Projektgesellschaft C + G Papier GmbH Hennef PROZESSMODELLIERUNG UND VERGLEICHENDE ÖKOBILANZ FÜR GRAS-HALTIGEN KARTON Projektbericht Nr. 21998 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 Nachhaltigkeit von grashaltigem im Vergleich zu konventionellem Karton zu bewerten. Referenzprodukt und Szenarien Als geeignetes Zielprodukt für den Einsatz von Graspellets wird Faltschachtelkarton GD2 (Chromoduplexkarton) betrachtet. Auf Basis eines typischen Produktaufbaus 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 Flächenmasse 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 Ressourcenaufwand verbunden. Die Massen- und Energiebilanz der Kartonherstellung 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 umweltbezogenen Bewertung tendenziell positiv und nicht mit substanziellen Risiken verbunden. Umweltbezogenen Nachteilen aus dem Einsatz von Düngemitteln bei intensiver 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 Naturraumbedarf 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 Altpapier 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 3 ProduktionsTechnologie Für den Prozess der Kartonherstellung wurde eine Altpapier-Stoffaufbereitung mit Fraktionierung und ohne Dispergierung hinterlegt. Kraftwerk und Abwasserreinigungsanlage wurden in diesem Arbeitsschritt außerhalb der Modellgrenzen angesetzt. Für das Abwasser wurde jedoch der Biogasgewinn aus der Anaerobstufe einer zweistufigen Abwasserreinigungsanlage berechnet. BiogasTechnologie 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 EEGVergütung verkauft, der Dampf im Betrieb eingesetzt. Prozessbild Folgendes Schema gibt das Modell mit Bilanzgrenzen wieder. Herstellungsdetails und Kalibrierwerte sind im Anhang dokumentiert. Altpapier AltpapierAufbereitung Marktholzstoff (SGW) Graspellets HolzstoffAufbereitung GrasAufbereitung Strom Dampf Gas … Rejekte Entsorgung Additive Kartonmaschine Pigment, Binder für Strich Streichaggregat BiogasAnlage Rohabwasser AnaerobReaktor Wärme (interne Nutzung) Faltschachtelkarton Projektbericht Nr. 21998 Abwasser zur Aerobstufe BHKW Strom (Verkauf) Seite 7 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 Faltschachtelkarton um ca. 3 %. Im Netto-Ergebnis weisen die Szenarien bezogen auf die Kartonproduktion von 450 km² folgende Treibhauspotenziale auf: • • • • Szenario „100 % AP“ Szenario „20 % HS“ Szenario „ 20 % Gras (Naturwiese, intensiv)“ Szenario „ 20 % Gras (Naturwiese, extensiv)“ 107,8 Mio. kg CO2-Äqu. 119,3 Mio. kg CO2-Äqu. 106,4 Mio. kg CO2-Äqu. 103,2 Mio. kg CO2-Äqu. 140.000 Ausgangsprodukt Graspellets t CO2-Äquivalente 120.000 Ausgangsprodukt Holzschliff Ausgangsprodukt Altpapier 100.000 Herstellung Faltschachtelkarton 80.000 Nutzung Faltschachtelkarton 60.000 Verwertung Biogas 40.000 Verwertung Faltschachtelkarton 20.000 Netto-Ergebnis 0 -20.000 -40.000 BruttoErgebnis -----Gutschriften NettoErgebnis 100 % AP Projektbericht Nr. 21998 BruttoErgebnis -----Gutschriften NettoErgebnis 20 % HS BruttoErgebnis -----Gutschriften NettoErgebnis 20 % Gras (Naturwiese, intensiv) BruttoErgebnis -----Gutschriften NettoErgebnis 20 % Gras (Naturwiese, extensiv) Seite 14 Gesamtvergleich In der folgenden Abbildung wird deutlich, dass das Szenario „20 % Gras (Naturwiese, 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 (Naturwiese, intensiv)“ ebenfalls bei der Versauerung und der Eutrophierung Nachteile auf. Dem stehen allerdings Vorteile bei den anderen Wirkungskategorien gegenüber. Umweltbelastung 9.400 10.397 9.272 8.996 Treibhauseffekt 100 % AP 20 % HS 20 % Gras (Naturwiese, intensiv) 9.840 11.737 Versauerung 20 % Gras (Naturwiese, extensiv) 16.682 Wirkungskategorie 9.780 22.240 25.980 28.746 Eutrophierung, gesamt 23.169 2.349 2.732 2.269 2.242 Photooxidantienbildung 14.510 16.469 13.907 13.846 KEA fossil 460 50.033 Naturraumbeanspruchung 5.595 22.741 3.325 3.897 3.270 3.266 Wasserverbrauch 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 Einwohnerwert Die Verwendung von Gras von einer extensiv bewirtschafteten Naturwiese führt mit Ausnahme der Naturraumbeanspruchung in allen untersuchten Wirkungskategorien zu einer Verbesserung des Ergebnisses für grashaltigen Faltschachtelkarton. 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. Projektbericht Nr. 21998 Seite 29
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