Was steht in diesem Text? Mit diesem Text sollen Hintergründe und Probleme
bei der Papierherstellung beleuchtet und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt
werden.
Projekt 19: Ökologische Umgestaltung der Uni Oldenburg - Schreibtisch AG
Gliederung:
1. Woher kommt das Holz für unser Papier?
2. Aus welchen Bestandteilen besteht der Hauptrohstoff Holz?
3. Aus welchen Bestandteilen besteht Papier?
4. Welche Wirkung hat die Papierherstellung auf die Umwelt?
5. Nutzung bereits hergestellter Faserstoffe: Recycling
Papier und Ökologie
Papier wird in allen Bereichen unseres Alltags eingesetzt und ist aus
unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Entsprechend hoch ist der Verbrauch an
diesem faserigen Material: In Deutschland liegt der durchschnittliche
Pro-Kopf-Verbrauch bei umgerechnet 120 DIN A 4-Seiten pro Tag (das 5fache
des Weltdurchschnitts) und ist weiterhin steigend. Der Anstieg geht auf
vermehrte Werbung, Verpackung, Fotokopien und Computerausdrucke zurück.
Beispielsweise verbrauchen Studierende allein in der Uni-Bibliothek ca.
100 000 Blatt Fotokopierpapier, wovon viele unnötig sind und schon bald im
Mülleimer oder bestenfalls im Altpapier landen.
Diese Zahlen zeigen deutlich, dass vielen nicht bewusst ist, wie die
Papierherstellung von statten geht und welche enormen Umweltbelastungen
damit verbunden sind. Mit diesem Text sollen Hintergründe und Probleme
bei der Papierherstellung beleuchtet und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt
werden.
Die Herstellung von Papier erfolgt in zwei Schritten: Zunächst werden
Papierfasern gewonnen, die später zu Papier verfilzt werden. Der Rohstoff
für die Herstellung von Papierfasern ist fast ausschliesslich Holz. Sehr
selten werden auch Lumpen und andere Pflanzen zu Papierfasern verarbeitet.
1. Woher kommt das Holz für unser Papier?
Papierfasern werden größten Teils dort hergestellt, wo das zu verarbeitende
Holz wächst. Da unsere heimischen Wälder für unseren enormen
Papierverbrauch nicht ausreichen, importieren wir über 80% der frischen
Papierfasern aus dem Ausland. Über die Hälfte aller in Deutschland
verbrauchten Fasern kommen allein aus den nordischen Urwäldern
Skandinaviens, Kanadas und der USA. Diese Wälder ermöglichen es, dass kaum
Tropenhölzer zu unserem Papier verarbeitet werden muss, doch die
Auswirkungen ähneln sich sehr.
Täglich werden riesige Flächen der über Jahrhunderte gewachsenen Wälder
kahlgerodet - Wälder, die nicht nur für unser Weltklima von großer
Bedeutung sind, sondern vielen dort lebenden Menschen und Tieren die
Lebensgrundlage bieten und alle mit Sauerstoff versorgen.
Zurück bleiben entweder kahle Flächen, die beim nächsten Regen abgespült
werden, oder riesige Monokulturen aus schnell wachsendem Holz, wie in
Portugal z.B. Eukalyptus. Hier sind nach kurzer Zeit die Böden wegen des
einseitigen Nährstoffentzugs ausgelaugt und veröden ebenfalls zu einer
kahlen Fläche, wenn nicht schon vorher "Schädlinge" über die Monokultur
hergefallen sind.
2. Aus welchen Bestandteilen besteht der Hauptrohstoff Holz?
Holz besteht zu 40 bis 50% aus Zellulosefasern, zu 20-30% aus Lignin und zu
15-35% aus Hemizellulosen. Den Rest stellen Öle, Harze, Gerb- und
Farbstoffe.
Zellulose ist die Gerüstsubstanz des Holzes und der wichtigste
Ausgangsstoff für Papierfasern. Lignin ist eine Art biologischer Kitt, der
die Zellulosefasern zusammenhält (es wird auch als Holz im Holz
bezeichnet). Hemicellulosen sind begleitende Kohlenhydrate der Zellulose.
3. Aus welchen Bestandteilen besteht Papier?
Papier besteht grob gesehen aus drei Komponenten: Faserstoffe, Füllstoffe,
Leim.
Faserstoffe werden aus den im Holz enthaltenen Zellulosefasern hergestellt.
Bei Faserstoffen wird zwischen zwei Grundarten unterschieden, dem Holzstoff
und dem Zellstoff. Durch eine Mischung beider Faserstoffarten können
Papiere mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden.
Zellstoff: Die Herstellung von Zellstoff läuft auf chemischen Wege, wobei
Lignin und Hemizellulosen grösstenteils entfernt werden und oft in die
Abwässer gelangen. Nur die übriggebliebene Zellulose wird zu Zellstoff
verarbeitet, d.h. nur 40-50% des Holzes kann zu Zellstoff und damit zu
holzfreiem Papier verarbeitet werden.
Bei der Zellstoffproduktion wird zwischen zwei Herstellungsverfahren
unterschieden.
Das "Sulfitverfahren" erfordert ein sorgfältig entrindetes Holz (meist
Nadelholz), das anschliessend zerkleinert und mit Hydrogensulfit- oder
Sulfitlösungen gekocht wird.
Beim "Sulfatverfahren" können nahezu alle Hölzer, sowie
Sägewerksabfälle, Bugasse und Stroh eingesetzt werden. Diese werden mit
Natronlauge oder Natriumsulfid gekocht.
Sulfatzellstoffwerke sind an ihrem Geruch nach faulen Eiern zu erkennen, da
sie Schwefelwasserstoff freisetzen. Während sich dieser Zellstofftyp
weltweit am meisten durchgesetzt hat, gibt es z.Z. in der dicht besiedelten
Bundesrepublik fast nur Sulfitfabriken.
Um dem Zellstoff seine "hohe Weisse" zu geben, werden Reste des Lignins mit
Chlor oder Chlorverbindungen herausgelöst oder die Farbträger des Lignins
mit Saürstoffverbindungen zerstört (siehe unter Bleiche).
Die Papierfasern aus Zellstoff werden anschliessend zu holzfreiem Papier
verarbeitet.
Holzstoff: Holzstoff wird mechanisch mit dem Holzschliff-Verfahren
hergestellt. Das Holz wird mit hohem Druck auf einen Schleifstein gepresst,
wobei bis zu 95% aller Bestandteile des Holzes in Holzstoff umgewandelt
werden (die Ausnutzung des Holzes ist also höher als bei Zellstoff).
Ausserdem bleiben die Fasern lang, was dem späteren Papier eine hohe
Festigkeit gibt. Durch das im Holzstoff enthaltene Lignin tritt jedoch bald
eine Vergilbung des Papieres ein.
Die Bleichung des Holzstoffes erfolgt mit Wasserstoffperoxid (Umwandlung der
farbgebenden Teile im Lignin) Füllstoffe dienen der Qualitätsverbesserung
von Papier. Es werden mineralische Stoffe (Koalin, Talkum, Kieselerde u.ä.)
dem Papierstoff hinzugegeben, um Papier geschlossener, weisser,
geschmeidiger zu machen. Die Zusätze können bis zu 30% ausmachen. Das
meist verwendete Koalin kann vereinzelt Schwermetalle wie Blei und Chrom
beinhalten.
Leim macht das Papier tintenfest. Der Leim aus pflanzlicher oder chemischer
Herstellung wird bei der Leimung dem Papierstoff zugegeben und mit
schwefelsaurer Tonerde auf den Papierstoff fixiert. Die Oberflächenleimung
erfolgt später mit tierischem Leim.
4. Welche Wirkung hat die Papierherstellung auf die Umwelt?
Papier wird in zwei Schritten hergestellt. Zunächst wird aus Holz in der
Papierfaserfabrik der Faserstoff gewonnen und gebleicht. Dieser wird in das
Abnehmerland (z.B. Deutschland) transportiert und dort in der Papierfabrik
zu fertigem Papier verarbeitet.
Besonders die Herstellung des Faserstoffs hat gravierende Auswirkungen auf
die Umwelt, wobei es Unterschiede zwischen den beiden Faserarten gibt.
Zellstoff: Die beiden Herstellungsarten des Zellstoffs (Sulfat- und
Sulfit-Verfahren) wirken sich unterschiedlich auf die Umwelt aus. Beim
Sulfatprozess können die schwefelhaltigen Chemikalien für das Kochen des
Holzes weitgehend wiedergewonnen werden, was beim Sulfitverfahren nicht so
effektiv machbar ist. Die restlichen Schwefelverbindungen, wie
Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und giftige organische
Schwefelverbindungen, gelangen an die Luft und verursachen einen für
Zellstoffabriken typischen Gestank nach faulen Eiern.
Fasern, die beim Kochprozess verloren gehen und in die Gewässer gelangen,
nehmen bei der biologischen Zersetzung den für Fische lebensnotwendigen
Sauerstoff. Verfilzen sich die Fasern zu einem sogenannten "Faserbett",
vernichten sie alles Leben in der Nähe der Abwasserleitungen.
Zusätzlich gelangen Aluminiumsalze, die für das Reinigen der Abwässer der
Chemikalienrückgewinnung eingesetzt werden, in Gewässer und können Fische
schädigen.
Holzstoff: Holzstoffabriken leiten die ausgewaschenen Holzreste gewöhnlich
in Gewässer ein. Besonders problematisch ist dies bei der chemischen
Behandlung von Holzstoff mit Schwefelverbindungen. Diese Verbindungen werden
nicht zurückgewonnen, wodurch schwer abbaubare giftige organische
Schwefelverbindungen, Harzsäuren und andere Holzbestandteile in die
Gewässer gelangen.
Bleichen: Die Bleichvorgänge sind bei Holz- und Zellstoff völlig anders.
Der Zellstoff wird durch Entfernung des Lignins, das nach dem Holzkochen
übrig geblieben ist, gebleicht. Dafür werden Chlorgas oder andere
chlorhaltigen Chemikalien (wie Chlordioxid, Hypochlorid) eingesetzt. Circa
10% des Chlors verbindet sich zu organischen Chlorverbindungen (sogenannten
Organochlorverbindungen) und gehen ins Abwasser. Eine genaue Analyse der
Abwässer ist schwierig, da hunderte verschiedene Stoffe entstehen. Es
wurden jedoch viele kritische, z.T. verbotene Stoffe gefunden, wie PCP, Per,
Tri - sogar Dioxine konnten nachgewiesen werden. Pro Tag leiten normale
Zellstoffabriken 30 bis 80 Tonnen solcher Stoffe in Flüsse, Seen und Meere
ein. Eine biologische Abwasserreinigung ist nicht möglich, da die Natur
diese langlebigen Gifte nicht abbauen kann. Sie reichern sich in der
Nahrungskette an und verursachen bei Fischen verminderte Fortpflanzung,
Schwächung des Immunsystems, Leberschäden, Blutveränderung, Störungen im
Elektrolythaushalt und Stoffwechselschäden.
In die Luft entweicht leichtflüchtiges Chloroform, das Lebervergiftung
hervorruft und im Verdacht steht, krebserregend zu sein. Vielerorts gelangen
erhebliche Mengen Chloroforms ins Trinkwasser.
Schwerflüchtige organische Chlorverbindungen bleiben im Klärschlamm und
wandern auf Deponien.
Verbesserungen bringt der Einsatz von Sauerstoff, der jedoch Chlor nicht
völlig ersetzen kann (chlorarme Bleichung). Ganz ohne Chlor kommt die
Bleichung mit Wasserstoffperoxid aus, die bei der Bleichung von Holzstoff
und zunehmend auch beim Zellstoff Anwendung findet. Wasserstoffperoxid
beseitigt giftige Harzsäuren und zerfällt während und nach der Bleichung
zu Saürstoff und Wasser. Bei diesem Prozess wird das farbgebende Lignin
nicht herausgelöst, sondern chemisch verändert. (chlorfreie Bleichung)
5. Nutzung bereits hergestellter Faserstoffe: Recycling
Beim Recycling dienen die bereits vorhandenen Faserstoffe im alten Papier
als Rohstoff für neues Papier. Dadurch entfällt die Frischfasergewinnung
als umweltschädigendster Prozess der Papierherstellung.
Altes Papier wird mit viel Wasser in einzelne Papierfasern zerlegt und
Verunreinigungen, wie Heftklammern, Drahtverschnürungen, werden entfernt.
Aus dem übrigen Faserbrei werden durch Luftzufuhr Druckfarben, Füllstoffe
und zu kurze Fasern an die Oberfläche geblasen und abgeschöpft
(De-inking). Diese Abfälle müssen als Sondermüll abtransportiert werden,
weil in Druckfarben und Füllstoffen noch geringe Mengen giftiger
Schwermetalle eingearbeitet sind. Wird Papier im normalen Müll gesammelt,
gelangen diese Stoffe unkontrolliert in die Abluft der Verbrennungsanlagen
und in die Böden bei der Deponierung.
Soll das Papier nach der Entfernung dieser Stoffe noch mehr aufgehellt
werden, wird es einer Wasserstoffperoxidbleiche unterzogen.
Bei UWS-Papier nach vup-Standard wird ganz auf De-inking und Bleiche
verzichtet und Wert auf geschlossene Wasserkreisläufe gelegt. Diese Art der
Papierwiederverwertung ist die umweltschonendste.
Bei jedem Recycling werden die Papierfasern verkürzt. Durchlaufen die
Fasern eine bestimmte Anzahl von Recycling-Prozessen, sind sie unbrauchbar.
Ein "RC-Kollaps" ist jedoch nicht zu befürchten, da sich im Altpapier
genügend Papier befindet, das noch nicht recycliert wurde. Dadurch ist es
möglich, Papier aus 100% Altpapier herzustellen.
Schließlich werden die recyclierten Fasern wie frische Fasern verfilzt und
über heisse (100 C) Walzen zur Entwässerung geführt. Dieses kommt einer
Desinfizierung gleich und bedeutet, dass auch Recycling-Papier keimfrei ist
und sogar zum Verpacken von trockenem, nicht fettenden Lebensmitteln
geeignet ist.
Einsatz von Recycling-Papier
Heutzutage kann dem Recycling-Papier eine so gute Qualität verliehen
werden, dass Sorten für fast jeden Verwendungszweck erhältlich sind. Die
Einkaufspreise weichen zu denen der Frischpapiere kaum ab. Prinzipiell
könnte Recycling-Papier sogar billiger sein, doch durch schlechte
Verkaufszahlen sind Altpapierhandelnde gezwungen, hohe Preise für ihre Ware
zu verlangen und das Papier zu exportieren oder Müllverbrennungsanlagen zu
beliefern. (Z.B. beliefert die Niedersächsische Landeslotterie die Müll-Vergrennungs-Anlage
Hameln mit den mehreren Millionen Lottoscheinen, die aus dem gesamten Land
zusammenkommen und nicht nur gut brennbar, sondern auch gut recyclierbar,
weil sie sortenrein sind).
Beim Einsatz von Recycling-Papier gibt es kaum Nachteile zum Frischpapier.
Beschreibbarkeit: Eventülle Unterschiede bei der Beschreibbarkeit ergeben
sich nicht aus der Papierart, sondern sind auf unterschiedlichen
Holzstoffgehalt und Leimung zurückzuführen.
Kopierer: Auf den üblichen Kopierern kann Recycling-Papier sowohl als
Kopiervorlage als auch als Kopierpapier verwendet werden. Treten beim
Kopieren auf Recycling-Papier Betriebsstörungen auf, so ist dieses auf
mangelndes Auffächern des Papieres, ein ungeeignetes Papier oder
überfällige Gerätewartung zurückzuführen. Gleiches gilt für eventuelle
Geräteverschmutzungen, wie z.B. Verstauben des Gerätes. Hinsichtlich der
Tonerhaftung und Tonerverbrauch ergaben sich bei Langzeituntersuchungen des
Bundesamtes für Materialprüfung (BAM) keine maßgeblichen Unterschiede.
Beim Tonerverbrauch kann Recycling-Papier sogar besser abschneiden. In der
Lesbarkeit sind bei der Verwendung von Recycling-Papier (auch bei längerem
Lauf) keine Einbussen gegenüber weissem Normalpapier zu verzeichnen.
Allerdings leidet die Lesbarkeit, wenn auf einem Kopierer, der Grautöne gut
verarbeitet, Kopien von Kopien (Generationen) gezogen werden. Diesem kann
durch entsprechende Gerätewahl und Kontrasteinstellung begegnet werden.
Laserdrucker: Die beim Kopierer erzielten Ergebnisse entsprechen denen der
Laserdrucker (Staubarmut, Tonerhaftung, etc.). Auch hier ist wichtig,
geeignetes Recycling-Papier zu benutzen - spezielle Recycling-Papiere für
diesen Verwendungszweck werden angeboten. Das Bundesamt für
Materialprüfung (BAM) hat in einer Testreihe festgestellt, dass die
Laserausdrucke auf DIN-gerechtem Recycling-Papier vollständig den
gestellten Anforderungen entsprachen. Das gilt für Heiß- und Kaltfixierer
gleichermassen.
Tintenstrahldrucker: Für diese Druckergattung gibt es
spezielle Recycling-Papiere auf dem Markt. Die Erfahrungen sind durchweg
positiv.
Nadeldrucker und Schreibmaschinen machen ebenfalls keine
Probleme.
Telefaxgeräte: Während ältere Telefaxgeräte mit Thermopapier beschickt
werden mussten, sind heute Geräte auf dem Markt, die wie Laser- oder
Tintenstrahldrucker arbeiten. Obwohl diese Geräte noch nicht ausreichend
erprobt wurden, sind ähnliche Ergebnisse wie bei den genannten Druckertypen
zu erwarten. Druckereien: Im Druck hängt die Verwendbarkeit von
Recycling-Papier stark von dem Gerätetyp ab. Bei gewerblichen Druckereien
ergeben sich weder bei Rollen- noch bei Formatware drucktechnische Probleme.
Kauf von Papier
Die ökologischen Vorteile von Recycling-Papier dürfen nicht darüber
hinwegtäuschen, dass auch diese Papiere einmal aus frischen Fasern bestand
und hergestellt werden musste. Deshalb ist ein sparsamer Umgang
empfehlenswert (d.h. keine unnötige Platzverschwendung, beidseitige
Beschriftung).
Wenn Papier gebraucht wird, sollte auf Recycling-Papier zurückgegriffen
werden, da es umweltfreundlicher ist und für fast alle Zwecke völlig
ausreicht. Die Sammlung und das Recycling von Altpapier bekommt dadurch
wieder einen wirtschaftlichen Anreiz und das Müllvolumen wird gesenkt, was
gleichzeitig die Müllverbrennungsanlagen überflüssig macht.
Herstellung von Recycling-Papier
Vorhandenes Papier enthält bereits Faserstoffe (-> Bestandteile des
Papieres). Da die Gewinnung von neuen Faserstoffen (sogenannten
Frischfasern) der umweltschädigendste Prozess bei der Papierherstellung
ist, erscheint es sinnvoll Faserstoffe, die bereits (z.B. im Papier)
verarbeitet sind, wiederzugewinnen. Dazu wird altes, benutztes Papier
eingesammelt und mit viel Wasser zerfasert. Heftklammern,
Drahtverschnürungen und andere Verunreinigungen werden entfernt. Der
gewonnene Altpapierstoff kann ohne weitere Behandlung zu Papier, Packpapier
etc verarbeitet werden. Diese sogenannten UWS-Papiere verursachen die
geringste Umweltverschmutzung überhaupt.
Sind die Ansprüche an die Helligkeit des Recycling-Papieres höher, müssen
die Druckfarben zusätzlich chemisch durch "de-inking"-Verfahren
herausgelöst werden. Gegebenenfalls wird noch ein Bleichmittel (in
Deutschland meist Wasserstoffperoxid) hinzugegeben. Die Druckfarben werden
an die Oberfläche geblasen und als Schlamm abgeschöpft. In einer
Recycling-Fabrik gehen zwischen 10 und 25% des angelieferten Altpapieres
verloren. Das betrifft vor allem Füllstoffe und Streichmittel, in kleineren
Mengen Druckfarben und zu kurze Fasern. Dabei kann das meist verwendete
Streichmittel Koalin giftige Schwermetalle wie Blei oder Chrom enthalten,
und vereinzelt treten noch Schwermetalle wie Kobalt, Kupfer und Zink in
Druckfarben auf.
Obwohl es sich dabei nur um geringe Mengen handelt, sind die Abfälle des
Papierrecycling nicht völlig unproblematisch. Dieses ist kein Problem, das
durch das Recycling entsteht, sondern bereits bei der Herstellung bzw. beim
Bedrucken des Papieres. Wird das Papier nicht recycliert, gelangen diese
Giftstoffe auf die Deponie und in die Luft.
Um Papier wiederzuverwerten muss Papier gesammelt und Recycling-Papier
gekauft werden, was nicht ein Anstieg des Papierverbrauchs insgesamt
bedeutet, sondern vielmehr eine Umstellung von Frischpapier auf
Recyclingpapier. Für das Recycling eignet sich am besten sortenreines
Papier (Zeitungspapier, unbedrucktes Papier...), doch auch gemischte
Papiersorten eignen sich zum Wiederverwerten. Vollkommen ungeeignet und
störend sind selbstdurchschreibende und plastikhaltige Papiersorten, wie
Milchtüten, Pappteller...)
Entscheidungshilfen beim Papiereinkauf
Es gibt viele verschiedene Arten und Einsatzgebiete von Papier. Für einen
umweltbewussten Umgang mit Papier ist es am wichtigsten, Papier nur dann
einzusetzen, wenn es nicht anders geht, und es gut auszunutzen (beidseitig
beschriften). Besonders bei Computer-Druckern und Fotokopierern, aber auch
zum "Schmieren" wird unnötig viel Papier verbraucht - gleiches gilt auch
für Werbung und Verpackung.
Nach Möglichkeit sollte Recycling-Papier verwendet werden, da dies für die
meisten Anwendungen ausreicht. Heutzutage gibt es Recycling-Papiere von so
hoher Qualität, dass sie Problemlos in Fotokopierern und Laserdruckern
eingesetzt werden können (leider wurden nach dem Einsatz von schlechten
Recycling-Papiersorten schlechte Erfahrungen gemacht). Kommt es besonders
auf den optischen Eindruck an (also Fotobände, Kunstdrucke und Kunstwerke),
lässt sich chlorfrei gebleichtes Papier einsetzen, was nicht unbedingt eine
Qualitätsminderung sein muss.
Verwirrung stiftet die handelsübliche Bezeichnung "holzfreies Papier". Sie
bedeutet nur, dass dieses Papier aus Zellstoff hergestellt ist und kein
Lignin (das "Holz im Holz") enthält. Die Bezeichnung ist kein Garant für
umweltschonende Herstellung - eher im Gegenteil.
Recycling-Papier: aus Altpapier werden Druckfarben herausgewaschen und kurze
Fasern abgeschöpft. Dadurch wird das Papier heller und stabiler
UWS-Papier: 100% Altpapier, keine Entfärbung, Bleichung ohne Färbung,
Leimung mit Naturharzen und Kartoffelstärke; geschlossener Wasserkreislauf,
geringer Energieverbrauch
chlorfrei: bezeichnet die Umweltbelastung des Herstellungsverfahrens
(Sulfit-Verfahren); ohne Chlor gebleichter Zellstoff
holzfrei: Zellstoff, der praktisch kein Lignin enthält. Entfernung von
Lignin (Bleichung!) mit Chlor (Sulfit-Verfahren oder Sulfat-Verfahren)
holzhaltig: Holzstoff, der noch fast das gesamte Lignin enthält, d.h.
entweder ungebleicht oder Bleichung mit Wasserstoffperoxid (chemische
Struktur des Lignin wird geändert und dadurch Lignin entfärbt)