Papierherstellung

Die Papierherstellung ist ein Prozess, mit dem aus verschiedenen Rohstoffen Papier, Karton und Pappe hergestellt werden. In der modernen Papierherstellung sind die zwei wichtigsten Rohstoffe Holz und Altpapier. Aus ihnen werden die Faserstoffe Zellstoff, Holzstoff und Altpapierstoff als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Papier gewonnen. Zellstoff wird im Rahmen der Zellstoffherstellung aus Holz in chemischen Verfahren hergestellt und Holzstoff gewinnt man mit Hilfe mechanischer Verfahren durch die Holzstoffherstellung. Altpapierstoff geht aus der Aufbereitung von Altpapier während der Altpapierstoffherstellung hervor. Neben diesen drei Faserstoffarten geht außerdem ein beträchtlicher Teil an Nichtfaserstoffen, nämlich Füll- und Hilfsstoffe, in die Produktion ein. Die Papierherstellung an sich lässt sich in drei grundlegende Produktionsstufen unterscheiden: die Stoffaufbereitung, die Papiermaschine und die Papierveredelung wie das Bestreichen mit Farbe oder Glätten der Oberfläche.

Holz ist der wichtigste Rohstoff der Papierherstellung. Je nach Verfahren muss das Holz zu Hackschnitzeln aufbereitet werden oder kann direkt als Rundholz verwendet werden. Zunächst werden durch den Faseraufschluss die Fasern vom Lignin getrennt. Lignin ist ein Bindemittel, welches die Fasern zusammenhält. Der daraus erhaltene Faserstoff geht darauf in Form einer Faser-Wasser Suspension in die Papierherstellung ein. Alternativ kann die Faser-Wasser Suspension auch aus Altpapier erzeugt werden. In der Papierfabrik werden die Fasern entsprechend der Papiersorte nachbearbeitet und mit Füllstoffen vermischt, bevor sie in der Papiermaschine zur Papierbahn gepresst werden. Die Papierbahn wird schließlich getrocknet und abhängig von der Papiersorte noch weiteren Stufen der Oberflächenbehandlung unterzogen.

In Deutschland wurden im Jahr 2014 22,5 Millionen t Papier, Karton und Pappe hergestellt. Davon entfielen 8,7 Millionen t auf grafische Papiere, 11 Millionen t auf Verpackungsmaterial, 1,4 Millionen t auf Hygienepapiere und 1,4 Millionen t auf technische Spezialpapiere.

Der Energieverbrauch der Papierherstellung entfällt zum Großteil auf die Trocknung der Papierbahn in der Papiermaschine, wofür große Mengen Dampf benötigt werden. Darüber hinaus kann je nach Herstellungsprozess die Erzeugung des Zell- und Holzstoffes sehr energieintensiv sein. Besonders das Mahlen des Holzes weist einen hohen Stromverbrauch auf. Strom wird auch für die Bereitstellung von mechanischer Energie in Pumpen, Walzen oder Pressen in hohem Maße benötigt.

Der Energieverbrauch einer Papierfabrik hängt von verschiedenen Faktoren wie der Papiersorte, der Zusammensetzung der Ausgangsstoffe sowie dem jeweiligen Standort ab. Nicht-integrierte Papierfabriken, die keine Herstellung des Faserstoffes am Standort aufweisen haben, benötigen typischerweise 400 bis 600 kWh Strom je t Papier sowie 4 bis 7 GJ Brennstoffe für die Erzeugung von Dampf. Einzelne Standorte können teilweise deutlich von diesen Mittelwerten abweichen.