Streichfarben­rück­gewinnung in der Papierproduktion

Kurzbeschreibung

Bei einem Großteil der Papiere wird zur Verbesserung der Bedruckbarkeit, der Weiße, der Glätte und anderer Eigenschaften eine Streichfarbe (Mischung aus Pigmenten, Bindemitteln und weiteren Verbindungen) aufgetragen. Bei der Herstellung von solchen gestrichenen Papieren fallen bei verschiedenen Arbeitsschritten, wie beim Sortenwechsel und der Reinigung, streichfarbenhaltige Abwässer an. Im Jahr 2006 stellte die Zellstoff- und Papierfabrik Sappi Ehingen GmbH im Zuge von Umbauarbeiten die Papier- und Streichmaschine PM6/SM6 von einfach auf mehrfach gestrichene Papiere um, wodurch der Rohstoffbedarf an Streichfarbenpigmenten und die Abwasserbelastung anstiegen. Eine vollständige Rückführung der Pig-mente in den Produktionsprozess war bisher aufgrund von Verunreinigungen und einem zu niedrigen Feststoffgehalt von nur 1-5 Prozent nicht möglich. Die Pigmente gelangten mit dem Produktionsabwasser in die Betriebskläranlage und wurden als pigmenthaltiger Schlamm zusammen mit anderen Schlämmen und Faserrückständen entsorgt.

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines Verfahrens, durch welches Streichfarbenpigmente vollständig aus streichfarbenhaltigen Abwässern zurückgewonnen werden können. Um die recycelten Pigmente direkt im Produktionsprozess wieder einsetzen zu können, ist ein Feststoffgehalt von mindestens 50 Prozent im Endprodukt notwendig. Neben den Rohstoffeinsparungen sollten durch das Vorhaben auch Minderungen im Frischwasserverbrauch, CO₂-Ausstoß und der Gesamtreststoffe der Papierfabrik erreicht werden.
Ergebnis des Vorhabens ist das ESAP (Ehinger-Streichfarbe-Abwasser-Pigment) – Verfahren, mit dem es nun möglich ist, Streichfarbenpigmente zu 100 Prozent aus Abwässern zu recyceln und dem Produktionsprozess direkt wieder zuzuführen. Die streichfarbenhaltigen Abwässer werden gesondert erfasst und getrennt von den übrigen Fabrikationsabwässern weiter behandelt. Nach einer zweistufigen Siebung zur Entfernung von größeren Verunreinigungen werden die Pigmente ausgeflockt und durch Sedimentation abgetrennt. Die Trockensubstanz der Streichfarbe erhöht sich dadurch auf 20 Prozent. Der dabei entstehende Klarwasserüberstand wird in den Produktionsprozess zurückgeführt. Anschließend werden die eingedickten Ab-wässer inklusive der noch enthaltenen kleineren Verunreinigungen in einer Kugelmühle auf die notwendige Korngröße feinst vermahlen. Durch die feine Vermahlung sind die Verunreinigungen nicht mehr sichtbar und stellen bei der Wiederverwen-dung keine Beeinträchtigung dar. Nach der Mahlung erfolgt eine weitere Aufkon-zentrierung auf einen Feststoffgehalt von 50 bis 55 Prozent. Auch an dieser Stelle wird Klarwasser in den Produktionsprozess zurückgeführt. Eine Feststoffregelung verbessert die Prozessstabilität und gewährleistet einen gleichbleibend hohen Fest-stoffgehalt von über 50 Prozent in der recycelten Streichfarbe.

Durch das Verfahren ergibt sich eine erhebliche Reduzierung der Umweltbelastungen sowie Rohstoffeinsparungen. Die Realisierung der 100-prozentigen Pigmentrückgewinnung spart pro Jahr einen Rohstoffbedarf von 3.500 Tonnen Frischpig-ment. Das Recycling der Streichfarbenpigmente verbraucht 70 Prozent weniger Energie als die Herstellung des frischen Pigments. Diese Energieeinsparungen sowie verminderte Rohstoff- und Entsorgungstransporte führen insgesamt zu einer jährli-chen Senkung des CO₂-Ausstoßes um rund 330.000 Tonnen. Durch die hohe Qualität der zurück gewonnenen Streichfarbe sind keine Bleichmittel zur Erhöhung der Weiße notwendig. Auch der Einsatz von Bioziden und Flockungsmitteln wird durch das Verfahren gemindert. Die spezifischen Verluste bei der Papierproduktion wurden um etwa 60 Prozent reduziert. Das zurück gewonnene Klarwasser ist ein hochwertiger Frischwasserersatz und kann im Produktionsprozess wieder verwendet werden, so dass eine jährliche Wassereinsparung von etwa 130.000 Kubikmeter realisiert werden konnte.

Das Vorhaben zeigte erstmals, dass eine vollständige Streichfarbenrückgewinnung mit einer hohen Qualität der recycelten Streichfarbe umweltschonend und wirtschaftlich realisierbar ist. Die einzelnen Komponenten des Verfahrens sind erprobt und werden hier in innovativer Zusammenstellung neu kombiniert. Durch das vergleichsweise einfache Anlagenkonzept kann das Verfahren ohne größeren Aufwand auch bei anderen Anlagen mit Streicherei eingesetzt werden.