Holz als Rohstoff. Die Möglichkeiten aus dem nachhaltigen Rohstoff. Akademietag Prof. Dr. J. Valkama. DHBW Paper Technology

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1 Holz als Rohstoff Die Möglichkeiten aus dem nachhaltigen Rohstoff Akademietag Prof. Dr. J. Valkama DHBW Paper Technology

2 Inhalt Holz Holzvorräte Zusammensetzung des Holzes Papier- und Zellstofftechnik Herstellungsmöglichkeiten von Holz bis Papier Möglichkeiten zur Rohstoffgewinnung Bioraffinerie Biorohstoffe aus Holz Existierende Biomaterialien aus Holz Zukunftvision der Papierindustrie

3 Holz auf die Erde Organische Materie insgesamt Andere Pflanzenmaterialien 4% Tierreich 1% Etwa ¾ von die organische Materie in der Biospäre ist in Holz gelagert! Andere Polysaccharide 26% Lignin 30% Cellulose 39% Holz Holz ist ein nachwachsender Rohstoff der Das wichtigste Baumaterial Sehr bedeutender Rohstoff/Werkstoff Wichtigste Energieträger (14% von der Primarenergie) der Welt ist. Die wichtigsten Bestandteile des Holzes sind: Cellulose Lignin Hemicellulosen Quellen: Prof. Erich Gruber - Vorlesungsunterlagen DHBW

4 Inhaltstoffe Papierprodukte Bio-Treibstoff Holzinhalt Extraktstoffe Extraktstoffe 10 % Lignin 25 % Medikamente / Biochemikalien Bio-Energie Hemicellulose 30 % Cellulose 45 % Sägewerksabfälle Faserholz 4

5 Holzverbrauch Derzeit verringert sich die Waldfläche weltweit um jährlich etwa 4 Millionen Hektar (0,40% / Quelle: FAO) Holz wird immer knapper => teurer intelligente Nutzung ist angesagt!! Weltweit wächst das Holz immer noch mehr nach als durch den Menschen verbraucht wird In Europa wächst zurzeit mehr Holz nach als verbraucht wird: Einschlag in Deutschland etwa 55Mm³, Nachwuchs 95Mm³ / Quelle: Der Anteil von industriellen Wälder wird größer Quellen: Prof. Erich Gruber - Vorlesungsunterlagen DHBW 2011, FAO, 5

6 Nutzung des Holzes Bau- und Möbelholz Spanholz Papierherstellung Kunststoff und Chemie Industrie Chemieindustrie Direkte Verbrennung ist die unwirtschaftlichste Nutzungsform Quellen: Prof. Erich Gruber - Vorlesungsunterlagen DHBW

7 Papierindustrie als Holzverbraucher In Deutschland wurde im Jahr 2010 etwa 27 Mio.t Papier- und Verpackungspapiere produziert Rohstoffeinsatz % von dem Rohstoff ist Altpapier. Die Fasern können bis zu 7-9 mal wieder verwendet werden 23% Frischfasereinsatz Altpapier Additive&Mineralien Zellstoff Holzstoff In Deutschland wird pro Jahr 1,5 Mio.t Zellstoff und 1,2 Mio.t Holzstoff produziert Aus der Frischfaserproduktion werden auch andere Nebenprodukte, wie Rohstoffe für die Kunststoffindustrie hergestellt. 7

8 Holz für das Papier Rinde, Äste, Wurzeln Holzstoff Zellstoff Zerschliff Hackschnitzel/ Sägeabfall Hackschnitzel / Sägeabfall Mahlung Lignin, Extraktstoffe Schliff Verfahren Ausbeute > 90% Refiner Verfahren Ausbeute > 90% Zellstoff Ausbeute bis 50% 8

9 Holzstoff vs. Zellstoff Holzstoff hat höhere Anforderungen an das Rohmaterial Holz Holzschliff benötigt Rundholz Refinerstoff kann man mit Schwarten oder Holzschnitzel herstellen Aus Holzstoff sind weitere Rohstoffgewinnung nicht möglich Die Fasern aus Holzstoffherstellung sind mehr kaputt als die Fasern aus der Zellstoffherstellung Holzschliff Refinerstoff Zellstoff Qualität / Recyclingpotential / Preis Zellstoff wird hauptsächlich in Deutschland aus Sägeabfall, Durchforstungsholz oder geschädigtem Holzmaterial hergestellt 9

10 Fasern Zellstoffherstellung Schwarzlauge: Lignin, Harze, Fettsäure, Sterole, Zucker, Terpene Oft werden die wertvollen Rohstoffe als Energiequelle benutzt Zellstoffherstellung funktioniert immer noch mit Faser-Priorität d.h. Fasern sind das Hauptprodukt Aus der s.g. Schwarzlauge sind die Rohstoffe nur begrenzt trennbar 10

11 Reststoffe Was kann man aus dem Bau- und Möbelindustrie unverbrauchbarn Holzmaterial machen außer verbrennen oder Zellstoff herstellen? Die Wurzeln, Äste, also die Reste von Holz, kann man zu Biodiesel verarbeiten (Fischer-Tropsch Verfahren). Die ersten Pilot-Anlagen existieren schon. So genannte Lignans finden sich in hoher Konzentration in Ästen. Lignans sind sehr starke antioxidative Substanzen die z.b. als Brust- und Prostata Krebsmedikament eingesetzt werden. Birkenrinde kann zur Herstellung von Xylitol verwendet werden Quellen / 12

12 Stammholz Die Holzanteile, die nicht für Möbel oder Bauindustrie benutzt werden, enthalten Fasern, aber auch andere Rohstoffe Die langen Fasern werden für die Papierherstellung verwendet Die Chemie-Industrie könnte kurze Fasern und Faserfibrillen als Rohstoff benutzen (Fasermaterial-->Cellulose) Nanocellulose, Biokunstoffe Das Lignin (flüssiges Holz) aus dem Holz ist z.b. ein gutes Bindemittel oder Biokunststoff Die Extraktstoffe aus dem Holz: Das Harz wird als Leimungsmittel und Emulgator benutzt Die Fettsäuren können in vielen Branchen verwendet werden Die Holz-Sterole sind die Cholesterin-Senker in Lebensmittel 13

13 Wood products Unit price increases e.g. biopolymers, various composite products Cosmetics and drugs Future Volume grows e.g. various protective agents e.g. forest chips, pellets, bio-oil and biogas Biomaterials Biochemicals Biofuels for transport Bioenergy heat and electricity for industry and households Pulp, paper and paperboard for communications, packaging and tissue papers as fell as wood products for, e.g., building Wood and forest biomass procurement and logistics Next-generation biodiesel: emissions over 85% lower than with fossil fuels 15

14 Zellstoff & Papierindustrie Faserholz Sägeabfälle Äste / Wurzeln Rinde Holzpellets Biodiesel Verbrennung Verbrennung Zellstofffabrik Fasern Papier Schwarzlauge 16

15 Komplettnutzung des Holzes Rundholz Bau- und Möbelholz Faserholz Sägeabfälle Sägemehl Äste / Wurzeln Rinde Holzpellets Biodiesel Lignan Verbrennung Xylitol Sterole Bioraffinerie/Zellstofffabrik Lange Fasern Fasermaterial Papier Harze Extraktstoffe Lignin Leimungsmittel Emulgator Chemieindustrie Biokunststoffe Bindemittel Biokunststoffe Nanocellulose 17

16 Holz als Rohstoff - Conclusions Holz ist ein wertvoller und nachhaltiger Rohstoff für die Zukunft Effektive Nutzung von Wäldern und Holz ist nötig (Latein-Amerika, Asien, Afrika) Viele Chemikalien und Produkte können aus Holz hergestellt werden Papierindustrie entwickelt sich in Richtung Biochemieindustrie VIELEN DANK! 18