Projektgesellschaft C + G Papier GmbH Hennef

PROZESSMODELLIERUNG UND VERGLEICHENDE ÖKOBILANZ FÜR

GRAS-HALTIGEN KARTON Projektbericht Nr. 21998

Projektbericht Nr. 21998 Seite 3

Zusammenfassung

Ziel Die Projektgesellschaft C + G Papier GmbH entwickelt einen Rohstoff aus Gras (Graspellets), der herkömmliche Faserstoffe für die Papierherstellung anteilig ersetzen kann. Ziel der Studie war es, anhand einer Ökobilanz die Nachhaltig-keit von grashaltigem im Vergleich zu konventionellem Karton zu bewerten.

Referenzprodukt und Szenarien

Als geeignetes Zielprodukt für den Einsatz von Graspellets wird Faltschachtel-karton GD2 (Chromoduplexkarton) betrachtet. Auf Basis eines typischen Pro-duktaufbaus wurde ein Einsatz von 20 % in der Mittellage angenommen. • Erstes Referenzprodukt war ein 350 g/m²-Karton aus 100 % Altpapier. • Als zweite Referenz wurde ein Karton aus Altpapier mit 20 % Holzschliff in

der Mittellage gewählt. Hierbei wird mit einer Flächenmasse von 338 g/m² die gleiche Biegesteifigkeit wie beim rein Altpapier-basierten Produkt erzielt.

• Das grashaltige Produkt hat 20 % Gras in der Mittellage und eine Flächen-masse vom 338 g/m².

Der Berechnung wurde eine Kartonproduktion von 450 km²/a zugrunde gelegt.

Ergebnisse der Modellierung

Durch die Volumeneffekte von Gras und Holzstoff erzielt ein um 3,4 % in der flächenbezogenen Masse reduziertes Produkt die gleiche Biegesteifigkeit wie der rein Altpapier-basierte Karton. Entsprechend ist mit der Produktion von Gras oder Holzschliff haltigem Karton ein in geringem Umfang reduzierter Res-sourcenaufwand verbunden. Die Massen- und Energiebilanz der Kartonherstel-lung in den drei Szenarien ging in die Ökobilanzierung ein.

Ergebnisse Ökobilanz

Korrespondierend zu dem reduzierten Ressourcenaufwand beim Einsatz von Gras und Holzschliff sinken auch die Umweltwirkungen, die beispielsweise an die Erzeugung der zur Kartonproduktion benötigten Strom- und Wärmemengen gekoppelt sind. Dem stehen allerdings höhere Umwelt-Aufwendungen aus dem Anbau und der Bereitstellung der Ausgangsprodukte Holz und Gras gegenüber. Der Einsatz von Gras als Ersatz für Holzschliff ist aus Sicht der umweltbezoge-nen Bewertung tendenziell positiv und nicht mit substanziellen Risiken verbun-den. Umweltbezogenen Nachteilen aus dem Einsatz von Düngemitteln bei in-tensiver Grasproduktion kann durch die Verwendung von extensiv angebautem Gras entgegengewirkt werden Die Umweltwirkungen des Kartons mit Gras aus extensivem Anbau gleichen denen des Kartons aus 100 % Altpapier. Nur in der Wirkungskategorie Natur-raumbedarf besteht ein systematischer Nachteil des Ausgangsstoffes Gras gegenüber dem Sekundärprodukt Altpapier. Aus Sicht der umweltbezogenen Bewertung kann der anteilige Einsatz von Graspellets zur Herstellung von Karton eine Alternative zu Holzstoff und Altpa-pier bieten. Umweltnachteilen in den Wirkungskategorien, in denen sich der Einsatz von Düngemitteln zur Grasproduktion abbildet, kann durch den Einsatz von extensiv angebautem Gras entgegengewirkt werden. Allein die mit dem Grasanbau verbundene Naturraumbeanspruchung bleibt als systematischer Nachteil gegenüber dem Sekundärprodukt Altpapier bestehen.

Projektbericht Nr. 21998 Seite 7

Produktions-Technologie

Für den Prozess der Kartonherstellung wurde eine Altpapier-Stoffaufbereitung mit Fraktionierung und ohne Dispergierung hinterlegt. Kraftwerk und Abwasser-reinigungsanlage wurden in diesem Arbeitsschritt außerhalb der Modellgrenzen angesetzt. Für das Abwasser wurde jedoch der Biogasgewinn aus der Anaerob-stufe einer zweistufigen Abwasserreinigungsanlage berechnet.

Biogas-Technologie

Aus dem wasserlöslichen Anteil der Graspellets wird Biogas gewonnen. Dazu werden Graspellets suspendiert. Die Wasserphase (Grassaft) wird abgetrennt und einer Biogasanlage zugeführt. Das damit erzeugte Biogas wird zusammen mit dem Biogas aus der Anaerobstufe der Abwasserreinigungsanlage in einem BHKW zur Strom- und Dampferzeugung eingesetzt. Der Strom wird mit EEG-Vergütung verkauft, der Dampf im Betrieb eingesetzt.

Prozessbild Folgendes Schema gibt das Modell mit Bilanzgrenzen wieder. Herstellungs-details und Kalibrierwerte sind im Anhang dokumentiert.

StromAltpapier Marktholzstoff Graspellets Dampf

(SGW) Gas

Altpapier- Holzstoff- Gras-Aufbereitung Aufbereitung Aufbereitung

… Rejekte Entsorgung

Additive Karton- Biogas-

maschine Anlage

Pigment, Binder Streich- für Strich aggregat Rohabwasser

Anaerob-Reaktor

Wärme BHKW(interne Nutzung)

Faltschachtelkarton Abwasser zur Aerobstufe Strom (Verkauf)

Projektbericht Nr. 21998 Seite 14

3.3.1 Treibhauseffekt

Netto-Ergebnisse Die treibhauswirksamen Emissionen des Szenarios „20 % Gras (Naturwiese, intensiv)“ unterscheiden sich nur geringfügig von denen des Szenarios „100 % AP“, sind aber ca. 11 % niedriger als die treibhauswirksamen Emissionen des Szenarios „20 % HS“. Die Verwendung von extensiv angebautem Gras führt zu einer weiteren Verbesserung des Ergebnisses für grashaltigen Faltschachtel-karton um ca. 3 %. Im Netto-Ergebnis weisen die Szenarien bezogen auf die Kartonproduktion von 450 km² folgende Treibhauspotenziale auf: • Szenario „100 % AP“ 107,8 Mio. kg CO2-Äqu. • Szenario „20 % HS“ 119,3 Mio. kg CO2-Äqu. • Szenario „ 20 % Gras (Naturwiese, intensiv)“ 106,4 Mio. kg CO2-Äqu. • Szenario „ 20 % Gras (Naturwiese, extensiv)“ 103,2 Mio. kg CO2-Äqu.

-40.000

-20.000

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

Brutto-Ergebnis

------Gutschriften

Netto-Ergebnis

Brutto-Ergebnis

------Gutschriften

Netto-Ergebnis

Brutto-Ergebnis

------Gutschriften

Netto-Ergebnis

Brutto-Ergebnis

------Gutschriften

Netto-Ergebnis

100 % AP 20 % HS 20 % Gras(Naturwiese, intensiv)

20 % Gras(Naturwiese, extensiv)

t CO

2-Äqu

ival

ente

Ausgangsprodukt GraspelletsAusgangsprodukt HolzschliffAusgangsprodukt AltpapierHerstellung FaltschachtelkartonNutzung Faltschachtelkarton

Verwertung BiogasVerwertung Faltschachtelkarton

Netto-Ergebnis

Projektbericht Nr. 21998 Seite 29

Gesamtvergleich In der folgenden Abbildung wird deutlich, dass das Szenario „20 % Gras (Na-turwiese, intensiv)“ gegenüber dem Szenario „100 % AP“ bei der Versauerung, der Eutrophierung und dem Flächenbedarf Nachteile aufweist. In den anderen Wirkungskategorien sind die Ergebnisse beider Szenarien ähnlich. Gegenüber dem Szenario „20 % HS“ weist das Szenario „20 % Gras (Natur-wiese, intensiv)“ ebenfalls bei der Versauerung und der Eutrophierung Nachtei-le auf. Dem stehen allerdings Vorteile bei den anderen Wirkungskategorien gegenüber.

Die Verwendung von Gras von einer extensiv bewirtschafteten Naturwiese führt mit Ausnahme der Naturraumbeanspruchung in allen untersuchten Wirkungska-tegorien zu einer Verbesserung des Ergebnisses für grashaltigen Faltschach-telkarton. Vor allem bei den „kritischen“ Wirkungskategorien Versauerung und Eutrophierung macht sich bemerkbar, dass bei der extensiven Landwirtschaft keine Düngemittel eingesetzt werden. Die höhere Naturraumbeanspruchung ist darauf zurückzuführen, dass extensiv bewirtschaftete Naturwiesen nur einmal in Jahr, aber intensiv bewirtschaftete Naturwiesen bis zu fünfmal im Jahr geerntet werden können.

3.266

22.741

13.846

2.242

23.169

9.780

8.996

3.270

5.595

13.907

2.269

28.746

16.682

9.272

3.897

50.033

16.469

2.732

25.980

11.737

10.397

3.325

460

14.510

2.349

22.240

9.840

9.400

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000

Wasserverbrauch

Naturraumbeanspruchung

KEA fossil

Photooxidantienbildung

Eutrophierung, gesamt

Versauerung

Treibhauseffekt

Einwohnerwert

Wirk

ungs

kate

gorie

100 % AP20 % HS20 % Gras (Naturwiese, intensiv)20 % Gras (Naturwiese, extensiv)

Umweltbelastung