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Papier- und Zellstoffindustrie

Auf dem Weg zur klimaneutralen Industrie

Papierrollen in der Produktion

Papierherstellung verursacht hohe Treibhausgasemissionen

Rund 3.000 verschiedene Sorten Papier, Pappe und Karton aus Holz- und Zellstoff sind täglich im Umlauf. Als Verpackungsmaterial dienen sie dem Schutz und dem sicheren Transport von Produkten. Damit sind sie im Verkauf und der Logistikbranche unverzichtbar. Papier ist als bedruckbares Medium in Form von Büchern und Zeitungen fester Alltagsbestandteil und findet umfangreiche Anwendung als Hygieneartikel (Papiertaschentücher, Küchenrolle, Toilettenpapier).

2020 wurden rund 21,3 Millionen Tonnen Papier, Karton und Pappe in Deutschland produziert. Die Papierindustrie ist damit Emittent von circa 14,2 Millionen Tonnen fossil gebundenem CO2. Das entspricht etwa 7,1 Prozent der gesamten Industrieemissionen im gleichen Jahr. Dabei sind die prozessbedingten CO2-Emissionen in der Zellstoff-, Holzstoff- und Papierherstellung im Vergleich zu den energiebedingten Emissionen vernachlässigbar.

Klimafreundliche Technologien zur Wärmeerzeugung

Die Herstellung von Papier geht mit einem hohen Bedarf an Wärme einher. Diese ist für die Entwässerung und Trocknung von Holzhackschnitzeln notwendig, die in einer Chemikalienlauge gekocht werden.  Die Wärme wird zum größten Teil über Dampf sowie durch direkte Befeuerung (z. B. für Heißluft) erzeugt.  Die dafür genutzten fossilen Brennstoffe setzen CO2 frei. Lösungsansätze für diesen Prozessschritt bestehen darin, den Strom- und Dampfbedarf durch erneuerbare Energien zu decken und auch das bei befeuerten Trocknungsprozessen verwendete Erdgas zu ersetzen. Eine Möglichkeit dafür stellt die Teilelektrifizierung der Prozesskette und das Umstellen auf Wasserstoff oder reines Biogas dar. Allerdings herrscht sowohl für die befeuerten Trocknungsprozesse als auch für einige noch wenig verbreitete Dampferzeugungstechnologien – wie der Einsatz von Geothermie – noch Forschungsbedarf.

Klimafreundliche Lösungsansätze sind die Teilelektrifizierung der Prozesskette und das Umstellen auf Wasserstoff oder reines Biogas.

Verfügbarkeit erneuerbarer Energien begrenzt

Herausforderung für die Umstellung hin zu einer klimaneutralen Produktion ist insbesondere die nicht ausreichende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien. Nach wie vor besteht das Risiko von Versorgungsengpässen durch die fluktuierende Stromerzeugung. Selbst kurze Unterbrechungen in der Stromversorgung von weniger als einer Sekunde können zu beachtlichen Schäden führen. Das ist insbesondere auf die synchronisierten Produktionsketten in der Papierindustrie zurückzuführen. Für einen effizienten Einsatz erneuerbarer Energien ist es daher erforderlich, das Strommarktdesign anzupassen und klimaneutrale Prozesse zu fördern. Wird zudem die gesetzliche Grundlage für die Möglichkeit der CO2-Abscheidung und -Speicherung aus Biomasse (BECCS) geschaffen, könnte die Branche als CO2-Senke gelten.

Kontakt

Dr. Pascal Freund
Referent für Grundstoffchemie, Papier- und Zellstoffindustrie, Prozesswärme, Wasserstoff
0355 47889-109 E-Mail schreiben weitere Informationen

Fachforum Papier

Die KEI Fachforen bringen regelmäßig Branchenexpert*innen der energieintensiven Industrie zusammen.

Zur Veranstaltungsreihe

Drei Fragen an...

Dr. Heinz Joachim Schaffrath, TU Darmstadt

Dr. Heinz Joachim Schaffrath spricht im Interview über die Rezyklierbarkeit von Verpackungen und welche Herausforderungen Verbundmaterialien für das Recycling von Papierprodukten bergen.

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Geförderte Projekte

SAHARA

Im Projekt „SAHARA“ arbeiten die Unternehmen Essity Operations Mannheim GmbH und J.M. Voith SE & Co. KG an einem neuen, elektrifizierten Verfahren zur trockenen Herstellung von Papierhandtüchern, um die CO2-Emissionen im Trocknungsprozess zu reduzieren.

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Praxisbeispiele

Eine Glühlampe mit integriertem Zahnrad vor dem Hintergrund der Papierproduktion

Kabel ZERO

Tiefen-Geothermie-Anlage zur klimaneutralen Papiertrocknung

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Hochspannungs-Elektrodenkessel

CO2-neutrale Wärmeproduktion u. a. in der Papierindustrie

Studien zur Dekarbonisierung der Papierindustrie