Papier- und Pulpindustrie

Diese zwei Industriezweige sind in der Regel von einander getrennt. Die Pulp (Papiergrundstoff) Industrie und die eigentliche Papierherstellungsindustrie produzieren unterschiedliche Abwässer, ebenso die Recyclingindustrie. Deshalb werden diese drei Industriezweige getrennt voneinander behandelt. 

Produktionsprozess Pulpindustrie

Die Zusammensetzung des Abwassers richtet sich nach der Beschaffenheit der Grundstoffe, die zur Herstellung eingesetzt werden (Holz, Bagasse (Nebenprodukt der Zuckerrohrherstellung), Stroh, Hanf, etc.). Es gibt fünf grundlegende Prozesse der industriellen Pulpherstellung, die entweder mit oder ohne Bleiche geführt werden. Ohne die Bleiche, hat Papier eine Braunfärbung, die auf Ligninreste im Papier zurückzuführen sind. Nachteil der Bleiche ist die stärkere Belastung der Umwelt, da durch diesen Produktionsschritt mehr Wasser verbraucht wird und bedenkliche Chemikalien wie Chlor (ist stark eingeschränkt worden), eingesetzt werden. Die heute verwendeten Bleichmethoden, bei denen Sauerstoff, Peroxide oder Ozon eingesetzt werden, sind dagegen weit weniger umweltbelastend aber nicht ganz so effektiv wie die Chlorbleiche.

Pulpherstellung

Chemische Prozesse

Zur Herstellung des Pulps von Fein- und Druckpapieren, werden zwei chemische Prozesse eingesetzt, das Sulfat- und das Sulfit- Verfahren, die allerdings immer wieder modifiziert werden.

Der Kraft (Sulfat-) Aufschluss ist ein alkalischer Aufschluss bei dem das Lignin durch NaOH und Na₂S aufgeschlossen wird. Dieses Verfahren eignet sich für alle Hölzer und ist sehr effektiv. Nachteil, ist die Bildung geruchsintensiver Mercaptane und Sulfide. Anschließend muß das Papier, stärker als beim „Sulfid- Prozess“, gebleicht werden. 

Die entstehenden Prozessabwässer enthalten SO₂ und haben einen pH- Wert zwischen 8 und 9 und werden nach dem Prozess neutralisiert. Sie werden nicht mit Prozesswasser aus anderen Bereichen gemischt, sondern wie sie sind gereinigt. Der BSB zwischen 1-2g/L, der CSB bei 4-7g/L. Die Schwankungen resultieren aus der Verwendung unterschiedliche Hölzer.

Das Sulfit- Verfahren ist ein saurer Aufschluss und ist empfindlicher gegenüber Ästen und Rinden, da diese nicht so gut aufgeschlossen werden wie beim Kraft (Sulfat-) Aufschluss. Auch Harze können den Prozess stören. Dafür bietet dieser Prozess zur Herstellung des Pulp mehr Varianten an und ist weit weniger geruchsintensiv. Die Festigkeit des Papiers ist nicht so hoch wie nach dem Sulfat Verfahren. 

Halbchemische Prozesse

Am Verbreitesten ist der NSSC (neutral sulphite semichemical) Prozess, der eine Ausbeute von etwa 75% hat. 

Der TMP (thermo- mechanical- prozess) wird in erster Linie zur Herstellung von Zeitungspapier verwendet und kommt ohne chemische Vorbehandlung aus. Die Effizienz liegt zwischen 90 und 95%.

Der neue CTMP (chem- thermo- mechanical prozess) hat eine hohe Effizienz (ca. 95%) und verbraucht relativ wenig Wasser, dagegen aber mehr Energie als andere Verfahren.

In modernen Anlagen fallen gewöhnlich folgende, zu reinigende Abwässer an

• Bleichstofflösungen

• Waschlösungen

• Verdampfungskondensate

Die Mengen Abwasser sind sehr groß:

• bei mechanischen Prozessen 30m³/t und bei chemischer Prozessführung 150m³/t Pulp, die außerdem hohe Konzentrationen unlöslicher Verunreinigungen (Fasern, CaCO₃), 10-30%, enthalten

• BSB und CSB variieren, je nach behandelter Holzart (BSB₅- 100- 1000mg/L; CSB- 300- 4000mg/L)

Die anfallenden Abwässer werden durch Verdampfung und Wiedergewinnung beseitigt.

Papier Abwässer

Papier wird entweder aus „neuem“ Pulp, oder aus recycelten Papieren hergestellt. Je nach Qualität des Pulps, ist es zur Verarbeitung unterschiedlicher Sorten Papier geeignet. Dem Papier wird während des Herstellungsprozesses Kaolin, Kalziumcarbonat und/ oder Titandioxid zur Färbung zugesetzt. Weitere Chemikalien wie organische Füllstoffe (Latex, Verseifungsmittel), Farbstoffe, Aluminiumsulfat, u.a. werden dem Pulp zur Fertigung spezieller Papiersorten zugesetzt, oder um die Fertigung zu vereinfachen.

Die Entfärbung kann durch zwei Verfahren erfolgen:

Waschen mit viel Wasser, oder waschen mit wenig Wasser, aber chemischen Zusätzen, wie z.B. Natriumsilikat, Natriumcarbonat, fettigen Säuren oder nichtionischen Waschmitteln.

Wenn Pulp aus recyceltem Papier verwandt wird, sind im Abwasser außerdem Reste von Plastik, Metallteilchen (z.B. Büroklammern, etc.) u.a. Verunreinigungen enthalten die später abfiltriert werden. Bei Verwendung von Chlor zur Bleiche, ist das Abwasser mit Chlor belastet. Je nach dem ob Chlor als Chlordioxid oder als Gas eingesetzt wurde, ist auch die Belastung des Abwassers unterschiedlich. Chlordioxid ist wesentlich umweltschonender als der Einsatz von Chlorgas. 

Problemstoffe bei der Chlorbleiche sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, die als AOX (adsorbierbares organisches Halogen) zusammengefasst werden. Dieser Wert gibt die Gesamtheit der sich organisch gebundenen Halogene an, allerdings sind andere Halogene als Chlor nicht in Verwendung.

Papierrecycling

Aus recyceltem Papier wird wieder Pulp hergestellt. Da das bereits verwendete Papier beschrieben war, muß es gebleicht werden. Dazu stehen die oben genannten Verfahren zur Verfügung. 

Fragen zu Papier:

http://www.papier-und-mehr.de/wissen/papier/auswahl.htm?/wissen/papier/papier_fachbegriffe.htm