Papier/Ecologie van papier
Aspecten die belangrijk zijn voor het milieu bij de papierproductie zijn:
Energieverbruik[bewerken]
Voor de productie van papier is veel energie nodig, vooral voor het droogproces en de aandrijving van pompen, roerwerken en de papiermachine zelf. Veel papierfabrieken beschikken dan ook over een eigen energiecentrale.
Doordat zowel warmte (in de vorm van stoom) als ook elektriciteit nodig zijn, wordt meestal warmtekrachtkoppeling toegepast. De warmtekrachtkoppeling wil alleen maar zeggen, dat zowel de ontstane warmte in de vorm van stoom, als ook de in de generator ontstane kracht in de vorm van elektriciteit, wordt gebruikt.
Een conventionele energiecentrale die geen mogelijkheid heeft om zijn warmte nuttig te gebruiken, haalt een rendement van niet veel meer dan 40%. Een energiecentrale waarbij de centrale zo geregeld wordt, dat de stoomproductie op het productieproces wordt afgestemd, kan rendementen van meer dan 80% bereiken, dat wil zeggen dat meer dan 80% van de in de brandstof vastgehouden energie ook nuttig wordt ingezet.
De energiecentrale kan ook nog uitgebreid worden met een warmtepomp. Een warmtepomp zorgt ervoor dat energie op een lage temperatuur wordt omgezet naar warmte op een hoge temperatuur, een soort omgekeerde werking van een koelkast dus (een koelkast haalt warmte weg op een lage temperatuur, waardoor de temperatuur in de koelkast daalt, en geeft dat weer af op een hogere temperatuur aan de omgevingslucht aan de achterkant van de koelkast bij de daar aanwezige spiraal). Bij een warmtepomp wordt elektrische energie gebruikt om energie, dat zich bijvoorbeeld in de lucht of in de grond bij een lage temperatuur bevindt, om te zetten in extra stoom, dat dan weer bij het droogproces van de papiermachine kan worden gebruikt.
Bij het droogproces ontstaat warme lucht (de warmte komt uit de met stoom gevulde droogcilinders). Deze warme lucht wordt in contact gebracht met verse koude lucht van buiten. Dit gebeurt in een warmtewisselaar. De verbruikte hete lucht draagt de warmte in de warmtewisselaar over aan de koude frisse lucht, zodat zo veel mogelijk warmte wordt vastgehouden. Warme lucht zal namelijk beter het droogproces van het papier bevorderen dan koude lucht (vergelijk dit bijvoorbeeld met een wasdroger, waarbij de lucht ook wordt verwarmd).
Ook het proceswater heeft een hogere temperatuur. Dit is nodig omdat water bij een hogere temperatuur makkelijker uit de in de bladvorming geproduceerde papierbaan verwijderd kan worden dan koud water. Hierdoor kan de papiermachine sneller lopen en dus meer papier produceren. Dus ook in dit proces kan men, door het warme water in een warmtewisselaar in contact te brengen met koud water, zodat de warmte aan het koude water wordt overdragen, zo energie sparen.
Waterverbruik[bewerken]
Voor de papierproductie wordt veel water verbruikt; om 1 ton papier te produceren is, voor fijnpapier, tot 20 keer zo veel water nodig. Voor karton is dit lager, er wordt zelfs geprobeerd om dat waterkringloop voor de productie van bepaalde soorten papier/karton te sluiten. Dat wil zeggen dat het water telkens weer wordt gebruikt (gerecirculeerd) en het water binnen de papierfabriek continu daartoe wordt gereinigd.
Besparen op het verbruik van water is economisch. Door namelijk water telkens weer te gebruiken, wordt de energie in het water behouden en dus de temperatuur hoog gehouden, wat weer goed is voor de productiesnelheid.
Het water dat in de papierfabriek wordt gebruikt, is zo vervuild, dat het door een afvalwaterzuiveringsinstallatie (AWZI) schoongemaakt moet worden. Het gaat daarbij vooral om organisch materiaal, zoals zetmeel. Het zetmeel wordt in de AWZI afgebroken tot water en koolstofdioxide. Zou het water ongezuiverd in een rivier komen, dan bestaat er een grote kans op algengroei en het verdwijnen van zuurstof uit het water (waardoor vissen en waterplanten sterven).
In warme zomers speelt nog een effect mee, omdat water uit een papierfabriek, ook na de zuivering, warm is. De temperatuur van de rivieren kan daardoor extra verhoogd worden. Hoge temperatuur van water kan leiden tot sterven van flora en fauna in de rivier.
Water dat uit de pers- en natpartij (of bladvorming) uit de wordende papierbaan wordt verwijderd, wordt ten eerste gebruik om de dikstof tot dunstof (in de stofvoorbereiding) te verdunnen en het wordt gebruikt om grondstoffen met water te vermengen.
Rekenvoorbeeldje: Aan het begin van de papiermachine bij de stofoploop heeft men een stofconsistentie van 0,5%, of 1 ton papierstof vermengd met 199 ton water; aan het eind van de perspartij is de stofconsistentie 50%, of 1 ton papierstof vermengd met 1 ton water. In de nat- en perspartij is dus 198 ton water verwijderd. Als men 1 ton produceert en men heeft daarvoor 20 ton water nodig, wordt het water dus gemiddeld 10 keer gerecirculeerd, voordat het naar de AWZI wordt afgevoerd.
De productie van papier kan gevolgen hebben voor de grondwaterspiegel, indien het water dat benodigd is voor het productieproces uit de grond wordt genomen. Dit kan zowel positief zijn in gebieden waar zonder wegpompen de grondwaterspiegel te hoog zou worden. Het kan ook negatief zijn in die gebieden waar het wegpompen van grondwater tot verlaging van de grondwaterspiegel leidt en het land zal uitdrogen. Andere papierfabrieken halen het water, dat benodigd is voor het productieproces uit de rivieren, wat dan nauwelijks een ecologische invloed heeft
Chemicaliëngebruik[bewerken]
Papier bestaat niet alleen uit celstoffen en vulstoffen. Er worden ook verschillende chemicaliën gebruikt. Niet alle chemicaliën zijn onschadelijk in het milieu. Zeker bij het optreden van ongelukken, kunnen hoge concentraties van chemicaliën, bijvoorbeeld in het oppervlaktewater, het milieu schaden.
In lagere concentraties zijn die chemicaliën niet schadelijk voor het milieu. Reststoffen uit de papierindustrie, die worden verzameld in de afvalwaterzuivering, mogen dan ook verder worden gebruikt. Men kan het bijvoorbeeld gebruiken voor het afdekken van akkers, waardoor de gedroogde grond (in de winter) niet kan verwaaien. Het is ook onbedenkelijk voor storten op afvalplaatsen. De reststoffen hebben echter ook een hoge calorische waarde, zodat het goed bij de vuilverbranding kan worden gebruikt (het verbetert het verbrandingsproces).
Een ander probleem is te vinden bij de in dagbouw afgebouwde vulstoffen, als kaolien en calciumcarbonaat. Bijvoorbeeld in Cornwall in Zuid-Engeland wordt veel kaolien afgebouwd en laat daarbij grote gaten in de grond achter. De productie van kaolien grijpt dus sterk op het landschap in.
Mist en industriesneeuw[bewerken]
Lucht uit de droogpartij heeft het uit de papierbaan verdampende water opgenomen. Deze lucht wordt ververst, zodat de lucht met hoger vochtgehalte uit de papierfabriek wordt geleid en zich vermengt met de buitenlucht.
De mate van vocht die lucht kan opnemen is afhankelijk van de temperatuur. Hoe hoger hoe meer vocht het kan opnemen. Als lucht met een bepaald vochtgehalte afkoelt, dan zal indien de temperatuur maar laag genoeg is, de maximale grens van water in lucht worden bereikt. Het gevolg is condensatie, er worden waterdruppels gevormd. Bij temperaturen boven nul zal dit leiden tot de vorming van mist en het een soort miezerregen. Indien de temperaturen onder nul zijn (in de winter, maar vooral gebeurt dit in Scandinavische landen) zal het leiden tot mist en sneeuw. Deze sneeuw is heel fijn en kan goed onderscheiden worden van natuurlijke sneeuw.
De vorming van mist wordt als een milieuprobleem beschouwd (een soort horizonvervuiling). Met name wanneer de lucht ook andere chemische stoffen als water bevat wordt ook de miezerregen en industriesneeuw tot probleem. Helaas is de lucht uit de droogpartij zelden als schoon aan te zien.
Kappen van bossen, voornamelijk de oerbossen[bewerken]
Natuurlijke bossen en oerbossen (bossen waar nog nooit een mens heeft ingegrepen) bestaan uit een grote variatie van boom- en plantensoorten. Ook de fauna is daardoor gevarieerd. Vooral in Canada en Finland, maar ook in Indonesië, waar nog oerbossen zijn, worden onder druk van de papierindustrie deze bossen aangetast. Niet alleen om het hout te gebruiken voor de papierindustrie, maar ook om plaats te maken voor productiebossen met monoculturen. Monoculturen wil zeggen een gebied met maar 1 soort van boom. Monoculturen zijn uitstekend geschikt voor de papierindustrie, omdat daardoor de grondstof voor het celstofproces veel minder varieert; het proces kan dan beter geoptimaliseerd worden.
De papierindustrie heeft dus volop redenen om de oerbossen in gevaar te brengen. Milieuorganisaties, maar ook brancheorganisatie van de papierindustrie, willen hier tegen optreden. Dit gebeurt niet alleen met druk op die betreffende bedrijven, die hout uit oerbossen gebruiken, maar ook door het instellen van keurmerken, zoals Nordic Swan en FSC (Forest Stewardship Council).
De papierindustrie zorgt ook voor herbebossing, bijvoorbeeld in Scandinavië groeit het bosareaal, door de bemoeiingen van de papierindustrie. Een hergeplant bos is echter geen vervanging voor een oerbos. De variëteit in flora en fauna van een oerbos kan nooit door een hergeplant bos worden geëvenaard.
Tropisch hardhout is over het algemeen ongeschikt voor de papierproductie; houtkap van tropisch hardhout wordt gedaan voor andere doeleinden, maar kan dus niet de papierindustrie aangerekend worden.
Papier- en kartonhergebruik[bewerken]
Papier en karton kunnen meermaals worden gebruikt als grondstof voor nieuw papier en karton. Veel krantenpapierfabrieken produceren alleen nog maar met 100% oud papier. Een voorwaarde voor het gebruik van oud papier is de aanwezigheid daarvan binnen een relatief kleine cirkel rondom de fabriek. Vooral Nederland staat hoog in het percentage papier dat separaat van het vuil wordt opgehaald en de beschikbare hoeveelheid, zodat oud papier een belangrijke grondstof is geworden.
Oud papier als grondstof is niet geheel onbedenkelijk. Voor het verwijderen van de drukinkt moet namelijk zowel energie als ook chemicaliën worden gebruikt. Toch zijn verse vezels geen alternatief, omdat het beschikbare bosareaal gewoon te klein is om alle benodigd papier en karton te kunnen maken. Oud papier als grondstof is dus gewoon nodig. Ook de hoeveelheid chemicaliën en energie die benodigd zijn voor het ontinkten van oud papier ten opzichte van de productie van verse celstof is veel lager.
Oud papier is ook een uitstekende brandstof en zou dus ook kunnen worden gebruikt om een energiecentrale te bedrijven. Toch wordt dit nog weinig gedaan en zijn de grondstoffen voor energiecentrales voornamelijk de fossiele brandstoffen.
Broeikaseffect[bewerken]
Een belangrijk deel van het broeikaseffect (opwarmen van de aarde) berust op de toenemende concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer.
Bomen worden papier, papier wordt meermaals nogmaals papier, het afval wordt in de afvalwaterzuivering afgebouwd tot koolstofdioxide en water. Of het wordt verbrand, waarbij de ontstane energie nog nuttig wordt gebruikt, bijvoorbeeld voor de opwekking van elektriciteit. Het koolstofdioxide wordt opgenomen door de bomen, die daarbij groeien. De kringloop is dus gesloten. Papier, an sich, zal dus nauwelijks tot het broeikaseffect bijdragen.
Dit geldt echter niet voor de opwekking van de elektriciteit die nodig is voor de papierproductie. Daarbij worden nog altijd fossiele brandstoffen verbrand, wat leidt tot netto productie van koolstofdioxide. Ook transport van grondstoffen en het papier/karton leidt tot netto productie van koolstofdioxide.
Transport[bewerken]
Transport is zoals bij de meeste producten een factor die vaak wordt vergeten, wanneer men de ecologie bekijkt.
Celstoffabrieken bevinden zich voornamelijk daar waar de grondstof, bomen, is. Hierdoor is het transport een vrij kleine ecologische factor voor de productie van celstof. Voor de vestigingsplaats van de papierfabrieken zijn er twee mogelijkheden. Het wordt daar geplaatst waar de belangrijkste grondstof (celstof) voor handen is, dus direct naast de celstoffabriek of zelfs volledig geïntegreerd met de celstoffabriek. Of het wordt daar geplaatst waar de meeste afnemers van het papier zijn. In beide gevallen wordt de keuze bepaald door een verkorting van de transportweg. Bij de geïntegreerde productie van celstof en papier is de transportweg van de grondstof kort, echter de transportweg van het papier is lang, omdat deze fabrieken in dunbevolkte gebieden staan (namelijk daar waar grote bossen zijn). Bij de gescheiden productie van celstof en papier is de transportweg van de grondstof celstof lang, maar de papierfabrieken staan dan meestal in dichtbevolkte gebieden, zodat de transportweg van het papier naar de klant korter is. Zo bekeken is er dus nauwelijks een ecologisch voordeel voor een van beide productiemethoden aan te wijzen.
Een andere ecologische factor bij de vergelijking van geïntegreerde productie met gescheiden productie is het feit dat celstof als het vervoerd wordt, moet worden gedroogd. Bij de geïntegreerde productie vervalt deze stap. Bij gescheiden productie is een extra droogproces dus noodzakelijk en leidt tot een verhoogd energieverbruik.
Ecologisch gezien kan men dus zeggen dat een geïntegreerde productie beter is. Uit het oogpunt van kwaliteit en flexibiliteit is dat anders. Een geïntegreerde papierfabriek beschikt meestal over slechts een paar grondstoffen; het wordt namelijk bepaald door de boomsoorten die daar groeien. Het zal daarom ook slechts een beperkt aantal papiersoorten kunnen produceren. Een papierfabriek zonder celstofproductie kan de verschillende celstofsoorten combineren (die worden overal in de wereld ingekocht), zodat deze fabrieken vaak meerdere soorten papier kunnen produceren. Daarbij kan de productie dus afgestemd worden op de lokale vraag naar papier (en dat vermindert wederom transport).
De ideale papierfabriek[bewerken]
De ideale papierfabriek staat op het grensgebied tussen de grondstof en de gebruiker. Dus aan de ene kant volop bossen en aan de andere zijde uitgebreide stedelijke gebieden. Daarbij wordt het transport van zowel grondstof als het papier minimaal. Het bos moet uit verschillende boomsoorten bestaan, zodat veel papiersoorten kunnen worden geproduceerd. Uiteraard is dit bos geen oerbos maar een ecologisch aangelegd productiebos (dat wil zeggen ruimte voor verschillende flora en fauna, zonder dat een monocultuur is ontstaan). In de fabriek is de celstofproductie geïntegreerd en er is een ontinktingslijn voor het oud papier. De afbouw voor vulstoffen kaolien en calciumcarbonaat bevindt zich direct naast de fabriek. De waterkringloop is vrijwel gesloten, binnen de waterkringloop is een waterzuivering opgenomen. Het afvalwater wordt gezuiverd in een afvalwaterzuivering. Uit zowel het verbruikte water als ook de verbruikte lucht wordt de warmte overgedragen aan de frisse lucht en het frisse water, die in het productieproces worden gebruikt. Water wordt uit de verbruikte lucht verwijderd, zodat geen mist en industriesneeuw kan ontstaan. De energie, benodigd voor het productieproces, als ook de stoom, wordt opgewekt in een eigen energiecentrale, die uitgerust is met een warmtepomp en voornamelijk wordt gestookt met de afvalstoffen uit de celstofproductie en de oudpapierontinkting.
Deze ideale papierfabriek is uiteraard niet te maken.