In den letzten 30 Jahren hat sich die Papierherstellungsindustrie stark gewandelt. Ein Großteil dieser Veränderung ist auf die Nachfrage nach Verpackungsmaterial auf Faserbasis in Verbindung mit einem Rückgang der Produktion von Grafikpapier zurückzuführen. Dies hat zu einer Zunahme der Programme zur Umstellung von Maschinen für grafische Papiere auf Verpackungsmaschinen geführt, und gleichzeitig ist auch die Menge des für die Recyclingwerke verfügbaren Materials gestiegen. Über diesen Herausforderungen liegt ein zunehmender Fokus auf Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit, mit dem Ziel, die Verwendung giftiger Chemikalien zu begrenzen und Abfälle von Deponien fernzuhalten.
Diese Trends haben in der Papierindustrie zu Bemühungen geführt, die Effizienz von Faserrecyclingsystemen zu verbessern, um die Nachfrage nach Verpackungen zu decken und gleichzeitig wirtschaftliche und nachhaltige Ziele zu erreichen. In diesem Blog werden einige der Herausforderungen beim Faserrecycling besprochen und wie Lösungen von Solenis helfen können.
Verunreinigungen und andere Komplikationen
Faserrecycling ist der Schlüssel zur Steigerung der Nachhaltigkeit und Effizienz des Papierlebenszyklus. Allerdings sehen sich die Papierfabriken beim Faserrecycling mit einer Reihe von Herausforderungen konfrontiert, die von der Qualität und dem Zustand der zurückgewonnenen Materialien bis hin zu Verunreinigungen reichen, die in den Faserstoff eingebracht werden. Lassen Sie uns drei der größten Hindernisse bei der Arbeit mit Recyclingfasern betrachten.
- Chemisch behandelte Verpackungen
Der aktuelle Fokus auf nachhaltige Verpackungen auf Faserbasis zielt darauf ab, den Einsatz von Chemikalien zu reduzieren. Nachhaltige Lösungen erfüllen jedoch möglicherweise nicht die Anforderungen an Wasser- und Ölbeständigkeit, die für Barrierebeschichtungen in Lebensmittelverpackungen erforderlich sind. Für Backwaren- und Brotverpackungen, Fast-Food-Verpackungen, Becher für Heiß- und Kaltgetränke, Lebensmittelschalen aus geformten Fasern und Verpackungen aus geformten Fasern sind diese Barriereeigenschaften unerlässlich und beruhen oft auf unerwünschten Chemikalien wie Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) und herkömmlichen Kunststofflösungen.
Diese herkömmlichen Optionen haben Nachteile, wie z. B. eine zu hohe Dosierung (d. h. eine zu hohe Chemikaliendosierung) für die funktionale Endanwendung oder unzureichende Recyclingraten der fertigen Produkte.
- Schadstoffe
Studien haben gezeigt, dass Fasern auf Holzbasis im Idealfall mehr als 25 Mal recycelt werden können (Quelle: „Recyclability of Cartonboard and Carton“ von Dr. Rene Eckhart, Dez. 2021). Recyceltes Fasermaterial enthält jedoch Verunreinigungen, die nicht aus Fasern bestehen, wie Druckfarben, Kleber, Leim oder Barrierebeschichtungen. Darüber hinaus können Lebensmittelverpackungen Lebensmittelreste enthalten. Diese Verunreinigungen wirken sich auf viele kritische Aspekte der Papierherstellung aus, unter anderem auf das Auflösen und die Retentions- und Formationsprozesse. Dies wiederum führt zu Effizienzproblemen und einer höheren Belastung des Abwassers.
- Qualität und Konsistenz der Materialien
In der Branche werden zunehmend nicht-traditionelle Fasern wie Stroh, Bambus, alternative Grasfasern und sogar Bagasse, eine Faser aus landwirtschaftlichen Abfällen, verwendet. Die unterschiedliche Beschaffenheit der zurückgewonnenen Materialien erschwert die Faseraufbereitung. Gleichzeitig gelangt weniger neues Fasermaterial in den Produktionsstrom. Bei jeder Verarbeitung sinkt die Qualität der Fasern. Je geringer der Anteil an Frischfasern in der Mischung ist, desto geringer ist auch die Gesamtqualität des Recyclingpapiers.
Papierfabriken müssen jeden dieser Faktoren verstehen und berücksichtigen, bevor sie die Vorteile des zunehmenden Stroms von Altpapier und Karton voll ausschöpfen können. Ziel ist es, die Faserrückhaltung zu verbessern und kolloidale und dispergierte Verunreinigungen zu entfernen, wodurch die Effizienz des Faserrecyclingkreislaufs verbessert wird. Dies erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der auch Wasseraufbereitungslösungen berücksichtigt. Ein Anbieter von Spezialchemikalien, der über fundierte Anwendungskenntnisse und praktische Erfahrungen mit der Umrüstung von Papiermaschinen verfügt, kann ein unschätzbarer Partner bei der Entwicklung von Lösungen für das Faserrecycling sein.
Prozess, Produkt, Mitarbeiter
Solenis vereint eine leistungsstarke Kombination aus innovativen Produkten, Prozessverständnis und technischem Know-how, um Papierherstellern bei der Optimierung von Faserausbeute, Energie, Verarbeitbarkeit, Wasserverbrauch und Abwasserbelastung zu helfen. Unser umfangreiches Produktportfolio umfasst eine Reihe von Prozesschemikalien, die die betriebliche Effizienz der Faseraufbereitung verbessern, indem sie eine höhere Faserausbeute und die Rückgewinnung von mehr Frischfasern aus recycelten Verpackungen ermöglichen. Unsere wichtigsten Chemikalien umfassen:
- Auflösungshilfen. Solenis Auflösehilfen ermöglichen ein energieeffizienteres Auflösen im Faserrecycling, einschließlich des Auflösens von nassfesten Sorten. Auflösehilfsmittel können den Aufschluss der Recyclingfasern verbessern, wodurch die Faserausbeute erhöht und der Durchsatz des Zellstoffauflösers an die Produktion der Papiermaschine angepasst wird.
- Schadstoffkontrollmittel. Die Optionen zur Fremdkörpererkennung von Solenis tragen dazu bei, die Belastung durch Fremdstoffe, die in den Recyclingstrom gelangen, zu reduzieren. Dazu gehören Zenix™- und DeTac™-Entklebungsmittel, Praestafix™-Fixiermittel und Zenix™-Oberflächenpassivierungstechnologien. Anwendungsbezogene Labortests, einschließlich Ladung, Trübung und Quantifizierung von hydrophoben Partikeln und der Art der Verunreinigungen, bestimmen die besten Behandlungsoptionen zur Kontrolle von Verunreinigungen und werden durch analytische Instrumente zur Identifizierung und Quantifizierung des Gehalts an eingehenden Verunreinigungen unterstützt.
- Retentionshilfsmittel. Solenis Retention- und Drainagehilfe verbessern Retention, Selbstretention und Entwässerung. PerForm™, Percol™, und das gesamte Entwässerungsprogramm bieten unseren Kunden nachhaltige Vorteile, wie Energie-, Faser- und Wassereinsparungen in der Trockenpartie.
- Stärkemanagementprogramme. Das Biobond SM Programm unterstützt Papierfabriken, die Recyclingkarton herstellen, bei der Bewältigung der Herausforderungen, die mit dem Stärkegehalt des eingehenden Recyclingpapiers und -kartons verbunden sind. Gelöste Stärke im Papierherstellungssystem kann die mikrobielle Aktivität, den pH-Wert, die Leitfähigkeit und die Leistung anderer funktioneller und chemischer Prozesshilfsmittel sowie die Kosten der Abwasserbehandlung negativ beeinflussen. Das Biobond-Programm hält die Stärke des Altpapiers in ihrer aktiven Form und verbessert so die Ausbeute, die Festigkeit und die chemischen Behandlungseffekte und minimiert die Notwendigkeit der Abwasserbehandlung.
- Festigkeitszusätze. Diese Additive ermöglichen es Papierherstellern, die erforderlichen Nass- und Trockenfestigkeitseigenschaften ihrer Produkte zu verwalten. Bei Recyclingpapier ist dies wichtig, um eine gleichbleibende Qualität der Papierstärke zu gewährleisten. Solenis bietet ein breites Portfolio an Festigkeitszusätzen und Programmen, darunter Hercobond™Polyvinylamin (PVAm) und Hercobond Plus glyoxyliertes Polyacrylamid (GPAM) sowie das FusionSM kombinierte Festigkeits- und Retentions-Drainage-Polymerprogramm.
- Barrierebeschichtungen. Mit unseren TopScreen Barrierebeschichtungen können Papierhersteller polyethylenfreie, umweltfreundliche Papierverpackungen herstellen. TopScreen-Produkte können so entwickelt werden, dass sie unterschiedliche Grade an Öl- und Fettbeständigkeit, Wasserabweisung, Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) und Heißsiegelfähigkeit bieten. Und alle TopScreen-Produkte ermöglichen die Herstellung von auflösbaren, recycelbaren und oft kompostierbaren Artikeln auf Faserbasis.
Zusätzlich zu diesem breit gefächerten Produktportfolio bietet Solenis umfangreiche Labor- und Testdienstleistungen an, um Kunden bei der Entwicklung einer optimierten Lösung für den Umgang mit recyceltem Material, das in die Papier- und Kartonströme gelangt, zu unterstützen. So können unsere Experten beispielsweise die Aufbereitungs- und Recyclingeffizienz verschiedener Materialien, einschließlich barriere- und oberflächenbehandelter Materialien, gemäß etablierter und harmonisierter Industriestandards wie denen der Western Michigan University (WMU) und der Confederation of European Paper Industries (CEPI) bewerten. Die Tests konzentrieren sich auf die anfängliche Wiederaufbereitungsrate, die Erstellung der Massenbilanz der angenommenen/ausgeworfenen und der Verlustfraktionen, die Bestimmung des kolloidal gelösten Materials und die Bewertung des Blattaspekts (Optik, Schmutzzahl und Festigkeitseigenschaften) nach dem Recycling.
Abbildung 1: Links TopScreen Barrierebeschichtung, Mitte PLA-Laminatpapier, rechts PE-Laminatpapier
Solenis verwendet auch Analysetools – wie den Dynamic Sheet Former und unsere Pilot-Papiermaschine – und bietet umfangreiche Papierprüfmöglichkeiten, um die Festigkeit eingehender recycelter Fasern zu qualifizieren und Empfehlungen für Trockenfestigkeitsprogramme zu geben. Auf diese Weise kann der Verlust an Faserfestigkeit und die Verringerung des Flächengewichts kompensiert und ein höherer Anteil an wiedergewonnenen Fasern verwendet werden.
Ihr Partner für Recyclingfasern
Während Faserrecyclingprogramme dazu beitragen können, die steigende Nachfrage nach Kartonverpackungen zu befriedigen, müssen die Fabriken in der Lage sein, ihre Betriebsabläufe anzupassen, um eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen, von der Verunreinigung bis hin zum ineffizienten Energie- und Wasserverbrauch. Innovative Lösungen von Solenis bieten einen vielversprechenden Weg zu effizienteren Systemen und nachhaltigen Faserrecyclingprogrammen.
Als zuverlässiger Anbieter von Lösungen für die Zellstoff- und Papierindustrie verfügt Solenis über das Markt- und Anwendungswissen sowie die Laborkapazitäten, um maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln und alle Herausforderungen zu meistern, mit denen unsere Kunden konfrontiert werden könnten.
Kontaktieren Sie noch heute einen Solenis-Experten, um zu erfahren, wie wir Ihnen bei Ihren Herausforderungen beim Faserrecycling helfen können.