Zellstoffherstellung

Die Zellstoffherstellung ist ein Prozess zur Produktion von Zellstoff während der Papierherstellung. Zellstoff wird durch chemische Aufschlussverfahren aus Holz gewonnen. Rundholz wird dabei zuerst mechanisch entrindet und zu Hackschnitzeln verarbeitet. Die Rinde kann thermisch verwertet werden. Anschließend findet in der Kochung bei ca. 130 bis 150 °C unter Zugabe von Kochchemikalien und Wasser der Aufschluss, d. h. die Trennung in Fasern, statt. In verschiedenen Stufen werden Prozessparameter variiert und verschiedene zusätzliche Chemikalien beigegebenen. Hierbei wird das Lignin vom Zellstoff abgetrennt. Die faserige Struktur bleibt dabei weitgehend erhalten. Für den Kochprozess können kontinuierliche Kocher und sogenannte Batch-Kocher verwendet werden. Während kontinuierliche Kocher bei gleicher Investition höhere Durchsätze erreichen, wird mit Batch-Kochern, die nach jedem Kochvorgang entladen und neu beladen werden, eine höhere Qualität erreicht. Nach der Kochung wird der Zellstoff abgetrennt, gewaschen und gebleicht. Falls die Papierproduktion nicht am gleichen Standort stattfindet wird der fertige Zellstoff zuletzt entwässert und zwischengetrocknet.

Im Weiteren ist ein erheblicher Aufwand zur Rückgewinnung der Kochchemikalien notwendig, die sich zusammen mit dem abgetrennten Lignin in der sogenannten Ablauge befinden. Dazu wird diese in Verdampfern auf ca. 70 bis 80 Prozent Feststoffgehalt eingedickt und anschließend verbrannt, wodurch die Kochchemikalien zu einem Großteil zurückgewonnen werden können.

Bei Einführung der Ablau­gen­verbrennung war die hauptsächliche Motivation die Rückgewinnung der Chemikalien. Heute wird die entstehende Wärme als Prozesswärme verwendet und deckt in der Regel den Wärmebedarf der Zellstoffherstellung. Vorhandener Wärmeüberschuss wird an integrierten Standorten, an denen sowohl Faserstoff als auch Papier hergestellt wird, als Prozesswärme für die Papierproduktion verwendet. An nicht-integrierten Standorten kann er zur Stromproduktion verwendet werden. Bei modernen effizienten Fabriken übersteigt diese Stromproduktion den Eigenbedarf der Fabrik. Die Überproduktion wird dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Die weltweite Zellstoffproduktion konzentriert sich auf Länder mit großen Waldvorkommen, z. B. Kanada oder in Europa Skandinavien. Deutschland importiert den Großteil des benötigten Zellstoffs.

Bei der Zellstoffproduktion wird zwischen dem Sulfatzellstoffverfahren und dem Sulfit­zellstoffverfahren unterschieden. Während dem Sulfitzellstoffverfahren in Deutschland noch eine vergleichsweise hohe Bedeutung zukommt, wurden in Europa 2008 nur 2,2 Millionen t von insgesamt 27,5 Millionen t Zellstoff mit dem Sulfitverfahren hergestellt. Die verbleibende Menge wurde mit dem Sulfatzellstoffverfahren hergestellt. Weltweit kommt beim Neubau von Anlagen fast ausschließlich das Sulfatverfahren zum Einsatz.