingesetzt; meist durch synthetisch organische Pigmente ersetzt
Fremdstoffe Kleber, Kunststoffe, Heftklammern
organische Druckfarbenbestandteile Mineralölkohlenwasserstoffe und Benzophenonderivate
030307 mechanisch abgetrennte Abfälle aus der Auflösung von Papier- und Pappabfällen
Wasser 20 - 70 % Anteil abhängig vom Entwässerungs- bzw. Trocknungsverfahren
mineralische Anteile Glas, Sand
Metalle Heftklammern, Klammern u. ä. aus Eisen, Aluminium etc.
Fasern grobe, nicht aufgelöste Fasern
Kunststoffe Bänder, Folien
030308 Abfälle aus dem Sortieren von Papier und Pappe für das Recycling
Papier/Pappe zur Weiterverarbeitung ungeeignete Materialien
Metalle Klammern, Bänder, Folien u. ä. aus Eisen, Aluminium etc.
Kunststoffe Bänder, Folien
Sonstiges Holz, Steine, Textilien, Verbundmaterialien
030310 Faserabfälle, Faser-, Füller- und Überzugsschlämme aus der mechanischen Abtrennung
Wasser 30 - 95 % Anteil abhängig vom Entwässerungs- bzw. Trocknungsverfahren
Fasern verklebte, nicht weiter verarbeitbare Fasern
Kunststoff Styropor
Sonstiges Kleber
030311 Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung mit Ausnahme derjenigen, die unter 03 03 10 fallen
- - Zusammensetzung ist anlagenspezifisch, Faseranteil der Schlämme aus der betriebseigenen Abwasserbehandlung durch werksinterne Einrichtungen zur Faserrückgewinnung meist sehr gering (Quelle: Möbius, 2015)
Trockensubstanz TS-Gehalt 20 – 52 % (Projekt Untersuchung von 9 Primärschlämmen, Quelle: pts-Bericht 2015)
org. Anteil in der Trockensubstanz (oTS-Gehalt) 41 - 85 % (Projekt Untersuchung von 9 Primärschlämmen, Quelle: pts-Bericht 2015)

 

Hinweis
Die Papier- und Zellstoffindustrie gehört zu den Branchen, die eine hohe Umweltrelevanz aufweisen. Ungefähr jeder fünfte der weltweit gefällten Bäume landet in einem Zellstoffwerk. Daher kommt dem Einsatz von Altpapier im Sinne einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft eine hohe ökologische und ökonomische Bedeutung zu. So beträgt in Deutschland bei grafischen Papieren die Verwertungsquote 82,2 % (Stand 2016). Die Anforderungen an Altpapier als Ressource für die verschiedenen Produktgruppen (Druck- und Pressepapiere, Recyclingpapier, Hygienepapier und Recyclingkarton) sind in den RAL-Vorschriften DE-UZ 5, DE-UZ 14, DE-UZ 56 und DE-UZ 72 konkretisiert. Sie beinhalten neben den technischen Vorgaben, z. B. Faserlänge und Füllstoffe, vor allem ökologische Vorgaben, z. B. Verzicht auf gefährliche Bleichchemikalien und Komplexbildner.

 

Glossar
  AltpapierOberbegriff für Papiere und Pappen, die nach Gebrauch oder Verarbeitung erfassbar anfallen, wobei die Altpapiersortenliste fünf erfassbare und verarbeitbare Sortengruppen spezifiziert
  FüllstoffeZusatzstoffe, die das Volumen eines Stoffgemisches erhöhen und seine Eigenschaften verbessern können, z. B. machen Kaolin oder Stärke das Papier geschmeidiger und die Oberfläche glatter
  Entschäumungsmittelunterdrücken oder mindern eine unerwünschte Schaumbildung bei verschiedenen Prozessen, z. B. Silikonöle
  Spuckstoffzellstoff- bzw. papierfaserfremde Stoffe anorganischer und organischer Art, die hauptsächlich beim Auflösen von Altpapier in der Papierfabrik entstehen
  BiozideStoffe / Zubereitungen mit der Eigenschaft, Schadorganismen abzutöten oder zumindest in ihrer Lebensfunktion einzuschränken, z.B. Holzschutzmittel, Insektizide, Desinfektionsmittel
  BleichchemikalienSubstanzen, die die Farbigkeit von Stoffen, z. B. Rohstoffen in der Papier- und Textilindustrie, abschwächen, wobei Mittel auf Chlorbasis weitgehend durch Wasserstoffperoxid bzw. Ozon ersetzt wurden
  FlotationTrennverfahren, bei dem mittels eingeblasener Luft die in der Flüssigkeit dispergierten Partikel an den Gasblasen anhaften und aufsteigen, um eine abtrennbare Schwimmschicht zu bilden.
  Gutstoffin der Papierherstellung durch einen Dichtesortierer von den Störstoffen abgetrennte "gute" Fraktion
  Suspensionin der Chemie ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Feststoffpartikeln, die in der Flüssigkeit aufgeschlämmt und in der Schwebe gehalten werden
  RALDeutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V. (Abk. für Reichs-Ausschuss für Lieferbedingungen), eine unabhängige Organisation, die RAL-Gütezeichen für Produkte und Dienstleistungen hinsichtlich technischer und vor allem qualitätstechnischer Anforderungen vergibt
  Papierhilfsstoffechemische Stoffe zur Unterstützung des Papierherstellungsprozesses, um die gewünschten Eigenschaften des Produkts zu erreichen
  DeinkingEntfernen der Druckfarbe aus bedrucktem Altpapier durch mechanische und chemische Methoden wie z. B. Flotationsdeinking
  Pulpergroßer Rührbottich, der für das Auflösen von Altpapier oder Zellstoff genutzt wird (s. Stoffauflösung)
  StoffzentraleOrt der Zugabe und Mischung von Faserstoffen mit Papierhilfs- und Füllstoffen in der Papierherstellung
  StoffauflösungProzesschritt bei der Papierherstellung zur Herstellung eines Faserbreis, der im Pulper stattfindet
  HolzstoffFaserstoff, der durch die mechanische Zerfaserung von Holz gewonnen wird (durch mechanischen Holzaufschluss, evtl. mit thermischer und/oder chemischer Vorbehandlung)
  Stickiesauch "Stickys", klebende Verunreinigungen im Altpapier mit großem Störpotenzial bei der Papierherstellung
  Hotmeltsauch Schmelzklebstoffe, Heißklebstoffe, Heißkleber; thermoplastische Polymere, die in heißem Zustand als viskose Flüssigkeit aufgetragen werden und beim Abkühlen eine feste Verbindung herstellen
  PhthalatePhthalatsäureester, chemische Stoffgruppe, die häufig als Weichmacher eingesetzt wird
  Füller- und ÜberzugsschlämmeBestandteile der Papierschlämme (neben Faserabfällen und Faserschlämmen), bestehend aus Füllstoffen (z. B. zur Verbesserung der Weiße) oder Überzügen (z. B. um Papier glatter und weniger saugfähig zu machen)
  Pigmentefarbgebende Substanzen, im Anwendungsmedium (z. B. Lack oder Kunststoff) unlöslich
  Schwefliger SäureH2SO3; unbeständige, nur in wässriger Lösung existierende, zweiprotonige Säure, die beim Lösen von Schwefeldioxid in Wasser entsteht; Verwendung als Reduktionsmittel, das durch Aufnahme eines Sauerstoffatoms zu Schwefelsäure oxidiert
  NatronsulfatNa2SO4; Natriumsalz der Schwefelsäure
  Natronlaugealkalische Lösungen von Natriumhydroxid (NaOH) in Wasser
  SedimentationAuftrennung von Stoffgemischen durch Dichteunterschiede
  Komplexbildnerbinden Metallionen, so dass sich deren Verhalten (z. B. Reaktions- und Lösungseigenschaften) verändert
  Zellstoffbeim chemischen Aufschluss von pflanzlichen Rohstoffen (vornehmlich Holz) entstehendes Fasermaterial, das hauptsächlich aus Cellulose besteht und für die Papierherstellung verwendet wird
  Holzstoffallein oder überwiegend mit mechanischen Mitteln aus Holz hergestelltes Fasermaterial
  AltpapierstoffSekundärfaserstoff; durch Aufbereitung von Altpapier hergestelltes Fasermaterial
  DispergierungHomogenisierung bzw. die optimale Durchmischung von Stoffen

 

Quellenverzeichnis
(Quellen, wenn nicht anders angegeben, in der aktuellen Fassung)
  EU - Europäische Union
  DE - Bundesrepublik Deutschland
  BW - Baden-Württemberg

 


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