Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In der deutschen Papierindustrie nimmt Altpapier als Faserrohstoff eine bedeutende Stellung ein. So hat sich der Anteil an Sekund\u00e4rfasern am Gesamtfaserstoffverbrauch in den letzten Jahren auf fast 63 Prozent erh\u00f6ht. Dabei ist der Einsatz von Sekund\u00e4rfasern bisher im wesentlichen auf die Produktion von Zeitungsdruckpapier sowie Verpackungs- und Hygienepapieren und Kartonagen begrenzt. F\u00fcr diese Einsatzgebiete sind die derzeit m\u00f6glichen maximalen Einsatzmengen von Recyclingpapier erreicht. Die Verwendung in hochqualitativeren Papieren steht die derzeitige Qualit\u00e4t des Sekund\u00e4rfaserstoffes entgegen: Geringe Festigkeitseigenschaften (Durchrei\u00dffestigkeit, Rei\u00dfl\u00e4nge, Berstfestigkeit), h\u00f6herer Entw\u00e4sserungswiderstand und schlechtere optische Eigenschaften (Wei\u00dfgrad, Reinheit, Opazit\u00e4t). Mit einem neuen, dabei umweltfreundlicheren Recyclingverfahren k\u00f6nnten die herk\u00f6mmlichen Prozesse umweltvertr\u00e4glicher gestaltet sowie die Qualit\u00e4t der Sekund\u00e4rrohstoffe verbessert und damit neue Einsatzgebiete erschlossen werden.
\nDas Abl\u00f6sen der Druckfarben, das Deinken, ist dabei von zentraler Bedeutung, das Bindemittel der Druckfarben ist darin wiederum die Schl\u00fcsselgr\u00f6\u00dfe. Der Grad der Druckfarbenentfernung legt die Qualit\u00e4t (s.o.) und damit die Einsatzm\u00f6glichkeiten der Sekund\u00e4rfaserstoffe fest. Mit den herk\u00f6mmlichen alkalischen verfahren sind nennenswerte Qualit\u00e4tssteigerungen nicht mehr m\u00f6glich.
\nZiel des Forschungsvorhabens ist es, mit den neuen enzymatischen Deinkingverfahren im neutralen pH-Bereich die oben beschriebenen Ziele zu erreichen. Der bisherige Einsatz von Enzymen beschr\u00e4nkt sich auf den Einsatz von Cellulase \/ Xylanasekomplexen und – in beschr\u00e4nktem Ma\u00dfe – Lipasen. F\u00fcr die Abl\u00f6sung der Druckfarben k\u00f6nnen sie aber nur eine unterst\u00fctzende Funktion \u00fcbernehmen, da sie Nachteile in der Anwendung aufweisen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDieses Vorhaben setzt an einem bisher noch nicht ber\u00fccksichtigten Punkt an: Bei der Vernetzung von Druckfarben w\u00e4hrend einer oxidativen Trocknung bilden sich Sauerstoffbr\u00fccken aus. Die dabei entstehenden komplexen Makromolek\u00fcle k\u00f6nnen mittels Oxidasen an aromatischen und aliphatischen Komponenten aufgelockert und so mechanisch leichter abl\u00f6sbar werden.
\nMit der Aufspaltung dieser oxidativen Verbindungen innerhalb der Bindemittel und zwischen Bindemittel und Cellulose sollte eine Verbesserung der Druckfarbenentfernung m\u00f6glich sein. Mit Hilfe von Oxidasen und einer Reihe komplexer PAK- und Aliphateabbauenden Enzymen lassen sich insbesondere die Vernetzungen gealterter, pflanzen\u00f6lhaltiger Druckfarben l\u00f6sen. Die Fasern werden geschont, Qualit\u00e4t und Ausbeute der Faserrohstoffe erh\u00f6ht. Durch den Einsatz thermostabiler Enzyme ist eine Anhebung der Prozesstemperatur m\u00f6glich. Diese verbessert sowohl die Abl\u00f6sung als auch die Bioverf\u00fcgbarkeit der Druckfarben f\u00fcr die Enzyme durch eine Auflockerung der Faserstruktur und Erh\u00f6hung der L\u00f6slichkeit der Druckfarbenbindemittel-Komponenten. Das neue Verfahren erfordert neue Techniken zur Beseitigung der abgel\u00f6sten Druckfarben, die Umsetzung der Laboruntersuchungen des enzymatischen Deinkens in die industrielle Anwendung eine Versuchsanlage im halbtechnischen Ma\u00dfstab. Diese Anforderungen werden durch die Einbeziehung der industriellen Partner erf\u00fcllt. Sie gew\u00e4hrleisten mit ihrer Begleitung des Vorhabens eine an den industriellen Anforderungen ausgerichteten Entwicklung. Zur Absch\u00e4tzung der umweltentlastenden Wirkung und der f\u00fcr einen industriellen Einsatz dieses Prozesses erforderlichen Rahmenbedingungen erfolgt eine vergleichende \u00f6kologische und wirtschaftliche Bewertung zwischen dem neuen und dem herk\u00f6mmlichen Deinkingverfahren. Ziel ist der additive Einsatz des Verfahrens in der Papierindustrie ohne gravierende und damit kostenintensive Umstellung der bisher verwendeten Anlagen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
An der BFH wurde der Einsatz kommerziell erh\u00e4ltlicher Laccasen an Altpapier definierter Zusammensetzung getestet. Laccasen greifen unspezifisch radikalisch die Druckfarben an. Tests an Sulfatzellstoff zeigten, dass die Zellstoffstruktur von den Laccasen unber\u00fchrt blieb, was f\u00fcr die Qualit\u00e4t der Fasern w\u00e4h-rend der Altpapieraufbereitung positiv zu bewerten ist. Der Nebeneffekt liegt in einer Zerkleinerung der Druckfarben zum Teil unterhalb der Flotationsgrenze. Mittels Einsatz geeigneter Seifen durch die Industriepartner und einer optimierten Enzymdosierung l\u00e4sst sich diesem Effekt entgegen steuern.
\nBei Biotex wurden aus thermophilen Organismen Enzymextrakte gewonnen, die allein oder in Kombination mit der Laccase auf ihre Wirkung im Deinkingverfahren an der BFH untersucht werden. Parallel dazu wurden in Screeningverfahren neue Mikroorganismen gefunden, die mit Druckfarben als einziger Energie- und Kohlenstoffquelle wachsen k\u00f6nnen und somit die geeigneten Enzymsysteme zum enzymati-schen Angriff auf die Druckfarbenbindemittel darstellen. Durch Anzucht auf Substratanaloga werden diese Enzyme ebenfalls getestet, ob sie in Deinkingprozessen eingesetzt werden k\u00f6nnen.
\nAm Fachbereich f\u00fcr Informatik der Uni Hamburg wurden Parameter zur \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Auswertung der verschiedenen Deinkingverfahren zusammengetragen. Mit Hilfe einer Modellierung k\u00f6nnen die verschiedenen Verfahren auf einfache Weise verglichen werden.
\nDie Industriepartner haben w\u00e4hrend der gesamten Laufzeit ihre fachliche und sachliche Unterst\u00fctzung zur Verf\u00fcgung gestellt. Sie haben entscheidend zu einer Normierung der Verfahren beigetragen. Die Industriepartner haben Ger\u00e4te und Chemikalien bereitgestellt und auch weiterf\u00fchrende Untersuchungen der an der BFH hergestellten Papiere \u00fcbernommen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Nach Beendigung der Projektlaufzeit und des Pilotversuches ist es geplant, die erhaltenen Ergebnisse der \u00d6ffentlichkeit zug\u00e4nglich zu machen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ergebnisse aller Untersuchungen zeigen, dass es enzymatisch m\u00f6glich ist, Druckfarben von Altpapieren abzul\u00f6sen. Der Chemikalien- und Energieeinsatz sinkt und die Qualit\u00e4t der erhaltenen Papiere kann ersten Betrachtungen folgend wahrscheinlich sogar gesteigert werden. Als weitere Untersuchungen w\u00e4hrend der Projektlaufzeit stehen die Verwendung aller Enzyme einzeln oder in Kombination in Labordeinkingversuchen und die Anpassung der Flotation an die ver\u00e4nderten Parameter aus. Am Ende soll ein Praxisversuch in der Deinkinganlage des Firmenpartners VOITH-SULZER stehen. Den Abschluss der Arbeit bildet die \u00f6kologische und \u00f6konomische Analyse.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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