Das Projekt "Energieeinsparung bei der Erzeugung von TMP durch gezielte Hackschnitzelvorbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Holz- und Papiertechnik, Professur für Papiertechnik durchgeführt. Ausgangssituation/ Problemstellung: Mit Refinerverfahren erzeugte Holzstoffe (TMP und CTMP) haben gegenüber konventionel-lem Holzschliff (SGW) ein höheres Festigkeitspotential aufzuweisen. Nachteilig sind der hohe spezifische Energiebedarf bei den Refinerverfahren und eine erhöhte Abwasserbelastung bei CTMP. Die Suche nach Wegen zur Verringerung des spezifischen Energieverbrauches bei der Herstellung von TMP ist bereits seit längerer Zeit Gegenstand von Forschung und Entwicklung. So wurde versucht, mit der Optimierung des Temperaturprofils im Verlauf der mehrstufigen Zerfaserung und einer veränderten Zerfaserungsgeschwindigkeit einen Beitrag zur Energieeinsparung zu leisten (z.B. RTS-Verfahren, Thermopulp). Darüber hinaus wird die Abwärme des Verfahrens zur Dampferzeugung und für Heizzwecke im Prozessverlauf genutzt. Mit dem Einsatz energiereicher Strahlung zur Hackschnitzelvorbehandlung soll ein neuer Weg beschritten werden, den spezifischen Energieeinsatz bei diesen Verfahren zu reduzieren. Durch eigene Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass bei Bestrahlung von Hackschnitzeln mit energiereichen Elektronenstrahlen Rupturen in der Zellwand und Mittellamelle auftreten, wodurch eine Energieeinsparung bei der Zerfaserung erreicht werden könnte. Neben der Ausbildung von Rupturen im Holz kommt es anscheinend bei der Bestrahlung zu einer Ligninkondensation, die durch die stattfindende Radikalbildung an allen Holzbestandteilen bewirkt wird. Die Ligninkondensation soll mit einer Bisulfitbehandlung der Hackschnitzel vor der Bestrahlung zurückgedrängt werden. Es ist zu erwarten, dass zur Kompensation einer bei der Bestrahlung initiierten Radikalbildung relativ geringe Einsatzmengen an Bisulfit ausreichend sind. Forschungsziel/Forschungsergebnis: Mit der Anwendung energiereicher Strahlung soll eine Reduzierung des Energiebedarfes beim TMP-Verfahren erreicht werden. Ziel ist die Erarbeitung optimaler Bedingungen für die Hackschnitzelvorbehandlung, so dass der Energiebedarf deutlich gesenkt wird, ohne dass Eigenschaftsverschlechterungen eintreten. Eine Reduzierung des Energiebedarfes um mindestens 15 % wird angestrebt. Zunächst wurde untersucht, wie sich die Vorbehandlungsschritte Bestrahlung oder Imprägnierung auf den Energieverbrauch bei der TMP-Erzeugung und die Faserstoffeigenschaften auswirken. Während die Elektronenbestrahlung zu einer Energieeinsparung führt, kommt es bei einer Imprägnierung zu einem Anstieg des Energieverbrauches. Durch die Imprägnierung wurde der Faserlangstoffgehalt im TMP erhöht. Demgegenüber bewirkt die Bestrahlung (ohne Vorimprägnierung) eine merkliche Reduzierung des Faserlangstoffgehaltes, die Zunahme des Splittergehaltes, aber auch des Feinstoffes. Analoge Ergebnisse wurden bei der Faserlängenanalyse gefunden. Die Durchreißfestigkeit des TMP wurde nach einer Hackschnitzelimprägnierung verbessert, nach einer Bestrahlung etwas reduziert. Bei der Zugfestigkeit sind die Unterschiede geringer. (Te
Das Projekt "Optimierung der Bedingungen bei der Hackschnitzelvorbehandlung zur Energieeinsparung bei der TMP-Erzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Holz- und Papiertechnik, Professur für Papiertechnik durchgeführt. Ausgangssituation/ Problemstellung: Mit Refinerverfahren erzeugte Holzstoffe (TMP und CTMP) haben gegenüber Holzschliff (SGW) ein höheres Festigkeitspotential aufzuweisen. Nachteilig ist der hohe spezifische Energieaufwand bei den Refinerverfahren. Im Rahmen des INFOR-Projektes 64 R (Energieeinsparung bei der Erzeugung von TMP durch gezielte Hackschnitzelvorbehandlung) konnte nachgewiesen werden, dass durch energiereiche Strahlen (Elektronenstrahlen) in Kombination mit einer geringfügigen Imprägnierung der Hackschnitzel mit Bisulfit eine Reduzierung des spezifischen Energiebedarfes für die mechanische Zerfaserung erreicht werden kann, ohne dass die Faserstoffeigenschaften des erzeugten TMP verschlechtert werden. Die Bestrahlung für die Versuche im Jahre 2004 (Vor-Projekt) waren mit einer Bestrahlungsenergie von 1 MeV und darüber durchgeführt worden. Die Aufwendungen für den Strahlenschutz wären bei geringerer Bestrahlungsenergie wesentlich zu reduzieren. Forschungsziel / Forschungsergebnis: Hauptziel für die laufenden Untersuchungen ist die Reduzierung der anzuwendenden Bestrahlungsenergie. Zur Abklärung, inwieweit das möglich ist, wurden Versuche mit auf 0,6 MeV reduzierter Bestrahlungsenergie im Vergleich zu 1 MeV durchgeführt. Die gewählten Versuchsbedingungen an der Bestrahlungsanlage mit 0,6 MeV ergeben nach Berechnungen näherungsweise die gleiche Tiefendosisverteilung, wie bei einer zweiseitigen Bestrahlung mit je 0,3 MeV. Die bisher durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, dass mit reduzierter Bestrahlungsenergie praktisch die gleichen Energieeinsparungen bei der TMP-Erzeugung erreicht werden können. Es ist vorgesehen, diese Resultate durch weitere Untersuchungen zu bestätigen. Von einem Teil der erzeugten Faserstoffe wurden Faserstoffeigenschaften ermittelt. Die erreichten Festigkeitswerte zeigen, dass die durchgeführte Hackschnitzelvorbehandlung keine Reduzierung der Festigkeit der Faserstoffe bewirkt. Hieraus ist ersichtlich, dass mit den Labor-TMP-Stoffen nach unterschiedlicher Vorbehandlung das für Industriestoffe übliche Festigkeitsniveau für den Tear-Index erreicht wird. Eine Detailaussage zum Einfluss der Versuchsbedingungen wird nach Abschluss der laufenden Untersuchungen möglich sein. Analoge Ergebnisse liegen für den Tensile-Index vor. Die ermittelten Werte für den Tensile-Index liegen im oberen Teil des für den TMP in der Literatur angegebenen Bereiches und übersteigen diesen teilweise. Diese Ergebnisse zeigen Reserven auf, die Bedingungen im Hinblick auf eine Energieeinsparung weiter zu variieren. Untersuchungen im Jahr 2004 hatten ergeben, dass infolge der Vorbehandlung durch Imprägnierung und Bestrahlung bei der TMP-Erzeugung ein geringfügiger Anstieg des CSB zu verzeichnen war. Analysen der Inhaltsstoffe der Wasserproben mittels Pyrolyse/GC-MS haben nun ergeben, dass dieser Zuwachs an CSB vor allem auf Zuckerkomponenten zurückzuführen ist. Damit ist eine leichte biologische Abbaubarkeit dieser Su
Das Projekt "Energieeinsparung bei der TMP-Erzeugung durch Elektronenbestrahlung der Hackschnitzel und Kombination der Bestrahlung mit weiteren Energie einsparenden Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Holz- und Papiertechnik, Professur für Papiertechnik durchgeführt. Ausgangssituation/Problemstellung: Holzstoff ist sowohl für die Papier- als auch für die Holzfaserwerkstoffherstellung ein wichtiger Primärrohstoff. Von Nachteil ist jedoch der hohe spezifische Energiebedarf für die Erzeugung von Refinerholzstoffen - vor allem angesichts der aktuellen und der mittelfristig zu erwartenden Entwicklung der Energiepreise. Unter dem Aspekt der optimalen Rohstoffnutzung ist die Produktion von Hochausbeutefaserstoffen wegen der hohen Ausbeute zweifellos der richtige Weg. Dies würde noch mehr gelten, wenn es gelänge, den Nachteil des hohen spezifischen Energieverbrauchs signifikant zu reduzieren. Forschungsziel/Forschungsergebnis: Ziel des Projektes ist es, den Energiebedarf bei der TMP-Erzeugung durch Kombination einer Elektronenstrahl-Behandlung mit einer Imprägnierung der Hackschnitzel bei gleichbleibender oder verbesserter Faserqualität zu reduzieren und ein entsprechendes Verfahren für die Herstellung hochwertiger Papiere und Holzfaserwerkstoffe zu entwickeln. Durch die Optimierung des Verfahrens der Elektronenbestrahlung der Hackschnitzel in Kombination mit einer Imprägnierung und deren Kombination mit anderen, Energie einsparenden Verfahren wird eine 20 bis 30%ige Netto-Energieeinsparung angestrebt. Um negative Folgen für die Faserstoffqualität zu vermeiden, ist eine Optimierung der Verfahrensparameter an den modifizierten Faserstoff notwendig. Anwendungen/Wirtschaftliche Bedeutung: Der innovative Beitrag der angestrebten Forschungsergebnisse besteht zum einen in der Beseitigung der - aus früheren Untersuchungen - bekannten Nachteile der Elektronenbestrahlung durch eine Kombination der Elektronenstrahlbehandlung der Hackschnitzel mit einer vorhergehenden Imprägnierung. Durch die angestrebte Optimierung des Verfahrens soll ein völlig neuartiges Verfahren zur Energiereduktion bei der Herstellung von Holzfaserwerkstoffen, wie MDF, HDF und Holzfaserdämmplatten und für die Herstellung von Hochausbeutefaserstoffen für die Papierindustrie bereitgestellt werden. Durch die Energieeinsparung bei der Erzeugung der Halbstoffe können die Vorteile der Einsparung von Holzressourcen durch Herstellung von Hochausbeutefaserstoffen verstärkt genutzt werden. Damit wird ein Beitrag zur weiteren Verbesserung der Nachhaltigkeit der Papier- und Holzwerkstoffproduktion geleistet. Weiterhin soll in diesem Projekt der mittel- und langfristig vorgesehene ökologische Waldumbau, d. h. die Wiederaufforstung mit Mischwäldern durch die Einbeziehung von ausgewählten, bisher für die Holzstofferzeugung kaum genutzten, Laubhölzern berücksichtigt werden.