Grasfasern in der Papierindustrie - Berechnung der CO₂ -Verminderung durch Gras- als Alternative zu Frischfasern

Um die Klimaziele der Bundesregierung und der internationalen Gemeinschaft zu erreichen, ist eine Defossilizierung aller Wirtschaftszweige erforderlich. Mit einem Anteil von rund 22% an den deutschen Treibhausgasemissionen im Jahr 2018 kommt dem Industriesektor eine wichtige Rolle zu [1]. Bei der Analyse von Wirtschaftszweigemissionen mit Basis 2016 zeigt sich, dass die Papierindustrie die drittmeisten CO2‑Emissionen aller Wirtschaftszweige ausstößt [2].

Die Creapaper GmbH hat ein Verfahren zur Verarbeitung von Grasfaserpellets entwickelt, mit dem ein Teil des herkömmlichen Zellstoffs bei der Papierherstellung ersetzt werden kann. Das Verfahren trägt potenziell zur Dekarbonisierung der Papierindustrie bei. Die FfE wurde von Creapaper beauftragt, die Auswirkungen der Verwendung von Grasfasern im Papierherstellungsprozess auf den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen zu analysieren.

Anhand der von Creapaper bereitgestellten Energieverbrauchsdaten berechnet die FfE die Emissionsbilanz für jeden Prozessschritt der Grasfaserpelletherstellung. Die Analyse ermöglicht den Vergleich der Energie- und Emissionsdaten in der Produktion von Grasfaserpellets mit konventionellem Zellstoff. Die Ergebnisse früherer Arbeiten, in denen die Herstellung von konventionellem Zellstoff nach dem Sulfatverfahren (oder Kraftzellstoffherstellung) untersucht wurde, sind in Abbildung 1 dargestellt.

 

Specific energy consumption conventional pulp production

Abbildung 1: Spezifischer Energieverbrauch (in MJ/t, primäre Achse) und spezifische Emissionen (kg CO2/t, sekundäre Achse) jeder Stufe des Sulfatverfahrens für die konventionelle Zellstoffproduktion. Brennstoffe werden in dunkelrot, Elektrizität in hellrot dargestellt

 

Dieses Projekt konzentriert sich auf Emissionen, die direkt mit dem Produktionsprozess zusammenhängen und den Bereichen 1 oder 2 des GHG-Protokolls zugeordnet werden können. Scope-1-Emissionen werden direkt durch den Produktionsprozess verursacht (z.B. durch die Verbrennung von Erdgas), während Scope-2-Emissionen indirekte Emissionen sind, die bei der Erzeugung der im Produktionsprozess verwendeten Energie an anderer Stelle entstehen. Emissionen, die aus anderen Quellen innerhalb der Wertschöpfungskette anfallen, wie z.B. durch Transport oder Entsorgung des Endprodukts, sind im vorliegenden Projekt nicht berücksichtigt.

Die von Creapaper hergestellten Pellets werden bei der Herstellung von Papier verwendet, um einen Teil des herkömmlichen Zellstoffs zu ersetzen. Eine Visualisierung der Ergebnisse der Prozessschritte im Stil von Abbildung 1 und visuelle Vergleiche mit konventionellen Verfahren unterstützen ein intuitives Verständnis der Projektergebnisse.

In Fortführung der im Dynamis Industriesektor begonnenen Forschungsarbeiten werden die Ergebnisse dieses Projektes in den Maßnahmenkatalog zur CO2-Verminderung in der Papierindustrie aufgenommen. Solche Übersichten sind ein wichtiges Instrument für die Entwicklung von Dekarbonisierungsstrategien, die in jedem Industriesektor notwendig sind, um den anthropogenen Klimawandel zu verlangsamen.

 

Weitere Informationen:

 

Literaturverzeichnis:

[1]   Umweltbundesamt: Emissionen. Published 30.07.2020, accessed 13.10.2020
[2] Fattler, Steffen et al.: Dynamis Hauptbericht - Dynamische und intersektorale Maßnahmenbewertung zur kosteneffizienten Dekarbonisierung des Energiesystems. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V., 2019



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