Stufe 4: Zellstoff und Papier
Aus Holz wird Papier, Karton und Pappe
Von der Verpackung bis zum Grafikpapier – in Deutschland werden jährlich mehr als 20 Millionen Tonnen Papier, Karton und Pappe produziert. Während in der Vergangenheit verschiedenste Stoffe zur Papierherstellung eingesetzt wurden – darunter Hanf, Flachs, Bast und vor allem Lumpen – greift die Papierindustrie heute vorwiegend auf Holz- bzw. Zellstoff zurück.
Bei beiden Ausgangsstoffen handelt es sich um Faserstoffe aus Holz, die nicht nur durch unterschiedliche Aufschlussverfahren entstehen, sondern deren Aufbau auch Einfluss auf die späteren Papiereigenschaften nimmt.
Externer Link zum YouTube-Video Kaskadennutzung von Holz: Kaskade 4 - "Zellstoffherstellung" Quelle: FNR
Papierproduktion. Quelle: Kathleen Friedrich/Photography
Die Gewinnung von Frischholzfasern: Holz und Zellstoff
| Holzstoff |
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| Holzstoff ist ein Faserstoff, der durch die mechanische Zerkleinerung von Holz gewonnen wird. Holzstoff enthält neben Zellulose, Hemizellulose und weiteren Stoffen größere Anteile von Lignin, welches im Zellverbund für Steifigkeit, gleichzeitig aber auch unter Licht- und Sauerstoffeinfluss für das Vergilben von Papier sorgt. Damit ist Holzstoff vor allem für die Herstellung von Kartons und kurzzeitig verwendeten Papieren wie Zeitungspapieren geeignet. |
Zur Zellstoffgewinnung erfolgt nach der mechanischen Zerkleinerung des Holzes zu Hackschnitzeln ein chemischer Aufschluss. Mit Hilfe von Druck, Temperatur und unter Zugabe einer Kochchemikalie sowie Wasser soll das Lignin entfernt werden und möglichst reine Zellulose gewonnen werden.
| Zellstoff |
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| Zellstoff ist ein Faserstoff, der durch chemische Aufschlussverfahren gewonnen wird, bei denen das Holz in seine Hauptbestandteile zerlegt wird – die Zellulose wird weitgehend vom Lignin und anderen Holzbestandteilen getrennt. Zellstoff kommt u.a. für die Herstellung höherer Papierqualitäten wie Schreib- und Druckerpapier zum Einsatz. |
Das für die Holz- und Zellstoffherstellung verwendete Holz kommt einerseits direkt aus dem Wald, andererseits werden Nebenprodukte der Sägeindustrie – wie z. B. Hackschnitzel – verarbeitet. Wird der Faserstoff erstmalig gewonnen, handelt es sich um sogenannte Primärfasern, die u.a. zu Papier, Pappe und Karton weiterverarbeitet werden können.
| Primärfasern |
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| Als Primärfasern gelten solche, die zum ersten Mal verwendet werden, wie zum Beispiel der gewonnene Zellstoff aus frischem Holz, welches aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern stammt. |
Sägespäne. Quelle: Kathleen Friedrich/Photography
Recycling von Altpapier
Neben den Primärfasern, die durch die unterschiedlichen Aufschlussverfahren gewonnen werden, ist Altpapier eine bedeutende Ressource in der Papierproduktion.
Mit einer Recyclingquote von knapp 80 % ist die Papier- und Zellstoffindustrie ein Paradebeispiel für die Kaskadennutzung von Holz. Indem Altpapier recycelt wird, können die einmal gewonnen Holz- oder Zellstofffasern erneut als sogenannte Sekundärfasern in der Papierproduktion eingesetzt werden.
| Sekundärfasern |
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| Sekundärfasern werden durch Recyclingprozesse unter anderem aus Altpapier gewonnen. |
Das Recycling von Holz- und Zellstofffasern schont nicht nur die Frischholzressourcen, sondern erfordert auch weniger Energie und Wasser als die Herstellung von Papier, Pappe und Karton aus Primärfasern.
Papierrecycling. Quelle: photo 5000 - stock.adobe.com
Aus Holz- und Zellstoff wird Papier, Karton und Pappe
Um aus Holz- oder Zellstoff verschiedene Papiersorten herzustellen, werden den Faserstoffen weitere Stoffe zugeführt. Dazu zählen beispielsweise
- Kaolin bzw. Porzellanerde (für die Pigmentierung)
- Talkum (zur Verringerung der Porosität)
- Titanweiß (für Lichtstreuung und Glanz)
- Leimungsstoffe (für die Saugfähigkeit)
- Nassfestmittel (zur Feuchtebeständigkeit)
- und weitere Hilfsstoffe.
Es entsteht ein Papierbrei, der verschiedene Reinigungsstufen durchläuft. Anschließend wird der Brei gesiebt und entwässert. Die Trocknung erfolgt mit Hilfe von Trocknungsmaschinen.
Schließlich wird das Papier geglättet, aufgerollt, auf das genormte Maß zugeschnitten und verpackt.
Papierherstellung. Zuschnitt. Quelle: Kathleen Friedrich/Photography
Projektförderung
Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unterstützt über die FNR zahlreiche Vorhaben zur Wald- und Holzforschung im Rahmen des Förderprogramms Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen (FPNR) und dessen Vorläufer oder fördert Forschungsvorhaben zusammen mit dem Bundesumweltministerium (BMUV) über den Waldklimafonds.
Weitere Informationen zu laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekten, die eine material- und energieeffiziente Holznutzung oder die holzbasierte Bioökonomie befördern, sind auf der Website der Charta für Holz 2.0 zu finden: Förderprojekte Material und Energieeffizienz und Bioökonomie.