Die Ausführungen beschränken sich auf die gängigen bei der Zellstoffherstellung mit dem Sulfat- und Sulfitverfahren anfallenden Abfallarten. Nicht berücksichtigt sind das mechanische Aufschlussverfahren und die typischen Nebenprozesse dieser Branche, z. B. Heizkraftwerke und die Verwertungsprozesse der bei der Zellstoffherstellung prinzipbedingt anfallenden Lignin-Abbauprodukte (z.B. Ligninsulfonsäuren).

Die bei der Herstellung von Papier, Karton und Pappe anfallenden Abfälle sind im Abfallsteckbrief 0303 Papierherstellung beschrieben.

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.

Allgemein

Das Endprodukt Zellstoff selbst ist schadstoffarm. Im Produktionsprozess fallen zahlreiche potentielle Schadstoffe an, die aber überwiegend nicht in den Abfall gelangen, da die Zellstoffindustrie die Stoffströme weitgehend geschlossen hat.

Schwermetalle

Der Schwermetallgehalt ist in allen vorgenannten Abfällen der Zellstoffherstellung gering. Die Metalle liegen in metallischer und oxidischer Form sowie zum Teil als Verbindung vor. Aufgrund der relativ geringen Konzentration sind sie für eine Gefährdungseinstufung nicht relevant, können jedoch maßgebend für die Verwertung sein.

Organische Schadstoffe

Die vorgenannten Abfälle weisen in der Regel prozessbedingt keine organischen Schadstoffe auf, die für eine Gefährdungseinstufung relevant wären. Organische Schadstoffe können jedoch maßgebend für die Beurteilung von Verwertungsmöglichkeiten sein.

Es ist anzumerken, dass die durch die Chlorbleiche gebildeten Gehalte an Polychlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane (PCDD/PCDF) durch den Einsatz von neuen Zellstoff-Bleicherfahren wie Elemental Chlorine Free (ECF) mit Chlordioxid und Totally Chlorine Free (TCF) Bleaching mit Ozon in den letzten zwei Jahrzehnten auf sehr niedrige Gehalte zurückgegangen sind. Die früher übliche Verwendung von Pentachlorphenol (PCP) und metallorganischen Verbindungen (von Hg, Sn, Cu) als Schleimbekämpfungsmittel ist ebenfalls nicht mehr gebräuchlich. Die moderne Zellstoffbleiche mit den Verfahren ECF und TCF führt zu Abfällen mit weitaus geringerem AOX-Gehalt (Adsorbierbare organisch gebundene Halogene), der aber die stofflichen Verwertungsmöglichkeiten trotzdem einschränkt.

Sonstige Schadstoffe

Sonstige Schadstoffe sind bei diesen Abfällen nicht einstufungsrelevant. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass während des Produktionsprozesses eine Vielzahl an Chemikalien wie z. B. Lösungen aus Natriumhydroxid und Natriumsulfid (Weißlauge) eingesetzt werden, deren Verbleib im geschlossenen Kreislauf des Produktionsprozesses sichergestellt werden muss.

In der folgenden Tabelle sind Links zur Abfallanalysendatenbank ABANDA angegeben, mit deren Hilfe Sie Informationen zur chemischen Zusammensetzung der Abfälle erhalten. Zu jeder Abfallart ist in der Tabelle die Anzahl der vorhandenen Analysen angegeben. (Bei weniger als 10 Analysen sind keine sinnvollen statistischen Auswertungen möglich und es wird deshalb nicht nach ABANDA verlinkt).

Abfallvermeidung

Die Zellstoffindustrie hat die Möglichkeiten zur Vermeidung und Minimierung des Abfallaufkommens aus umweltrechtlichen, ökologischen und ökonomischen Gründen bereits weitgehend umgesetzt. In sogenannten BREF-Dokumenten werden die besten verfügbaren Techniken (BVT) branchenbezogen konkretisiert.
In dem BREF-Dokument "Referenzdokument über die Besten Verfügbaren Techniken in der Zellstoff- und Papierindustrie" stehen anlagentechnisch folgende Maßnahmen im Vordergrund:

• verstärkte Entfernung des Lignins vor der Verarbeitung in der Bleichanlage durch ein verlängertes bzw. modifiziertes Kochen und zusätzliche Sauerstoffstufen,
• hocheffizientes Waschen des ungewaschenen Zellstoffs sowie Sortieren des ungewaschenen Zellstoffs im geschlossenen Kreislauf,
• elementarchlorfreies Bleichen (ECF-Bleichen) mit geringem AOX-Gehalt bzw. total chlorfreies Bleichen (TCF-Bleichen),
• teilweises Recycling des hauptsächlich alkalischen Prozesswassers aus der Bleichanlage,
• Einsatz eines wirksamen Überwachungs-, Sicherungs- und Wiedergewinnungssystems für das Leckagewasser,
• Strippung und Wiederverwendung des Kondensats aus der Eindampfanlage,
• Bereitstellung ausreichender Kapazitäten in der Schwarzlaugeneindampfanlage und beim Laugenrückgewinnungskessel zum Zwecke der Aufnahme der zusätzlichen Laugen- und Feststoffbelastungen,
• Auffangen und Wiederverwenden des sauberen Kühlwassers,
• Bereitstellung ausreichend großer Pufferbehälter zur Speicherung aufgefangener Koch- und Aufbereitungslösungen und des verschmutzten Kondensats mit dem Ziel der Vermeidung von plötzlich auftretenden Belastungsspitzen und gelegentlichen Störungen in der externen Abwasserbehandlungsanlage.

Die Minimierung von festen Abfällen zur Entsorgung besteht in der Vermeidung von Abfällen und in Recyclingtätigkeiten durch eine Kombination der folgenden Techniken:

• Rückgewinnung von Fasern und Füllstoffen und Behandlung des Kreislaufwassers,
• System zur Ausschuss-Rückführung,
• Rückgewinnung von Streichfarben/Wiederverwendung von Pigmenten,
• Wiederverwendung des Faserschlamms aus der primären Abwasserbehandlung.

Neben den prozessintegrierten Maßnahmen zählen auch primäre und biologische Abwasserbehandlungsverfahren zu den besten verfügbaren Techniken für Sulfatzellstoffanlagen.

Für die Sulfitzellstoffanlagen, die normalerweise in die Papiererzeugung eingebunden sind, werden analoge Vorkehrungen empfohlen. Für sie gelten zudem die folgenden Empfehlungen:

• Modifizierung der Kochung vor der Bleiche,
• Verdampfung von Abwässern aus der Heiß-Alkaliextraktion und Verbrennung von Konzentraten zur energetischen Nutzung,
• Verbesserungen bei der Bleiche (TCF-Bleiche, geschlossener Kreislauf, Vorbleiche auf MgO-Basis),
• Verbesserungen vor/in der Eindampfanlage (Neutralisierung der Schwachlauge, anaerobe Behandlung der Kondensate und/oder Strippung und Rückgewinnung von SO₂ aus den Kondensaten der Eindampfanlage),
• wirksames Leckageüberwachungs- und Rückhaltesystem, kombiniert mit Chemikalien- und Energierückgewinnungssystem.

Sammlung und Bereitstellung

Die einzelnen Abfallarten sind grundsätzlich abfallartenspezifisch getrennt zu halten und zu deklarieren, um eine sachgerechte und ordnungsgemäße Verwertung bzw. Beseitigung zu ermöglichen.

Bei den Rückständen handelt es sich grundsätzlich um feuchte Abfälle mit einem unterschiedlichen Wassergehalt, je nach Art und Grad der Vorbehandlung. Sie sollten daher in flüssigkeitsdichten Containern gelagert und transportiert werden. Weitere Vorsichtsmaßnahmen sind aufgrund des geringen Umweltgefährdungspotenzials nicht erforderlich.

Vorbereitung zur Wiederverwendung

Eine Wiederverwendung von Abfällen erfolgt meist ausschließlich innerhalb der geschlossenen Produktionskreisläufe. Zum Beispiel kann der aus primären Abwasserbehandlung stammende Schlamm mit hohem Faseranteil im Produktionsprozess wiederverwendet werden.

Die überwiegend organischen Rückstände können beim Sulfatverfahren weitgehend im Prozess wieder eingesetzt werden (Kreislaufführung), z. B. Schwarzlauge. Die sonstigen Abfälle werden zumeist in betriebseigenen Nebenprozessen oder, sofern dies nicht möglich ist, in externen Anlagen stofflich oder energetisch verwertet.

Verwertung

Eine stoffliche Verwertung der bei der Zellstoffherstellung anfallenden Rinden- und Holzabfälle ist im Prinzip im Garten- und Landschaftsbau möglich. Die Abfälle bestehen überwiegend aus Rinden und Holzspänen, daneben auch aus Sand, Erde und anderen Fremdstoffanhaftungen. Für eine stoffliche Verwertung der Rinden- und Holzabfälle z. B. aus dem Trommelentrinder ist allerdings sicherzustellen, dass es sich bei dem verarbeiteten Holz um naturbelassenes Holz handelt und bei der Lagerung des Holzes keine metallorganischen Verbindungen (z. B. von Hg, Sn, Cu), Halogenphenole, organische Brom- und Schwefel-Verbindungen oder andere umweltgefährdende Substanzen zur Konservierung eingesetzt wurden.

Schlämme aus der Abwasserbehandlung können als Zuschlag in der Zementherstellung und bei ausreichend hohem organischem Anteil als Porosierungsmittel bei der Ziegelherstellung verwendet werden. Eine bodenbezogene Verwertung der Schlämme ist trotz der über die Jahre gesunkenen AOX-Gehalte keine Option, da diese mit weiteren Schadstoffen belastet sein können. Ausnahmen sind gegebenenfalls im Bereich der Sulfitzellstoffherstellung möglich. Hier wird der Einsatz chlorhaltiger Bleichchemikalien normalerweise komplett vermieden. Aus diesem Grund enthalten Abwässer und Schlämme aus diesen Anlagen in der Regel keine größeren Mengen an organischen Chlorverbindungen. An Standorten mit kombinierter Zellstoff- und Papierproduktion können Papierchemikalien wie z. B. PFAS in den Abwasserstrom gelangen, die für eine bodenbezogene Verwertung nicht geeignet sind.

Die Energetische Verwertung erfolgt überwiegend betriebsintern.

Beseitigung

Die Beseitigung der Schlämme setzt voraus, dass eine Verwertung nachgewiesenermaßen nicht möglich oder nicht zumutbar ist. Dies gilt u. a. für die Sulfitschlämme, für die die Deponierung (nach Entwässerung) zu empfehlen ist. Kalkschlammabfälle aus der Kaustifizierung können ggfs. als Zuschlagstoff verwendet werden, in der Regel ist für diese Abfälle ebenfalls die Deponierung (nach Entwässerung) zu empfehlen.

Hier finden Sie die im Steckbrief aufgeführten relevanten Vorschriften und Arbeitshilfen.