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

Die FfE hat in Zusammenarbeit mit der Creapaper GmbH das Projekt "Grasfasern in der Papierindustrie - Berechnung der CO₂ -Verminderung durch Gras- als Alternative zu Frischfasern" durchgeführt. In diesem Projekt wurde die Herstellung von Creapapers GRASPAP-Grasfasern, mit denen ein Teil des herkömmlichen Zellstoffs bei der Papierherstellung ersetzt werden kann, und die Verwendung von GRASPAP bei der Papierherstellung in Bezug auf Energie- und CO2-Einsparung analysiert.

Der Energieverbrauch der GRASPAP-Produktion und die daraus resultierenden energiebedingten Emissionen wurden mit denen von konventionellen Rohstoffen (Zellstoff, Holzstoff und Recycling-Zellstoff) verglichen. Die Einsparungen wurden dann durch den Vergleich der Papierproduktion zum einen unter ausschließlicher Verwendung von konventionellem Rohstoffen und zum anderen bei Einsatz von 30 % GRASPAP ermittelt. Dies ermöglichte eine Gate‑to‑Gate-Analyse, bei der die Produktion von Graspapier mit konventionellen Produkten verglichen wurde.

Die energiebezogenen Emissionen der GRASPAP-Produktion wurden anhand der Energieverbrauchsdaten berechnet, die von Creapaper während des Produktionsprozesses ermittelt wurden. Die Energieverbrauchsdaten der Papierherstellung wurden von einem Partner von Creapaper während der Produktionsprozesse eines Produkts mit GRASPAP und eines gleichwertigen Referenzprodukts, das nur konventionelle Materialien verwendet, erhoben. Energieverbrauchsdaten für die konventionelle Rohstoffherstellung wurden in den früheren Projekten [1] und [2] gesammelt.

Die Energieverbrauchsdaten der einzelnen Prozesse wurden mit den spezifischen Emissionsfaktoren der eingesetzten Energieträger verknüpft, um die spezifischen Emissionen des Prozesses zu berechnen. Alle Berechnungen zur Ermittlung der Emissionen von Prozessschritten oder Prozessen wurden mit den Emissionsfaktoren des Umweltbundesamtes (UBA) für das Jahr 2019 für den deutschen Strommix (401 gCO2/kWh) und Erdgas (201 gCO2/kWh) durchgeführt [3]. Dieses Projekt konzentriert sich auf energiebezogene Emissionen, die mit dem Produktionsprozess zusammenhängen und den Scopes 1 oder 2 des GHG-Protokolls zugeordnet werden [4]. Prozessbedingte Emissionen in Scope 1 und Emissionen in Scope 3 wurden nicht berücksichtigt.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Herstellung von GRASPAP im Vergleich zu den konventionellen Rohstoffen deutlich weniger Energie pro Tonne verbraucht. Der Verbrauch entspricht 25 % des Energiebedarfs bei der Herstellung von Recycling-Zellstoff und weniger als 3 % des Energiebedarfs bei der Herstellung von chemischem Zellstoff. Dies führt zu geringeren energiebezogenen Emissionen pro Tonne im Vergleich zu konventionellen Zellstoffen. Diese spezifischen Emissionen der Produktion von Recycling-Zellstoff, Holzstoff und chemischem Zellstoff übersteigen die Produktion mit GRASPAP jeweils um den Faktor 3,2, (Recycling-Zellstoff), 18,5 (Holzstoff) und 19,6 (chemischer Zellstoff) als die spezifischen Emissionen der GRASPAP-Produktion.

Spezifische Emissionen

Abbildung 1:  Spezifische Emissionen (kgCO2/t) der Herstellung von GRASPAP und die drei ausgewählten herkömmlichen Rohstoffe

Der spezifische Energieverbrauch der Papiermaschine bei der Herstellung von Graspapier war 12 % niedriger als bei der Herstellung des Referenzprodukts. Diese energetischen Veränderungen wurden dann mit den berechneten CO2‑Fußabdrücken von GRASPAP und jedem der konventionellen Zellstoffe kombiniert, um die spezifischen Gate‑to‑Gate-Emissionen eines Papierprodukts zu erhalten, das zu 100 % aus dem jeweiligen konventionellem Rohstoff und einem Produkt mit einer Substitution von 30 % GRASPAP besteht. Es ist anzumerken, dass für die Untersuchung die genannten Produkte nicht extra hergestellt wurden und die potenzielle Verwendbarkeit eines aus diesen Materialkombinationen resultierenden Endprodukts in diesem Projekt nicht getestet wurde. Die berechneten Gate-to-Gate-Emissionen der Graspapier-Varianten lagen vor allem aufgrund der geringeren Emissionen der GRASPAP-Produktion zwischen 16 % und 23 % unter denen eines äquivalenten Produkts, das nur aus konventionellem Zellstoff hergestellt wurde.

 

Weitere Informationen:

 

Quellen:

[1]    Guminski, Andrej et al.: CO2-Verminderung im Papiergewerbe. München: Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH, 2019. 
[2]   Guminski, Andrej et al.: CO2-Verminderung in der Holzstoffherstellung. München: Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH, 2019.
[3]   Icha, Petra et al.: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990-2019. In: Climate Change 13/2020. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt, 2020.
[4]   Sotos, Mary: GHG Protocol Scope 2 Guidance - An amendment to the GHG Protocol. Washington D.C., USA: World Resources Institute (WRI), 2015.
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