AL-P4 Projekt: Papier

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1 Technische Universität Berlin Fakultät I Geisteswissenschaften Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre Fachgebiet: Arbeitslehre/ Technik und Partizipation Prof. Dr. Hans-Liudger Dienel Betreuerin: Pamela Jäger AL-P4 Projekt: Papier Vergleich zwischen maschineller Papierproduktion aus Holz und ökologischer Produktion aus Altpapier VerfasserInnen: Oliver Eckardt Carolin Florack Yvonne Piechula 1

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Geschichte des Papiers Papier in der Gegenwart Arten und Vielfalt Produktkennzeichnungen Maschinelle Papierproduktion aus Holz Holz als Rohstoff für die Papierherstellung Holzfaserprodukte Papierherstellung aus Holz Herkunft des Holzes und ökologische Folgen Maschinelle Papierherstellung aus Altpapier Benötigte Materialien Papierverarbeitungs- und Herstellungsfabrik am Beispiel Leipa Vorbereitung des Altpapiers für den Papierverarbeitungsprozess Die Papierherstellung Wasser- und Energieverbrauch Papierprüfung und Normen Vergleich zwischen Frischfaser-Papier und Recycling-Papier Papier in der Zukunft Literatur- und Quellenverzeichnis

3 1. Einleitung Das Papier ist aus unserem heutigen Lebensalltag nicht mehr wegzudenken. Wir verwenden es wie selbstverständlich zum Schreiben, aber dank seiner vielfältigen Arten und Formen nutzen wir es ebenso zur Körperhygiene oder etwa zum Verpacken der verschiedensten Gegenstände und Lebensmittel. Dennoch wissen nur wenige Menschen genaueres über die lange Geschichte und die facettenreichen Herstellungsarten dieses Erfolgsproduktes. Im Laufe der letzten zwei Jahre setzten wir uns intensiv mit dem Thema auseinander und besuchten zu verschiedenen Gelegenheiten historische, sowie produktionstechnische Entstehungsorte von Papier. Die wichtigsten Stationen dieser Reise stellten dabei eine Führung 1 durch eine Papierfabrik der Leipa Georg Leinfelder GmbH in Schwedt/Oder, sowie der Besuch des Museums Papiermühle Weddersleben 2 im Harz dar. Weitere Etappen waren die Papierausstellung des Technischen Museums Berlin, eine Besichtigung des New Karnak Papyrus Institute in Luxor (Ägypten), in dem die Herstellung von Papyrus demonstriert wurde, sowie abschließend die Suche nach der ersten Papiermühle Deutschlands in Nürnberg 3. Mithilfe dieser vielfältigen Erfahrungen und unserer langfristigen Recherche wollen wir mit dieser schriftlichen Ausarbeitung die Frage klären, inwieweit sich die Papierproduktion mit Holz und die Produktion mit Altpapier voneinander unterscheiden. Außerdem sollen alternative und zukünftige Verfahren zur Papierherstellung vorgestellt werden. Dafür wird im Folgenden die Geschichte des Papiers mit besonderem Fokus auf die europäische und deutsche Historie dargestellt, um die verschiedenen Herstellungsverfahren in einen zeitlichen Rahmen einordnen zu können. Im nächsten Kapitel wird die maschinelle Papierproduktion mit Holz beschrieben und anschließend mit der -produktion aus Altpapier verglichen. Als Referenzen dienen hierbei die Papiermühle in Weddersleben, sowie die Leipa Papierfabrik in Schwedt/Oder. Abschließend werden einige ökologische Alternativen und Zukunftsvisionen vorgestellt. 1 Der Ausbildungsleiter der Fabrik, Rüdiger Mägel, führte uns am durch die Anlage, welche sich auf die Papierproduktion mit Altpapier spezialisierte. 2 In Weddersleben entstand bereits 1549 eine Papiermühle, welche über die Jahre weiter ausgebaut wurde und bis in die 1990er Jahre produzierte, ehe sie in ein Museum umgebaut wurde. Heutzutage wird die vorindustrielle Papierproduktion anhand von Workshops und Seminaren vorgestellt und kann eigenhändig durchgeführt werden. Die Einrichtung bietet weiterhin ein breites Inklusionsangebot, welches wir am besichtigen konnten. 3 Die erste Papiermühle in Deutschland wurde 1390 von Ulman Stromer in Nürnberg erbaut. Nach mehreren Bränden und den Bombardierungen im Zweiten Weltkrieg ist das historische Gebäude nicht mehr erhalten. Der Standort wird nur noch durch ein Denkmal und Zeittafeln markiert. 3

4 2. Geschichte des Papiers Die Geschichte des Papiers beginnt offiziell im Jahr 105 n. Chr. als der chinesisches Gelehrte und Staatsmann Tsai Lun ein neues Herstellungsverfahren für einen Schriftträger aus alten Lumpen, Fischernetzen und Hanf entwickelte (Walenski 1994, S. 19). Ausgrabungen in China zeigten jedoch, dass es bereits zwischen 180 und 50 v. Chr. erstes Papier aus Hanf- und Maulbeerbaumfasern zu Zeiten der Han-Dynastie in China gab (Tschudin 2002, S. 69f.). Nichtsdestotrotz ahnte der Rest der Welt zu dieser Zeit nichts von diesem neuen Schriftträger, stattdessen verwendeten die Menschen des Abendlandes Pergament aus Tierhäuten, feuchten Ton oder ägyptischen Papyrus. Bis ins 6. Jahrhundert blieb das Geheimnis in China, ehe es sich zuerst in Asien und nur langsam bis nach Arabien und Ägypten im 9. und 10. Jahrhundert ausbreitete. Wichtige Stationen der Papiermacherei waren dabei Samarkand, Bagdad und Damaskus, welche den gesamten islamischen Herrschaftsbereich mit Papier aus Flachs und textilen Abfällen versorgte (Tschudin 2002, S. 85f.). Ab dem 10. Jahrhundert wurde Byzanz als erste europäische Großmacht mit dem neuen Schriftträger beliefert. Allerdings folgte die Kunst des Papiermachens dem Weg der expandierenden Mauren, welche in Spanien einfielen und ihre fortschrittlichen Techniken mitbrachten. So entstand im Jahr 1144 die erste europäische Papiermühle in Xativa bei Valencia, welche bereits mit Sieben aus Draht experimentierte. Weitere Entwicklungen folgten 1276 in der ersten italienischen Papiermühle in Fabriano bei Ancona, welche erstmals mit Wasserzeichen, tierischer Leimung und einem wasserkraftbetriebenen Stampfwerk arbeitete. In der italienischen Provinz um Genua wurde außerdem eine neue Papierherstellungstechnik entwickelt, welche der chinesischen und arabischen Technik, vor allem in Qualität und Effizienz in der Produktion überlegen war (Tschudin 2002, S. 93). Die Grundvoraussetzungen und -schritte blieben zwar größtenteils gleich, doch nutzten die Europäer mehr technische Neuerungen, wie das bereits erwähnte, wasserkraftbetriebene Stampfwerk oder Schöpfsiebe aus Metalldrähten. Eine weitere, wichtige Änderung war ebenso die Einführung der Taktarbeit, welche nachfolgend zur Entstehung von Manufakturen mit gleichberechtigten Spezialisten führte. Noch davor legten die Italiener 1308 in Bologna einheitliche Papierformate 4 fest, welche lange Zeit für den ganzen europäischen Raum galten. 4 Die festgelegten Formate besaßen folgende Titel und Größen (Tschudin 2002, S. 95): Imperiale (500mm x 740 mm); Reale (450mm x 620mm), Mezzane (350mm x 520mm), sowie Recute (320mm x 450mm). 4

5 Die weitere Ausbreitung von Papiermühlen in Europa folgte größtenteils den Handelsrouten gegen Norden, wobei die Lage an fließenden Gewässern für die europäischen Papiermühlen von besonderer Bedeutung war, da sie meist mit Wasserkraft angetrieben wurden und enorm viel Wasser zum Abkochen und für die weiteren, vorbereitenden Schritte benötigten. So entstanden ab 1326 erste Papiermühlen in Frankreich, während in Deutschland 5 die erste Papiermühle 1390 durch Ulman Stromer in Nürnberg gegründet wurde. In anderen Nationen wie England (1494), Russland (1576) oder den USA (1690) verbreitete sich das Papierhandwerk erst deutlich später, während sich in Kontinentaleuropa immer größere Mühlenkomplexe und Manufakturen bildeten. Neben der ursprünglichen Papiermühle wurden weitere Gebäude, wie ein Hadernlager, Trockenhänge, sowie Wohnhäuser für den Meister und die Gesellen angeschlossen. Der gestiegene Energiebedarf wurde mit dem Bau von zusätzlichen Wasserrädern und Getrieben bedient. Ebenso änderte sich die Struktur der Papierproduktionsstätten von kleinen Familienbetrieben zu spezialisierten Arbeitsplätzen mit mehreren, dutzend Beschäftigten (Tschudin 2002, S. 140). Das Papier wurde im Mittelalter vor allem für religiöse Schriften in Klöstern verwendet, wohingegen für Verwaltungsdokumente 6 über einen langen Zeitraum ausschließlich Pergament genutzt werden durfte (Walenski 1994, S. 242). Durch die steigende Papierproduktion in den verschiedenen Herrschaftsgebieten sank der Preis für Papier, sodass es nicht nur leichter, sondern auch kostengünstiger zu produzieren war als Pergament und dieses schließlich ersetzte. Einen wahrhaften Boom erlebte das Papier ab 1446 mit Gutenbergs Erfindung des Buchdrucks mit beweglichen Lettern. Dies führte zu einem enormen Anstieg der Papiernachfrage, dem Bau weiterer Papiermühlen und -manufakturen in ganz Europa und gleichzeitig zu einem allmählichen Rohstoffmangel, welcher bis ins 19. Jahrhundert anhielt. Bis dato wurde das europäische Papier ausschließlich mit Faserrohstoffen bzw. Textilstoffen aus Leinen, Baumwolle oder tierischer Wolle produziert, welche die Papierhersteller von Lumpensammlern abkauften. Erst in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts wurden Versuche unternommen, 5 Im 15. und 16. Jahrhundert wurden eine Vielzahl an Papiermühlen in Deutschland gegründet, darunter 1402 in Ravensburg, 1407 in Augsburg oder 1415 in Straßburg (Sandermann 1997, S. 121). Bis zum Ende des 16. Jahrhunderts gab es ca. 190 Papiermühlen in Deutschland, wobei die Zentren der Papiermacherei in Franken, Bayern, Schlesien, Sachsen, Böhmen und im Kölner Umland lagen (Tschudin 2002, S. 104). 6 Kaiser Friedrich II. verbot 1231 die Verwendung von Papier für rechtsgültige Urkunden, Zeugnissen oder Verträgen, anstelle des Pergaments im Heiligen Römischen Reich (Deutscher Nationen). 5

6 andere Rohstoffe für die Papierproduktion zu finden, wobei sich teilweise auf die asiatische Tradition zurückbesonnen wurde. So veröffentliche Dr. Jacob C. Schäffers zwischen 1765 und 1771 sechs Bände zu Versuchen und Muster ohne alle Lumpen oder doch mit einem geringen Zusatz derselben, Papier zu machen (vgl. Walenski 1994, S. 243) und führte beispielsweise Versuche mit anderen pflanzlichen Faserstoffen durch, wie etwa vom Maulbeerbaum. Eine andere Herangehensweise verfolgte Dr. Justus Claproth, welcher 1774 das erste Buch zum Papierrecycling veröffentlichte und in dessen Zusammenhang das Herauswaschen der Druckfarbe aus Altpapier erforschte (Tschudin 2002, S. 169). Die Entwicklung der Chlorbleiche durch den französischen Chemiker Berthollet 1785 verbesserte die Deinking-Prozesse erheblich. Nichtsdestotrotz konnte sich dieses Verfahren vorerst nicht durchsetzen, da die Kosten für die Aufbereitung deutlich höher waren als die Produktion mit einem neuen, vermeintlich regenerativen Rohstoff, dem Holz stellte Friedrich Gottlob Keller einen Faserbrei mit abgeschliffenem Holz, dem sog. Holzschliff her und konnte damit kleine Papiermengen produzieren. Papier aus reinem Holzschliff war zu dieser Zeit undenkbar, da dieses Papier sehr brüchig und nicht lange haltbar war. Erst die Arbeit mit großen Druck und das Kochen in verschiedenen Chemikalien brachte den Erfolg (Tschudin 1990, S. 15) und beendete damit den dauerhaften Rohstoffmangel vorerst. Erst nach dem Zweiten Weltkrieg kam es zu einem enormen Produktionsschub, welcher erneut zu einem Mangel an Frischfasern führte. In dieser Zeit wurde das Papierrecycling bzw. Deinking von Dr. Claproth wiederentdeckt und seither dauerhaft weiterentwickelt. Heutzutage ist die deutsche Papierindustrie führend in der Produktion mit Altpapier, da die Altpapiereinsatzquote bei über siebzig Prozent liegt. Rund 650 Jahre wurde in Europa ausschließlich manuell Papier hergestellt, ehe es zur Erfindung der ersten Papiermaschine kam. Während des gesamten Mittelalters gab es nur wenige technische Innovationen in der Papierherstellung. Erst der 1541 entwickelte Glättehämmer, welcher die Papiere härtete und stabiler machte, kann als neue, technische Innovation in der europäischen Papiertechnik gesehen werden. Ab dem 17. Jahrhundert kam auch das Glätten mit Walzen hinzu, welche als Vorläufer der späteren Kalander gesehen werden können (Tschudin 2002, S. 143). Im selben Jahrhundert entstand ebenso eine wassergetriebene Lumpenreißmaschine, welche die Stoffaufbereitung revolutionierte, aber bei den Papiermachern anfangs auf große Ablehnung stieß, da sie gegen den Papiermachereid verstieß. Auch Innovationen wie der Haderndrescher, der Kollergang, der Knotenfänger oder die hydraulische Presse stießen auf den 6

7 Widerstand der Produzenten, doch setzten sie sich aufgrund ihrer Effektivität und als wichtiger Teil der voranschreitenden Mechanisierung durch. Alle diese Entwicklungen führten 1798 schließlich zur ersten Papiermaschine, welche durch Nicholas-Louis Robert in Paris entwickelt wurde. Die Robert-Papiermaschine bzw. Langsiebmaschine verband dabei die Arbeitsschritte des Schöpfens, Gautschen und Pressens und konnte von zwei ungelernten Papiermachern bedient werden (Tschudin 2002, S. 149). Angetrieben wurde sie durch Handkurbeln und konnte erstmals zusammenhängende Papierbahnen produzieren. Zum Abschluss mussten die Papierstücke manuell in die gewünschte Länge geschnitten und zum Trocknen ausgelegt werden. Bild 1: Erste Papiermaschine von Nicholas-Louis Robert Wirklich lohnenswert wurde die maschinelle Papierherstellung erst in England, wo Papiergroßhändler die Patente des Franzosen kauften und den Ingenieur Bryan Donkin mit dem Bau einer neuen Papiermaschine beauftragten. Erst dieser entwickelte eine erste vollautomatische Langsiebmaschine, welche aus einem Stoffauflauf, einer Sieb-, Pressen- und Trockenpartie, einer zusätzlichen Leimpresse und einem weiteren Glättwerk, sowie einem Aufroller bestand. Bild 2: Langsiebpapiermaschine von Bryan Donkin Zur gleichen Zeit wurde in England die Rundsieb-Papiermaschine von Brahmah entwickelt, welche für die Herstellung von mehrlagigen Papieren konstruiert war und sich schließlich zur Produktion von Karton und Pappe durchsetzte. Generell konnten sich 7

8 aber beide Papiermaschinenarten nur langsam durchsetzen, da die großen Manufakturen die traditionellen Herstellungsverfahren nicht aufgeben wollten. So wurden entgegen der Mechanisierung weiterhin Papiermühlen gebaut, wobei die Entwicklung der windbetriebenen (Wind-) Papiermühlen 7 erwähnt werden muss. Dies zeigt sich auch in einer Statistik zur Verteilung von Papiermaschinen und -mühlen in Deutschland (Walenski 1994, S. 243ff.). Um 1800 gab es etwa 1300 Papiermühlen mit rund Beschäftigten. Erst 1819 wurde die erste Papiermaschine nach englischen Vorbild in Berlin gebaut gab es bereits 25 Papiermaschinen in Deutschland, während die Zahl der Papiermühlen sogar weiter stieg auf Schon 6 Jahre später setzten sich die Maschinen langsam durch, sodass ihre Zahl auf 150 stieg, während nur noch 1000 Schöpfbütten existierten produzierten bereits 806 Papiermaschinen, während nur noch 25 Papiermühlen manuell arbeiteten. Heutzutage ist die traditionelle Herstellung kaum noch vorzufinden bzw. wird nur noch im Rahmen von Workshops oder zu Bildungszwecken durchgeführt. Generell lässt sich das 19. und 20. Jahrhundert in fünf Phasen für die Papiergeschichte untergliedern (Tschudin 1990, S.16). Die beschriebene Mechanisierung aller Arbeitsgänge fand in der ersten Phase zwischen 1800 und 1860 statt, wozu auch sämtliche Verbesserungen der Maschinen gehörten. Die zweite Phase begann bereits 1840 und endete 1880, wobei die Gewinnung von Hadern-Ersatzstoffen inklusive der Entwicklung industrieller Anlagen, wie Holzschleifereien oder Zellstoffwerke im Fokus standen. Die dritte Phase zwischen 1860 und 1950 markiert die Umstellung der Papierfabriken auf elektrischen Antrieb, wobei im Vorfeld Dampfmaschinen den Antrieb durch Wasserkraft abgelöst hatten. Außerdem wurden in dieser Phase eine Vielzahl neuer Spezialpapiere entwickelt und die Bahnbreite, sowie Produktionsgeschwindigkeit enorm erhöht 8. Die nächste Phase zwischen 1950 und 1980 zeichnete sich durch einen stärkeren Fokus auf die Ökologie aus. So kam es zur Rückbesinnung auf die Produktion mit Altpapier oder mit Neutralleimung, sowie die Einrichtung geschlossener Kreisläufe, um die Verschwendung von Ressourcen zu minimieren. Weiterhin wurden unrentable Betriebe geschlossen, während sich die übrigen Produzenten auf verschiedene Papiersorten spezialisierten. Außerdem wurde 1956 der Ausbildungsberuf des 7 Um 1800 wurde die erste Windpapiermühle in Ostfriesland gebaut (Walenski 1994, S. 242), wodurch neben Wasserkraft auch Windkraft als Energiequelle für Papiermühlen genutzt werden konnte. 8 Die Bahnbreite lag 1830 bei 85 cm, während 1930 bereits Papierrollen mit einer Breite von 770 cm produziert werden konnten. Die Produktionsgeschwindigkeit lag 1820 bei 5 m/min und konnte bis 1930 auf 500 m/min gesteigert und damit verhundertfacht werden (Tschudin 1990, S.16). 8

9 Papiermachers offiziell anerkannt und eine zentrale Ausbildungsstätte für Papiermacher in Gernsbach eingerichtet. Die letzte Phase von 1980 bis heute wird dominiert durch die Suche nach neuen, alternativen Ressourcen, um der weiter steigenden Nachfrage gerecht zu werden, welche vor allem durch die Bedürfnisse der dritten Welt weiter steigt. Ebenso hält die Globalisierung nicht vor der Papierindustrie, sodass sich auch hier weltweite Großkonzerne ausbildeten. 3. Papier in der Gegenwart Die lange Geschichte des Papiers erstreckt sich über beinahe alle Kulturkreise und enthält viele technische Innovationen, maschinelle Verbesserung, sowie Höhepunkte und Tiefen. Heutzutage kann man nur noch spärlich von dem Papier sprechen, da die verschiedenen Arten ausgesprochen vielfältig sind. Alle Papiere unterliegen unterschiedlichen Normen und sind versehen mit Produktkennzeichnungen, die ihre Ökologie und Qualität bezeugen. Im Folgenden werden die wichtigsten Papiersorten sowie einige bekannte Papiersiegel beschrieben. 3.1 Arten und Vielfalt Mittlerweile werden über 3000 Sorten von Papier hergestellt. Diese kann man in vier Kategorien unterteilen (VDP, Papier kompakt 2015, S. 2). Die erste Kategorie sind grafische Papiere, welche beschreib- oder bedruckbar sind. Dazu zählt etwa Zeitungs- und Zeitschriftenpapier, Briefpapier, sowie Druckerpapier. Taschentücher, Küchenrollen, Toilettenpapier oder Kosmetiktücher gehören etwa zur Gruppe der Hygienepapiere. Eine weitere Art sind Spezialpapiere bzw. technische Papiere, wie Elektroisolierpapier, Fotopapier, Filterpapier oder Dachpappe. Die vierte Kategorie machen Verpackungspapiere aus. Dazu zählen Faltschachteln, Wellpappenkartons und Pappkartons für den Versandhandel. In der Produktion liegt das Verpackungspapier mit einem prozentualen Anteil von 49% am höchsten. Grafische Papiere liegen mit rund 38% auf dem zweiten Platz. Vom Hygienepapier werden lediglich 6,4% hergestellt. Das Spezialpapier macht mit 6,2% das Schlusslicht (VDP, Papier kompakt 2015, S.2). 9

10 Die Produktion ist dabei optimal auf unseren Verbrauch abgestimmt, denn die Zahlen entsprechen dem Verbrauch aus dem Jahr Bild 3: Papierverbrauch in Deutschland 2015 (nach Hauptsorten) 3.2 Produktkennzeichnungen Es gibt heutzutage über zehn verschiedene Zeichen, die auf den verschiedenen Papiersorten aufgedruckt sein können, je nachdem wie das Papier und aus welchen Stoffen es hergestellt wurde. Einige häufig Anzutreffende werden hier aufgelistet. Es gibt Produktkennzeichen, die dem Käufer zeigen, dass das Papier beispielweise nicht mit Chlor gebleicht wurde. Dafür werden dann andere Mittel wie Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid benutzt (Eine-Welt-Landesnetzwerk MV e.v. 2015). Es gibt natürlich auch komplett ungebleichte Papiere, wie beispielsweise Staubsaugerbeutel oder Kaffeefilter. Ebenso findet man auf vielen Schreibblöcken und Heften das Doppelzeichen Aqua pro Natura/Weltpark. Dieses Zeichen sagt zwar aus, dass das Papier nicht mit Chlor gebleicht wurde, das Zeichen Weltpark/Tropenwald ist jedoch trügerisch. Man glaubt man tut etwas Gutes für Schonung der Tro- Bild 4: Aqua pro Natura/Weltpark penwälder oder verhindert sogar die Rodung dieser Bäume, allerdings werden in Deutschland kaum Bäume aus den Tropen für die Papierherstellung gebraucht und somit auch keine Rodung verhindert, da diese trotzdem stattfindet, um für das eigene Land und andere Länder Bäume zu exportieren. 10

11 Ein weiteres bekanntes Zeichen ist die EU-Blume. Diese beschränkt sich jedoch nur auf die Umstände unter denen das Papier hergestellt wurde. Bestimmte Begrenzungen im Bereich Abwasser und CO2 Verschmutzung die eingehalten werden müssen, sowie die Einhaltung, dass kein elementares Chlor zur Bleiche verwendet wird. Es sagt leider nichts darüber Bild 5: EU Ecolabel aus, ob Altpapier verwendet wurde oder nicht. In den meisten Fällen allerdings nicht. Das Forest Stewardship Council, kurz FSC-Siegel gibt es mittlerweile seit 23 Jahren. Beim Kauf von Produkten mit diesem Label weiß der Käufer, dass es sich um Waren aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern handelt. Der Grundsatz des FSC lautet Wälder für immer für alle. Somit wird auf den Erhalt der biologischen Artenvielfalt geachtet, sowie auch auf die Rechte der Menschen bei der Bewirtschaftung der Wälder. Vor einigen Jahren führte der FSC drei verschiedene Kategorien des Labels ein, um es transparenter zu machen und vor allem Recyclingprodukte nochmals besser zu kennzeichnen. Um festzustellen, ob es sich um aus Altpapier gefertigtes Papier handelt, kann man sich an dem Blauen Engel orientieren. Dieser ist ein Zeichen für recyceltes Papier, das aus 100% Altpapier gefertigt wurde. Mittlerweile finden wir den Blauen Engel auf diversen Papiersorten, ob Hygienepapier, grafische Papiere als auch Verpackungen. Zusätzlich garantiert dieses Produktkennzeichen, dass weder Chlor noch andere ähnliche Bild 6: Forest Stewardship Council Bild 7: Blauer Engel Bleichchemikalien für die Herstellung verwendet wurden. Außerdem muss bei der Produktion auch auf die Schadstoffgrenzen geachtet werden. Die Vorgaben um dieses Zeichen zu bekommen werden stetig von Fachleuten aktualisiert und an die gegebenen Umweltparameter angepasst. Somit ist es ein Zeichen mit dem sich der Konsument sicher sein kann, bewusst etwas Gutes für die Umwelt getan zu haben. Wenn er das Papier am Ende auch noch richtig entsorgt, sodass das dringend benötigte Altpapier dem Kreislauf wieder zugeführt werden kann, ist ein kleiner Schritt in Richtung Nachhaltigkeit getan. 11

12 4. Maschinelle Papierproduktion aus Holz Im Folgenden werden der Rohstoff Holz und die Holzfaserprodukte vorgestellt. Letztere sind für die europäische Papierherstellung von enormer Bedeutung. Anschließend folgt die maschinelle Papierproduktion aus Holz und zum Abschluss werden einige ökologische Folgen aufgezeigt. 4.1 Holz als Rohstoff für die Papierherstellung Fast jeder zweite industriell gefällte Baum weltweit wird zu Papier verarbeitet - Zeitungen, Zeitschriften, Geschenkpapier, Verpackungen, Küchentücher oder Toilettenpapier. (WWF). Der Rohstoff Holz wächst zwar nach, jedoch gehört er zu einem Gut, welches der ständigen Vernichtung ausgesetzt ist. Als wichtigster Papierrohstoff muss immer dafür gesorgt werden, dass nur so viel Holz verbraucht wird, wie nachwachsen kann. So soll ein stetiges Gleichgewicht aufrecht gehalten werden. In der Geschichte ist Holz eine der ältesten genutzten Pflanzen. Jedes Holz besitzt eine für sich typische Aufteilung in der chemischen Zusammensetzung. Die Gerüstsubstanzen sind jedoch immer Zellulose, Lignin, Hemicellulosen, Extrastoffe sowie Mineralien. Substanz Nadelholz Laubholz Zellulose % % Lignin % % Hemicellulose % % Extrastoff 2 9 % 1 10 % Mineralien 0,2 0,8 % 0,2 0,8 % Fichte findet man in Europa überall. Neben der Verwendung für Bauholz und Sperrholz wird sie auch für die Papierherstellung genutzt. Aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften ist sie dafür gut geeignet. Sie kann bis zu 40m hoch werden und besitzt Fasern von 2,6-3,8mm Länge sowie 0,02-0,07mm Dicke. 12

13 Die Kiefer erreicht eine Höhe von 25 bis 45m und ist aufgrund des Harzgehaltes schwieriger in die Holzfaserprodukte umzuwandeln. Die Faserlänge von 2,6-4,4mm und Faserdicke von 0,03-0,08mm ist der der Fichte ähnlich. Die Bedingungen für Klima und Bodenbeschaffenheit sind dagegen geringer. Die Pappel ist ein Laubbaum, welcher sehr schnell wächst und in Deutschland sowie Asien weit verbreitet ist. Die Buche wächst sehr langsam und kann bis zu 30m hoch werden. Die Länge der Fasern reicht von 0,7 bis 1,7mm und die Dicke von 0,01 bis 0,03mm. Sie wird für die Gewinnung von Zellstoff (Sulfit- und Sulfatverfahren) benutzt. Die Eiche dagegen wird kaum für die Herstellung von Papier benutzt. Dieser Laubbaum hat hartes Holz und kann daher nur schwierig zu Holzfaserprodukten verarbeitet werden. Jede Art von Holz hat ihre Anwendung und wird aufgrund ihrer Eigenschaften verschiedenster Art und Weise genutzt. Laubholz hat einen Aufbau, welcher differenzierter ist. Es besitzt Gefäße, die ein Nadelholz nicht aufweist. Jedes Holz ist verschieden. Die Art, aber auch die Herkunft bestimmen die Eigenschaften. Eins haben sie alle gemein, sie sind biologisch abbaubar (Walenski 1994, S. 36ff). Holz kann in seiner ursprünglichen Form zu verschiedenen Zwecken benutzt werden. Jedoch wird es in den meisten Fällen weiterverarbeitet. Faserprodukte entstehen und werden in chemischen, mechanischen oder halbchemischen Verfahren hergestellt. Mit dem mechanischen Verfahren gewinnt man Holzschliff, mit dem halbchemischen Halbzellstoff und mit dem chemischen Zellstoff. 13

14 4.2 Holzfaserprodukte Holzschliff, eine Art von Holzstoff entsteht in einem mechanischen Verfahren. Die Gewinnung ist dem Sachsen Friedrich Gottlob Keller zu verdanken. J.M Voith erfand den Kettenschleifer. Hier wird Holz auseinandergezogen. Dies geschieht mithilfe von Schleifsteinen, Wärme und mechanischer Energie. Fügt man nun Wasser hinzu, so entsteht ein Brei aus Fasern. Er kann direkt verarbeitet werden oder für einen späteren Vorgang aufgehoben werden. In diesem Fall verändert er seine Dichte und wird fester. Es ist ein einfaches Verfahren bei dem eine große Ausbeute erreicht wird. Wird es zu Papier weiterverarbeitet, so ist dies lichtundurchlässig und vergilbt durch seinen hohen Lignin- Gehalt 9 sehr schnell. Verwendung findet es Bild 8: Holzfaserherstellung bei Bierdeckeln, Tortenverpackungen und als Zugabe bei verschiedenen Papierprodukten (Walenski 1994, S. 47). Halbzellstoff steht zwischen dem Holzstoff und Zellstoff. Es stellt eine Zwischenstufe dar und entsteht ebenso aus Holz, jedoch unter einem halbchemischen Vorgang. Holzschnitzel werden mithilfe von Aufschlusschemikalien bei 120 bis 135 C gekocht und im nächsten Schritt mechanisch bearbeitet. Es entstehen feine einzelne Fasern. Das Lignin bleibt in einem gewissen Teil bestehen. Halbzellstoff findet bei der Herstellung von Wellpappe oder weniger hochwertigerem und stabilen Papier Anwendung, da es beständig und lichtundurchlässig ist. Die Ausbeute ist wie bei der Herstellung von Holzschliff hoch (Walenski 1994, S. 56). Zellstoff wird mittels des sauren Sulfit-Verfahren und dem basischem Sulfat-Verfahren hergestellt. Beides sind chemische Verfahren bei denen Hackschnitzel verarbeitet werden. Die Ausbeute liegt bei 50% und ist somit nicht so effektiv, wie bei den anderen Holzfaserprodukten. Je nachdem welche Holzart man verwendet, so entscheidet man sich zwischen dem alkalischen, welches weiche und kurze Fasern entstehen lässt 9 Lignin ist ein fester Stoff, der in die pflanzliche Zellwand eingelagert wird. Sorgt für die Festigkeit von pflanzlichen Geweben. 14

15 oder dem saurem Verfahren, welches lange Fasern mit sich bringt. Auch das Endprodukt spielt eine Rolle. So verwendet man für feine Papiere das Sulfit- und für feste Papiere das Sulfat-Verfahren (Walenski 1994, S. 50). 4.3 Papierherstellung aus Holz Jacob Christian Schäffer beschrieb in seinen Bänden (1765) Versuche und Muster, ohne alle Lumpen oder doch mit einem geringen Zusatze derselben, Papier zu machen die Papierherstellung aus Holz. Jedoch war die Skepsis der Papiermüller zu groß, die Papiere entsprachen nicht der gewollten Qualität (Deutsches Museum 2011). Friedrich Gottlob Keller brachte 1840 letztendlich das Holzfaserprodukt Holzschliff in die Papierproduktion mit ein. Nicolas-Louis Robert erfand 1799 eine Maschine, mit der es möglich war Papier auf Bahnen herzustellen (Walenski 1994, S. 31). Eine Art Papierbrei wurde auf ein Sieb gegossen. Hier floss überschüssiges Wasser ab. Eine Walze transportierte das Papier dann auf eine Rolle weiter. Donkin entwickelte diese Maschine weiter und erfand eine Langsieb-Papiermaschine, mit der es erstmals möglich von Papier zu trocknen. Doch wie entsteht jetzt aus dem Baum das Papier? Hat man die Holzfaserprodukte hergestellt, so kann man in den nächsten Schritt übergehen und diese auflösen. Dies geschieht in einem mit Wasser gefülltem Pulper 10. Es werden einzelne Fasern gebildet, welche für die Weiterverarbeitung nötig sind. In der Stoffzentrale werden die Faserstoffe gemischt und mit sogenannten Hilfsstoffen, sowie Füllstoffen zugesetzt. Jedes Bild 9: Maschinelle Papierherstellung mit Holz Papier hat hier seine eigene Zusammensetzung. Der Anteil an Wasser ist noch sehr hoch und liegt bei 99%, der Rest sind Fasern. In Rohren gelangt dieses Gemisch zum Stoffauflauf. Der Papierbrei geht nun auf die Siebpartie über. Hier legen sich die 10 Unter einem Pulper versteht man einen großen Rührbottich, der in der Papier-, Karton- oder Pappenindustrie genutzt wird, um Altpapier oder Zellstoff aufzulösen. Er funktioniert wie ein übergroßer Mixer, der unter dem Treiber ein Siebblech hat worüber der Stoff abgepumpt wird. 15

16 Fasern ungeordnet auf das Band, was durch ein Schütteln des Siebes erreicht wird. Auch Wasser wird so herausgefiltert, zusätzliche Walzen entwässern ebenso. Ein dichtes Faservlies lässt die Papierbahn entstehen. Der Wassergehalt ist mit 80% noch immer hoch. Die Papierbahn gelangt nun zu zwei Pressen und weiteres Wasser wird unter Druck über die Filzbahn aufgenommen. Dieses wird aufgefangen und geht in die Stoffaufbereitung über. Der Anteil von Wasser liegt nun zwischen 50 und 70%. Von der Pressenpartie geht es nun in die Trockenpartie über. Dort wird das restliche Wasser aus der Papierbahn mithilfe von Dampf entnommen. Das Papier wird über beheizte Rollen von beiden Seiten getrocknet. Ein geringer Anteil von Wasser (ca. 8%) ist nötig, um das Papier nicht brüchig werden zu lassen. Dadurch erhält es die Festigkeit, welche gewünscht ist. Die Fasern werden nun von Wasserstoffbrücken aneinandergeheftet. Das Papier ist nun belastbar. Am Ende wird das Rohpapier auf einem Tambour aufgerollt. Dies sind große Rollen, welche dann weiter transportiert werden. Für Zeitungen ist diese Art von Papier gut geeignet. Rohpapier kann aber auch veredelt werden und erhält so eine geschlossene Oberfläche. Kalander können ebenso Papiere glätten, hier benötigt man keinen zusätzlichen Anstrich aus Kreide, Porzellanerde und Bindemittel. Stellt man Papier aus Holz her, so ist der Bedarf an Wasser zwei- bis sechsmal höher als bei der Verwendung von Recyclingpapier. Die Menge an Abfall ist höher und der Energiebedarf 3 bis viermal höher. Für die Herstellung von 1kg Frischfaserpapier benötigt man 2,2 Kilogramm Holz, 100 Liter Wasser und 4 Kilowatt je Stunde Strom. 4.4 Herkunft des Holzes und ökologische Folgen Holz kommt aus Wirtschaftswäldern, Natur- und Urwäldern, sowie von Plantagen. Deutsche Wälder werden eher weniger genutzt, sodass importiert wird. Dies geschieht weltweit. Vor allem Wälder in Skandinavien, Kanada, Spanien, Brasilien und Indonesien werden für die Gewinnung von Holz verwendet. Über 80 Prozent der Primärfasern in unserem Papier sind importiert, so die Robin Wood Umweltorganisation. Bild 10: Holzimport von Papier in Deutschland 16

17 Dies hat weitreichende Folgen für Flora und Fauna. In den skandinavischen Ländern wird in den Wäldern Kahlschlag betrieben, sodass die Tier- und Pflanzenwelt gewaltsam vertrieben wird. Ursprüngliche Wälder sind kaum auffindbar und wenn dann nur in sehr geringer Prozentzahl. Man möchte meinen, dass diese Gebiete unter Schutz gestellt werden, jedoch ist dies nicht der Fall. Auch russisches Holz ist in unserem Papier enthalten, es gelangt über Skandinavien in Form von Zellstoff nach Deutschland (Robin Wood 2016, S.1). Kanada exportiert etwa die Hälfte ihrer Holzfaserprodukte. Dieses waldreiche Land hat in den letzten Jahren jedoch viel gekämpft und schützt seit Februar 2016 fast 90 Prozent des Great Bear Rainforest Urwaldes. Hier findet keine Baumfällung mehr statt. (Robin Wood, 2016). Bild 11: Waldrodung Indonesien dagegen zerstört seine Wälder. Als großer Zellstofflieferant werden nach und nach immense Waldflächen eliminiert. Zwar zählt Deutschland nicht zum Hauptabnehmer für ihren Zellstoff, jedoch gelangt er über indirektem Wege in Form von Büchern in deutsche Geschäfte. Auch hier sind Flora und Fauna gefährdet und müssen für den Bau von neuen Zellstoffwerken weichen. Brasilien ist in kurzer Zeit zu einer der größten Zellstoff-Lieferanten geworden und vertreibt dafür Ureinwohner aus ihrem Land. Oft geschieht dies mit Gewalt (Robin Wood 2016). Zerstört man nach und nach immer mehr Bild 12: Zerstörung der Wälder Waldflächen, so hat dies weitreichende Folgen. Der Klimawandel wird verstärkt, zahlreiche Tiere und Pflanzen sind vom Aussterben bedroht. Aber auch Menschen werden von ihren Orten vertrieben. Der Wasserkreislauf wird durcheinandergebracht. Denn Bäume nehmen Wasser auf und geben es dann an ihre Umgebung die Luft wieder ab. Fehlen diese, so ist der Kreislauf gestört. 17

18 5. Maschinelle Papierherstellung aus Altpapier Der Ursprung dieses Gedankens findet sich bereits 1366 in Italien wieder, wo das Altpapier zur Weiterverarbeitung zurück zur Papiermühle gebracht werden sollte (Sandermann 1997, S. 220). Obwohl hier schon die erste Idee des späteren Recyclings entstand, konnte man diese Thematik erst wieder ab dem 18. Jahrhundert aufgreifen, als Dr. Justus Claproth sein Werk veröffentlichte, indem er niederschrieb, wie man aus bereits gebrauchten und beschriebenen Papier die Farbe wieder entfernen konnte. Bis dato wurde altes Papier lediglich für die Herstellung von Pappe genutzt (ebd., S. 220). 5.1 Benötigte Materialien Für die Herstellung von Papier werden mehrere verschiedene Materialien sowie diverse Ausgangsstoffe verwendet. Diese kann man grob in vier Gruppen unterteilen. Zuerst werden Faserstoffe benötigt, in diesem Beispiel also Altpapier. Diese Stoffe werden in Primärstoffe und Sekundärstoffe unterteilt. Als Primärfaserstoffe werden Stoffe bezeichnet, die zum ersten Mal in den Kreislauf eingeführt werden. Sekundärstoffe hingegen durchlaufen schon zum wiederholten Male den Papierkreislauf in der Fabrik. Es sind also bereits recycelte Fasern, die nach dem Gebrauch der Produktion wieder hinzugefügt wurden (Verband Deutscher Papierfabriken, Papier machen 2015, S. 1). Da diese Fasern aber nicht ewig wieder verwendet werden können - maximal sieben bis zehn Mal - weil sie mit der Zeit ihre Bindefähigkeit verlieren, müssen ständig frische Fasern (Holzstoff, Zellstoffe) dem Kreislauf zugeführt werden (Verband Deutscher Papierfabriken, Papier Kompakt 2015, S. 2). Außerdem braucht man Füllstoffe, wie beispielsweise Kreide oder Kaolin, um das Papier glatter und reißfester zu machen (VDP, Papier machen 2015, S. 2). Zusätzlich werden für einige Prozesse Hilfsstoffe wie Farbe hinzugefügt. Die letzte Gruppe beinhaltet Imprägniermittel und Leimstoffe, die meist aus Harzen, Paraffinen oder Wachsen bestehen. 5.2 Papierverarbeitungs- und Herstellungsfabrik am Beispiel Leipa Um den Kreislauf des Papiers etwas besser zu verstehen, hat unsere Gruppe an einer Werksführung in der Papierfabrik Leipa Georg Leinfelder GmbH in Schwedt/Oder teilgenommen. Herr Rüdiger Mägel, der in der Firma als Ausbildungsleiter tätig ist, war so freundlich, uns in die Prozesse der Fabrik einzuweisen und uns über das gesamte Werksgelände zu führen. Die Firma verfügt über drei Produktionsstandorte. Um größtmögliche Unabhängigkeit zu erreichen und hohe Kosten zu sparen, verfügt die Firma über eine eigene Altpapiersammelstelle vor Ort und zusätzlich ein Unternehmen 18

19 für Altpapierversorgung Leipa MAD Recycling GmbH in München, des Weiteren sechzehn eigene Lastwägen, die für den Transport der Papiere zuständig sind und seit 2010 auch über ein eigenes Kraftwerk zur Reststoffverwertung (EBS), welches einen sehr großen Teil der Energiekosten der Produktionsstätte deckt. Mit 35 Auszubildenden jedes Jahr und weit über zehn Berufen, unter anderem Schlosser, Fachkraft für Lagerlogistik und Berufskraftfahrer, ist das Unternehmen stark gefragt und wurde bereits mehrfach im Bereich Ausbildungsarbeit ausgezeichnet. Die folgenden Abschnitte beziehen sich neben weiteren angegebenen Literaturquellen, auf die mitgeschriebenen Wortbeiträge und Erklärungen des Ausbildungsleiters Herr Mägel, der uns einen guten Überblick über die Abläufe in der Papierfabrik gegeben hat Vorbereitung des Altpapiers für den Papierverarbeitungsprozess Für die Aufarbeitung von Altpapier müssen die Sekundärstoffe insgesamt zehn Schritte durchlaufen. 1. Eintrag Verschiedene Altpapiere werden auf Bändern in die Anlage gebracht. Es wird in drei Gruppen unterschieden. Deinkingware (1.11), Illustrierte (1.06) und weiße Späne ( ) die im Mischverhältnis 8:1:1 vorliegen sollten (Leipa Papierfabrik, 2015). Bild 13: Anlieferungsstelle 2. Auflösung Dem trockenen Altpapier wird Wasser zugesetzt und nicht brauchbare Stoffe (Müll) werden durch das Schleudern in der Trommel an den Rand befördert und vom Gutstoff getrennt (ebd.). 3. Grobsortierung Erste Stufe: Dickstoffreiniger Zunächst werden durch Zentrifugalkraft größere Verunreinigungen vom Faserstoff getrennt. Durch die Drehung entsteht eine Spirale, die die schweren Teilchen an den Rand befördert und diese einer weiteren Cleanerstufe unterzieht. Bild 14: Schleudertrommeln zur Mülltrennung Bild 15: Zentrifugen 19

20 Zweite Stufe: Drucksortierer Hier werden die Fasern durch ein Sieb gepresst, wobei flächige Stoffe (Klebestreifen, Folien, etc.) zurückbleiben (ebd.). 4. Reinigung Ebenso wie bei der Sortierung wird hier zum einen mit Zentrifugalkraft sowie mit einem Sieb gearbeitet. Es handelt sich bei diesem Schritt allerdings um ein geschlitztes Sieb, mit welchem man viel kleinere Teile wie Styroporteilchen, Sand und Holzstücke entfernen kann (ebd.). 5. Vorflotation Die Vorflotation dient zur Entfernung von Druckfarbteilchen mittels eines Dispersionsschaums. Dies ist also das zentrale Element der Aufbereitungsanlage. Hier werden Luftblasen erzeugt, an die sich die Druckfarbenpartikel anheften und an die Oberfläche gelangen. Dieser zurückbleibende Schaum wird einer weiteren Deinkingstufe zugeführt. Bild 16: Vorflotationsanlage und Dispersionsschaum 6. Eindickung Das Stoffgemisch wird nach einem weiteren Mal sieben in einen Scheibenfilter gebracht, wo es eingedickt wird. Der Faserstoff bleibt auf den Filterscheiben hängen, während das Wasser durch die Schlitze in die Hohlwelle gelangt (ebd.). Durch Abschlagsspritzdüsen wird der Stoff von den Filterscheiben getrennt und kann frei in die Schächte fallen. 7. Dispergierung, Bleiche (1) Der Faserstoff wird durch Zahnkränze gepresst. Dadurch werden Störstoffe zerkleinert, Druckfarbenteilchen abgeschlagen und Faserbündel aufgelöst (ebd.). Auf diese Weise wird der Stoff für das Deinken vorbereitet. Zusätzlich wird der Stoff bei diesem Schritt gebleicht und verdünnt (ebd.). 20

21 8. Nachflotation Gleiches Verfahren wie bei der Vorflotation um etwaige Restfarbe zu entfernen. 9. Eindickung, Dispergierung, Bleiche (2) Der Stoff wird ein weiteres Mal eingedickt und so fein zerteilt, dass Klebereste und Farbe keinen optischen Einfluss auf das Endprodukt haben. Es folgt ein weiterer Bleichprozess (ebd.). Bild 17: Nachflotationsanlage 10. Stapelung Im Stapelturm lagert der Stoff so lange, bis er für die weitere Verarbeitung an der Papiermaschine gebraucht wird (ebd.) Die Papierherstellung Bild 18: Stapelturm Bis das Stoffgemisch aus dem Stapelturm zum aufgewickelten Papier auf der Rolle wird, bedarf es noch einiger weiterer Schritte (erklärt anhand der Maschine der Firma Leipa in Schwedt/Oder). Bild 19: Papiermaschine der Leipa GmbH Den kompletten Vorgang kann man grob in sieben Stationen unterteilen, wobei es technisch gesehen weit mehr sind. Als erstes erfolgt die Stoffaufbereitung, bei der die Fasern nochmal sortiert und mit Füllstoffen und Hilfsstoffen vermengt werden. Auf diese Weise gelangt der Ganzstoff (je nach gewünschten Qualitätseigenschaften) in die Papiermaschine. 21

22 Anschließend kommt der Stoffauflauf, wo die einzelnen Fasern auf ein Sieb verteilt werden. Diese Siebpartie mit einem Ober- und einem Untersieb besteht aus ganz kleinen feinen Löchern, sodass das Wasser abfließen kann und die Stofffasern sich übereinander anlagern können. Der entstehende Faserfilz enthält immer noch rund 80% Wasser. Der dritte Schritt ist die Pressenpartie (Zweifachpresse und Schuhpresse). Hier wird der Stoff mittels Druck auf einen prozentualen Gehalt von 50 zu 50 (Wasser zu Stoff) gepresst. Das Papier wird hierbei mit Hilfe von Filztüchern durch Walzen gepresst. Als nächstes folgt die Vortrockenpartie. Hier verläuft das Papier über mehrere Rollen (beheizte Trockenzylinder) sodass es gleichmäßig von oben und unten trocknen kann. Es wird dabei auf ca. 160 C beheizt. Der dabei entstehende Wasserdampf wird über eine Trockenhaube aus der Maschine gesaugt. Am Ende bleibt nur noch eine geringe Restfeuchte bestehen. Anschließend kommt die Filmpresse oder Streichanlage, in der das Papier mit einer dünnen Schicht bestrichen (geleimt), vorpigmentiert und mit Feuer getrocknet wird. Nach der 1. Nachtrockenpartie folgt die Streichanlage mit weiteren Trocknungseinheiten und dem air-turn. In diesem verläuft das Papier in der Luft um eine vollständige und glatte Trocknung des gestrichenen Papiers zu ermöglichen. Weiter geht es über die 2. Nachtrockenpartie, die entweder wieder mittels Trockenzylindern, Infrarottrocknung oder Lufttrocknung erfolgt, zum Softkalander. Im Kalander findet die Glättung des Papiers statt. Dabei muss das Papier durch eine Reihe von weichen und harten Walzen geführt werden, um einen bestimmten Glätteund Glanzeffekt zu erzielen. Der letzte Schritt ist die Aufrollung. Um die Wickelhärte herauszufinden, klopft man das Papier ab, welches einen bestimmten Klang haben muss. Ergänzend wird von jeder Rolle Papier entnommen und mit verschiedenen Tests (Licht, Festigkeit, Wasseraufnahmefähigkeit) seine Qualität geprüft. Die fertigen Rollen können nun auf drei Arten weiterverarbeitet werden. Es kann sowohl geschnitten, erneut gestrichen als auch geglättet werden. Abschließend kommen die Rollen auf die Verpackungsstrasse, werden verladen und entweder im Lager verstaut oder direkt versandt. 5.3 Wasser- und Energieverbrauch Die Vorurteile, dass die Papierindustrie bei der Produktion viel Energie und Unmengen an Wasser verbraucht halten sich beständig. Allerdings hat sich auch in dieser Industrie eine Menge getan, um Energie und Wasser zu sparen und somit die Umwelt 22

23 zu schonen. Wo früher, bei den ersten Maschinen, noch ein Verbrauch von 500 bis 1000 Litern Frischwasser verzeichnet werden konnte, liegen wir heute mit einem hundertstel weit von diesen Dimensionen entfernt. Trotzdem wird es auch in Zukunft nicht gänzlich ohne Wasser funktionieren, da Wasser der Grund ist, warum die einzelnen Fasern, egal ob Holz oder Zellstoff, sich miteinander verbinden. Zusätzlich hat die Qualität des Wassers einen direkten Einfluss auf die Eigenschaften des Papiers (VDP, Papier kompakt 2015, S.1). Hinzu kommt, dass der Dampf eine treibende Kraft für die Maschinen, wie beispielsweise bei den Trockenzylindern, ist (Hamm 1990, S. 92 f.). Der fortschrittliche Ansatz der Wassereinsparung in den letzten Jahren rührt daher, dass die Industrie ihre eigenen Wasserkreisläufe hat, in denen das Wasser bis zu zehnmal wiederverwendet wird, bevor es gesäubert wird und dem Wasserkreislauf wieder zugeführt wird (VDP, Papier kompakt 2015, S.1). Dies geschieht durch spezielle Reinigungselemente, die mit der Zeit immer fortschrittlicher wurden und eine hohe Rückgewinnungsquote ermöglichen. Auch der Energieeinsatz wurde um mehr als die Hälfte in den letzten 50 Jahren mit Hilfe der Kraft-Wärme-Kopplung gesenkt (ebd.). Hierbei wird das Altpapier, welches nicht für die Papierproduktion geeignet ist, als Energielieferant genutzt, indem es verheizt wird und auf diese Weise mehr als ein Drittel des Primärenergiebedarfs abdeckt (Sandermann 1997, S. 227). Es wird von Grund auf weniger Energie benötigt, da man bei der Verwertung von Altpapier keine Energie in das Abholzen, Transportieren, Lagern, Zerfasern und Aufbereiten von Holz investieren muss. 5.4 Papierprüfung und Normen Das Papier heutzutage nicht gleich Papier ist, dürfte bereits jedem bekannt sein. Es gibt unterschiedliche Größen, Formen, Farben und Variationen. Damit man bei dem breiten Angebot noch durchblickt, mussten verschiedene Verfahren entwickelt werden, die die Produktion und damit auch das Ergebnis normen. Mittlerweile funktioniert fast nichts mehr ohne die Normierung. Im deutschen Raum gilt die DIN Norm (Deutsches Institut für Normierung) als Standard, auch wenn sich zunehmend die internationalen Norm (ISO, Internationale Organisation for Standardization) durchsetzt. Zusätzlich gibt es noch die europäische Norm (EN) (Walenski 1994, S. 152). Die Normierung geht sogar so weit, dass es ein einheitliches Normklima in einer Fabrik geben muss, nach DIN EN (ISO 187). Damit wird sichergestellt, dass das Mikroklima 23

24 in der Produktionsstätte, also die Luftfeuchtigkeit, die durch die Lüftung beeinflusst wird, als auch die Temperatur konstant bleiben und das hergestellte Papier immer gleichen Bedingungen ausgesetzt wird. Das ist besonders wichtig, weil Papier und Kartons hygroskopisch sind und eine Änderung des Klimas sich negativ auf das spätere Druckverhalten auswirken könnte. Bei den Prüfkriterien geht es vorwiegend um die Beschaffenheit der Papiere, die man in drei Testbereiche einteilen kann (ebd., S. 152): die Bedruckbarkeit, die Verdruckbarkeit und die Eigenschaften, die beides beeinflussen. Bei der Bedruckbarkeit geht es eher um die optische Qualität, wie beispielsweise Glätte, Weißgrad oder Gleichmäßigkeit der Oberfläche, wohingegen es bei der Verdruckbarkeit um das Verhalten des Papiers in der Maschine, wie die Einreißfestigkeit, Bruchlast oder Feuchtdehnung geht, die das Laufverhalten und die -geschwindigkeit beeinflussen. Eigenschaften die beide Bereiche betreffen, können sein, die Staubfreiheit, der ph-wert oder die Trocknung der Druckerfarbe. Prüfverfahren können sowohl automatisch, als auch mechanisch ablaufen. Für die Automatischen sind oftmals genormte Maschinen, sowie Labore vonnöten. Diese haben alle eine spezielle DIN beziehungsweise ISO Norm und werden nach bestimmten Prüfund Testmethoden wie zum Beispiel der PTS (Papiertechnischen Stiftung) geprüft. Dazu gehören Tests zur Berstfestigkeit, zur Saugfähigkeit gegenüber Wasser (Cobb- Test), zur Dichtemessung, zur Messung der Färbung, des Glanzes und noch viele weitere. Die mechanische Messung kann direkt vor Ort, mit einem Papierstück von der Rolle vorgenommen werden. Diese Tests durften wir auch mit Herrn Mägel durchführen. Mit Hilfe einer Schwarzlichtlampe wurden die Qualität, die Beschaffenheit, als auch die Lichtdurchlässigkeit des Papiers überprüft. Hier konnte man deutlich den Unterschied zwischen dem Altpapier und einem Frischfaserpapier erkennen, welches wesentlich glatter in der Struktur war. Es gab ein Kontrollblatt, das vorgab, wie viele Fasern und Strukturunebenheiten erkennbar sein durften, damit das Papier noch die gewünschte Qualität aufwies. Zusätzlich wurden die Reißfestigkeit und die Wasseraufnahmekapazität geprüft und unter einem Mikroskop untersucht. Zum Schluss musste noch die Wickelhärte der Rolle überprüft werden, indem man mit einem speziellen Hammer auf die Seite der Rolle schlug. Dieses musste einen ganz bestimmten Klang aufweisen. Das beständigste Papier und somit auch welches, dass für Unterlagen und Archivierungsmaterial verwendet wird, wird nach der Alterungsbeständigkeitsnorm, der ISO- 24

25 Norm 9706 hergestellt. Der größte Teil allerdings wir nach der DIN Norm 6738 Papier und Karton hergestellt. 6. Vergleich zwischen Frischfaser-Papier und Recycling-Papier In Deutschland herrscht ein hoher Pro-Kopf-Verbrauch von Papieren. Vergleicht man die Herstellung von Recycling-Papier und Frischfaser-Papier, so lassen sich sowohl Unterschiede, als auch Gemeinsamkeiten finden. Die Ökobilanz von recycelten Papier ist wesentlich besser als von Papier, welches aus frischen Fasern hergestellt wird. Im Vergleich wird die Menge von Altpapier beziehungsweise Holz, der Wasserverbrauch, der Gesamt-Energie-Verbrauch sowie die CO2-Emission gegenübergestellt. In allen Belangen schneidet die Produktion mit Altpapier besser ab. Eine Ersparnis von 60 bis 70 Prozent kann somit erzielt werden. Quelle der Zahlen: vdp Bild 20: Vergleich des Produktionsverbrauchs Bei der Verwendung von Holz ist der Wasserverbrauch erhöht und die Transportwege lang. Denn wer Papier aus Frischfasern herstellen möchte, der benötigt Holzfaserprodukte, wie Holzschliff. Diese Holzfaserprodukte werden kaum in Deutschland hergestellt und müssen daher importiert werden. Die Aussage, dass Recycling-Papier qualitativ schlechter sei, ist veraltet. Urkunden und andere Dokumente können ohne Probleme auf solche Papiere gedruckt werden. Haltbarkeit Recycling-Papier ist ebenso lange haltbar wie Frischfaser-Papier. Tests ergaben, dass es das Maximum der Lebensdauerklassen erreicht. Beide Papiere sind mit LDK ausgezeichnet und dürfen alterungsbeständig genannt werden (Walenski 1994, S. 203). 25

26 Mineralölgehalt Mineralöle gelangen durch Druckerschwärze in das Papier. Wird Recycling-Papier hergestellt, so werden zwar viele Stoffe entfernt, jedoch bleiben minimale Reste bestehen und können durch Tests nachgewiesen werden. Druckereien, welche auf mineralölhaltige Farben verzichten, sollten daher gefördert werden (UBA 2015). Preis In unseren Supermärkten findet man günstige Druckerpapiere. Vergleicht man die Preise mit denen von Recycling-Papier, so sind diese oft geringer. Das hängt mit der Herkunft von Zellstoff zusammen. Raubbau verursacht weniger Kosten und unterliegt keinen Vorschriften. Das Umweltbundesamt spricht daher für die Verwendung von Recycling-Papier, welches den Kriterien des Blauen Engel nach RAL-UZ14 entspricht (UBA 2015). Papierfarbe Liest man Recycling-Papier, so denkt man sofort an dunkles gelbliches Papier. Doch dem ist nicht so. Heutzutage findet man Papiere in unterschiedlicher Weiße. Je höher die Weiße, desto mehr Arbeitsschritte sind nötig, beziehungsweise können nur bestimmte Altpapiersorten verwendet werden. Optisch hat man bei der Verwendung keine Nachteile und bekommt mit einem recycelten Papier die gleiche Qualität, wie bei einem Papier aus frischen Fasern (UBA 2015). Herstellung Die Herstellung von beiden Papieren ist in den Produktionsschritten Stoffaufbereitung, Stoffauflauf, Pressenpartie, Trockenpartie und Veredelung gleich. Je nach Art des Papiers werden verschiedene Veredelungsschritte angewandt. Dies trifft sowohl auf Frischfaser- Papiere, als auch auf Recycling-Papiere zu. Lediglich in der Vorbereitung der Ausgangsstoffe gibt es Unterschiede, welche in dieser Arbeit erläutert wurden. Bei der Herstellung von Rohfaserprodukten, wie Zellstoff und Holzstoff werden große Mengen an Wasser und Energie benötigt (UBA 2015). Bild 21: Rohstoffverbrauch der Papierindustrie 26