Das Projekt "Kartonherstellung im Trockenverfahren - Ein innovatives und umweltfreundliches Verfahren zur wasser- und energiesparenden Produktion von Karton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Ingenieurwissenschaften, Institut für Naturstofftechnik, Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik durchgeführt. Ausgangssituation/Problemstellung:
Die Herstellung von Papier, Karton und Pappe erfolgt traditionell in einem Nassprozess. Dabei sind die notwendigen Teilprozesse mitunter so wasser- und energieintensiv, dass die Papierindustrie zu den größten Energieverbrauchern des produzierenden Gewerbes zählt. Hauptgrund hierfür ist vor allem der Gebrauch von Wasser, da dieses zusätzlich zu den Fasern gepumpt und gefördert werden muss. Vor allem aber muss das Wasser auf mechanischen und später thermischen Weg wieder entfernt werden, wobei insbesondere die Trocknung den energieintensivsten Produktionsschritt darstellt.
Aus den genannten Gründen stellt sich nicht erst seit den Zeiten stark steigender Energiekosten die Frage, warum nicht auf Wasser verzichtet werden kann, um Papier bzw. Karton in einem Trockenprozess herzustellen. Ein Vorbild für die geplante Entwicklung bietet die Faserplattenherstellung, deren ursprüngliche Produktion im Nassverfahren nahezu vollständig durch umweltfreundlichere Trockenverfahren ersetzt wurde.
Forschungsziel/Forschungsergebnis:
Das Forschungsvorhaben zielt ab auf die wissenschaftlich-technologische Entwicklung eines neuen innovativen Verfahrens zur nahezu wasserlosen und energiesparenden Produktion von Karton. Voraussetzung hierfür ist die Entwicklung einer trockenen Prozesskette, die es erlaubt, das verwendete Altpapier ohne Wasserzugabe in Einzelfasern zu zerlegen, papierfremde Bestandteile und Verunreinigungen zu entfernen, die Einzelfasern zu einem trockenen Faserflies zu legen und anschließend unter Zuhilfenahme eines geeigneten Bindemittels zu einem Karton zu pressen.
Untersuchungen in Labor und Technikum haben gezeigt, dass die Kartonherstellung im Trockenverfahren unter wirtschaftlichen und qualitativen Gesichtspunkten grundsätzlich möglich ist und die erzielten Festigkeitseigenschaften mit denen konventionell hergestellter Kartons vergleichbar sind. Darüber hinaus können Produkte mit besonders hohen flächenbezogenen Massen hergestellt werden, die im konventionellen Prozess zu Entwässerungs- und Trocknungsproblemen führen würden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch der Einsatz eines Bindemittels, da durch den weitgehenden Wasserverzicht keine klassischen Wasserstoffbrückenbindungen erzeugt werden können.
Die Entwicklung eines geeigneten Bindemittels stellte sich als größte Herausforderung des Projekts dar, da neben den produktspezifischen Eigenschaften auch noch andere Faktoren eine entscheidende Rolle spielen. Anfängliche Versuche mit typischen Bindemitteln der Faserplattenindustrie (Kondensationsharze, Isocyanat) konnten die grundsätzliche Machbarkeit zwar nachweisen, jedoch nicht die Anforderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und insbesondere der Rezyklierbarkeit erfüllen. Erst durch die Entwicklung eines speziellen stärkebasierenden Bindemittels war es möglich, neben den qualitativen Zielvorgaben an das fertige Produkt auch dessen Rezyklierbarkeit zu gewährleisten. (Text gekürzt)
Das Projekt "Einsatz umweltverträglicher Substanzen bei der Papierherstellung zur Adsorption bzw. Komplexierung von Störstoffen und zur Reduzierung biologisch schwer abbaubarer Hilfsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung München durchgeführt. Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist es, unter Sicherung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtprozesse die aus dem Einsatz biologisch schwer oder nicht abbaubarer Chemikalien bei der Faserstoffbleiche bzw. bei der Bekämpfung von Harzen und anderen hydrophoben Störstoffen resultierenden Umweltbelastungen zu verringern oder zu vermeiden. Im Mittelpunkt des Projektes sollte die Erarbeitung und die Bewertung neuer Maßnahmen zur Substitution der synthetischen Komplexbildner DTPA und ETPA durch umweltverträglichere Prozesshilfsmittel bei der oxidativen Holzstoffbleiche sowie bei der Bekämpfung von Harz und sonstigen hydrophoben Stoffen stehen. Die Untersuchungen ergaben, dass sich Störstoffe durch den Einsatz von kationischem Talkum, kationischem Kaolin sowie sauer modifizierten Bentoniten an der Oberfläche der Mineralien adsorbieren und mit dem Papier austragen lassen und somit zu einer Störstoffentlastung im System führen. Dadurch werden Parameter, wie Laufeigenschaften der Papiermaschine, Effektivität von kationischen Additiven, Füllstofferhöhung ohne Festigkeitsverlust sowie die Papierqualität positiv beeinflusst. Als indirekte Harzbekämpfungsmassnahme bietet sich der Einsatz von Komplexbildnern an, die dabei Metallionen binden, und somit die Agglomerierung der Harzteilchen verhindern. Die Untersuchungen zeigten, dass die Wirkung von Komplexbildnern durch Kombination mit Dispergiermittel (wie z.B. Polyasparaginsäure) verbessert werden. Die Bleichversuche zeigten, dass biologisch abbaubare Komplexbildner vom Typ Gluconat, Citrat, Iminodibernsteinsäuresalze oder Polyasparaginsäuresalze allein kein Substitut für DTPA sind. In Kombination mit einem anorganischen Ionenaustauscher auf Basis von modifiziertem Bentonit konnte sich der Weißgrad deutlich verbessert werden. Mit anderen Komplexbildnern auf Basis von Phosphonat und ihren Derivaten sind bei entsprechender Anwendung annähernd die gleichen Bleichergebnisse erzielbar.
Das Projekt "Das KLW-Programm als modernes Instrument der raumdynamischen Analyse (graphisch-reproduktionstechnischer Teil)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Kartographie durchgeführt. Als Ausgangslage dient das in den siebziger Jahren gestartete Kulturlandschaftswandel-(KLW-)-Programm zur Erfassung der Landschaftsveraenderungen in 26 Testgemeinden der Schweiz durch einheitliche Erhebung der Bereiche Siedlung, Landwirtschaft und Grundeigentum. Das heutige Projekt will anhand einer Testgemeinde diese Methodik ueberpruefen und weiterentwickeln. Ferner sollen Perspektiven zur Fortsetzung des nationalen Programms entwickelt sowie die praktische Anwendbarkeit dynamischer Raumdaten geprueft werden. Im graphisch-reproduktionstechnischen Teil soll die Umsetzung der verschiedenartigen Daten und Ergebnisse in dynamischen Karten erprobt werden. Dazu werden integrale digitale Kartenherstellungsmethoden entwickelt.