Primärer Rohstoff für die Papierherstellung ist Zellstoff, der aus Holz gewonnen wird. Die Papierherstellung ist energie- und ressourcenintensiv und erfordert einen hohen Einsatz an Chemikalien. Gleichzeitig steigt der Bedarf an Verpackungen aus Papier, die beispielsweise Kunststoff ersetzen, unter anderem durch eine immer stärker werdende Nachfrage im Online-Handel. Daher sind alternative nachwachsende Rohstoffe und umweltfreundliche Prozesse für die Papierherstellung gefragt. OutNature, ein Tochterunternehmen des Umweltdienstleisters PreZero, ist darauf spezialisiert, Faser- und Papierprodukte als Basis für nachhaltige Verpackungslösungen herzustellen, insbesondere auf Basis der Energiepflanze “Durchwachsene Silphie”. Diese stammt ursprünglich aus Nordamerika, hat in den letzten Jahren in Deutschland als Alternative zum Maisanbau an Bedeutung gewonnen und kommt als Biomasse in Biogasanlagen zum Einsatz. Die Silphie-Pflanze ist eine ausdauernde, mehrjährige Wildstaude, die insektenfreundlich ist und auch positive Effekte auf den Erosions- und Gewässerschutz hat.

Vom Anbau bis zur Entsorgung

Fraunhofer UMSICHT verglich für OutNature die Ökobilanz für Papier aus Silphie mit der von Papier aus gebleichtem bzw. ungebleichtem Zellstoffkarton* und zog bei der Analyse sowohl den Anbau von Silphie als Biomasse sowie die stoffliche und energetische Verwertung der Silphie-Fasern einschließlich des End-of-Life, der Entsorgung, mit ein. Qualitativ unterscheiden sich beide Papiertypen nicht, beide lassen sich zu Verpackungen weiterverarbeiten und bedrucken. Silphie-Papier eignet sich auch für Verpackungsanwendungen mit direktem Lebensmittelkontakt. Papiere und Karton auf Basis von Silphie-Fasern können über den Papierkreislauf industriell oder die Haus-Sammlung zurückgeführt und zu neuem Papier verarbeitet werden. Tiefergehende Untersuchungen hierzu werden demnächst vorgelegt. Sowohl bei der Zellstoffkartonherstellung als auch bei der Silphie-Papierherstellung wird ein Teil der Biomasse energetisch genutzt. Im Fall des Zellstoffkartons ist dies der Ligninanteil des Holzes; beim Silphie-Papier wird die Faser separiert und ein Gärsubstrat erzeugt, das zur Biogaserzeugung genutzt wird.

Positive Klimaeffekte durch Silphie-Papier

Die Ökobilanzstudie hat gezeigt, dass das Silphie-Papier gegenüber dem Zellstoffkarton einige positive Umwelteffekte hat: Süßwasser wird weniger eutrophiert, Ozonabbau und Smogbildung sind geringer, Ressourcennutzung von Mineralien und Metallen ist umweltfreundlicher, und die Landnutzung verbessert sich aufgrund des hohen Flächenertrags von Silphie. Im Hinblick auf den Klimawandel und Verbrauch fossiler Rohstoffe zeigt der Zellstoffkarton Vorteile, insbesondere, weil vor allem regenerative Energie aus der integrierten Zellstoffproduktion zum Einsatz kommt. Anbaurelevante Umweltwirkungen wie Versauerung des Bodens fallen bei Silphie-Papier ebenfalls höher aus als beim Zellstoffkarton, da für den Wald keine Düngung angesetzt wird. Die Bewertung der einzelnen Lebenszyklusabschnitte hat gezeigt, dass der Energieverbrauch der nicht-integrierten Papiermaschine maßgeblich für die Umweltwirkungen des Silphie-Papiers ist, da sich die heute zur Herstellung des Silphie-Papiers eingesetzte Versuchspapiermaschine auf dem technischen Stand der 60er Jahre befindet.

Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Ökobilanz ist der Anteil an Zellstoff im Silphie-Papier. Derzeit werden bis zu 50 Prozent Silphie-Fasern und bis zu 50 Prozent Zellstoff für die Papierproduktion eingesetzt. Die Silphie-Faserproduktion verursacht geringere Umweltwirkungen als die Zellstoffproduktion. Gegenüber Zellstoff weisen Silphie-Fasern eine deutlich geringere Klimawirkung auf. »Positiv wirkt sich die Erzeugung von Biogas aus Silphie und dessen Verstromung auf die Gesamtbilanz aus«, erläutert Dr. Daniel Maga, Gruppenleiter, Nachhaltigkeitsbewertung des Fraunhofer UMSICHT.

»Die Ergebnisse der Ökobilanzstudie sind vielversprechend, allein der Papierherstellungsprozess verursacht derzeit noch die größte Menge an Treibhausgasemissionen. Mit Silphie-Fasern ist es uns gelungen einen regionalen und nachwachsenden Rohstoff mit transparenter Lieferkette zu generieren, der als Zellstoffsubstitut auch aus ökologischer Sicht sinnvoll ist«, erklärt OutNature Geschäftsführer Thomas Tappertzhofen.

*Datenquelle: ecoinvent (https://www.ecoinvent.org/)