Projektgesellschaft C+G Papier GmbH, Hennef

Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung von Grasals Rohstoff und Verarbeitung für die Herstellung von
Papierprodukten unter besonderer Berücksichtigung
des Aufbaus einer nachhaltigen Wertschöpfungskette
Abschlussbericht über ein Entwicklungsprojekt,
gefördert unter dem Az: 30990/01 von der
Deutschen Bundesstiftung Umwelt

vonFrank Cruse
Dr. Wolfram Dietz
Martin Höller
Sabine Szafera

Hennef, Mai 2015

Projektgesellschaft C+G Papier GmbH, Hennef

Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung von Grasals Rohstoff und Verarbeitung für die Herstellung von
Papierprodukten unter besonderer Berücksichtigung
des Aufbaus einer nachhaltigen Wertschöpfungskette
Abschlussbericht über ein Entwicklungsprojekt,
gefördert unter dem Az: 30990/01-23 von der
Deutschen Bundesstiftung Umwelt

vonFrank Cruse
Dr. Wolfram Dietz
Martin Höller
Sabine Szafera

Hennef, Mai 2015

Bezugsquelle:
Projektgesellschaft C+G Papier GmbH
Reisertstraße 553773 Hennef
Dieses Papier besteht zu 35% aus Gras.

10/01

ProjektkennblattderDeutschen Bundesstiftung Umwelt
30990/01

Az

Referat23

167.037 €Fördersumme

Antragstitel

Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung von Gras als Rohstoff undVerarbeitung für die Herstellung von Papierprodukten unter besonderer
Berücksichtigung des Aufbaus einer nachhaltigen Wertschöpfungskette

Stichworte

Produkt, Verfahren

Laufzeit

Projektbeginn

Projektende

Projektphase(n)12 Monate19.05.2014

18.05.2015

1

Zwischenberichte
Bewilligungsempfänger Projektgesellschaft C+G Papier GmbH
Reisertstr. 553773 Hennef

Tel 02242 9257-0
Fax 02242 9257-70
ProjektleitungFrank Cruse

BearbeiterFrank Cruse, Uwe
D´Agnone, Dr. Wolfram
Dietz, Martin Höller,
Sabine Szafera
Kooperationspartner

Papiertechnische Stiftung (PTS)
Primaer Str. 37, 01809 Heidenau
Landwirtschaftliche Fakultät der Universität Bonn
Klein-Altendorf 2, 53359 Rheinbach

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Die drei Kooperationspartner verfolgen mit dem vorliegenden Antrag einen interdisziplinären Ansatz zur
Entwicklung eines Rohstoffes aus Gras für die Papierindustrie und seine Verarbeitung für die Herstellung
von Papier(-produkte) unter besonderer Berücksichtigung des Aufbaus einer nachhaltigen Wertschöpfungskette von der Rohstoffgewinnung bis zum Herstellungsprozess in der Papierindustrie.
Durch die Marktänderungen im Papiersektor wird der Bedarf an hochwertigem Altpapier auch bei gleichbleibender oder ansteigender Recyclingquote nicht abzudecken sein, so dass der verstärkte Einsatz vonFrischfasern erforderlich sein wird. Die Projektgesellschaft C+G Papier GmbH sieht hierin eine Chance
für die umweltverträgliche Produktentwicklung begründet.

Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden
Zur Überprüfung der Realisierungsmöglichkeiten dieser Idee, hat das Unternehmen C+G eine Reihe vonVersuchen und Tests durchgeführt, die die grundsätzliche Machbarkeit belegen konnten. Das Projekt
umfasst einen analytischen und einen verfahrenstechnischen Ansatz, beinhaltet papiertechnologische
Untersuchungen, landwirtschaftliche Rohstoffanalysen, eine Beschaffungs- und Logistikkonzeption, eine
Nachhaltigkeitsprüfung und mündet in eine Pilotanwendung zur Überprüfung der Machbarkeit unter Praxisbedingungen, sowie eine Verwertungsanalyse der Ergebnisse.
Die Arbeiten gliedern sich in acht Arbeitspakete und wurden für eine Projektlaufzeit von 12 Monaten
ausgelegt.

Deutsche Bundesstiftung Umwelt

An der Bornau 249090 Osnabrück

Tel 0541/9633-0

Fax 0541/9633-190

http://www.dbu.de

Ergebnisse und Diskussion
Im AP I wurde das Segment der Verpackungspapiere als Wachstumsmarkt identifiziert und der Einsatz
des neuen Rohstoffes in Karton und Pappe aufgrund des bestehenden Anforderungsprofils als Referenzmarkt ausgewiesen.Im AP II erfolgte eine weiterführende Produktentwicklung des neuen Rohstoffes durch die Erprobung unterschiedlicher Verfahrenstechniken sowie Heuanalysen. Im Ergebnis
konnten verschiedene Verarbeitungsvarianten sowie die stoffliche Nutzung für die Papierherstellung
nachgewiesen werden.
In AP III wurde das technologische Potenzial von Gras-Stoff für die Papierherstellung geprüft. Alle
Grasmaterialien wiesen 20-25 % wasserlösliche Bestandteile auf. Für den Einsatz in der Papierherstellung impliziert dies Materialverluste und bei dauerhaftem Einsatz eine mögliche Beeinträchtigung der
Runnability und eine erhöhte Belastung der Abwasserreinigungsanlage. Mit allen untersuchten Proben
ergab sich ein Grobrückstand von mindestens 10 %. Mit den aufbereiteten Gras-Stoffen war eine Laborblattbildung ohne Auffälligkeiten im Vorgehen machbar. Das spezifische Volumen der Prüfblätter
nahm durch Gras-Einsatz deutlich zu. Die Modellierung mehrlagiger Kartone belegte eine Steigerung
der Biegesteifigkeit durch Einbringen von mechanisch aufbereitetem Gras. In dieser Anwendung ist
das papiertechnologische Potenzial zu sehen. Nach den Ergebnissen kann Gras klassisch zur Volumenbildung eingesetzten Holzstoff in gleicher Menge ersetzen.
Die sehr gute Volumenbildung von Gras eröffnet einen papiertechnologisch förderlichen Einsatz in Karton und Pappe, insbesondere in der Mittellage von mehrlagigem Karton (Faltschachtelkarton FSK).
Im Rahmen des AP IV wurde ein erster Entwurf für eine nachhaltige Beschaffungsstrategie erarbeitet,um für die industrielle Fertigung Versorgungssicherheit zu realisieren. Hierbei konnte der Ansatz „ausder Region für die Region“ nachgewiesen werden.
Die Arbeiten zur Vorverarbeitung des Rohstoffes sowie seines Transportes zu den Unternehmen derPapierindustrie im AP V haben ergeben, dass die Zerkleinerung und Pelletierung einen maßgeblichen
Einfluss auf die Eigenschaften des Rohstoffes und seine Einsatzmöglichkeiten bei der Papierherstellung nimmt. In diesem Zusammenhang wurde eine erste Anlagenkonzeption für eine Pilotanlage erstellt, die durch einen modularen Aufbau anforderungsgerecht modifiziert werden kann. Des Weiteren
machten die Arbeiten deutlich, dass für den Transport des Rohstoffes vielfältige Optionen bestehen,
die an den Anforderungen der jeweiligen Papierfabrik ausgerichtet werden können. Im AP VI erfolgte
eine Ökobilanz von grashaltigem Karton. Im Ergebnis kann aus Sicht der umweltbezogenen Bewertung der anteilige Einsatz von Graspellets zur Herstellung von Karton als eine Alternative zu Holzstoff
und Altpapier bieten.
Aufgrund des Interesses verschiedener Papierfabriken und mit deren Unterstützung konnten mehrere
Maschinentests in unterschiedlichen Papierbereichen durchgeführt werden. Die Pilotanwendungen im
AP VII konnten alle vollständig in der Praxis durchgeführt werden und haben damit die Tauglichkeit
des Rohstoffs aus Gras für eine industrielle Fertigung bewiesen. Die Anforderung, die Grobbestandteile zu reduzieren, bestätigte sich übereinstimmend. Ein erster Lösungsansatz konnte bereits durch die
Uni Bonn ermittelt werden. Die von der PTS ermittelten CSB-Belastungen des Wasserkreislaufes einer
Papierfabrik durch wasserlösliche Bestandteile wurden ebenfalls bestätigt. Zur Reduzierung dieser Belastung und des damit verbundenen Materialverlustes bedarf es weiterer Untersuchungen in enger Kooperation mit Industriepartnern. In der Verwertungsanalyse wurden abschließend die Stärken und
Schwächen, sowie Chancen und Risiken der Entwicklungsarbeiten für den neuen Rohstoff aus „Gras“
zusammengefasst.

Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Bisherige Teilergebnisse wurden bereits auf zwei Seminaren der PTS zum Thema „Alternative Rohstoffe“ in 2014 und 2015 vorgetragen. Nach Abschluss des Projektes werden diverse Pressemitteilungen veröffentlicht. Weiterhin vorgesehen sind Teilnahmen an Messen sowie eine Teilnahme am
Deutschen Verpackungspreis 2015. Auch besteht bereits eine Anfrage vom Deutschlandfunk für eine
Reportage zum Thema „Graspapier“.

Fazit
Bei dem vorliegenden Vorhaben handelte es sich um ein Pilotprojekt mit Modellcharakter, das dem
Nachweis der grundsätzlichen Machbarkeit der verfolgten Produktinnovation sowie der verfahrenstechnischen Umsetzung diente. Dieser Nachweis konnte erbracht werden. Der neue Rohstoff auf Basisvon „Gras“ kann grundsätzlich als dritte Komponente, neben Altpapier und Zellstoff/ Holzschliff, verstanden werden und in unterschiedlichen Kombinationsvarianten bei der Papierherstellung zukünftig
Einsatz finden. Um die Chancen und Einsatzmöglichkeiten am Markt nutzen zu können, müssen vor
allem die Verfahrenstechniken zur bedarfsgerechten Aufbereitung des Rohstoffes durch weitere Entwicklungsarbeiten verbessert und die Zusammenarbeit mit Unternehmen der Papierindustrie forciert
werden.
Deutsche Bundesstiftung Umwelt

An der Bornau 249090 Osnabrück

Tel 0541/9633-0

Fax 0541/9633-190

http://www.dbu.deInhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ........................................................................................................... I
Abbildungsverzeichnis .................................................................................................. V
Tabellenverzeichnis................................................................................................... VIII
1

Zusammenfassung ............................................................................................1-1

2

Einleitung ..........................................................................................................2-3

3

Bedarfsanalyse und Anforderungsprofil .............................................................3-7

4

3.1

Charakterisierung des Marktes .....................................................................3-7

3.2

Anforderungen an den Einsatz von Gras ......................................................3-8

Produktentwicklung Rohstoff ...........................................................................4-12
4.1

Anforderungsprofil ......................................................................................4-12

4.1.1

Heuqualität ........................................................................................4-12

4.1.2

Inhaltsstoffe .......................................................................................4-13

4.1.3

Kornklassenverteilung .......................................................................4-13

4.1.4

Auflösezeit .........................................................................................4-14

4.2

Heuanalyse ................................................................................................4-14

4.2.1

Qualitätsbestimmung mittels Sinnenprüfung ......................................4-14

4.2.2

Bonitur ...............................................................................................4-16

4.2.3

Analyse der Inhaltstoffe .....................................................................4-17

4.3

Verfahrenstechnik .......................................................................................4-18

4.3.1

Zerfaserung .......................................................................................4-19

4.3.2

Zerkleinerung ....................................................................................4-19
I

Abschlussbericht: Papier aus Gras

4.3.2.1

Hammermühle ..........................................................................4-20

4.3.2.2

Schneid- und Mahlmühle ..........................................................4-21

4.3.2.3

Kollermühle ..............................................................................4-22

4.3.3

4.4

4.3.3.1

Brikettierung .............................................................................4-23

4.3.3.2

Pelletierung ..............................................................................4-24

Pelleteigenschaften ....................................................................................4-28

4.4.1

Pelletfestigkeit (PDI) ..........................................................................4-28

4.4.2

Schüttdichte.......................................................................................4-28

4.4.3

Auflösezeit .........................................................................................4-29

4.5
5

Kompaktierung ..................................................................................4-23

Fazit zum Arbeitspaket II „Produktentwicklung des Rohstoffs“ ....................4-30

Potenzialbewertung .........................................................................................5-32
5.1

Material und Methoden ...............................................................................5-32

5.1.1

Proben...............................................................................................5-32

5.1.2

Zerfaserung .......................................................................................5-33

5.1.3

Nassmahlung ....................................................................................5-33

5.1.4

Abtrennung der Grobbestandteile ......................................................5-33

5.1.5

Analytik und Blattbildung ...................................................................5-33

5.2

Ergebnisse und Diskussion.........................................................................5-34

5.2.1

Suspendierbarkeit..............................................................................5-34

5.2.2

Wasserlöslicher Anteil und CSB-Abgabe ...........................................5-36

5.2.3

Abrasivität..........................................................................................5-37

5.2.4

Einfluss der Mahlung auf die Papiereigenschaften ............................5-37

5.2.5

Kreislaufwasserführung .....................................................................5-39

IIAbschlussbericht: Papier aus Gras

5.2.6

Sortierung suspendierter Pellets; Einfluss von Feinstoff ....................5-39

5.2.7

Nassmahlung ....................................................................................5-41

5.2.8

Spaltwiderstand .................................................................................5-44

5.2.9

Rauheit ..............................................................................................5-45

5.2.10

Vergleich mit Holzstoff .......................................................................5-46

5.3
6

Flächennutzung und Versorgungssicherheit....................................................6-48
6.1

Entwicklung des Heupreises .......................................................................6-48

6.2

Verfügbarkeit von Grünflächen und deren Nutzung ....................................6-50

6.2.1

Verfügbarkeit von Grünflächen ..........................................................6-51

6.2.2

Nutzung der Grünflächen...................................................................6-52

6.3

8

Ein Beschaffungskonzept als Basis der Versorgungssicherheit ..................6-56

6.3.1

Anforderungen und Risiken ...............................................................6-56

6.3.2

Beschaffungskonzept ........................................................................6-56

6.4
7

Zusammenfassung und Fazit zum Arbeitspaket III„Potenzialbewertung“ ..................................................................................5-47

Fazit zum Arbeitspaket IV „Flächennutzung und
Versorgungssicherheit“ ...............................................................................6-60

Vorverarbeitung und Transport........................................................................7-62
7.1

Entwicklung eines Konzeptes für eine Heu-Aufbereitungsanlage ...............7-62

7.2

Test im Technikum der Firma Kahl .............................................................7-66

7.3

Überarbeitetes Anlagenkonzept ..................................................................7-69

7.4

Fazit zum Arbeitspaket V „Vorverarbeitung und Transport“.........................7-72

Ökobilanz und Nachhaltigkeitsprüfung ............................................................8-73

III

Abschlussbericht: Papier aus Gras

9

10

8.1

Zielprodukt und Szenarien ..........................................................................8-73

8.2

Ergebnisse der Modellierung der Kartonherstellung ...................................8-73

8.3

Ergebnisse der Ökobilanz ...........................................................................8-73

Pilotanwendung / Machbarkeitstests ...............................................................9-75
9.1

Anwendungen in der Papierindustrie ..........................................................9-75

9.2

Gras-Wellpappenrohpapier .........................................................................9-76

9.3

Gras-Karton für Faltschachteln (GD2) ........................................................9-78

9.4

Grafische Graspapiere................................................................................9-81

9.4.1

Maschinentest Köhler ........................................................................9-81

9.4.2

Maschinentest Cordier .......................................................................9-83

9.5

Anwendungstest Schuhkarton aus Gras-Vollpappe ....................................9-83

9.6

Anwendungstest Wellpappkarton aus Graswellpappe ................................9-86

9.7

Fazit zum Arbeitspaket VII „Pilotanwendung / Machbarkeitstest“ ................9-88

Verwertungsanalyse ...................................................................................... 10-89
10.1 SWOT-Analyse ......................................................................................... 10-92
10.1.1

Stärken-Schwächen-Analyse ........................................................... 10-92

10.1.2Chancen-Risiken-Analyse ............................................................... 10-94

10.1.3

SWOT-Matrix................................................................................... 10-96

10.1.4

Kombinierte SWOT-Matrix ............................................................... 10-97

10.2 Weitere Vorgehensweise und Ausblick ..................................................... 10-98
Abkürzungsverzeichnis .................................................................................................. I
Literatur- und Quellenverzeichnis ................................................................................. III
IV

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abbildungsverzeichnis
Abb. 1:

Anteile an der Gesamtproduktion 2013 und Mengenentwicklung
der Papier-Hauptsorten in Deutschland................................................... 3-7

Abb. 2:

Anteile von NDF, ADF und Rohfaser, am Trockenmassegehalt der
Heuproben. ........................................................................................... 4-18

Abb. 3:

Anteile der Siebfraktionen im Mahlgut der Hammermühle, in
Abhängigkeit der Siebgröße .................................................................. 4-21

Abb. 4:

Anteile der Siebfraktionen im Mahlgut der Schneid- undMahlmühle, in Abhängigkeit der Siebgröße ........................................... 4-22

Abb. 5:

Anteile der Siebfraktionen im Mahlgut der Kollermühle, in
Abhängigkeit vom Bohrungsdurchmesser der Flachmatrize .................. 4-23

Abb. 6:

Arbeitsweise Kollergangpresse mit Ringmatrize .................................... 4-26

Abb. 7:

Arbeitsweise Kollergangpresse mit Flachmatrize .................................. 4-26

Abb. 8:

Vergleich der Siebfraktionen von Mahlgut und Pellet, nachPelletierung mit der Ringmatrizenpresse ............................................... 4-27

Abb. 9:Vergleich der Siebfraktionen von Mahlgut und Pellet, nachPelletierung mit Flachmatrizenpresse.................................................... 4-28

Abb. 10:Pelletfestigkeit (PDI) und Schüttdichte der produzierten Pellets ........... 4-29

Abb. 11:

Auflösezeit der produzierten Pellets ...................................................... 4-30

Abb. 12:

Original-Graspellets und Rückstand nach 25 min Desintegration .......... 5-35

Abb. 13:

Rückstandsmenge von Graspellets nach 25 min Zerfaserung im
Desintegrator bei verschiedenen Stoffdichten ....................................... 5-35

Abb. 14:

Rückstand von Grasbrickets nach 30 min Zerfaserung im
Technikum-Pulper. ................................................................................ 5-36

Abb. 15:

Wasserlöslicher Anteil (links) und CSB-Abgabe (rechts)
verschiedener Proben ........................................................................... 5-36

Abb. 16:

Einfluss verschiedener Mahlungen auf Zugfestigkeit und Volumen
bei anteiligem Einsatz von aufbereiteten Gras-Stoffen in Papier auf
Altpapier-Basis ...................................................................................... 5-38

Abb. 17:

Einfluss verschiedener Mahlungen auf Biegesteifigkeit undmodellierte dreilagige Biegesteifigkeit ................................................... 5-39

Abb. 18:

Haindl-McNett-Fraktionen von zwei Proben .......................................... 5-40

Abb. 19:

Rückstandsmenge auf Schlitzplatte 0,15 mm im Vergleich vonHaindl-McNett-Fraktionierung und Wuchtschüttler ................................ 5-40
V

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 20:

Einfluss der Abtrennung von Grobbestandteilen im Wuchtschüttler
auf ausgewählte Papiereigenschaften anhand zweier Proben .............. 5-41

Abb. 21:

Mikroskopie-Bilder von nass und trocken gemahlenen Proben ............. 5-42

Abb. 22:

Einfluss der Nassmahlung auf ausgewählte Papiereigenschaften ......... 5-43

Abb. 23:

Einfluss des Einsatzes der aufbereiteten Gras-Stoffe auf den
Spaltwiderstand .................................................................................... 5-44

Abb. 24:

Visualisierung der Oberflächentopographie eines Blattes aus
Standardfaserstoff und eines Blattes mit 30 % Grasstoff-Anteil ............. 5-45

Abb. 25:

Vergleich ausgewählter Papiereigenschaften bei anteiligem
Einsatz von Holzschliff HS und von aufbereitetem Gras-Stoff am
Beispiel von GP013............................................................................... 5-46

Abb. 26:

Durchschnittlicher Heupreis der Jahre 2009 – 2015 .............................. 6-49

Abb. 27:

Veröffentlichte Minimal-/Maximalpreise für Heu in Rheinland-Pfalz,
im Zeitraum 2009 – 2015 ...................................................................... 6-50

Abb. 28:

Landwirtschaftliche Fläche in Rheinland-Pfalz, untergliedert inDauergrünland und Ackerland, für den Zeitraum 1960-2014 ................. 6-52

Abb. 29:

Entwicklung der Raufutterfresser in Rheinland-Pfalz von 1950 –2014, untergliedert in Rinder, Milchkühe, Schafe und Einhufer ............. 6-54

Abb. 30:

Zusammensetzung der Bestände an Raufutterfressern, in den
Jahren 1950, 1980 und 2013, nach Nutztierart...................................... 6-55

Abb. 31:

Anteil der unterschiedlichen Raufutterfresser an der Gesamt-RGVin Rheinland-Pfalz, im Jahr 2010........................................................... 6-55

Abb. 32:

Zusammenarbeit mit dem MR / Lieferantenkonzept .............................. 6-57

Abb. 33:

Aufgabenverteilung im Lieferantenkonzept............................................ 6-58

Abb. 34:

Anlagenkonzept der Firma Kahl ............................................................ 7-63

Abb. 35:

Anforderungen an eine Aufbereitungsanlage ........................................ 7-64

Abb. 36:

Auszug aus dem Testfragebogen der Firma Kahl ................................. 7-68

Abb. 37:

Auszug aus dem Testbericht der Firma Kahl ......................................... 7-69

Abb. 38:

Auszug aus dem Anlagenkonzept der Firma Weidmann /Komponenten........................................................................................ 7-70

Abb. 39:

Auszug aus dem Anlagenkonzept der Firma Weidmann /Graspellets ............................................................................................ 7-71

Abb. 40:

Auszug aus dem Anlagenkonzept der Firma Weidmann /Aufstellplan ........................................................................................... 7-71

Abb. 41:

Technische Werte WPR, Delkeskamp Verpackungswerke.................... 9-77

Abb. 42:

Prognose der technischen Werte für den Maschinentest, Fa. Weig ...... 9-78

VI

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 43:

Aufbau eines Kartons aus Altpapier fürLebensmittelverpackungen, CVUA Stuttgart ......................................... 9-79

Abb. 44:

Technische Werte des Gras-Kartons, Fa. Weig .................................... 9-80

Abb. 45:

Aussortierte Grobbestandteile, Fa. Weig ............................................... 9-81

Abb. 46:

Graspapier der Fa. Köhler, Greiz .......................................................... 9-82

Abb. 47:

Qualitätsbericht (unterliegt dem Betriebsgeheimnis), Köhler Greiz ........ 9-82

Abb. 48:

Auszug aus der Versuchsdokumentation, Köhler, Gengenbach ............ 9-84

Abb. 49:

Schuhkarton aus Graspappe, Otto Gruppe, Hamburg ........................... 9-84

Abb. 50:

Auszug aus dem Prüfberich Nr. 0831/14 des BFSV, Hamburg.............. 9-85

Abb. 51:

Auszug aus dem PTS Bericht Nr. AB020202, München ........................ 9-86

Abb. 52:

Wellpappkarton aus Graspapier, Delkeskamp Verpackungwerke,
Nortrup .................................................................................................. 9-87

Abb. 53

Technische Werte Wellpappkarton aus Graspapier, Delkeskamp
Nortrup .................................................................................................. 9-87

VII

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Tabellenverzeichnis
Tab. 1:

Produktion von Papier, Karton und Pappe nach Sorten .......................... 3-8

Tab. 2:Allgemeine Anforderungen an den Einsatz von neuen Rohstoffen
und Einstufung eines anteiligen Einsatzes von Gras ............................... 3-9

Tab. 3:

Anforderungen wichtiger Papiersortenbereiche an den Einsatz vonneuen Rohstoffen und Einstufung eines anteiligen Einsatzes vonGras ...................................................................................................... 3-10

Tab. 4:

Ergebnis der Qualitätsbestimmung mittels Sinnenprüfung .................... 4-15

Tab. 5:

Brikettierparameter und Auflösezeit...................................................... 4-24

Tab. 6:

Hergestellte Pellets nach Zerkleinerungs- und
Kompaktierungsmethode ...................................................................... 4-25

Tab. 7:

Zur Blattbildung eingesetzte Rohstoffe GP Gras-Pellets, GB GrasBriketts .................................................................................................. 5-32

Tab. 8:Charakterisierungsmethoden für Faserstoffe......................................... 5-34

Tab. 9:Messverfahren an Rapid-Köthen-Prüfblättern ....................................... 5-34

VIII

Abschlussbericht: Papier aus Gras

1 Zusammenfassung
Das vorliegende Projekt verfolgte einen interdisziplinären Ansatz zur Entwicklung eines
Rohstoffes aus Gras für die Papierindustrie und seine Verarbeitung für die Herstellung
von Papier(-produkte) unter besonderer Berücksichtigung des Aufbaus einer nachhaltigen Wertschöpfungskette von der Rohstoffgewinnung bis zum Herstellungsprozess inder Papierindustrie.
Das Projekt umfasst einen analytischen und einen verfahrenstechnischen Ansatz, beinhaltet papiertechnologische Untersuchungen, landwirtschaftliche Rohstoffanalysen,eine Beschaffungs- und Logistikkonzeption, eine Nachhaltigkeitsprüfung und mündet in
Pilotanwendungen zur Überprüfung der Machbarkeit unter Praxisbedingungen, sowie
eine Verwertungsanalyse der Ergebnisse. Die Arbeiten gliedern sich in acht Arbeitspakete und wurden für eine Projektlaufzeit von 12 Monaten ausgelegt.
Das wesentliche Ergebnis der Arbeiten ist, dass der neue Rohstoff auf Basis von„Gras“ grundsätzlich als dritte Komponente, neben Altpapier und Zellstoff / Holzschliff,
genutzt werden und in unterschiedlichen Kombinationsvarianten bei der Papierherstellung zukünftig Einsatz finden kann.
Mit den aufbereiteten Gras-Stoffen war eine Laborblattbildung ohne Auffälligkeiten im
Vorgehen machbar. Das spezifische Volumen der Prüfblätter nahm durch Gras-Einsatz
deutlich zu. Die Modellierung mehrlagiger Kartone belegte eine Steigerung der Biegesteifigkeit durch Einbringen von mechanisch aufbereitetem Gras. Die sehr gute Volumenbildung von Gras eröffnet einen papiertechnologisch förderlichen Einsatz in Karton
und Pappe, insbesondere in der Mittellage von mehrlagigem Karton (Faltschachtelkarton FSK).
Mit den eingesetzten Aufbereitungsverfahren erwies sich der Anteil an Grobbestandteilen im Rohstoff noch zu hoch und auch die wasserlöslichen Bestandteile führten nochzu einer Belastung der Wasserkreisläufe bei der Papierherstellung. Erste Lösungsansätze konnten jedoch ermittelt werden. Durch das erarbeitete Beschaffungskonzept
konnte eine Versorgungssicherheit für die Unternehmen nachgewiesen werden.
Mit Unterstützung verschiedener Papierfabriken konnten mehrere Maschinentests inunterschiedlichen Papierbereichen durchgeführt werden. Die Pilotanwendungen konnten alle vollständig in der Praxis durchgeführt werden und haben damit die Tauglichkeit
des Rohstoffs aus Gras für eine industrielle Fertigung bewiesen.
Ergänzend zu der bereits vorliegenden vergleichenden Bilanz der Rohstoffe, Altpapier,Zellstoff und Gras wurde im Rahmen dieses Projektes eine Ökobilanz für das Produkt
Faltschachtelkarton (GD2) erstellt. Der Karton mit einem Grasanteil von ca. 20 % weist

1-1

Abschlussbericht: Papier aus Grasdabei gute Ergebnisse neben dem Karton aus 100 % Altpapier auf und aufgrund derRegionalität entstehen entsprechende ökologische Vorteile, wenn Holzschliff durch
Gras substituiert wird.
Ausgehend von den ermittelten Ergebnissen und der Bewertung ihrer Verwertungsmöglichkeiten wird eine Weiterentwicklung des neuen Rohstoffes angestrebt. Schwerpunkte werden die Verfahrenstechnik zur bedarfsgerechten und planbaren Aufbereitung des Rohstoffes sowie der experimentelle Einsatz in der industriellen Praxis bilden. Parallel hierzu ist die Grundlagenforschung am Rohstoff „Gras“ voranzutreiben,
um die stofflichen Nutzungsmöglichkeiten weiter zu konkretisieren. Des Weiteren sinddie papiertechnologischen Optionen zu bestimmen, die die verfahrenstechnische Kompatibilität verbessern. Aktuell sind bereits weitere Maschinentest vorgesehen.
Projektinitiator ist die Projektgesellschaft C+G GmbH; ihr oblag auch die Projektleitung
und -koordination. Kooperationspartner sind die Papiertechnische Stiftung (PTS) und
der Forschungsbereich Nachwachsende Rohstoffe der Landwirtschaftlichen Fakultät
der Universität Bonn.
Das Entwicklungsprojekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) unter dem Az.: 30990/01 gefördert.

1-2

Abschlussbericht: Papier aus Gras

2 Einleitung
Das Pilotvorhaben weist entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Rohstoffgewinnung bis zur Verarbeitung des neuen Rohstoffes aus Gras in papierbasierten
Produkten, umweltrelevante Aspekte auf. Durch stoffliche Nutzung einer schnell nachwachsenden heimischen Pflanze können vorhandene Flächenressourcen effizient genutzt werden aber auch Anteile des verwendeten Altpapiers als Sekundärfaserstoff bei
der Papierherstellung durch den neuen Faserstoff ersetzt werden. Hierdurch sind die
mit dem Altpapier verbundenen Verunreinigungen/Belastungen anteilig umweltentlastend zu vermeiden.
Eine bereits vor Projektbeginn durchgeführte „Screening-Ökobilanz“, die Primärzellstoff, Recyclingfaser und Graspellets zur Papierherstellung hinsichtlich mehrerer Wirkungskategorien miteinander verglichen hat, ergab mit Fokus auf den sogenannten
Kohlenstofffußabdruck (engl. Carbon Footprint) eine Empfehlung für die Verwendungvon Graspellets in der Papierproduktion. Ebenfalls positiv fiel der Vergleich hinsichtlich
des fossilen Ressourcenverbrauchs, des kumulierten Energieaufwandes nicht erneuerbarer Energien sowie des kumulierten Wasserverbrauchs aus. Auch bei der Beschaffung des Rohstoffes „aus der Region“ können wesentliche Transportvorgänge im
Vergleich zur aktuellen Situation eingespart werden, wodurch direkte Einsparungen im
Energieaufwand für die Rohstoffbeschaffung zu erwarten sind. Dies gilt insbesondere
unter Berücksichtigung der Import- und Exportprozesse, die sowohl für die Beschaffung des Rohstoffes „Holz“ als auch für die Versorgung der Papierindustrie mit dem
aus Holz gewonnenen Primärfaserstoff notwendig sind, während der neue Rohstoff als
dritte Komponente im Herstellungsprozess die Beschaffung auf „kurzen Wegen“ ermöglicht.
Ergänzend zu der vergleichenden Bilanz der Rohstoffe Altpapier, Zellstoff und Gras
wurde im Rahmen des vorliegenden Projektes eine Ökobilanz für das Produkt Faltschachtelkarton (GD2) erstellt. Der Karton, mit einem Grasanteil von ca. 20 %, weist
dabei gute Ergebnisse neben dem Karton aus 100 % Altpapier auf und aufgrund derRegionalität entstehen entsprechende ökologische Vorteile, wenn Holzschliff durch
Gras substituiert wird.
Für die Herstellung von Papier und papierbasierten Produkten (z.B. Kartonagen undHygienepapiere) der unterschiedlichsten Qualitäten werden national und internationalzu einem überwiegenden Anteil (95%) aus Holz gewonnene Primär- und Sekundärfaserstoffe genutzt. Bei den Primärstoffen handelt es sich um Rohstoffe, die erstmals inder Papierproduktion eingesetzt werden; bei den Sekundärstoffen um Recyclingstoffe(Altpapier). Für die Primärstoffe finden Nadelhölzer wie Fichte, Tanne, Kiefer und Lärche Verwendung. Laubhölzer wie Buche, Pappel, Birke und Eukalyptus werden mit

2-3

Abschlussbericht: Papier aus Gras

ersteren vermischt, um die Papiereigenschaften zu verändern. Dahingegen werdenHarthölzer ausschließlich für hochwertige Papiersorten als Rohstoff verwandt.
Da zur Papiergewinnung grundsätzlich alle cellulosehaltigen Stoffe geeignet sind, wird
mit dem Vorhaben eine anteilige Abkehr von der Holznutzung angestrebt, um die zunehmend wertvoller werdende Ressource „Baum“ anteilig durch schneller wachsende
Grassorten zu ersetzen und bereits vorhandene Flächen schonend zu nutzen.
Trotz langer Tradition in der Papierherstellung und der nach wie vor vielfältigen Verwendung von Papierprodukten, blieben grundlegende Innovationen in der Rohstoffgewinnung und Verarbeitung bisher aus. Holzfaserersatzstoffe konnten sich aus
unterschiedlichsten Gründen nicht durchsetzen und finden aktuell nur sehr eingeschränkt Einsatz. Dies lässt sich einerseits darauf zurückführen, dass die Ersatzstoffe
einen zu hohen Ligninanteil aufweisen und andererseits auf die nicht hinreichend zur
Verfügung stehenden Mengen, um eine kontinuierliche Versorgungssicherheit aufrechterhalten zu können.
Sowohl der industrielle Einsatz eines aus Gras bzw. Heu hergestellten Rohstoffes inder Papierherstellung als auch die Verfahrensmöglichkeiten der Verarbeitung des Rohstoffes sowie die Analyse der unterschiedlichen Eignungs- und Qualitätskriterien in
Bezug auf die Papierproduktion und die Endprodukte kennzeichnen den innovativen
Charakter des hier durchgeführten Vorhabens.
Die hohe Nachfrage nach Primär- und Sekundärfaserstoffen als Papierrohstoff verbunden mit der Abnahme der Altpapierqualität führen zur Suche nach alternativen Faserrohstoffen. Aufgrund der zum Teil ungenügenden Verfügbarkeit einzelner AltpapierSorten muss entweder auf schlechtere Sorten ausgewichen werden, was die Qualität
des Endprodukts und die Produktivität verschlechtert; oder es werden höherwertige
Primärfaserstoffe anteilig zugeführt.
Die Verwendung von Einjahrespflanzen besitzt zwar eine lange Tradition. In Europa
sind Gräser, Stroh oder Bambus aber bisher noch keine Massenrohstoffe für die Papierherstellung. Aus tropischen Gräsern hergestellte Papiere besitzen jedoch außerhalb Europas eine größere Bedeutung. So ist z.B. Miscanthus wegen seiner hohen
Gehalte an Cellulose und Hemicellulose nach Cellulose-Aufschluss geeignet für die
Herstellung von Karton. In Kanada und Skandinavien wurden Gräser auch als mögliche Substitute für Holzzellstoff bei der Papierherstellung identifiziert. Nicht-Holzstoffe
auf der Basis von Gräsern werden in der Regel einem Zellstoff-Aufschluss unterworfen.
Nicht chemisch aufbereitetes Gras wird in Europa nur in kleinen Mengen bei der Herstellung von Designpapieren eingesetzt.
Für Gras bzw. Heu wurden der ideale Erntezeitpunkt und die optimale Heuzusammensetzung zur Futternutzung intensiv erforscht und entsprechende Gerätschaften zur
Heuwerbung und -aufbereitung sind dem Stand der Technik entsprechend vorhanden.
Neu und innovativ im Rahmen des Projektes ist der Verwendungszweck von Gras bzw.
Heu als grundlegender Papierrohstoff.
2-4

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Zielsetzung des vorliegenden Projektes ist die Entwicklung eines Rohstoffes aus Gras
für die Papierindustrie und seine Verarbeitung für die Herstellung von Papier sowie
Papierprodukte unter besonderer Berücksichtigung des Aufbaus einer nachhaltigen
Wertschöpfungskette von der Rohstoffgewinnung bis zum Herstellungsprozess in derPapierindustrie. Das Pilotvorhaben umfasst einen analytischen und einen verfahrenstechnischen Ansatz, der durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit unterschiedlicher
Fachrichtungen verfolgt wurde.
Initiator und Koordinator dieses Projektes ist die Projektgesellschaft C+G PapierGmbH. Im Rahmen ihrer unternehmerischen Tätigkeit entstand die Produktidee, Papier
unter Verwendung des Rohstoffes Gras herzustellen. Das Unternehmen startete erste
Vorarbeiten und Testläufe, um die grundsätzliche Machbarkeit der Produktinnovationzu verifizieren. Als Kooperationspartner beteiligten sich an den Projektarbeiten die Papiertechnische Stiftung (PTS) und der Forschungsbereich „Nachwachsende Rohstoffe“
der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Zur Bearbeitung der Aufgabenstellung wurden 12 Laufzeitmonate benötigt und die Arbeiten gliederten sich in acht Arbeitspaketen.
Die Ermittlung eines Anforderungsprofils für den nachhaltigen Einsatz von Gras bei der
Papierherstellung sowie eines Referenzmarktes und die papiertechnologische Potenzialbewertung für den neuen Rohstoff erfolgte durch die PTS. Die Analyse der stofflichen
Nutzungsmöglichkeiten von Gras/Heu sowie der Einsatz unterschiedlicher Verfahrenstechniken bei der Aufbereitung oblag der Landwirtschaftlichen Fakultät der Universität
Bonn. Ein Beschaffungskonzept als Basis der Versorgungssicherheit für die Industrie,
die Entwicklung einer Anlagenkonzeption für die Aufbereitung von Gras/Heu, die Analyse unterschiedlicher Möglichkeiten des Transportes sowie die Durchführung mehrerer
Pilotanwendungen und Maschinentests wurden von der Projektgesellschaft C+G Papier GmbH als Aufgabenstellungen bearbeitet. Die Erstellung einer Ökobilanz und die
Nachhaltigkeitsprüfung wurden in Auftrag geben und extern durchgeführt. Eine abschießende Verwertungsanalyse der Ergebnisse erfolgte ebenfalls im Auftrag der C+G
Papier GmbH durch die SALCO GmbH.
Im Einzelnen umfasste die Aufgabenstellung die folgenden Arbeiten:•

Ermittlung der Anforderungen an den neuen Faserrohstoff für die Papierherstellungsowie seines Substitutionspotenzials.

•

Ermittlung der Qualitäts- und Eignungskriterien von etablierten Grünlandbeständen
für die Papierherstellung.

•

Ermittlung der Basispapiereigenschaften und Weiterverarbeitungsmöglichkeiten
des neuen Papierrohstoffes durch den Einsatz unterschiedlicher Verfahrenstechniken.

2-5

Abschlussbericht: Papier aus Gras•

Erzeugung eines ersten Papierpilotproduktes unter Verwendung des neuen Rohstoffes.

•

Erarbeitung einer Logistikkonzeption und Bewertung der Versorgungssituation.

•

Erstellung einer Verfahrenskonzeption für die Vorverarbeitung des Rohstoffes unter
Berücksichtigung eines ökologisch effizienten Transportes.

•

Erstellung einer weitergehenden Nachhaltigkeitsprüfung (Ökobilanz) für ein grashaltiges Referenzprodukt.

•

Anwendung der Ergebnisse in Form erster Pilotanwendungen in der Praxis sowie
die Durchführung von Maschinentests als der Beleg der Machbarkeit und•

Bewertung der Verwertungschancen und -risiken in Form einer SWOT-Analyse.

2-6Abschlussbericht: Papier aus Gras

3 Bedarfsanalyse und Anforderungsprofil
Arbeitspaket I (AP) gibt eine Marktübersicht der Papierherstellung. Ein Anforderungsprofil für den nachhaltigen Einsatz von Gras wird definiert und ein Referenzmarkt wird
ermittelt.

3.1 Charakterisierung des MarktesAbb. 1 und Tab. 1 geben grundlegende Größenordnungen und Entwicklungen der Papierherstellung in Deutschland wieder. Die grafischen Papiere verzeichnen seit Jahren
einen stetigen Rückgang, wogegen Hygienepapiere und besonders Verpackungspapiere in der Produktionsmenge zulegen. Die größten Sortengruppen innerhalb der Verpackungspapiere sind Pack- und Wellpappenpapiere mit 7,8 Mio. t/a und Maschinenkarton mit 2,5 Mio. t/a. Maschinenkarton umfasst Faltschachtelkarton und sonstigen
Maschinenkarton (Graukarton)1.

Abb. 1:

Anteile an der Gesamtproduktion 2013 und Mengenentwicklung derPapier-Hauptsorten in Deutschland
Quelle: VDP14, S. 20

1

Vgl. VDP14

3-7

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Tab. 1:

Produktion von Papier, Karton und Pappe nach Sorten

Quelle: VDP14, S. 38

3.2

Anforderungen an den Einsatz von Gras

In Tab. 2 sind wichtige Kriterien für den Einsatz von neuen Rohstoffen in der Papierherstellung zusammengestellt. Die Erfüllung dieser Kriterien durch Gras wurde anhand
von Informationen eingestuft, die bereits vorlagen oder im Projekt erarbeitet wurden.
Die Einstufung ist orientierend und kann für konkrete Papierprodukte innerhalb derSortenbereiche abweichen.
Zu einzelnen Kriterien ist anzumerken: Für den Einsatz in der Papierherstellung notwendige Partikelgrößen lassen sich durch Mahlung erzielen, wobei ein Aussortieren
von verbleibenden groben und harten Bestandteilen notwendig ist (vgl. Kap.5.2.6). Eine Inhibierung des biologischen Abbaus in Abwasserreinigungsanlagen durch Inhaltsstoffe des Grases ist nicht anzunehmen, da wasserlösliche Grasinhaltsstoffe
fermentierbar sind2.

2

Vgl. Gra04, S. 169

3-8

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Papierqualitätsanforderungen für einzelne Papiersortenbereiche gibt Tab. 3 wieder. Für
Wellpappenrohpapier, Faltschachtelkarton und Vollpappe wurde angenommen, dass
der Einsatz nicht in Decklagen erfolgt, an die optische und Oberflächen-Anforderungengestellt werden.
Glätte oder Rauheit sind auch relevant für den Einsatz in Faltschachtelkarton und Pappe, wenn die Produkte gestrichen oder bedruckt werden sollen und das Grasmaterial
die Papieroberfläche beeinflusst. Der Gras-eigene Geruch kann in sensiblen Anwendungen zum Ausschluss führen, insbesondere im Lebensmittel- und Kosmetikbereich.
Tab. 2:Allgemeine Anforderungen an den Einsatz von neuen Rohstoffen und
Einstufung eines anteiligen Einsatzes von Gras

Prozessfähigkeit

Verfügbarkeit/ Verfügbarkeit
LogistikTransport

Recht

UmweltSuspendierbarkeit
Partikelgröße
Wasserlöslicher Anteil
CSB-Abgabe
Inhibierung biol. Abbau
Klebrigkeit
Ladung/Reaktivität
Keimeintrag
Abrasivität/Härte
Saisonalität
Regionalität/Entfernung
Aufwand Vorbehandlg.
Transportaufwand
Lagerbarkeit
Dosierbarkeit

Abfallrecht
Chemikalienrecht
Patentlage
Umwelt/Nachhaltigkeit Carbon Footprint
Recycling
Rezyklierbarkeit

2
2
1
1
2,1
2
2
kA
1
1
kA
kA
2
2
2
2
2
2
1,1
1

Anforderung von Gras erfüllt?
Bewertungsstufen
0 nein0,1 veraussichtlich nein→prüfen
1 teilweise
1,1 veraussichtl. teilweise→prüfen
2 ja
2,1 vermutlich ja→prüfen
kA keine Angabe→prüfen

Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

Da hinsichtlich der Verfügbarkeit des neuen Rohstoffes keine Angaben für die Charakterisierung der allgemeinen Anforderungen vorlagen, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit hierzu gesonderte Analysen vorgenommen (vgl. Kapitel 6.2).

3-9

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Tab. 3:

Eigenschaftsbereich
Optische
Eigenschaften

Anforderungen wichtiger Papiersortenbereiche an den Einsatz vonneuen Rohstoffen und Einstufung eines anteiligen Einsatzes von Gras

Kriterium
Weiße
Färbung
Opazität
Glanz
Vergilbung
Papierspezifikationen/ Volumen
weitere
Asche
Wasseraufnahme/
Benetzbarkeit
Feuchtdehnung
Planlage
Luftdurchlässigkeit
Be- und Verdruckbarkeit
OberflächenGlätte/Rauheit
eigenschaften
Rupffestigkeit
Festigkeiten
Zugfestigkeit
Bruchdehnung
Durchreißfestigkeit
Nassfestigkeit
Biegesteifigkeit
Spaltfestigkeit
Berstfestigkeit
Ring-, Streifen-,
Flachstauchwiderstand
Weichheit
StaubenMikrobiologie/
Keimbelastung
Verträglichkeit
Geruch,Geschmacksübergang
Lebensmittelkontakt
Allergiepotenzial

ZDP
2
1
2
2
2
2
0
2

Anforderung Relevanz 0-2
WPR
FSK Vollpappe Tissue/AP
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
2
1
0
0
0
2
1
2
2
2

ZDP
0
0
2
kA
kA
2
kA
kA
kA
kA
kA
0
kA
1
kA
0

Anforderung von Gras erfüllt 0-2
WPR
FSK Vollpappe Tissue/AP

2

2

2

2,1

2,1

2,1

kA
kA
kA
1

kA

kA

kA
2

kA
2

0

2

2,1
kA
1,1

2
1
2
2
2
2
2
1
2
0
1
0
0
0

0
2
2
1
1
0
2
0
2
0
0
2
2
2

0
2
0
1
2
0
1
0
0
0
2
2
0
0

0
2
0
1
2
0
0
0
0
0
2
2
0
0

2
0
0
0
0
0
1
2
1
2
0
0
0
0

kA

0
2
1
1

0
1
2
2

0
0
2
2

0
0
2
1

2
2
2
2

kA
kA
1,1

kA
kA
0,1

kA
0,1

kA
0,1

1,1
kA
kA
0,1

0
1

2
2

2
2

1
1

0
2

2

kA
2

kA
2

kA
2

2

2,1
2,1
1,1
2,1

0

2
1
1
1

2
1

2
1

Relevanz: 0 nicht relevant, 1 teils relevant, 2 relevant; Bewertung der Anforderungen s. vorige Tabelle
ZDP Zeitungsdruckpapier, WPR Wellpappenrohpapier, FSK Faltschachtelkarton, /AP aus Altpapier;Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

Folgende Folgerungen sind aus Tab. 2 und Tab. 3 zu ziehen: Die Anwendung von mechanisch aufbereitetem Gras für grafische Papiere mit Weiße- und Schmutzpunktanforderungen ist nicht möglich. Dennoch ist der Einsatz in speziellen grafischen
Anwendungen, bei denen die Graszugabe bewusst visuell hervortritt, möglich und vielversprechend – etwa in Image- und Korrespondenzpapieren und Papieren für Werbezwecke. Solche Papiere können einen erheblichen Marktpreis erzielen; die absetzbare
Tonnage ist jedoch gering.
Zugfestigkeit und verwandte Festigkeiten (Berstfestigkeit, Ring-, Streifen- und Flachstauchwiderstand) sind für Wellpappenrohpapier (WPR) wesentlich. Dabei lässt das
Festigkeitspotenzial von Altpapier über die Jahre nach. Mechanisch aufbereitetes Gras
kann hier keinen Beitrag leisten (Kap. 5.3). Dies ist beim Einsatz von Gras in Wellpappenrohpapier nachteilig.

3-10

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Weichheit ist eine wichtige Anforderung für die meisten Tissue-Sorten. Der Einflussvon Gras wird hierfür als kritisch eingeschätzt. Für konkrete Produkte könnte die Prüfung dennoch positiv ausfallen.
Die sehr gute Volumenbildung von Gras (s. Kap. 5.3) eröffnet einen papiertechnologisch förderlichen Einsatz in Karton und Pappe, insbesondere in der Mittellage vonmehrlagigem Karton (Faltschachtelkarton FSK).

3-11

Abschlussbericht: Papier aus Gras

4 Produktentwicklung Rohstoff
Das Arbeitspaket II stellt die Anforderungen an den neuen Grasrohstoff da. Es werden
die Eigenschaften des Heus und seine Verarbeitung unter Einsatz unterschiedlicher
Verfahrenstechniken erläutert sowie die Eignung des Rohstoffes für die Papierherstellung bewertet.

4.1 Anforderungsprofil
In Zusammenarbeit mit der Papiertechnischen Stiftung (PTS) und mittelständischen
Papierproduzenten konnte ein erstes Anforderungsprofil für den neuen Grasrohstoff
erarbeitet werden. Dieses bezieht sich vor allem auf die Heuqualität, die Länge der
Graspartikel und die Auflösezeit der hergestellten Pellets und Briketts.
4.1.1

Heuqualität

Ziel dieses Arbeitspaketes war es, eine Heuqualität zu definieren, die eine problemlose
Nutzung des Rohstoffes in der Papierindustrie, erlaubt.
Die Tests der PTS als auch der mittelständischen Papierproduzenten haben ergeben,
dass in Bezug auf die Heuqualität, der Schimmelbesatz sowie der Heugeruch von besonderer Bedeutung sind. Von Seiten der Papierindustrie wurde die Befürchtung geäußert, dass sich durch den Rohstoff eingetragene Schimmelpilze im Wasserkreislauf
der Papiermaschine anreichern könnten, die dann zu Problemen in der hauseigenen
Kläranlage führen. Eine Restfeuchte von unter 14%3 sorgt für eine Deaktivierung vonSchimmelpilzen und ist somit der erste wichtige Qualitätsparameter für die stoffliche
Qualitätsbeurteilung von Heu. Der Geruch von frischem Heu konnte in vielen der hergestellten Wellpappen und Kartons nachgewiesen werden. Dieser frische Heugeruch
hat unter Marketinggesichtspunkten hohe Relevanz. Dies bedeutet aber auch, dassetwaige Negativgerüche, verursacht durch zu hohe Mengen an Buttersäure oder Ammoniak, im eingesetzten Heu nicht vorhanden sein dürfen. Auch hier kann durch eine
Reduktion der Restfeuchte auf unter 16%4 weitere Fehlgärung und somit die Produktion von Buttersäure und Ammoniak ausgeschlossen werden. Nachdem die Anforderungen definiert wurden, musste ein Testverfahren gefunden werden, dass die Anforderungen an den Rohstoff abdeckt und zugleich möglichst einfach durchzuführen ist.
Dabei konnte man sich der in der Landwirtschaft häufig angewendeten Sinnenprüfung
bedienen.

3
4

Vgl.NO86, S. 116
Vgl. Opi94, S. 289

4-12Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Qualitätsbestimmung der zur Verfügung stehenden Heuchargen hat ergeben, dassdie Sinnenprüfung, unter Zuhilfenahme einer Messlanze zur Feuchtebestimmung eine
hinreichend genaue Qualitätsbestimmung, unter Berücksichtigung der Anforderungen
an die Heuqualität, zulässt.
4.1.2

Inhaltsstoffe

Die Analyse und Dokumentation der Heuinhaltstoffe hatte das Ziel, zukünftig Rückschlüsse zwischen der Papierqualität und den Heuinhaltstoffe zuzulassen. Unser heutiger Wissensstand erlaubt noch keine Aussage über die Funktion der in Kap. 4.2.3
analysierten Heuinhaltsstoffe auf die Papiereigenschaften, wie z.B. Volumenbildungoder Reißfestigkeit. Die Funktion von Inhaltsstoffen wie Zucker oder Protein bei derBlattbildung in der Papierherstellung ist auch in der Papierindustrie noch nicht bekannt,
da der eingesetzte Zellstoff durch die chemische Vorbehandlung frei von jeglichen organischen Verbindungen ist. Die rein mechanische Zerkleinerung des Heues hat zur
Folge, dass alle Inhaltstoffe der Pflanze, wie der oben genannte Zucker oder die Proteine, in den Herstellungsprozess des Papieres gelangen. Erkenntnisse aus den Pilotanwendungen zeigen, dass die im Vorfeld der Tests simulierten Papiereigenschaften
jedes Mal in der Praxis Abweichungen aufwiesen. Diese Tatsache könnte darauf hindeuten, dass Heuinhaltstoffe im Zuge der Papierherstellung Einfluss auf dessen Qualität nehmen.
4.1.3

Kornklassenverteilung

Zu Ballen gepresstes Heu hat, je nach Schnittlänge und Vorzerkleinerung beim Pressen, Halmlängen von 20 – 80 cm. Die in Kap. 4.3.2 getesteten Zerkleinerungsverfahren
sind in der Lage, den Grashalm auf eine Länge von unter 0,15 mm zu verkürzen. Da
rein mechanisch zerkleinert wird, werden die Zellulosefasern nicht von den übrigen
Zellwandbestandteilen wie Lignin und Hemizellulose getrennt, daher werden im Folgenden die Schnittlängen nicht als Faserlängen sondern präziser als Partikellängen
bezeichnet. In Absprachen mit Papierproduzenten und der PTS wurde eine Zielpartikellänge von 1 – 1,2 mm als geeinigt ausgewählt. Bei der Wahl der Partikellänge hat
man sich an der Faserlänge von Zellstoff auf Laubholzbasis (1-1,5 mm) orientiert. In
Anlehnung an bisherige Erfahrungen der Papierproduzenten, soll der Feinstoffgehalt,
das heißt die Fraktion unter 0,15 mm lichte Maschenweite, einen Anteil von 20% nichtübersteigen. Ein Feinstoffanteil von bis zu 20% dient als Füllstoff bei der Blattbildung,indem er Zwischenräume zwischen den Fasern auffüllt und so zur Stabilität des Papiers beiträgt. Anteile über 20% können nicht mehr eingelagert werden und gehen im
Wasserkreislauf verloren. Neben der Zielpartikellänge spielen die Nodien der Grashalme eine wichtige Rolle. Gegen Ende des Projektes wurde erkannt, dass die Nodien,auch Wachstumsknoten genannt, den Zerkleinerungsvorgang unbeschadet durchlaufen und bei der Papierherstellung zu Problemen im Herstellungsprozess führen können. Die Nodien gelangen mit den weiteren Grasbestandteilen auf die Papiermaschine
4-13

Abschlussbericht: Papier aus Gras

und setzen sich dort an den Trocknungswalzen fest. Angesichts dieser Erkenntnis
müssen weitere Versuche an der Kollermühle folgen, da diese nach aktuellem Wissensstand durch ihre Mahlarbeit am ehesten in der Lage ist, die Nodien zu vermahlen.
4.1.4

Auflösezeit

Bei der Papierherstellung werden die Papierrohstoffe Zellstoff und Altpapier im Pulper,
einem großen Rührbottich, unter Zugabe von Wasser aufgelöst und durchmischt. Ziel
ist es, auch den Grasrohstoff im Pulper hinzuzufügen. Dies würde bedeuten, dass keine Veränderungen an der bestehenden Technik der Papierfabriken für den Einsatz vonGras notwendig sind. Die mittlere Verweildauer der Rohstoffe im Pulper beträgt 20 Minuten. Damit ist festgelegt, dass die zustellenden Pellets und Briketts maximal 20 Minuten benötigen dürfen, um sich aufzulösen und mit den weiteren Papierrohstoffen zu
vermischen.

4.2 Heuanalyse
Alle Versuche wurden mit Heu, einer der drei häufigsten Konservierungsformen vonGras, durchgeführt. Die Universität Bonn hat in den Erntejahren 2013, 2014 selber kein
Heu geerntet. Was zur Folge hatte, dass das Heu zugekauft wurde. Dabei wurde Heu
von Betrieben gekauft, deren Flächenbewirtschaftung der Universität bekannt ist.
Das untersuchte Heu stammte aus den Ernten 2013 und 2014 und kam von Dauergrünlandflächen in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen. Zwei der Flächen
stammten aus der Verbandsgemeinde Kelberg in der Eifel. Die übrigen drei aus derGemeinde Much im Rhein-Sieg-Kreis. Die Grünlandbewirtschaftung ist prägend fürbeide Regionen. Die Flächen wurden extensiv, das heißt ohne Einsatz von Mineraldünger bewirtschaftet, um dem Ziel einer möglichst ressourcenschonenden Rohstoffherstellung Genüge zu tun. Alle Heuballen wurden auf ihre Gräserzusammensetzung,Qualität und Inhaltstoffe hin untersucht, um davon ausgehend, mögliche Rückschlüsse
auf die Papiereigenschaften zuzulassen. Die anschließenden verfahrenstechnischen
Untersuchungen wurden nur mit Heu von einer Fläche durchgeführt, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.
4.2.1

Qualitätsbestimmung mittels Sinnenprüfung

Die Heuqualität kann einerseits im Labor durch Nahinfrarotspektroskopie oder andererseits direkt am Heuballen mittels Sinnenprüfung vorgenommen werden. Der Landwirt bedient sich in der Regel der Sinnenprüfung, da diese hinreichend genaue
Informationen und direkte Ergebnisse liefert. Darüber hinaus kann sie vom Landwirt
selbst durchgeführt werden. Bei der Sinnenprüfung wird das Heu einer sensorischen
Qualitätsprüfung unterzogen. Anhand weniger Prüfparameter kann der Landwirt innerhalb kürzester Zeit das Heu in Güteklassen einteilen oder den ungefähren Energiegehalt des Futters bestimmen. Das für die Untersuchungen angekaufte Heu wurde mit der
4-14

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Sinnenprüfung der ÖAG5, Österreichischen Arbeitsgemeinschaft für Grünland, bewertet. Diese Sinnenprüfung ist abgeleitet von der Sinnenprüfung der Deutschen Landwirtschaftsgesellschaft und bewertet das Heu anhand von vier Prüfparametern: Geruch,
Farbe, Gefüge und Verunreinigung. Je nach Qualität erreichen die Proben Gesamtpunktzahlen von -3 bis 20 und werden darüber in die Güteklassen von “1 – sehr gut“
bis “4 – verdorben“ eingeteilt.

Tab. 4:

Ergebnis der Qualitätsbestimmung mittels Sinnenprüfung
Standort

Bewertung

Eifel I (G)Eifel I (S)Much I (RO)Much I (WG)

Much I (RT)

Punktzahl

12

9

16

11

13

Güteklasse

befriedigend

mäßig

gut

befriedigend

befriedigend

Geruchgeruchlos

muffig/brandig

aromatischgeruchlos

aromatischPunkte:Güteklasse

20 - 16

1. sehr gut bis gut

15 - 10

2. befriedigend

9-5

3. mäßig

4 - (- 3)

4. verdorben

Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015 in Anlehnung an ÖAG99, S. 2

Die fünf getesteten Heuchargen hatten eine „mäßige“ bis „gute“ Qualität. Hinsichtlich
der neuen Qualitätsanforderungen hatte keiner der Ballen Anzeichen auf Schimmel.
Die Feuchtemessungen mit der Messlanze lagen bei 14 Prozent oder darunter. Der
Ballen Eifel I (S) ist durch einen schwach muffig bis brandigen Geruch aufgefallen, wasauf Fehlgärungen hindeutet. Die Proben Much I (RO) und Much I (RT) hatten einen
guten aromatischen Heugeruch. Hier ist davon auszugehen, dass die Konservierung
schnell und ohne Probleme stattgefunden hat. Die Ballen Eifel I (G) und Much I (WG)
waren relativ geruchlos. Die produzierten Pellets und Briketts wurden alle aus Heu desStandortes Much I (RT) hergestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine „befriedigende“
Heuqualität für die Papierherstellung vollkommen ausreichend ist. Eine Konkurrenz
zwischen der Pferdefütterung und der Papierherstellung ist damit als gering einzuschätzen, da in der Pferdefütterung nur „gutes“ bis „sehr gutes“ Heu eingesetzt wird.
Da die Sinnenprüfung mehr auf die futtertechnischen als die stofflichen Eigenschaften

5

Vgl. Öag99, S. 2

4-15

Abschlussbericht: Papier aus Gras

des Heus zielt, ist es theoretisch denkbar, dass noch schlechtere Qualitäten, die für die
Fütterung uninteressant sind, für die stoffliche Nutzung genutzt werden könnten. Heu,
dass auf Grund geringer Inhaltstoffe eine schlechte Bewertung bekommt, könnte solange es frei von Schimmel ist, in der Papierherstellung eingesetzt werden. Ein Ziel derweiteren Forschung muss es sein, den Prozess der Papierherstellung so zu modifizieren, dass Schimmelpilze und unangenehme Heugerüche neutralisiert werden. Heu
minderer Qualität, das jährlich anfällt und für das es keine Abnehmer gibt, könnte soeiner sinnvollen Nutzung zugeführt werden.
4.2.2

Bonitur

Die wichtigsten Pflanzenarten im Dauergrünland sind Gräser, Kräuter und Leguminosen. Die Bonitur dieser Pflanzenarten hatte das Ziel, die genaue Zusammensetzung
jedes einzelnen Ballens zu dokumentieren, um bei zukünftigen Untersuchungen der
Testpapiere, Rückschlüsse auf wertmindernde und wertgebende Pflanzenarten machen zu können. Die Bestimmung der Einzelgräser in den Heuballen erwies sich als
schwierig, da nur wenig Blattmaterial für eine eindeutige Identifizierung der Gräser vorhanden war. Grund dafür sind die häufigen Wendevorgänge beim Trocknen des Grases, die immer zu Bröckelverlusten führen, das heißt einem Verlust an Blatt- undBlütenmaterial6. Das untersuchte Heu stammte vom 1. Schnitt, der in der Regel im
Mai/Juni eines jeden Jahres geerntet wird. In den fünf Heuproben konnten zwischen 6
und 8 Gräserarten identifiziert werden. Die Gräserzusammensetzung war heutypisch7
mit einem hohen Anteil an Obergräsern wie dem Knaulgras, Wiesenfuchsschwanz
oder Wiesenlieschgras. Obergräser haben einen besonders hohen Anteil an Rohfaser8
und sind somit die erste wertgebende Gräsergattung für die Papierherstellung. Das fürden Futterwert bedeutende Deutsche Weidelgras konnte in vier der fünf Proben nachgewiesen werden. Die Leguminose Klee, entweder als Rot- oder Weißklee, war in jedem Ballen zu finden. Die Kräuter Löwenzahn und Ampfer waren in drei,
beziehungsweise zwei Heuballen aufzufinden. Somit bestanden die Ballen aus 7-11
Pflanzenarten. Neben den fünf Ballen vom 1. Schnitt wurde auch ein Ballen vom 2.
Schnitt untersucht. Dieser Ballen vom 2. Schnitt ist dadurch aufgefallen, dass er mit
vier identifizierten Gräsern, gerade nur halb so viele Gräserarten im Vergleich zum
Ballen vom 1. Schnitt, aufwies. Der Anteil an Obergräsern war stark rückläufig, dies ist
typisch mit zunehmender Schnittnutzung9. Auf Grund dessen ist der 1. Schnitt für die
Papierherstellung vorzuziehen. Denkbar ist auch der Einsatz von sehr spät gemähtem
1. Schnitt, welcher auf Grund von Vertragsnaturschutz-Programmen erst ab Juli geerntet werden darf und für die Fütterung schlecht geeignet ist.

6

Vgl. Ger11, S. 194
Vgl. Opi94, S. 104
8
Rohfaser (nach der Weender Analyse) ist ein Sammelbegriff für Cellulose (40%-100%), Hemicellulose (15%-20%),
Lignin (5-90%), Suberin und Cutin. Die Werte in Klammern zeigen die Variation je nach Futtermittel.
9Vgl. Opi94, S.110
7

4-16

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob sich möglicherweise auch ein überständiger 2. Schnitt für die Papierherstellung eignet. Um den Einfluss der jeweiligen Gräser
auf die Papierherstellung zu untersuchen, ist es zunächst angebracht, sich in Folgeprojekten das Heu unterschiedlicher Flächentypen anzusehen, um dann im nächsten
Schritt, Rückschlüsse auf die einzelnen Gräser zuzulassen. Dies wird jedoch auf Grundder Neuheit des Themas und dem geringen Angebot an Literatur zur stofflichen Nutzung von Gräsern noch einige Zeit benötigen.
4.2.3

Analyse der Inhaltstoffe

Die Analyse der Inhaltstoffe hatte das Ziel, vor allem jenes Heu auf seine Inhaltstoffe
zu kontrollieren, dass für die Pellet- und Brikettherstellung und sich anschließenden
Papiertests genutzt wurde. Neben diesen zwei Heu-Proben (5 und 6) vom Standort
Much I (RT) wurden noch vier weitere Standorte in die Analyse aufgenommen.
1 Eifel I (G)2 Much I (RO)
3 Much II (RT)
4 Much I (WG)
5 Much I (RT) Ballen 2
6 Much I (RT) Ballen 4
Trotz der Tatsache, dass das Wissen über die Funktion der einzelnen Inhaltsstoffe
noch nicht vorliegt, wurden sie analysiert, um die Möglichkeit für spätere Rückschlüssen, von der Papierqualität auf den Rohstoff, zu bewahren. Augenmerk wurde auf die
Strukturparameter Rohfaser, NDF10 und ADF11 gelegt, da diese für die physikalischen
Eigenschaften des Papiers verantwortlich sind. Daneben wurden Protein und Zucker
analysiert. Diese Inhaltstoffe haben möglicherweise Einfluss auf die Volumenbildung
und Festigkeit des Papiers. Die Analyse der Inhaltstoffe wurde zum einen am Campus
Klein-Altendorf der Universität Bonn und zum anderen im Labor der Landwirtschaftlichen Untersuchungs- und Forschungsanstalt Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Die
Inhaltstoffe wurden mittels Nahinfrarotspektroskopie und der erweiterten Futtermittelanalytik (Weender) erhoben. Da die Graspartikel nicht chemisch aufgeschlossen werden und somit keine reine Cellulose vorliegt, wurde auf einen Celluloseaufschlussverzichtet.
Die horizontalen Linien in Abbildung 2 zeigen die Normbereiche für Rohfaser, NDF und
ADF, für Heu vom 1. Schnitt. Da es sich bei Rohfaser, ADF und NDF um Sammelbegriffe verschiedener strukturgebender Inhaltsstoffe handelt, dürfen die Werte nicht aufaddiert werden. Bis auf Probe 3 liegen alle Gehalte im Normbereich. Bei Heu-Probe 3

1011

NDF: Neutrale Detergentien Faser
ADF: Säure Detergentien Faser

4-17

Abschlussbericht: Papier aus Gras

handelt es sich um Heu vom 2. Schnitt. Dies erklärt die etwas niedrigeren Gehalte, da
mit zunehmender Schnittnutzung der Anteil an strukturgebenden Obergräsern sinkt,
fallen auch die Gehalte an NDF, ADF und Rohfaser. Die durchschnittlichen Gehalte
von Protein und Zucker lagen bei 8,4 % Trockenmasse (TM) für Protein und 10,1 %TM für Zucker und sind ebenfalls typisch für Heu vom 1. Schnitt. Der Rohfasergehalt
von Probe 2 konnte auf Grund eines Messfehlers nicht erhoben werden. Da die zugehörigen NDF- und ADF-Gehalte jedoch im Normbereich liegen, ist davon auszugehen,dass auch der Rohfasergehalt im entsprechenden Normbereiche liegt.

Abb. 2:

Anteile von NDF, ADF und Rohfaser, am Trockenmassegehalt
der Heuproben.
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.3 Verfahrenstechnik
Ziel dieses Arbeitspaketes, war die Herstellung der im Anforderungsprofil definierten
Zielpartikellänge von 1 – 1,2 mm. Neben den Zerkleinerungsversuchen wurde auch die
Zerfaserung des Materials getestet. Die Zerkleinerungsversuche anhand verschiedener
Mühltypen haben gezeigt, dass es möglich ist, das Heu so zu zerkleinern, dass ein
großer Anteil der Siebfraktionen im Bereich der Zielpartikellänge liegt. Die Kompaktierung als Pellet oder Brikett war unproblematisch. Weitere Pilotanwendungen müssen
zeigen, welcher Kompaktierungsgrad der geeignete ist, um zum einen den Transportz.B. im Big Bag zu ermöglichen und zum anderen ein schnelles Auflösen der Pellets im
Pulper zu gewährleisten.

4-18

Abschlussbericht: Papier aus Gras

4.3.1

Zerfaserung

Bei der Zerfaserung handelt es sich um einen mechanischen Faseraufschluss entlang
der Längsachse der Pflanzen. Dieser rein mechanische Faseraufschluss hatte das
Ziel, den Anteil der nutzbaren Grasfasern zu erhöhen und somit die physikalischen
Papiereigenschaften, wie Reißfestigkeit und Volumenbildung, weiter zu verbessern.
Die hier eingesetzte Maschine ist ein Prototyp und wurde in Kooperation der Fachhochschule Köln und der Universität Bonn entwickelt. Ursprüngliches Ziel für die Entwicklung des Prototypens war, die Zerfaserung von holziger Biomasse wie Miscanthus
und schnellwachsenden Gehölzen. Eine Zerfaserung der Grashalme war kaum möglich. Die Grashalme waren zu dünn und konnten von der Maschine nicht erfasst werden. Eine Erhöhung des Durchsatzes führte zu untypischer Rauchentwicklung, weilsich das Heu in der Maschine ansammelte und auf Grund der hohen Temperaturen im
Inneren der Maschine, zu entzünden drohte. Da es sich bei der Maschine um einenPrototypen handelt, war die Anpassung an einen weniger holzigen Rohstoff nicht möglich. Auf Grund dessen sollte im Rahmen weiterer Entwicklungsarbeiten weiterhin eine
Zerfaserung der Grashalme in Betracht gezogen werden, um das Potential des Faseraufschlusses zu ermitteln.
4.3.2

Zerkleinerung

In diesem Arbeitsschritt sollte zunächst die Machbarkeit einer sehr feinen Heuzerkleinerung untersucht werden. Nachdem dies gelang, bestand die nächste Aufgabe darin,einen möglichst hohen Anteil der Zielpartikellänge herzustellen.
Die Heuzerkleinerung wurde anhand von drei Mühlentypen untersucht. Sowohl die
Hammermühle als auch die Schneid- und Mahlmühle waren an der Universität Bonnvorhanden. Die Tests an der Kollermühle wurden bei der Firma Amandus Kahl durchgeführt. Alle Mühltypen waren in der Lage das Heu zu zerkleinern. Die besten Ergebnisse wurden mühlenübergreifend mit Siebgrößen/Lochungsdurchmessern zwischen
1 - 3 mm erzielt. Die Neuheit des Rohstoffes macht es erforderlich, die bestehenden
Siebverfahren zur Analyse der Siebfraktionen im Mahlgut zu hinterfragen. Auf Grundder annähernd zweidimensionalen Ausdehnung der Zellstofffasern hat sich in der Papierindustrie die Nasssiebung etabliert. Die dreidimensionale Ausdehnung der Graspartikel macht es notwendig, auch die Trockensiebung in Betracht zu ziehen. Somit
wurden die Siebungen sowohl im Nassverfahren, durch die PTS, als auch im Trockenverfahren, durch die Universität Bonn, durchgeführt. Die Papierindustrie klassiert die
Faserlängen der eingesetzten Rohstoffe in vier Siebfraktionen: Stippen, Langfaser,
Kurzfaser und Feinstoff. Für die Blattbildung sind vor allem Lang- und Kurzfasern vonBedeutung. Ein Feinstoffanteil von unter 20% kann nach jetzigem Wissensstand die

4-19

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Eigenschaften des Papieres weiter verbessern, da er sich bei der Blattbildung als Füllstoff zwischen die Fasern setzt und diese dadurch stabilisiert. Stippen sind aufgrund
Ihrer Partikellänge von über 1,4 mm zu groß und werden von einem Sieb abgeschieden.
Stippen:> 1,4 mm

Langfaser:

1,4 – 0,71 mm

Kurzfaser:

0,71 – 0,25 mm

Feinstoff:< 0,25 mm

Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Siebergebnisse, angesichts der verschiedenen Siebmethoden, nicht übertragbar sind. Es wurde trotzdem bei der Auswahl
der Siebe darauf Acht gegeben, die Siebfraktionen der Nasssiebung möglichst abzubilden.
4.3.2.1 Hammermühle
Die Hammermühle wird in der Landwirtschaft zum Vermahlen von Getreide genutzt.
Die kinetische Schlagwirkung der Hämmer sorgt für die Zerkleinerung des Mahlguts.
An einem eingehausten Rotor befinden sich bewegliche Stahl-Hämmer, die das Mahlgut solange zerkleinern bis es klein genug ist, um die Mühle durch ein Sieb zu verlassen. Dabei sorgt ein vom Rotor erzeugter Luftstrom für den Transport des Mahlgutes
durch die Mühle. Für die Zerkleinerung von Heu wurde der Einlass geringfügig versetzt, um einen kontinuierlichen Einzug des Heues zu ermöglichen. Durch den Einbau
verschiedener Siebgrößen lässt sich die Zerkleinerung steuern.
An der Hammermühle wurden insgesamt sieben Rundlochsiebe mit Lochdurchmessern von 1,1 – 15 mm getestet. Der Stippenanteil ist bei den kleinsten Sieben mit 0%
und 4% relativ gering, nimmt dann jedoch beim 5 mm Sieb sprunghaft auf 36% zu.
Auffällig ist, dass bei jeder Variante ein gewisser Anteil an Feinstoff entstanden ist,dieser nimmt mit Zunahme der Siebdurchmesser ab. Das beste Ergebnis konnte mit
dem kleinsten Sieb erreicht werden. Lang- und Kurzfaser machen 90% aus und derFeinstoffanteil liegt mit 8% noch deutlich unter der Grenze von 20%.

4-20

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 3:

Anteile der Siebfraktionen im Mahlgut der Hammermühle,in Abhängigkeit der Siebgröße
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.3.2.2 Schneid- und Mahlmühle
Bei der Schneid- und Mahlmühle fällt das Mahlgut durch einen Trichter in den Mahlraum. Zwischen einem mit Messern besetzten Rotor und gegenüberliegenden Gegenschneiden wird das Mahlgut durch Scherwirkung solange zerkleinert und leicht
zermahlen bis es am Boden des Mahlraums durch ein Rundlochsieb fällt. Auch hiersind die Siebgrößen variabel. Es wurden sieben verschiedene Siebgrößen mit einem
Lochdurchmesser von 0,5 bis 10 mm getestet. Die Feinstofffraktion ist nur bei den drei
kleinsten Sieben vertreten und nimmt mit zunehmender Siebgröße ab. Ähnlich derHammermühle ist der Stippenanteil bei den drei kleinsten Siebgrößen fast 0% und
nimmt dann beim 4 mm Sieb sprunghaft auf 40% zu. Ab dann nimmt der Stippenanteil
mit zunehmender Siebgröße immer weiter zu bis er beim 10 mm Sieb fast 80% ausmacht. Der Kurzfasergehalt ist bei den Sieben 0,5 mm und 1 mm mit 72% und 81% am
größten und nimmt dann mit zunehmender Siebgröße ab. Der Langfaseranteil ist beim
2 mm Sieb am größten und sinkt mit Zunahme der Siebgrößen. Die besten Zerkleinerungsergebnisse wurden mit den Siebgrößen 0,5 mm, 1 mm und 2 mm erreicht, da hierder Stippenanteil sehr gering war. Welches der drei Siebergebnisse nun am besten ist,
ist vom angestrebten Papierprodukt abhängig.

4-21

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 4:

Anteile der Siebfraktionen im Mahlgut der Schneid- und Mahlmühle,in Abhängigkeit der Siebgröße
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.3.2.3 Kollermühle
Bei der Kollermühle rollen zwei, sich gegenüberliegende Koller auf einer gelochten
Matrize. Dabei zermahlen und zerkleinern sie das Mahlgut und drücken es durch die
Bohrungen der Matrize. Die getesteten Matrizen hatten Bohrungen mit 2, 4 und 6 mm
Durchmesser. Feinanteil, Kurz- und Langfaser nehmen mit Zunahme des Bohrungsdurchmessers ab, wohingegen der Stippenanteil steigt. Ob die Kollermühle in der Lageist, die Wachstumsknoten der Gräser vollständig zu vermahlen, konnte auf Grund dergeringen Anzahl an Testdurchläufen noch nicht bestätigt werden. In Zukunft könnte einwesentlicher Vorteil der Kollermühle die gleichzeitige Pelletierung des Mahlgutes sein.
Neben dem Bohrungsdurchmesser wurden auch unterschiedliche Pressverhältnisse
getestet. Das Pressverhältnis ergibt sich aus Bohrungsdurchmesser und Bohrungslänge. Je nach Zerkleinerungsgrad des Mahlgutes und Pressverhältnis konnte beobachtet
werden, dass das Mahlgut leicht anpelletiert die Matrize verlässt. Diese Pellets haben
die Bezeichnungen 5 und 7 und sind in Tabelle 6 aufgeführt.

4-22

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 5:

Anteile der Siebfraktionen im Mahlgut der Kollermühle, in
Abhängigkeit vom Bohrungsdurchmesser der Flachmatrize
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.3.3

Kompaktierung

Wird das Mahlgut ohne jegliche Kompaktierung in den Pulper gegeben, besteht die
Gefahr, dass das Material aufschwimmt und sich nicht mit dem Wasser und den weiteren Papierrohstoffen vermengt. Auf Grund dessen wurden in diesem Arbeitspaket sowohl die Brikettierung als auch die Pelletierung als mögliche Kompaktierungsverfahren
getestet. Darüber hinaus ermöglicht die Kompaktierung, den Transport von höheren
Tonnagen als Schüttgut oder abgepackt im Big Bag.
4.3.3.1 Brikettierung
Parallel zur Pelletierung wurde auch die Brikettierung des Heues getestet, um deren
Machbarkeit zu überprüfen. Als Ausgansmaterial diente Heu, das mit der Hammermühle und Siebeinsätzen von 7 und 15 mm Lochung hergestellt wurde. Die Beschickung
des Brikettierzylinders mit dem jeweiligen Ausgangsmaterial erfolgte über Förderschnecken, wobei sich das Material gut transportieren ließ und keine Brückenbildung inden Vorratstanks zu erkennen war. Um die Eigenschaften der Briketts bei verschiedenen Pressdrücken zu untersuchen, wurde der Brikettierversuch Nr.1 (Ausgansmaterial:
4-23

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Hammermühle, 7 mm) in vier Druckstufen unterteilt. Die Druckstufen lauteten 90, 100,
110 und 120 bar. Die Versuche dauerten jeweils 15 Minuten, dabei lag die Temperatur
der Briketts bei Verlassen des Presszylinders zwischen 62,5°C und 68,5°C. Ein Zusammenhang zwischen Pressdruck und Briketttemperatur konnte nicht festgestellt
werden.
Tab. 5:

Brikettierparameter und Auflösezeit

Brikettierparameter

Auflösezeit [min]Druck [bar]Temperatur [°C]

90

64.9

15:20

100

62.5

16:10

110

68.5

17:00

120

67.6

18:00

Produkt: Brikett
Ausgangsmaterial: Heu, Much I (RT). Hammermühle, 7 mm.
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

Von den abgekühlten Briketts wurde im Anschluss jeweils eins jeder Druckstufe in drei
Litern Wasser aufgelöst. Mit zunehmendem Pressdruck stieg auch die Auflösezeit der
Briketts von 15 Minuten bei 90 bar auf 18 Minuten bei 120 bar. Somit liegen alle Briketts unter der „20-Minuten-Grenze“. Die Schüttdichte der Briketts lag bei 300- 350
g/cm³ und somit unter der der hergestellten Pellets. Ältere Brikettierversuche von Miscanthus an der Universität Bonn haben ergeben, dass eine Brikettierung weniger
Energie im Vergleich zur Pelletierung benötigt12. Darüber hinaus besteht die Vermutung, dass das Ausgangsmaterial während des Brikettiervorganges nicht mehr weiterzerkleinert wird. Diese Faktoren sollten in einer möglichen zweiten Projektphase genauer untersucht werden.
4.3.3.2 Pelletierung
Die Pelletierung des Heues soll zum einen die Transportfähigkeit und zum anderen die
Misch- und Dosiermöglichkeit des Grasrohstoffes mit weiteren Rohstoffen ermöglichen.
Zunächst musste die generelle Machbarkeit der Pelletierung überprüft werden, da
Graspellets, die bisher in der Fütterung und der energetischen Nutzung eingesetzt
werden, aus längerem Ausgangsmaterial hergestellt werden.

12

Vgl. Wen14, S. 132, Sch13, S. 134

4-24

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Für die Papierherstellung ist es von besonderer Bedeutung, dass sich das komprimierte Material im Pulper der Papierfabrik schnell auflöst, um einen kontinuierlichen
Stofffluss zu garantieren. Daher wurden die Pellets auf ihre Auflösezeit hin untersucht.
Neben der Auflösezeit wurde die Festigkeit der Pellets in einem Pelletprüfstand gemessen. Aus den Ergebnissen der Festigkeitsmessung konnte der PDI (Pellet Durability Index) errechnet werden, anhand dessen die Festigkeit (vgl. Abb. 10) der Pellets
dokumentiert werden konnte.
Die Herstellung von Pellets war unproblematisch. Insgesamt konnten 11 verschiedene
Pellets produziert werden. Es konnten sowohl stabile als auch sehr brüchige Pellets
hergestellt werden. Dabei kamen zwei unterschiedliche Kollergangpressen zum Einsatz. Die Pellets 1 bis 4 wurden mit einer Ringmatrizenpresse hergestellt. Die Pellets 6,
8 bis 11 wurden mit einer Flachmatrizenpresse hergestellt. Bei Pellet 5 und 7 handelt
es sich um die Pellets, die schon anpelletiert die Kollermühle verlassen haben und in
Folge dessen nicht mehr weiter pelletiert wurden, wodurch ein Arbeitsgang eingespart
wurde.
Tab. 6:

Hergestellte Pellets nach Zerkleinerungs- und
KompaktierungsmethodeQuelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

Bei der Kollergangpresse mit Ringmatrize wird das Material von einer Transportschnecke zwischen Koller und Matrize transportiert. Die Matrize dreht sich und treibt dadurch
die Koller passiv an. Das Material sammelt sich zwischen Koller und Matrize und wird
dann vom Koller durch die Bohrungen der Matrize gedrückt. Am Austritt der Bohrungenbefinden sich Abschermesser, die die Pelletstränge auf eine einstellbare Länge
schneiden.

4-25

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 6:

Arbeitsweise Kollergangpresse mit Ringmatrize
Quelle: KHH13, S. 194

Im Vergleich zur Ringmatrize werden bei der Flachmatrize nicht die Matrize, sondern
die Koller angetrieben, diese laufen an einer horizontalen Achse über die Matrize. Das
Material fällt von oben in die Presse, wird wie bei der Ringmatrize zwischen Koller undMatrize vermahlen und durch die Bohrungen der Matrize gepresst. Auch hier sorgt ein
Abschermesser unter der Matrize für das Ablängen der Pelletstränge.

Abb. 7:

Arbeitsweise Kollergangpresse mit Flachmatrize
Quelle: KHH13, S. 194

4-26

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Auffällig war, dass je nach Pelletiermethode ein zusätzlicher Zerkleinerungseffekt desMahlgutes eingetreten ist. Stellt man die Siebung des Mahlgutes neben die entsprechende Siebung des aufgelösten Pellets, ist bei der Ringmatrizenpresse zu sehen,dass der Stippenanteil stark abgenommen und die Anteile der anderen drei Fraktionen
zugenommen hat (siehe Abb. 8).

Abb. 8:

Vergleich der Siebfraktionen von Mahlgut und Pellet,
nach Pelletierung mit der Ringmatrizenpresse
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

Vergleicht man ein Pellet, das mit der Flachmatrize gepresst wurde mit seinem Ausgangsmaterial, zeigt sich nur eine geringfügige Zerkleinerung des Stippen- und Langfaseranteils (siehe Abb. 9).

4-27

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 9:Vergleich der Siebfraktionen von Mahlgut und Pellet,
nach Pelletierung mit Flachmatrizenpresse
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.4 Pelleteigenschaften
4.4.1

Pelletfestigkeit (PDI)Die Festigkeit der hergestellten Pellets wurde in einem Pelletprüfstand der Firma New
Holmen (NHP 100) am Campus Klein-Altendorf für alle 11 Pellets ermittelt. Dabei wurden 100 g der jeweiligen Pellets für 60 Sekunden bei 70 mbar verwirbelt und im Anschluss, durch Rückwaage der Pellets, der Abrieb bestimmt. Auch hier wurde jede
Messung dreimal wiederholt und der Mittelwert berechnet. Aus Rück- und Einwaage
ließ sich dann der PDI (Pellet Durability Index) errechnen. Dieser Prozentwert gibt
Aufschluss über die Festigkeit der Pellets. In Abbildung 10 ist zu sehen, dass die Pellets 1 bis 4 aus der Ringmatrizenpresse einen höheren PDI im Vergleich zu den Pellets
6 und 8 bis 11 aus der Flachmatrizenpresse aufweisen. Von den Pellets, die schon
anpelletiert die Kollermühle verlassen haben fällt vor allem Pellet 7 mit einem extrem
niedrigen PDI von 12% auf.

4.4.2

Schüttdichte

Für die Berechnung der Schüttdichte wurden die Pellets in ein Litermaß gefüllt und das
Gewicht notiert. Dieser Vorgang wurde jeweils dreimal wiederholt und im Anschluss
der Mittelwert aus den drei Ergebnissen errechnet. Die Schüttdichtemessung zeigt
4-28

Abschlussbericht: Papier aus Grasähnliche Ergebnisse wie die Berechnung des PDIs. Pellet 1 bis 4 haben Schüttdichten
von 741 – 794 g/dm³, die Pellets 6, 8 bis 11 von 440 – 537 g/dm³. Ausreißer ist auchhier Pellet 7 mit einer Schüttdichte von 373 g/dm³.

Abb. 10:Pelletfestigkeit (PDI) und Schüttdichte der produzierten Pellets
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.4.3

Auflösezeit

Für die Berechnung der Auflösezeit wurden 10 g Pellets in 200 ml Wasser gegeben
und die Zeit notiert, bis sie sich selbständig aufgelöst haben. Es konnten extreme Zeitunterschiede zwischen den Pellets aus der Ringmatrizenpresse und der Flachmatrizenpresse dokumentiert werden. In Abbildung 11 wird der Unterschied sehr gut
sichtbar. Die Pellets 1 bis 4 haben zwischen 67:00 und 120:00 Minuten benötigt, wohingegen die Pellets 5 bis 11 nur Sekunden bis wenige Minuten benötigten.

4-29

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 11:

Auflösezeit der produzierten Pellets
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015

4.5 Fazit zum Arbeitspaket II „Produktentwicklung des Rohstoffs“
Sowohl die Hammermühle als auch die Schneid- und Mahlmühle waren in der Lage,
Stippen-freies Mahlgut zu produzieren. Auf Grund der extern durchgeführten Versuche
an der Kollermühle und der damit einhergehenden geringen Anzahl an Teilversuchen
konnte hier noch kein stippen-freies Mahlgut produziert werden. Der Feinanteil lag bei
allen Mahlversuchen unter der Grenze von 20%. Das hergestellte Mahlgut besteht aus
einer Mischung der unterschiedlichen Siebfraktionen.
Ein Zusammenhang zwischen Pelletfestigkeit (PDI), Schüttdichte und Auflösezeit ist
erkennbar. Die Pellets 1 bis 4 aus der Kollergangpresse mit Ringmatrize sind fester,
woraus eine höhere Schüttdichte und Auflösezeit resultiert. Somit scheint der PDI als
Maß für die Beurteilung der Pellets geeignet zu sein. Weitere Tests in einem PDIBereich von 70% – 90% müssen zeigen, wo der optimale Kompromiss zwischen
Auflösezeit und Transportfestigkeit der Graspellets liegt.

4-30

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Resultierend aus den Kapiteln Zerkleinerung und Kompaktierung ergibt sich eine Kombination von Mahlgut der Hammermühle (1,1 mm) oder der Schneid- und Mahlmühle(2 mm) mit anschließender Flachmatrizen-Pelletierung, welche die Anforderungen derPapierindustrie am besten abdeckt.
Weiterführende Untersuchungen sollten sich mit einer an die Zerkleinerung anschließenden Siebung befassen, bei der die gewünschte Partikellänge herausgesiebt wird,
um so ein Pellet/Brikett mit definierter Partikellänge herzustellen. Dieses Pellet/Brikett
könnte in der Papierproduktion gezielt, je nach Endprodukt und gewünschter Papiereigenschaft, eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es von großer Bedeutung, die hier imLabormaßstab durchgeführten Tests im Zuge einer 2. Projektphase in einem größeren
Maßstab auf Plausibilität zu testen. Tests in einem größeren Maßstab können dannErgebnisse in Bezug auf Energiebedarf und Durchsatz liefern, die es ermöglichen, die
Produktion auf Industriemaßstab zu skalieren. Auch die Brikettierung muss umfangreicher getestet werden, um zu untersuchen ob diese möglicherweise eine energieeffizientere Alternative zur Pelletierung darstellt.
Die Heuanalysen hat gezeigt, dass eine befriedigende Qualität für die Papierherstellung vollkommen ausreichend ist. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen kann nun überprüft werden, ob Heu von Naturschutzflächen oder ähnlichen Grenzstandorten in derPapierindustrie eingesetzt werden kann. Heu dieser Flächen ist für eine Fütterung ungeeignet und kann oft keiner sinnvollen Nutzung zugeführt werden. Ein möglicher Einsatz in der Papierindustrie stellt eine hochwerte, stoffliche Nutzung dar und könnte
dazu beitragen, die wirtschaftliche Attraktivität von Naturschutzprogrammen für den
Landwirt weiter zu erhöhen.

4-31

Abschlussbericht: Papier aus Gras

5 Potenzialbewertung
Im Arbeitspaket III wurde der anteilige Ersatz konventioneller Faserstoffe in Papierprodukten durch aufbereitetes Gras technologisch geprüft. Verschiedene mechanische
Aufbereitungsoptionen wurden getestet. Sowohl Papiereigenschaften wie auch Einflüsse auf den Herstellungsprozess wurden bewertet. Anhand der Ergebnisse wurden geeignete Papiersorten und Anwendungsfelder herausgestellt.

5.1 Material und Methoden
5.1.1

ProbenIn Tab. 7 sind die zur Blattbildung eingesetzten Rohstoffe zusammen mit den Aufbereitungsverfahren aufgelistet. Die trockene Mahlung erfolgte in Arbeitspaket II. Die anderen Aufbereitungsverfahren sind folgend spezifiziert.
Tab. 7:

Zur Blattbildung eingesetzte Rohstoffe
GP Gras-Pellets, GB Gras-Briketts

Probenbezeichnung

Trockene Aufbereitung

Nasse Aufbereitung

GP011

Hammermühle 5 mmValley Beater (VB); Cavi-Mix

GP012

Hammermühle 5 mm

Suspendieren in Wasser

Schneidmühle 1 mm
Pelletierung
GP013

Hammermühle 1 mm

Suspendieren in Wasser

Pelletierung
GP05

Schneidmühle 0,5 mm

GB_0

Suspendieren in Wasser
Zerfaserung im Pulper

GB_50

Hammermühle 15 mm

Nassmahlung (Refiner) 50 kWh/t

GB_75

Brikettierung

Nassmahlung (Refiner) 75 kWh/t

GB_100

Nassmahlung (Refiner) 100 kWh/tAP

Referenz: Altpapiermischung Wellpappenrohpapier (1.02/1.04)

HS

Referenz: Markt-Holzschliff für den Einsatz in Karton-Mittellage

Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5-32

Abschlussbericht: Papier aus Gras

5.1.2

Zerfaserung

Eine Zerfaserung (synonym: Desintegration, Aufschlagen) erfolgte je nach Probenmenge im Labor-Desintegrator oder im Lamort-Pulper mit LC-Rotor (990 U/min) sowie
ohne wesentlichen Energieeintrag durch Suspendieren und Einweichen.
5.1.3

Nassmahlung

Graspellets GP011 wurden mit dem Labordisperger Cavimix (vom Hagen & Funke)
nach Einweichen über 1 h bei einer Stoffdichte von 20 oder 30 % gemahlen.
Die Aufbereitung der Probe GP011 mit Holländer (Valley Beater, VB) erfolgte nachDesintegration im Lamort-Pulper bei 10 % Stoffdichte über 30 min. Aufgrund verbleibender unzerfaserter Pellets wurde folgend eine weiter Stunde eingeweicht.
Grasbrickets (GB wurden durch Zirkulationsmahlung am Technikum-Scheibenrefinerbei 3 % Stoffdichte gemahlen. Der Energieeintrag wurde zwischen 0 (nur Einweichen)und 100 kWh/t eingestellt.
5.1.4

Abtrennung der Grobbestandteile

Die Abtrennung grober Bestandteil bei 3 % Stoffdichte erfolgte an einem Wuchtschüttler mit 0,15 mm-Schlitzplatte.
5.1.5

Analytik und Blattbildung

Tab. 8 gibt eine Übersicht über die eingesetzten Methoden zur Fasercharakterisierung.
Mit den aufbereiteten Rohstoffen wurden 80 g/m²-Prüfblätter am Rapid-KöthenBlattbildner nach EN ISO 5269-2 gebildet. Als Standardfaserstoff wurde eine Mischungder Altpapiersorten 1.02 und 1.04 verwendet. Dieser Standardfaserstoff wurde anteilig
durch Gras-Stoff ersetzt. Die Stoffdichte im Vorlagebehälter betrug 0,4 % oder 0,6 %.
Die höhere Stoffdichte wurde bei der Blattbildung mit Kreislaufwasser eingesetzt. Hier
wurden die ersten sechs Blätter bis zur annähernden Einstellung des Gleichgewichts
im Siebwasser verworfen. Zur Papierprüfung kamen die in Tab. 9 gelisteten Messverfahren zum Einsatz.
Aus der wirksamen Dicke der Prüfblätter sowie dem gemessenen E-Modul wurde die
Biegesteifigkeit eines dreilagigen Kartons rechnerisch modelliert. Für Deck- und Mittellage wurden je Standardfaserstoff zu 40 g/m² angesetzt, für die Mittellage Standardfaserstoff mit Grasstoff-Zumischung zu 160 g/m². Das Modellierungsverfahren fußt auf
der Laminat-Theorie. Die wirksame Dicke wurde durch Rückkorrektur über den Unterschied zwischen gemessener und berechneter einlagiger Biegesteifigkeit bestimmt.

5-33

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Tab. 8:Charakterisierungsmethoden für Faserstoffe

Parameter

MessmethodeEntwässerungswiderstand (Schopper-Riegler, SR)

EN ISO 5267:1999

Haindl-McNett-Fraktionierung

Haindl-McNett-Fraktionator für sechs
Fraktionen (Rückstand Schlitzplatte
0,15 mm, R16, R30, R50, R100, D100).

Bestimmung des Übergangs von organischen Stoffen in die Wasserphase und des wasserlöslichen
Anteils beim Suspendieren von Halbstoffen

PTS-Methode RH-014/2015

Abrasivität

Veraschen bei 525 °C; Asche wird suspendiert und über definierte Zeit gegenein Kunststoffsieb in einer EinlehnerApparatur gerieben. Der Abrieb desSiebes wird gravimetrisch bewertet.

Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

Tab. 9:Messverfahren an Rapid-Köthen-Prüfblättern

Parameter

Messmethode

Flächenbezogene Masse

DIN EN ISO 536

Dicke, Dichte und spez. Volumen

DIN EN ISO 534

Zugversuch

DIN EN ISO 1924-2

Spaltarbeit nach Scott-Bond

TAPPI T833 pm-94

Biegesteifigkeit (2-Punkt-Verfahren)

DIN 53121

Durchreißwiderstand nach Elmendorf

DIN EN ISO 1974

Rauheit nach Bendtsen

ISO 8791/2

Oberflächentopographie

Scan der Oberfläche über Fokusvariation im AliconaIFM G3 (5fach-Objektiv), Messfläche 2,04 mm auf
1,63 mm. Auswertung des 3D-Datensatzes.

Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5.2 Ergebnisse und Diskussion
5.2.1

Suspendierbarkeit

Eine Suspendierung und Zerfaserung der Graspellets im Desintegrator führte auchnach 25 min Aufschlagzeit nicht zu einer homogenen Suspension; Graspellet-Stückeverblieben (Abb. 12). Eine Erhöhung der Stoffdichte von 1,2 % auf 6 % setzte die Effizienz der Zerfaserung weiter herab (Abb. 13). Auch die Desintegration in einem Lamort-Pulper über 30 min ergab einen erheblichen Anteil nicht suspendierter Pellets. Ein
einfaches Einweichen über 2 h führte dagegen zum Zerfall der Pellets, wobei diesestets grobe Bestandteile enthielten.

5-34

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Brikettiertes Gras, kompaktiert bei 80 bar und 32 °C, ließ sich im Technikum-Pulper
innerhalb 15 min homogen suspendieren. Ein Rückstandsanteil von ca. 10 % verblieb
auf dem 10 mm-Lochblech des Aggregats (Abb. 14).

Abb. 12:

Original-Graspellets und Rückstand nach 25 min Desintegration
Quelle: Eigene Darstellung, PTS, 2015

Pellet-Rückstand

50%
40%
30%
20%
10%
0%
1,2

Abb. 13:2,04,0Stoffdichte [%]6,0

Rückstandsmenge von Graspellets nach 25 min Zerfaserung im
Desintegrator bei verschiedenen Stoffdichten
Quelle: Eigene Darstellung, PTS, 2015

5-35

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 14:

Rückstand von Grasbrickets nach 30 min Zerfaserung im TechnikumPulper.
Linkes Bild: Rückstand nach Pulper-Leerung. Rechtes Bild: Rückstand (links) und
Durchgang (rechts)
Quelle: Eigene Darstellung, PTS, 2015

5.2.2

Wasserlöslicher Anteil und CSB13-Abgabe

Die Graspellets wiesen einen wasserlöslichen Anteil von 20-25 % auf. Die CSBAbgabe betrug ca. 250 g/kg (Abb. 15). Bei einer Suspensionstemperatur von 80 °C
lagen die Werte jeweils geringfügig höher.
Um den Bedingungen einer Papierfabrik näher zu kommen, wurde eine Erhöhung derStoffdichte im Messverfahren bis auf 20 %, eine fünffache Extraktion von jeweils neuem Grasmaterial mit der gleichen Flüssigphase und eine Zugabe von üblichen Retentionsmitteln getestet. Diese Modifikationen des Messvorgehens erbrachten keine
signifikante Änderung der Werte (ohne Abb.).
300

CSB-Abgabe [mg/g]

250
200
25 °C

150

80 °C

100
50
0
AltpapierAbb. 15:

GP011

GP012

Wasserlöslicher Anteil (links) und CSB-Abgabe (rechts) verschiedener
ProbenQuelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

13

CSB: chemischer Sauerstoffbedarf

5-36

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Typische CSB-Abgaben von Altpapier liegen im Bereich 5-30 g/kg. Ein Beispielswert
für Sorte 1.02 ist 13±3 g/kg. Die Werte für Gras liegen um ca. den Faktor 20 höher.
Da wasserlösliche Anteile bei der Blattbildung nicht im Papiergefüge zurückgehalten
werden, belasten die Stoffe den Wasserkreislauf der Papierfabrik und gehen letztlich indas Rohabwasser. Dies bedeutet zum einen Materialverluste: Gegenüber anderen
Faserstoffen ist ein höherer Gras-Einsatz notwendig. Zum anderen nimmt die Wasserkreislaufbelastung zu. Damit kann die Runnability beeinträchtigt werden. So steigen die
Risiken für Ablagerungen, schlechter Entwässerung, geringer Additivwirksamkeit und
mikrobiellem Wachstum; letzteres mit Auswirkungen auf Geruch, Biofilmbildung und
Produktqualität. Nicht zuletzt steigt die CSB-Fracht im Abwasser. Eine Erweiterung der
Abwasserreinigungsanlage kann notwendig werden, gegebenenfalls steigt auch die
Abwasserabgabe oder Einleitegrenzwerte können nicht mehr eingehalten werden.
5.2.3

Abrasivität

Bei gleicher Ascheeinwaage war die Abrasivität von Standard-Altpapierstoff und Gras
im Rahmen der Reproduzierbarkeit gleich. Da Gras allerdings einen Aschegehalt von
5 % aufweist, gegenüber 15 % bei Altpapierstoff, ist mit einer geringeren Verschleißwirkung als bei Altpapierstoff zu rechnen. Der Test zielt auf den Verschleiß von Sieben
und Filzen im Produktionsprozess. Hierfür sind keine Beeinträchtigungen zu erwarten;es darf sogar mit längeren Standzeiten der Bespannungen bei Graseinsatz gerechnet
werden.
Zu potenziellen Druck-Einwirkungen auf Maschinenoberflächen (z.B. Glättwerk) durch
grobe, feste Partikel kann mit dem Test keine Aussage getroffen werden.
5.2.4

Einfluss der Mahlung auf die Papiereigenschaften

Die Proben GP011, GP012 und GP013 unterschieden sich durch die Art der Trockenmahlung vor der Pelletierung. Aufgrund der groben Beschaffenheit von GP011 wurdediese Probe nach Desintegration und vor Blattbildung mittels Valley Beater (Holländer)oder Cavi-Mix zusätzlich gemahlen.
Bei allen Varianten zeigten sich in den Prüfblättern ein deutlicher Verlust an Zugfestigkeit und ein deutlicher Anstieg des Volumens gegenüber Prüfblättern aus reinem Altpapier-Stoff (Abb. 16). Keine signifikante Änderung ergab sich bei der Biegesteifigkeit
einlagig; jedoch stieg die Biegesteifigkeit dreilagig deutlich an (Abb. 17).

5-37

Abschlussbericht: Papier aus Gras

KW Kreislaufwasserführung, VB Valley Beater

Abb. 16:

Einfluss verschiedener Mahlungen auf Zugfestigkeit und Volumen bei
anteiligem Einsatz von aufbereiteten Gras-Stoffen in Papier auf
Altpapier-Basis
Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5-38

Abschlussbericht: Papier aus Gras

0,5

0,4
0,3
0,2

GP011_Cavi Mix
GP012

0,1

GP013
0,0
0

10

16

20
Einsatz [%]Biegesteifigkeit einlagig [Nmm]Biegesteifigkeit einlagig [Nmm]

0,5

0,4
0,3
GP011_VB_20min

GP011_VB_20min_KW
0,1
0,0
0

30

10

16

14

20
Einsatz [%]

30

14

12
10
8
6

GP011_Cavi Mix

4

GP012

2

GP013

0
0

10

20
Einsatz [%]Biegesteifigkeit 3-lagig [Nmm]Biegesteifigkeit 3-lagig [Nmm]

GP011_VB_30min

0,2

12
10

30

8

GP011_VB_20min

6GP011_VB_30min
GP011_VB_20min_KW

4
2
0
0

10

20
Einsatz [%]30

Fehlerbalken: Standardfehler. KW Kreislaufwasserführung VB Valley Beater

Abb. 17:

Einfluss verschiedener Mahlungen auf Biegesteifigkeit und modellierte
dreilagige Biegesteifigkeit
Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5.2.5

Kreislaufwasserführung

Eine Kreislaufwasserführung bei der Labor-Blattbildung kann den Verlust an Feinstoffen mit dem Siebwasser anteilig aufheben. Damit nähert sich die Laborblattbildung
dem industriellen Maßstab. Mit Kreislaufwasserführung ergaben sich geringfügig abweichende Niveaus aller Messwerte; die relativen Effekte der Graszugabe wurden dabei bestätigt. Von einer Übertragbarkeit der relativen Effekte auf den industriellen
Maßstab darf ausgegangen werden.
5.2.6

Sortierung suspendierter Pellets; Einfluss von Feinstoff

Die groben Bestandteile der aufgeschlagenen Probe GP013 und der mit Valley-Beater
gemahlenen Probe GP011 (vgl. Abb. 18) wurden über einen Wuchtschüttler abgetrennt. Abb. 19 zeigt die Rückstandsmengen im Vergleich zum Haindl-McNettRückstand bei Schlitzplatte 0,15 mm. Der Wuchtschüttler-Rückstand fällt geringer aus
als der beim Haindl-Fraktionator, da der mechanische Energieeintrag bewirkt, dass ein
5-39

Abschlussbericht: Papier aus Gras

höherer Anteil an Aufgabegut die Schlitzplatte passiert. Am Drucksortierer einer Papiermaschine ist ein nochmals geringerer Rückstand zu erwarten. Für den industriellen
Prozess wird somit ein Rückstandsanteil von 10-15 % abgeschätzt. Dieser Anteil ließe
sich durch mehrstufige Mahlung des Grases reduzieren. Er ist als Materialverlust einzukalkulieren.

Proben: GP011_VB_30min: GP011 nach 30 min Mahlung im Valley Beater

Abb. 18:

Haindl-McNett-Fraktionen von zwei Proben

Rückstand Schlitzplatte 0,15 mm

Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
GP013

GP011_VB_30min

Wucht-Schüttler

Haindl-McNett

Wuchtschüttler GP011_VB_30min: GP011 nach 30 min Mahlung im Valley Beater

Abb. 19:

Rückstandsmenge auf Schlitzplatte 0,15 mm im Vergleich vonHaindl-McNett-Fraktionierung und Wuchtschüttler
Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5-40

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Abtrennung der Grobbestandteile führte zu keinen signifikanten Unterschieden inden erfassten Papiereigenschaften der Laborblätter (Abb. 20). Da mit dem Abtrennen
von Grobbestandteilen der Anteil der Feinstoffe steigt, muss anhand dieser Ergebnisse
angenommen werden, dass der Anteil an Feinstoff-Fraktion im Gras-Stoff keinen relevanten Einfluss auf die Papiereigenschaften nimmt.
40

Spezifisches Volumen [cm³/g]

3,0

Zug_index [Nm/g]

35
30
25
20
GP013_KW

15

GP013_KW_WS

10

GP011_VB_30min_KW
5

2,0
1,5
1,0
0,5

GP011_VB_30min_KW_WS

0

0,0
0

10

0,5

20
Einsatz [%]

30

0

10

20
Einsatz [%]

30

0

10

20
Einsatz [%]

30

16
14

Biegesteifigkeit 3-lagig [Nmm]Biegesteifigkeiteinlagig [Nmm]

2,5

0,4
0,3
0,2
0,1
0,0

12
10
8
6
4
2
0

0

10

20
Einsatz [%]30

WS Wuchtschüttler, KW Kreislaufwasserführung, VB Valley Beater

Abb. 20:

Einfluss der Abtrennung von Grobbestandteilen im Wuchtschüttler auf
ausgewählte Papiereigenschaften anhand zweier Proben
Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5.2.7

Nassmahlung

Die Mahlung von Faserstoff ist eine Grundoperation der Papierherstellung, die bei Zellstoffen die innere Faseroberfläche erhöht und Faserfibrillen freilegt. Hierdurch wird die
Faser-Faser-Bindung im Papier gestärkt, was u. a. zu höherer Zugfestigkeit führt. Der
Entwässerungswiderstand (Mahlgrad, gemessen als Schopper-Riegler) steigt. Allerdings kann auch eine Faserkürzung auftreten. Die Nassmahlung von Gras-Stoff mit
Technikumsrefiner wurde geprüft.
5-41

Abschlussbericht: Papier aus GrasNach beiden Aufbereitungsoptionen – trocken und nass gemahlen – lagen weiterhin
Grobbestandteile vor. Die Nassmahlung erzielte dabei höhere Anteile an schlanken
Fasern (Abb. 21).
Die Refinermahlung ließ keinen signifikanten Effekt auf die Papiereigenschaften erkennen (Abb. 22). Von einer weiteren Betrachtung dieser Option wurde daher abgesehen.

Abb. 21:

Mikroskopie-Bilder von nass und trocken gemahlenen Proben
Quelle: Eigene Darstellung, PTS, 2015

5-42

Abschlussbericht: Papier aus Gras

3,0

Spezifisches Volumen [cm³/g]

40

Zug_index [Nm/g]

35
30
25
20
15

GB50

10

GB75
GB100

5

GP012
10

20
Einsatz [%]

1,5
1,0
0,5

30

0

10

20
Einsatz [%]

30

0

10

20
Einsatz [%]

30

16
14

0,4
Biegesteifigkeit 3-lagig [Nmm]Biegesteifigkeit einlagig [Nmm]

0

2,0

0,0

0
0,5

2,5

0,3
0,2
0,1
0,0
0

10

20
Einsatz [%]

30

12
10
8
6
4
2
0

(Probe GB mit Mahlpunkten 50, 75 und 100 kWh/t, Probe GP012) Fehlerbalken:
Standardfehler

Abb. 22:

Einfluss der Nassmahlung auf ausgewählte Papiereigenschaften
Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5-43

Abschlussbericht: Papier aus Gras

5.2.8Spaltwiderstand

Scott Bond [J/m²]

Der anteilige Einsatz von Gras-Stoff in Altpapier-basierten Testblättern führte in allen
Varianten zu einem deutlichen Verlust an Spaltwiderstand (Abb. 23). Für die industrielle Umsetzung bedeutet dies, dass bei Papiersorten, bei denen Spaltfestigkeit eine
wichtige Zielgröße ist, Gegenmaßnahmen ergriffen werden müssen. Dies kann der
Einsatz von Massen- oder Sprühstärke sein.
350

350

300

300

250

250

200

200

150

150

GP011_VB_20min
100

100

GP011_VB_30min

50

GP013_KW
50

GP011_VB_20min_KW

0

0

0

10

350

20
Einsatz [%]

30

40

0

10

350

20
Einsatz [%]

30

40

20
Einsatz [%]

30

40

300

Scott Bond [J/m²]

300

Scott Bond [J/m²]

GP012
GP012_KW
GP013

250
200
150

GP013_KW

100

GP013_KW_WS

200
150

GB50
GB75

100

GB100

GP011_VB_30min

50

250

50

GP012

GP011_VB_30min_KW_WS
000

Abb. 23:

10

20
Einsatz [%]

30

40

0

10

Einfluss des Einsatzes der aufbereiteten Gras-Stoffe auf den
SpaltwiderstandQuelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5-44

Abschlussbericht: Papier aus Gras

5.2.9Rauheit

Die eingesetzten gemahlenen Gras-Stoffe führten zu einer erhöhten Rauheit der Testblätter. In Abb. 24 ist dies anhand der Oberflächentopographie visualisiert. Messungender Rauheit nach Bendtsen bestätigten die Aussage (ohne Abb.).
Die Rauheit spielt bei der Papierverarbeitung an zahlreichen Stellen eine Rolle, insbesondere beim Streichen und im Druck. Vor dem Einsatz von Gras in entsprechenden
Anwendungen sollten die Auswirkungen detaillierter untersucht werden. Gegebenenfalls bringt auch hier eine feinere Mahlung Abhilfe. Beim Einsatz in der Mittellage vonmehrlagigen Produkten sind negative Auswirkungen dagegen nicht zu erwarten.

Abb. 24:

Visualisierung der Oberflächentopographie eines Blattes aus
Standardfaserstoff und eines Blattes mit 30 % Grasstoff-Anteil
Quelle: Eigene Darstellung, PTS, 2015

5-45

Abschlussbericht: Papier aus Gras

5.2.10 Vergleich mit Holzstoff
Zur Volumenbildung in Karton wird nach Stand der Technik Holzsstoff eingesetzt. Es
wurde untersucht, ob Gras-Stoff und Holzschliff vergleichbare Ergebnisse erzielen,inwieweit also Gras-Stoff Holzschliff substituieren könnte.
Die Ergebnisse der Testblätter sind in Abb. 25 wiedergegeben. Der betrachtete
GP013-Stoff führte zu geringerer Zug- und Spaltfestigkeit als Holzschliff, hatte jedoch
einen stärkeren Volumeneffekt. Im Zusammenspiel beider Faktoren war die dreilagige
Biegesteifigkeit mit beiden Stoffen im Rahmen der Verfahrensgenauigkeit gleich.

Zug_index [Nm/g]

35
30
25
20
15
10
5
0

350

2,5

300

2,0
1,5
GP013_KW

1,0

HS
0,5

0

10

20
Einsatz [%]

30

0,3
0,2
0,1
0,0

200
150
100

0

0

10

20
Einsatz [%]

30

0

10

20
Einsatz [%]

30

16

0,4

250

50

0,0

Biegesteifigkeit 3-lagig [Nmm]Biegesteifigkeit einlagig [Nmm]

0,5

3,0

Scott Bond [J/m²]

Spezifisches Volumen [cm³/g]

40

0

10

20
Einsatz [%]

30

14
12
10
8
6
4
2
0

0

10

20
Einsatz [%]30

Blattbildung jeweils mit Kreislaufwasserführung

Abb. 25:

Vergleich ausgewählter Papiereigenschaften bei anteiligem Einsatz
von Holzschliff HS und von aufbereitetem Gras-Stoff am Beispiel von
GP013
Quelle: Eigene Darstellung, Dietz, 2015

5-46

Abschlussbericht: Papier aus Gras

5.3 Zusammenfassung und Fazit zum Arbeitspaket III„Potenzialbewertung“
In AP III wurde das technologische Potenzial von Gras-Stoff für die Papierherstellung
geprüft. Varianten der Trocken- und Nassmahlung mit pelletiertem und brikettiertem
Gras sowie eine Abtrennung grober Bestandteile wurden untersucht.
Um eine Suspendierung des Grasmaterials in üblicher Pulper-Technologie der Papierherstellung zu gewährleisten, ist eine nur schwache Kompaktierung (Pelletierung, Brikettierung) notwendig. In den Untersuchungen zeigte sich dabei die Auflösezeit als
vorrangige Stellgröße, um eine weitgehend homogene Suspension zu erhalten; derEnergieeintrag erschien nebenrangig.
Alle Grasmaterialien wiesen 20-25 % wasserlösliche Bestandteile auf. Für den Einsatz
in der Papierherstellung impliziert dies Materialverluste und bei dauerhaftem Einsatz
eine mögliche Beeinträchtigung der Runnability und eine erhöhte Belastung der Abwasserreinigungsanlage.
Mit allen untersuchten Proben ergab sich ein Grobrückstand nach Suspendierung undDesintegration in einem Anteil von mindestens 10 %. Dieser Anteil ist im Herstellungsprozess auszusortieren, da er nicht maschinengängig ist. Er stellt einen Materialverlust
dar. Durch geeignete Mahlung ließe sich der Anteil gegebenenfalls reduzieren.
Mit den aufbereiteten Gras-Stoffen war eine Laborblattbildung ohne Auffälligkeiten im
Vorgehen machbar.
In allen Varianten führte der Gras-Einsatz zu einem Verlust an Zugfestigkeit und
Spaltwiderstand im Vergleich zu Referenzpapieren aus 100 % Altpapierstoff. Die
Nassmahlung des Grases erbrachte hier keine nennenswerten Vorteile.
Das spezifische Volumen der Prüfblätter nahm durch Gras-Einsatz hingegen deutlich
zu. Die Modellierung mehrlagiger Kartone belegte eine Steigerung der Biegesteifigkeit
durch Einbringen von mechanisch aufbereitetem Gras in die Mittellage. In dieser Anwendung ist das papiertechnologische Potenzial zu sehen. Nach den Ergebnissenkann Gras klassisch zur Volumenbildung eingesetzten Holzstoff in gleicher Menge ersetzen. Auf den geringeren Spaltwiderstand mit Gras-Stoff ist zu achten.
Damit sollte eine Anwendung von mechanisch aufbereitetem Gras in der Papierherstellung sich auf Karton fokussieren.
Zwischen den betrachteten mechanischen Aufbereitungsvarianten zeigten sich im Labor keine signifikanten Unterschiede für die Papierqualität. Für die Aufbereitung liegendaher Freiheitsgrade vor.

5-47

Abschlussbericht: Papier aus Gras

6 Flächennutzung und Versorgungssicherheit
Forschungen zur Entwicklung von alternativen Rohstoffen für die Papierherstellung
wurden u.a. von der PTS in den vergangenen Jahren mehrfach durchgeführt. Hierbei
wurden z.B. Stroh, Miscanthus oder auch Erdnusschalen hinsichtlich der Eignung getestet. Im Grundsatz waren die Forschungsergebnisse positiv und eine Eignung gegeben. Einheitlich bei allen Alternativen bestand jedoch die Herausforderung, größere
Mengen des Ersatzrohstoffs, die eine industrielle Nutzung ermöglichen, bereitzustellen.
In den mit den Papierfabriken geführten Gesprächen war das Thema Versorgungssicherheit somit auch immer ein zentraler Punkt. Es galt daher einen Nachweis zu erbringen, der aufzeigt, dass•ausreichend Grünflächen vorhanden sind und neben der landwirtschaftlichen Nutzung die erforderlichen Mengen Heu für eine Papierherstellung bereitgestellt werden können und•eine Versorgungssicherheit für eine Papierfabrik im Sinne von gleichmäßiger Zuführung bei gleichbleibender Qualität realisiert werden kann.

Ergänzend zu diesen beiden Punkten wurden im Arbeitspaket IV die aktuellen Heupreise analysiert, um die Einflussfaktoren und Risiken für den Einkauf von Heu kennen
zu lernen.

6.1 Entwicklung des Heupreises
Heupreise werden von weniger als der Hälfte der insgesamt 22 deutschen Produktund Warenbörsen veröffentlicht. Die hier untersuchten Preise wurden von den jeweiligen Landwirtschaftskammern oder Warenbörsen, je nach Jahreszeit und Heusaison in
Abständen von 1-4 Wochen, ausgegeben. Dabei handelt es sich um Orientierungspreise, die nicht mehr auf Basis von tatsächlich an der Börse gehandelten Preisen, sondern auf der Grundlage von Befragungen und Hochrechnungen erstellt werden. Bei
den Befragungen werden Heuhändler der Region befragt. Eine Gegenkontrolle dererfragten Preise ist nicht möglich, da weder Produzenten noch Endabnehmer, wie
Landwirte oder Pferdebetriebe, befragt werden. Diese Tatsache und der Umstand,dass das Heu häufig direkt zwischen Landwirt und Endabnehmer gehandelt wird, machen den Heumarkt sehr intransparent.
Analysiert wurden neben den Heupreisen aus Rheinland-Pfalz (einschließlich dem
Saarland) auch die Heupreise in Hessen und dem Rheinland, um einen größeren Regionsbezug herzustellen. Es handelt sich um den Heupreis ab Hof, ohne Mehrwertsteuer, in €/t.

6-48

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Darstellung des durchschnittlichen Heupreises (berechnet aus den veröffentlichten
Minimal- und Maximalpreisen pro Tonne) der Jahre 2009 – 2015 zeigt zum einen, dassdie Preise über mehrere Jahre relativ stabil waren (2009 – 2011, 2013 - 2015). In diesen Perioden lag der durchschnittliche Heupreis zwischen 80 und 120 € pro Tonne(Rundballen). Zum anderen zeigt die Darstellung einen starken Anstieg der Preise im
Sommer 2011, der sich bis ins Jahr 2012 zieht. Auf Grund von ungünstigen Wetterbedingungen hat sich in dieser Zeit der Heupreis fast verdoppelt. Der milde Frühling
2011, mit seinen sehr hohen Temperaturen und geringen Niederschlägen hat dazu
geführt, dass sich der Heuertrag im 1. Schnitt halbierte. Zudem haben häufige Niederschläge in den Sommermonaten zu einem Komplettausfall der Ernte zum 2. Schnitttermin geführt. Diese extreme Verknappung des Heuangebotes, bei gleichbleibender
Nachfrage, war Grund für die annähernde Verdopplung des Heupreises. Erst die Heuernte im Frühjahr 2012 konnte den Markt langsam beruhigen und die Ernte des 2.
Schnittes im Sommer 2012 sorgte dann für den Rückgang der Preise auf Normalniveau.

Abb. 26:

Durchschnittlicher Heupreis der Jahre 2009 – 2015
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015, in Anlehnung an: Rhe15, S.1 und
Lkr15, S.2

Sieht man sich die veröffentlichten Minimal- und Maximalpreise für Heu in RheinlandPfalz und dem Saarland genauer an, wurden große Unterschiede deutlich. Grund dafürsind die an der Preisbildung beteiligten Faktoren wie: Abnahmemenge, Lagerkosten,

6-49

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Qualität, Gebinde14, veröffentlichte Preise und etwaige Nebenabreden zwischen Landwirt und Käufer. Es ist anzunehmen, dass sich die Einkaufspreise für Heu zur Papierherstellung am Minimalpreis orientieren werden. Eine hohe Abnahmemenge, eine gegeringere Qualität (siehe 4.2.1), die Unabhängigkeit von der jeweiligen Gebindeform(Rundballen, Quaderballen) und der direkte Kauf beim Landwirt sprechen dafür, dasssich der Rohstoffeinkauf für die Papierherstellung zu Minimalpreisen realisieren lässt.

Abb. 27:

Veröffentlichte Minimal-/Maximalpreise für Heu in Rheinland-Pfalz,
im Zeitraum 2009 – 2015
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015, in Anlehnung an: Rhe15, S.1 und
Lkr15, S.2

6.2 Verfügbarkeit von Grünflächen und deren Nutzung
Unter den als „Grünflächen“ zu verstehenden Flächen gelten im Wesentlichen die
landwirtschaftlich genutzten Grünflächen (Wiesen, Weiden, etc.), öffentliche Grünflachen und auch Naturschutzgebiete. Zwar gibt es Zahlen, die eine Einschätzung der
Flächen ermöglichen, allerdings bestehen keine eindeutigen Informationen hinsichtlich
der Nutzung dieser Flächen. D.h., öffentliche Grünflächen können auch Wald sein undlandwirtschaftliche Grünflächen werden nur bedingt für die Verfütterung verwendet.

14

Gebinde ist eine Transportform des Heues, in der Regel handelt es sich um Quader- oder Rundballen.

6-50

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Um hier einen genaueren Einblick zu bekommen, wurde die Maschinenring Westerwald-Taunus GmbH gebeten, in Zusammenarbeit mit der Universität Bonn eine Studie
zu erstellen15, die exemplarisch für eine Region die Verfügbarkeit von Grünflächen undderen Nutzung aufzeigt. Die Ergebnisse dieser Studie sind in den vorliegenden Abschlussbericht eingeflossen.
6.2.1

Verfügbarkeit von Grünflächen

Die landwirtschaftliche Fläche in Deutschland setzt sich zum Großteil aus Ackerflächen
und Grünland zusammen. So machten diese beiden Bodennutzungstypen im Jahr
2010 90% der gesamten landwirtschaftlichen Fläche in Rheinland-Pfalz aus. Betrachtet
man die Veränderungen der landwirtschaftlichen Fläche in Rheinland-Pfalz über die
letzten 54 Jahre, so hat deren Größe um 17% von 847.000 ha auf 704.000 ha abgenommen. Dabei sank die Ackerfläche um 34% und das Grünland um 17%. In den Jahren von 1990 bis 2010 waren die Flächenzahlen relativ stabil. Wohingegen besonders
beim Grünland ab 2010 eine Tendenz zum Grünlandumbruch zu Gunsten von neuem
Ackerland zu verzeichnen war. Dies hat die Landesregierung dazu veranlasst ein
Grünlandumbruchverbot ab 2015 einzuführen. Das bedeutet, dass ab 2015 Grünland
nur noch nach vorheriger Genehmigung durch die Landesbehörde zu Acker umgewandelt werden darf. Dies soll den weiteren Verlust von Grünland stoppen und somit dieökologische Funktion des Grünlandes (CO2-Speicher, Kulturlandschaft, Arten-, Wasser- und Erosionsschutz) weiter gewährleisten.
Im Zeitraum von 1999 bis Ende 2014 hat sich die Ackerfläche um 3% erhöht wohingegen die Grünlandfläche um 8% gesunken ist. Ein Rückgang des Grünlandes sowie die
stabile bis leicht steigende Zahl der Ackerfläche sind auch auf Bundesebene übertragbar. Eine Zunahme des Heupreises durch Rückgang der Grünlandfläche konnte nicht
festgestellt werden. Trotz Zunahme der Ackerfläche wird Ackerfutter wie Soja oder
Mais immer häufiger importiert. Umgekehrt wird Heu je nach Marktlage, sogar ingrenznahe Länder exportiert.

15

Siehe hierzu Mr15

6-51

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 28:

Landwirtschaftliche Fläche in Rheinland-Pfalz, untergliedert in Dauergrünland und Ackerland, für den Zeitraum 1960-2014
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015 in Anlehnung an: Sta13a, S. 1 und
Sta14, S. 6f

6.2.2

Nutzung der Grünflächen

Die Entwicklung der Futterflächen und der Bestände an Raufutterfressern16 soll Aufschluss darüber geben, ob neben dem für die Fütterung benötigten Grünlandaufwuchs,
der Anteil übriger Mengen zu- oder abnimmt. Die Methodik zur Erhebung der Tierzahlen in Rheinland-Pfalz hat sich zuletzt 1999 geändert. Deshalb wurde der Beobachtungszeitraum von 1999-2014 gewählt um methodische Fehler zu vermeiden. Die
Analyse wurde unter der Annahme erstellt, dass die Futterration der Tiere, welche sichaus Raufutter (Silage, Heu) von Grünlandflächen und Kraftfutter von Ackerflächen zusammensetzt, im Beobachtungszeitraum nicht wesentlich verändert hat. Der Analyseansatz kann auch auf andere Regionen und Bundesländer übertragen werden. Neben
der Fütterung von Raufutterfressern wie Rindern, Schafen und Pferden geht ein geringerer Anteil in die Fütterung von Ziegen und Dam-Rotwild. Restmengen und mindere
Qualitäten werden häufig einer energetischen Verwertung überwiegend als Biogassubstrat zugeführt. Heu geht zudem in die Futtermittelindustrie, wo es für die Kleintierfütterung weiterverarbeitet wird. Der Verkauf von Heu in die Niederlande ist vor allem in den

16

Raufutterfresser sind pflanzenfressende Nutztiere, deren Nahrung aus Raufutter (Silage, Heu, Stroh) besteht.

6-52

Abschlussbericht: Papier aus Gras

grenznahen Bundesländern nicht untypisch. Offizielle Zahlen zur gehandelten Heumengen gibt es jedoch weder für den Export, noch für Heu, das innerhalb von Deutschland gehandelt wird.
Mit großen Veränderungen der Grünlandfläche ist in Rheinland-Pfalz ab 2015 nicht
mehr zu rechnen, da ein landesweites Grünland-Umbruchverbot die Grünlandfläche
auf einem stabilen Niveau halten soll. Eine sichere Prognose der Tierbestände überdas Jahr 2015 hinaus ist kaum möglich, da ab dem 1. April 2015 die Milchquotenregelung in Deutschland ausläuft und deshalb mögliche Veränderungen der Milchkuhbestände noch nicht abzusehen sind.
Zu den Raufutterfressern zählen Rinder jeden Alters, Milchkühe, Einhufer17 (Pferde,Esel), Schafe, Ziegen und Dam-/Rotwild. Belastbare, langjährige Bestandszahlen gibt
es nur für die drei großen Nutztierarten, die Rinder/Milchkühe, die Schafe und die Einhufer.
Der Bestand an Raufutterfressern war in den letzten Jahrzehnten stark rückläufig. Im
Beobachtungszeitraum von 1999 bis 2014 ist er von 624.000 auf 450.000 Tiere, unddamit um 28% gesunken. Veränderungen auf den europäischen Agrarmärkten undproduktionstechnische Leistungssteigerungen, vor allem bei der Milchleistung der Kühe, haben zu einer starken Abnahme der Raufutterfresser geführt. Der erhöhte Grundumsatz der leistungsstärkeren Kühe wurde größtenteils durch verstärkten Einsatz vonImportfutter, wie Soja oder Mais ausgeglichen18. Erst in den letzten 4 Jahren, seit 2010
ist eine Stabilisierung der Rinder und Milchkuhbestände erkennbar. Die Bestände derEinhufer sind seit 1970 relativ stabil, wohingegen die Schafbestände von 1970 bis Mitteder 1990 gestiegen und im Anschluss wieder leicht gefallen sind. Ähnliche Tendenzensind für die ganze Bundesrepublik erkennbar.

17

Einhufer sind eine Gattung der Säugetiere. Die Gattung (Equus) besteht aus Pferden, Zebras und Eseln. Meist werden innerhalb der Gattung sieben Arten unterschieden.
18
Vgl. WH08, S. 48

6-53

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 29:

Entwicklung der Raufutterfresser in Rheinland-Pfalz von 1950 – 2014,
untergliedert in Rinder, Milchkühe, Schafe und Einhufer
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015 in Anlehnung an: Sta13, S. 1

Die Zusammensetzung der Raufutterfresser in Rheinland-Pfalz hat sich in den letzten
Jahrzehnten nur geringfügig verändert. Der Großteil der Raufutterfresser entfiel in den
letzten 63 Jahren, mit einem Anteil von mehr als 75%, auf Rinder und Milchkühe. Der
Anteil der Einhufer ist von 1950 – 2013 stetig gesunken. Der Bestand der Einhufer für
das Jahr 2014 war zum Untersuchungszeitpunkt noch nicht veröffentlicht. Daher wurde
der Bestand aus 2010 weitergeführt. Aufgrund der geringen Zahl an Dam-/Rotwild
werden in Rheinland-Pfalz lediglich deren Schlachtzahlen erhoben, daher fehlt diese
Nutztierart in den Abbildungen 30 und 31. Die Ziegenbestände in Rheinland-Pfalz wurden nur im Jahr 2010 erfasst, daher werden diese nur in Abbildung 31 ausgewiesen.

6-54

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 30:

Zusammensetzung der Bestände an Raufutterfressern,in den Jahren 1950, 1980 und 2013, nach Nutztierart
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015 in Anlehnung an: Sta13, S. 1

Die Bedeutung der Rinder und Milchkühe am Anteil der Raufutterfresser nimmt weiterzu, setzt man die Bestände der Raufutterfresser in Relation zu ihrem durchschnittlichen
Körpergewicht (Futteraufnahme) und dem Raufutteranteil ihrer täglichen Futterration.
Dabei bedient man sich der Einheit RGV (Raufutter verzehrende Großvieheinheit).
Dadurch zeigt sich, welchen Anteil die jeweiligen Nutztiere am tatsächlichen Raufutterbedarf haben. Mit ungefähr 94% sind Rinder und Milchkühe die mit Abstand größten
Raufutterverzehrer in Rheinland-Pfalz. Somit hat deren Bestandsgröße wesentlichen
Einfluss auf die Verfügbarkeit von Grünlandaufwuchs in der Zukunft.

Abb. 31:

Anteil der unterschiedlichen Raufutterfresser an der Gesamt-RGVin Rheinland-Pfalz, im Jahr 2010
Quelle: Eigene Darstellung, Höller, 2015 in Anlehnung an: Sta13, S. 1 und
Sta12, S. 9

6-55

Abschlussbericht: Papier aus Gras

6.3 Ein Beschaffungskonzept als Basis der Versorgungssicherheit
6.3.1

Anforderungen und Risiken

Der Rohstoff Gras und dessen Verarbeitung zu Heu bietet mehrere Herausforderungen. Die erste Herausforderung liegt darin, dass Gras als Rohstoff nicht kontinuierlichin einer planbaren Menge produziert werden kann. Es wird zwar mehrmals innerhalb
eines Jahres abgeerntet, aber nicht so, dass man einen industriellen Prozess abbildenkann.
Die zweite Herausforderung ist die Qualität des Heus. Hinsichtlich der Qualität desHeus sind zum einen die Gräservielfalt und zum anderen vorhandene Verunreinigungen bzw. Fremdstoffe von Bedeutung. Eine weitgehend gleichbleibende Qualität kannz.Z. nur bei Heu von landwirtschaftlichen Grünflächen realisiert werden, so dass öffentliche Grünflächen oder Naturschutzgebiete zunächst noch unberücksichtigt bleiben.
Eine weitere Herausforderung ist die Trocknung des Grases bzw. der Feuchtegehalt
des Heus, um einen Schimmelbefall zu vermeiden und eine Lagerfähigkeit des Heusaber auch später des zu Graspellets verarbeiteten Heus zu erzielen.
Anhand dieser Herausforderungen wird deutlich, dass der Lösungsansatz ein durchgängiges Konzept von der „Weide bis zur Papierfabrik“ bedingt.
6.3.2

Beschaffungskonzept

Das Projekt verfolgt den Grundsatz „Aus der Region für die Region“. Dieser resultiert inerster Linie aus der Tatsache, dass Papierfabriken sich grundsätzlich in ländlichen Gebieten befinden und von daher davon ausgegangen werden kann, dass ausreichend
Grünland in der gleichen Region vorhanden ist. Darüber hinaus sollen möglichst kurze
Transportwege realisiert werden. Dieses erfolgt durch den Bau einer Anlage zur Aufbereitung von Gras und zur Herstellung von Graspellets in der Region der Papierfabrik.
Untersuchungen haben ergeben, dass eine Anlage dann wirtschaftlich betrieben werden kann, wenn mehr als 4000 t Graspellets benötigt werden.
Neben der Studie zur Verfügbarkeit von Gras wurde mit dem Maschinenring Westerwald-Taunus GmbH (MR), in dem 250 regionale landwirtschaftliche Betriebe organisiert sind, auch das Beschaffungskonzept durch die Projektgesellschaft C+G PapierGmbH (C+G) abgestimmt und Potenziale für eine mögliche zukünftige Zusammenarbeit im Fall der Belieferung einer in der Region befindlichen Papierfabrik erörtert.
Die Grundlagen der Zusammenarbeit und Basis für ein Lieferantenkonzept stellen sichwie folgt dar:•C+G vereinbart Einkaufskonditionen für eine bestimmte Jahresmenge aus der Region des MR.

•

Der MR vereinbart Jahresmengen mit den Landwirten in der Region.

6-56

Abschlussbericht: Papier aus Gras•Da Heu, solange es trocken gelagert wird, langfristig nutzbar bleibt, erfolgt die Lagerung bei den Landwirten.

•

Der MR koordiniert die Zuführung zum Produktionsstandort für Graspellets in derRegion und verrechnet mit den MR-Partnern / Landwirten.

••

Zusätzlich zur Produktion von GRASPAP®19 entwickelt der Landwirt weitere Aktivitäten zur Auslastung der Produktionsanlage. Dieses kann z.B. die Herstellung vonStrohpellets sein, die z.B. als Einstreu für Pferdeställe verwendet werden.
Der MR unterstütz die Entwicklung der Zusammenarbeit mit den Landwirten und
zwischen den Landwirten durch entsprechende Informationen an die MR-Partner.

Abb. 32:

Zusammenarbeit mit dem MR / Lieferantenkonzept
Quelle: Eigene Darstellung, Cruse, 2014

Die Zusammenarbeit mit dem MR bietet für die C+G folgende Vorteile:•umfangreicher und dennoch regionaler Zugang zu dem Rohstoff Heu;•

optimale Umsetzung des Regionalkonzeptes;•

Reduzierung der Schnittstellen durch Koordination der „Quellen“ durch den MR.

19

GRASPAP: die Bezeichnung setzt sich zusammen aus den Worten „Gras“ und „Papier“. Im Rahmen der Patententwicklung wurde der Begriff geschützt.

6-57

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Zusammenarbeit mit der C+G ermöglicht dem MR neben den Lieferungen von Heu
die Entwicklung weiterer Leistungen / Synergien:•Übernahme einer Anlage zur Herstellung von GRASPAP ®

Kombination der Anlage mit einer Biogasanlage zur Nutzung der Wärme für die Trocknung von Gras:•

Ersatz der „Sonnentrocknung“ und Verlängerung der Erntezeit;•

Reduzierung der Ausfallrisiken durch mangelnde Heuverfügbarkeit aufgrund vonschlechtem Wetter;•

Entwicklung von Lohnbetriebs-Leistungen durch die Herstellung von Holz- oder
Strohpellets;•

Realisierung von Synergien in den Bereichen Personal und Equipment.

Abb. 33:

Aufgabenverteilung im Lieferantenkonzept
Quelle: Eigene Darstellung, Cruse, 2014

Neben der bereits angesprochenen Lage des Produktionsstandortes sind folgende
Aspekte zu berücksichtigen:•

Genaue Definition der Art, Qualität und des Feuchtegehalt des zu liefernden Heus;•

Zwischenlagerung des Heus beim Lieferanten;•

Vereinbarung über das Mengengerüst und Preise des zu liefernden Heus;•

Übergeordnete Organisation des Transportes über verschiedene Lieferanten hinweg, um die mit dem Transport verbundenen Kosten und Emissionen vor Ort für alle so gering wie möglich zu halten;•

Umsetzung eines Qualitätssicherungssystems.

6-58

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Vorgesehen ist ein fünfstufiges Qualitätssicherungssystem. Grundlage der Qualitätssicherung sind definierte und vereinbarte Qualitätsstandards. Diese Standards beinhalten:
Lieferantenanforderungen:••

Festlegung der heutypischen Gräserarten (siehe Kapitel 4.2.2)
Bewertung der Inhaltsstoffe gem. LUFA-Analyse20• Trockenmasse• Wassergehalt• Zuckeranteil• Schimmelpilze, etc.

•

Länge der Gräserhalme zwischen 10 und 20 cm•

Quader- oder Rundballen mit einem Mindestgewicht von 250 KG

Produktanforderungen:
Die Produktanforderungen regeln die mit dem Kunden vereinbarten Produktmerkmale
hinsichtlich:•

Pelletgröße (Länge und Durchmesser)•

Faserlängen

•Faserstruktur•

Feinstoffanteil•

Feuchtegehalt•

Auflösezeiten•

Reinheitsgrad bzw. Verunreinigungen (Erde, Steine, Müll, etc.)

Diese Standards werden in folgenden Stufen überprüft:
Stufe 1 - Lieferantenvereinbarung:
Im Rahmen der Lieferantenvereinbarung erfolgt eine Qualifizierung des angebotenen
Heus. Auf der Basis dieser Qualifizierung werden Schwankungsbreiten festgelegt undvereinbart.
Stufe 2 - Übernahmekontrolle:
Mit der Übernahme der Ware erfolgt eine erste Sichtkontrolle. Diese Sichtkontrolle beinhaltet:

20

LUFA: Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt Nordrhein-Westfahlen

6-59

Abschlussbericht: Papier aus Gras•

Eine Inaugenscheinnahme hinsichtlich Verunreinigungen und Schimmelbefall•

Geruchskontrolle hinsichtlich heuuntypischen Gerüchen (Schimmel, Gülle)•Feuchtemessung•

Allgemeiner Zustand der Gebinde

Stufe 3 - Probenname:Einmal jährlich erfolgt eine Probennahme pro Lieferant und eine Kontrolle / Analyse
durch ein unabhängiges Institut.
Stufe 4 - Produktionskontrolle
In der laufenden Produktion erfolgt eine kontinuierliche Überwachung der Qualität
durch:•

Inaugenscheinnahme der zugeführten Heuballen (Sinnenprüfung, siehe
Kapitel 4.2.1)•

Dokumentation der Anlagenkonfiguration (verwendete Siebe, Matrizen, etc.)•

Inaugenscheinnahme der produzierten Pellets•

Probenname pro Schicht

Stufe 5 - Ausgangskontrolle
Vor jeder Kundenlieferung wird eine Probe der gelieferten Pellets gezogen und eine
entsprechende Dokumentation erstellt. Der Zeitraum der Aufbewahrung der Probe richtet sich an den gelieferten Mengen und dem durchschnittlichen Verarbeitungszeitraum
des Kunden aus. Damit soll im Fall von Reklamationen eine Ursachenanalyse ermöglicht werden.
Über diese fünfstufige Qualitätskontrolle ist eine lückenlose Qualitätssicherung vom
Lieferanten über die Produktion bis zum Kunden gegeben.

6.4 Fazit zum Arbeitspaket IV „Flächennutzung und
Versorgungssicherheit“
Zielsetzung war es, einen ersten Entwurf für eine ökologisch nachhaltige und wirtschaftlich tragfähige Beschaffungsstrategie zu erarbeiten und über den Ansatz „Aus
der Region für die Region“ eine Versorgungssicherheit zu realisieren.
Im Beobachtungszeitraum von 1999 bis 2014 hat nach Angaben des Statistischen
Landesamtes in Rheinland Pfalz, die Grünlandfläche um 8% abgenommen. Im gleichen Zeitraum sind die Bestände an Raufutterfressern um 28% gesunken. Der reduzierte Tierbestand sowie der vermehrte Einsatz von Ackerfutter in der Milchviehhaltung
haben dazu geführt, dass der Anteil des Grünlandaufwuchses in der Tierfütterung insgesamt abgenommen hat.

6-60

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Theoretisch errechnet sich aus dem Rückgang der Raufutterfresser in Relation zur
Grünlandfläche, ein Aufwuchs-Überschuss von 20%, der zum Teil exportiert oder einer
außerlandwirtschaftlichen Verwertung, z.B. als Biogassubstrat, zugeführt wird.
Kalkuliert man vorsichtig und nimmt an, dass auf ¼ der Grünlandfläche Heu geerntet
wird, errechnet sich für Rheinland-Pfalz ein Überschuss an Heu von 5% oder 62.000
Tonnen pro Jahr.
Der Umstand das Grünland zu Acker umgebrochen wurde, sowie der Einsatz vonGrünlandaufwuchs in Biogasanlagen oder als Festbrennstoff, sind weitere Belege für
die abnehmende Attraktivität des Grünlandaufwuchses in der Tierernährung. Durchdas fast flächendeckende Grünlandumbruchverbot werden sich diese Rahmenbedingungen auf absehbare Zeit nicht grundlegend verändern.
Mögliche Auswirkungen durch Wegfall der Milchquote zum 1.4. dieses Jahres können
schwer abgeschätzt werden. Es ist jedoch abzusehen, dass sich die Konzentration auf
große Betriebe verstärken wird. Ob ihr Wachstum sich einzig auf Kosten aufgegebener
kleiner und mittlerer Betriebe vollzieht, oder es zu einer Vergrößerung des Tierbestandes kommt, bleibt abzuwarten.
Der durch die EEG Förderung stark subventionierte Biogasanlagenbau ist nahezu zum
Erliegen gekommen. Der ältere Anlagenbestand wird nach überwiegender Meinung am
Ende der Garantiepreisphase nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben sein; einzig Anlagen mit hohen Reststoffanteilen aus organischen Abfällen haben eine Perspektive.
Nach Abwägung dieser Kriterien spricht vieles dafür, dass nicht unerhebliche Mengenan Grünlandaufwuchs künftig der stofflichen Verwertung zur Verfügung stehen werden.
Mittels eines durchgängigen Beschaffungskonzepts kann die Versorgungssicherheit füreine Papierfabrik garantiert und eine ganzjährige Produktion von „Graspapier“ ermöglicht werden.

6-61

Abschlussbericht: Papier aus Gras

7 Vorverarbeitung und Transport
Ziel des Arbeitspaketes V war es, für den Rohstoff Gras anforderungsgerechte Vorverarbeitungs- und Transportmöglichkeit zu entwickeln, die die Versorgung der verarbeitenden Papierfabriken nachhaltig gestaltet.
Die für die Versuche zur Herstellung von Graspapier verwendeten Pellets wurden bei
dem Unternehmen Kaliro GBR in Rheine hergestellt. Hierbei handelt es sich um ein
Unternehmen, das bereits mehr als 10 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Strohund Brennpellets besitzt.
Die dort hergestellten Pellets waren gut und haben in der Papierherstellung auch das
erwartete Ergebnis erzielt. Die wesentlichen nachteiligen Erkenntnisse aus diesen Versuchen waren jedoch:-

Der Anteil an Grobbestandteilen war durchgängig zu hoch.

-

Der Feinstoffanteil war durchgängig zu hoch.

In den ersten Versuchen war die Festigkeit, wie bei Brennpellets üblich, viel zu hoch.
Durch die Zugabe von Wasser und die Reduzierung des Drucks in der Presse konnte
eine wesentliche Verbesserung der Pellets erzielt werden.
Da diese Anlage für die Herstellung von landwirtschaftlichen Produkten ausgelegt ist,
bestanden jedoch keine Einstellmöglichkeiten zur Feinjustierung des Drucks, der Temperatur und des Feuchtegehalts. Des Weiteren war die Anbindung von weiteren Aggregaten für die Reinigung des Heus oder das Sieben der Graspartikel aufgrund derbaulichen Gegebenheiten nicht möglich.
Die Entwicklung eines Anlagenkonzeptes unter Berücksichtigung aller Anforderungen
und ein nachfolgender Test im Technikum der Firma Kahl war daher die Zielsetzung.

7.1 Entwicklung eines Konzeptes für eine Heu-Aufbereitungsanlage
Aus allen vor und während des Projektes durchgeführten Versuchen, wurde hinsichtlich der Aufbereitung deutlich, dass die bestehenden Aufbereitungsanlagen, die derHerstellung von Pellets aus unterschiedlichen land- und forstwirtschaftlichen Rohstoffen (bzpw. Holz) zur Brennstoffverwertung dienen (sog. Brennstoffpellets), den Anforderungen der Papierherstellung insbesondere in den Bereichen „Reinheitsgrad“ und„Gestaltung“ der Partikelfraktionen nicht ausreichen.
Verunreinigungen oder Grobbestandteile (z.B. Wachstumsknoten im Gras) in den Pellets führten zu einem Mangel in der Papierqualität und Beschädigungen an der Pa-

7-62

Abschlussbericht: Papier aus Graspiermaschine (Schäden am Glättwerk21). Die wesentliche Konsequenz ist jedoch, dassein Ausschuss in der Papierproduktion und ein Materialverlust beim Rohstoff entstehen.
Basierend auf den Versuchen am Campus Kleinaltendorf (Universität Bonn) hinsichtlich der Zerkleinerung und Pelletierung von Heu und den Erkenntnissen aus den Versuchen, wurden die Anforderungen an eine Anlage zur Aufbereitung von Heu neu
definiert. Zielsetzung dabei war es, eine bestehende Konfiguration für eine Aufbereitungsanlage der Firma Amandus Kahl GmbH & Co. KG, Reinbeck, zu nutzen unddurch die Einbindung von Zusatzaggregaten anforderungsgerecht zu gestalten.

Abb. 34:

Anlagenkonzept der Firma Kahl
Quelle: Kah14

In diesem Zusammenhang wurde auch deutlich, dass zur Verarbeitung der Erkenntnisse und Entwicklung von Lösungen zusätzlich Know How aus dem Bereich Maschinenbau erforderlich ist. Dazu konnte die Firma Weidmann22 gewonnen werden.
Gemeinsam mit der Firma Weidmann wurden die Anforderungen an eine Aufbereitungsanlage neu definiert und der Test im Technikum der Firma Kahl vorbereitet.

21
22

Vgl. Mr15, S.48
Weidmann Maschinenbau GmbH, Troisdorf

7-63

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 35:

Anforderungen an eine Aufbereitungsanlage
Quelle: Eigene Darstellung, Cruse, 2015

Reinigung des Heus
Die Anforderungen, Heu von Verunreinigungen und Fremdstoffen zu befreien, schwanken zwischen Hygienepapieren (17 g/m2) mit extrem hohen Reinheitsgrad und Vollpappen (> 600 g/m2) mit einem geringen Reinheitsgrad. Entsprechend mehr oderweniger aufwendig muss dieser Prozess gestaltet werden.
Nach dem Auflösen des Heuballens erfolgt der Transport des Heus durch eine Transportschnecke. Hierbei werden gleichzeitig grobe Fremdstoffe wie z.B. Metall- und Plastikgegenstände entfernt.
Im Zyklon erfolgt eine Verwirbelung des Heus, so dass weitere weniger grobe Fremdstoffe aussortiert werden.
Zerkleinerung / Schnittlänge- Mahlgrad
Je feiner das herzustellende Papier ist, umso homogener sollte die Schnittlänge desHeus sein. Damit werden Störungen im Papierherstellungsprozess vermieden und eine
gute Oberflächenstruktur erzielt. Diese Anforderungen werden durch den Einsatz unterschiedlicher Mühlen (Hammer-, Koller-, Schneidemühle) und den Einsatz unterschiedlicher Matrizen erzielt (siehe Kapitel 4, Produktentwicklung Rohstoff). Eine
einheitliche Schnittlänge (100 % Zielfraktion) kann im Rahmen einer Zerkleinerung
aber nicht erreicht werden.
Zweite Reinigung
Mit der zweiten Reinigung sollen kleinere Fremdstoffe und insbesondere Graspartikel,
die Wachstumsknoten enthalten, aussortiert werden. Diese kleineren Fremdstoffe können je nach Papiermaschine auch im Papierherstellungsprozess weitgehend durch ein

7-64

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Sieb ausgesondert werden. Gleichzeitig entstehen damit aber Materialverluste, dieentsprechende Kosten verursachen.
Sollte dieses Aussieben im Herstellungsprozess nicht möglich sein, ist eine zweite
Reinigung des Heus erforderlich. Dieser Vorgang kann durch einen Windsichter erzielt
werden. Hierbei werden die Partikel durch Verwirbelung und aufgrund Ihres Eigengewichtes voneinander getrennt.
Sieben / Feinstoffanteil
Durch das Sieben werden die Partikel in verschiedene Fraktionen unterteilt. Dadurchwerden Grobbestandteile, die durch den Zerkleinerungsvorgang nicht erfasst wurden,
ausgesondert und der Feinstoffanteil eingegrenzt. Das Ergebnis ist ein den Anforderungen entsprechend aufbereitetes Heu. D.h., die Partikellängen entsprechen den gewünschten Längen und die Zielfraktion hat einen hohen Anteil.
Ein gewisser Feinstoffanteil ist als Füllmaterial in jeder Papierherstellung erforderlich.
In den bisherigen Maschinentests wurde festgestellt, dass ein Feinstoffanteil von ca.
20% ideal ist und vermutlich aufgrund des Zucker- und Stärkegehalts noch positiv zur
Festigkeit beiträgt.
Pelletierung
Die Pelletierung vereinfacht den Lager- und Transportprozess. Zusätzlich wurde festgestellt, dass die Partikel in loser Form in der Stoffaufbereitung des Papierherstellungsprozesses in der Pulpe nicht versinken sondern oben schwimmen und somit den
Prozess der Stoffaufbereitung verlängern.
Für den Papierherstellungsprozess ist sicherzustellen, dass die Pellets sich schnell
auflösen und die Grasfasern sich mit der Pulpe verbinden. Dieses wird durch einemöglichst geringen Festigkeit und poröse Oberfläche der Pellets erreicht.
Dieses widerspricht weitgehend der Zielsetzung bei der Herstellung von Heizpellets.
Hier soll durch einen hohen Druck eine starke Verdichtung erzielt werden. Die dabei
entstehende Temperatur sorgt zusätzlich für eine hohe Festigkeit des Pellets.
Ganz im Gegensatz zu den Graspellets. Hier soll nach der Pelletierung•

eine ausreichende Festigkeit vorhanden sein, um sich durch Lager- und Transportbeanspruchung nicht wieder aufzulösen aber•ebenso ein schnelles Auflösen in der Stoffaufbereitung möglich sein.

Ein kontrollierter Druck im Kessel der Pelletierung und die kontrollierte Hinzuführung
von Wasser haben die gewünschten Ergebnisse erbracht. Für eine zukünftige Anlagesind die entsprechenden Aggregate daher so auszustatten, dass das Zusammenwirken
von Druck, Hitze und Feuchtegehalt kontrolliert und gesteuert werden kann.

7-65

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abfüllung
Grundsätzlich ist die Art der Abfüllung der Pellets in transport- und lagerfähige Einheiten von den Anforderungen bzw. der internen Logistik einer Papierfabrik abhängig. Bei
den besichtigten Papierfabriken erfolgte die Zuführung der Rohstoffe in der Regel als
Ballen über ein Transportband. Dieses Transportband kann ggf. auch für die Zuführung
der Graspellets verwendet werden. D.h. die Abfüllung der Pellets kann in Papiersäcken, in Octabins, in Big Bags oder in Silos erfolgen – je nach Anforderung der Papierfabrik.
Bei Mengen von mehr als 5.000 Tonnen pro Jahr erscheint die Silovariante am sinnvollsten zu sein. Insbesondere auch, da der Einsatz von Silos für eine Papierfabrik ein
gängiger Standard ist.

7.2 Test im Technikum der Firma Kahl
Das Unternehmen Kahl besitzt ein Technikum in dem Versuche von einigen Kilogrammbis zu mehreren Tonnen auf einer Labor- und Pilotanlage durchgeführt werden können.
Verfahrens-Know How, Maschinen und Anlagen sowie moderne Analysengeräte zur
Qualitätssicherung stehen hier zur Verfügung. Anhand der Ergebnisse können Anlagenkonzepte und Angebote individuell ausgearbeitet und / oder Optimierungspotenziale ermittelt werden.
Ziel des Tests im Technikum war die Überprüfung ob die erarbeitete Konfiguration derAnlage zur Verarbeitung von Heu zu den gewünschten Ergebnissen führt. In Vorbereitung auf den Test wurden die Testanforderungen gemeinsam mit der Firma Weidmannund der Universität Bonn erarbeitet und im Vorfeld mit der Firma Kahl abgestimmt.
Grundlage für den Test waren die Ergebnisse aus den Versuchen am Campus Kleinaltendorf der Universität Bonn sowie die Ergebnisse aus den Versuchen zur Herstellung
von Graspapier.

Testanforderungen – KAHL

Der Test soll in einem kleinen Maßstab die geplante Pilotanlage abbilden und möglichst alle Verfahrensschritte beinhalten. Der Aufbau soll praxisnahe Erkenntnisse liefern und der Entscheidungsfindung, beim Kauf der verschiedenen Komponenten,
dienen. Probleme und Lösungsansätze bei der Auswahl und Abstimmung der verschiedenen Komponenten müssen dokumentiert werden, um später Rückschlüsse auf
das Ergebnis zuzulassen.

7-66

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Anforderungen an das Pellet:
I.

Partikellänge von 1 mm nach der Pelletierung

II.

Feinstoffgehalt < 20% (Feinstoff = Siebfraktion < 0,15mm, lichte Maschenweite)

III.

Geringe Festigkeit, Pellet-Auflösbarkeit in Wasser < 20 Minuten

IV.

Reduzierung der Grobbestandteile (> 1,4 mm) auf ein Minimum (< 10 %)Für die Siebanalysen sind folgende Fraktionen / Kornklassen von besonderer Bedeutung:•

1,18 – 0,6 mm•

0,3 – 0,15 mm•< 0,15 mm

Anmerkung: Die Zerkleinerung erfolgt nur mit einer Kollermühle (ohne Hammermühle).
Eine Reduzierung der Grobbestandteile bildet den Schwerpunkt des Tests.

Seitens der Firma Kahl wurde vorab ein Testfragebogen gefordert, der insbesondere
eine Beschreibung der Produkteigenschaften von Heu dokumentiert:

7-67

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 36:

Auszug aus dem Testfragebogen der Firma Kahl
Quelle: Kah14

Testverlauf (TV) und Testergebnisse
Primär ging es in dem Test um die Auslotung des erreichbaren Zerkleinerungsgrads
unter Verwendung einer Kahl-Kollermühle mit der die Zerkleinerung und die Pelletierung in einem Arbeitsgang erfolgt. Dazu wurde die Presse Typ 33-390 verwendet undin den Einzeltests verschiedene Matrizen mit einem Bohrungsdurchmesser von d =2 mm bis d = 8 mm verwendet.
In allen Tests wurden gute Ergebnisse erzielt und die Pellets hatten die geforderte geringe Festigkeit. In keinem Fall jedoch wurde eine Zerkleinerung erzielt, die den geforderten Kornklassen entsprach. Das beste Ergebnis wurde im TV 8 erzielt. Hier lagenca. 76 % der Partikel im Zielbereich; 24 % lagen darüber im Bereich der Grobbestandteile. Das gesamte Verfahren überzeugte durch eine geringe Staubentwicklung.

7-68

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 37:

Auszug aus dem Testbericht der Firma Kahl
Quelle: Kah14

7.3 Überarbeitetes Anlagenkonzept
Aus den Ergebnissen des Projektes und dem Test im Technikum der Firma Kahl wurde
deutlich, dass die Zerkleinerung und Bildung von anforderungsgerechten Fraktionen
mit einem geringsten Anteil an Grobpartikeln mit dem bisherigen Anlagenkonzept nicht
realisiert werden kann. Gemeinsam mit der Firma Weidmann wurde daher ein neues
Anlagenkonzept erstellt:
7-69

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 38:

Auszug aus dem Anlagenkonzept der Firma Weidmann / Komponenten
Quelle: Wei14

Durch die Einbindung verschiedener Typen von Mühlen besteht die Möglichkeit, diejeweils erforderlichen Partikelgrößen herzustellen. Durch das nachgelagerte Sieben
können Fraktionen separiert und Materialverluste damit erheblich reduziert werden.

7-70

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 39:

Auszug aus dem Anlagenkonzept der Firma Weidmann / Graspellets
Quelle: Wei14

Abb. 40:

Auszug aus dem Anlagenkonzept der Firma Weidmann / Aufstellplan
Quelle: Wei14

7-71

Abschlussbericht: Papier aus Gras

7.4 Fazit zum Arbeitspaket V „Vorverarbeitung und Transport“
Die bisherigen Erkenntnisse im Rahmen des laufenden Projektes haben ergeben, dassdie eingesetzten Verfahren und Technologien nicht ohne erheblichen Entwicklungsaufwand auf die bedarfsgerechte Herstellung von Graspellets für die Papierherstellungübertragbar sind. Die derzeit eingesetzten Maschinen erlauben nur sehr eingeschränkte Modifikationen und die Herstellung von Graspellets ist nur in geringen Mengen möglich.
Eines der wesentlichsten Ergebnisse der Arbeiten ist, dass der Prozess der Vorverarbeitung (Zerkleinerung) und Pelletierung einen maßgeblichen Einfluss auf die Eigenschaften des Rohstoffes nimmt sowie seine Einsatzmöglichkeiten in der Papierherstellung.
Mit dem Anlagenkonzept für eine Pilotanlage wurde ein erstes Grobkonzept geschaffen, dass modular aufgebaut ist und je nach Anforderung modifiziert werden kann.
Gleichzeitig machten die Arbeiten im AP V deutlich, dass für den Transport vielfältige
Optionen bestehen und dieser an die Anforderungen der jeweiligen Papierfabrik angepasst werden kann.

7-72

Abschlussbericht: Papier aus Gras

8 Ökobilanz und Nachhaltigkeitsprüfung
Ziel des Arbeitspakets IV war es, anhand einer Ökobilanz die Nachhaltigkeit von grashaltigem im Vergleich zu konventionellem Karton zu bewerten. Die Details zu Vorgehen und Ergebnissen der Ökobilanzierung sind in dem PTS-Projektbericht Nr. 21998
dokumentiert23.

8.1

Zielprodukt und Szenarien

Als geeignetes Zielprodukt für den Einsatz von Graspellets wurde 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 derMittellage 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, entsprechend der Jahresproduktion einer mittleren Kartonfabrik.

8.2

Ergebnisse der Modellierung der Kartonherstellung

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 Holzschliffhaltigem Karton ein in geringem Umfang reduzierter Ressourcenaufwand verbunden.
Die Massen- und Energiebilanz der Kartonherstellung in den drei Szenarien ging in dieÖkobilanzierung ein.

8.3

Ergebnisse der Ökobilanz

Korrespondierend zu dem reduzierten Ressourcenaufwand beim Einsatz von Gras undHolzschliff sinken auch die Umweltwirkungen, die beispielsweise an die Erzeugung derzur 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.

23

PtB15

8-73

Abschlussbericht: Papier aus Gras

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. Allein die
mit dem Grasanbau verbundene Naturraumbeanspruchung bleibt als systematischer
Nachteil gegenüber dem Sekundärprodukt Altpapier bestehen.

8-74

Abschlussbericht: Papier aus Gras

9 Pilotanwendung / Machbarkeitstests
Ziel dieses Arbeitspaketes VII war es, die Papierherstellung unter Einsatz von Gras
beispielhaft nachzuweisen sowie den Modifikationsbedarf für industrielle Papierherstellungsverfahren zu ermitteln.
Die im Folgenden dargestellten Pilotanwendungen und Machbarkeitstests wurden vonder Projektgesellschaft C+G Papier GmbH initiiert und begleitet. Aufgrund des innovativen Charakters des Projektes und des verfolgten interdisziplinären Ansatzes ergab
sich die Notwendigkeit der engen Zusammenarbeit mit Praxispartnern. Hierfür sprachen auch die von den jeweiligen Papierfabriken eingesetzten „Rezepturen“ für die
Papierherstellung. Diese unterliegen der Geheimhaltung der unterschiedlichen Unternehmen und basieren auf Erfahrungen mit den jeweiligen Erzeugnissen und eingesetzten Rohstoffen. Auch bestimmen diese nachhaltig die erzielten Qualitäten derPapiersorten und werden von den Anforderungen der jeweiligen Papierprodukte beeinflusst.

9.1 Anwendungen in der Papierindustrie
Im Rahmen der Gespräche mit verschiedenen Papierfabriken zur Einschätzung einer
möglichen Pilotanwendung ergaben sich mehrere Möglichkeiten zur Durchführung eines Maschinentests. Ein solcher Maschinentest ist für eine Papierfabrik von besonderer Bedeutung, da hiermit festgestellt werden kann, ob die vorhandene Papiermaschine
grundsätzlich für die Verarbeitung des Rohstoffs „Gras“ geeignet ist.
Die Anwendungen wurden von C+G parallel zum Projekt durchgeführt, um Erfahrungen und Ergebnisse in die Entwicklungsarbeiten unter Laborbedingungen einfließen
lassen zu können. Mit den ersten Machbarkeitstests wurde somit auch recht frühzeitig
begonnen; sie unterstreichen gleichermaßen die hohe Praxisrelevanz der Arbeiten. Derfür die Tests benötigte Einsatz von Heu (rd. 50 Tonnen) und die Verarbeitung desHeus zum Rohstoff, sowie der Transport erfolgten in Eigenleistung von C+G.
Die Angebote einen solchen Maschinentest durchzuführen, erbrachten für das Projekt
des Weiteren hervorragende Möglichkeiten, auch die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse einzubringen. So wurden folgende Maschinentests durchgeführt:•Durchführung eines Maschinentests bei der Delkeskamp Verpackungswerke
GmbH, Nortrup, mit einer Produktion von Gras-Wellpappenrohpapier (WPR) und
einem Grasanteil von ca. 30 %.

•Durchführung eines Maschinentests bei der Papierfabrik Köhler Greiz GmbH mit
einer Produktion von „Grafischen-Graspapier“ und einem Grasanteil von ca. 35 %.

9-75

Abschlussbericht: Papier aus Gras•

Durchführung eines Maschinentests bei der Moritz J. Weig GmbH & Co. KG, Mayen, mit einer Produktion von Karton für Faltschachteln (GD 2) und einem Grasanteil
von ca. 10 % in 6 von 9 Lagen.

•

Durchführung eines Maschinentests bei der Cordier Spezialpapiere GmbH mit einer Produktion von „Grafischen-Graspapier“ mit einem Grasanteil von ca. 50 %.

Im Fortgang des Projektes und anhand der Forschungsergebnisse durch die PTS kristallisierte sich die Herstellung von Karton für Faltschachteln (GD2) als zu präferierender Anwendungsbereich für Gras heraus. Da der Maschinentest bei der Fa. Weig
bereits ein sehr positives Ergebnis erbracht hat, wurde auf eine abschließende Pilotanwendung verzichtet.
Ergänzend zu diesen Maschinentests wurden zwei Anwendungstests durchgeführt:• Entwicklung und Herstellung von Schuhkartons aus Gras-Vollpappe für den Bereich
Sporttextilien / Outdoor im Otto Versand. Der Karton wurde nachfolgend in einem
Praxistest eingesetzt und eine Kundenbefragung durchgeführt.
• Basierend auf dem Gras-Wellpappenrohpapier aus dem Maschinentest der Firma
Delkeskamp wurde auf der Delkeskamp-eigenen Wellpappen-Anlage eine Wellpappe (alle Lagen aus Gras-WPR, B-Welle) hergestellt und als Test in die laufende Kartonproduktion eingebunden.
Bei allen durchgeführten Maschinentests Bestand die Herausforderung, die Papiermacher mit dem Rohstoff Gras vertraut zu machen. Aufgrund der rein mechanischen Aufbereitung befinden sich neben den Faserstoffen auch weitere Stoffe wie Zucker oderStärke in dem Rohstoff. Diese Stoffe reagieren im Produktionsprozess unter Einflussvon Wasser, Wärme und Druck und haben vermutlich eine Wirkung auf Festigkeiten,
Entwässerung und Trocknung.
Mit diesen Reaktionen wurden die Papiermacher im Test dann auch konfrontiert undjeweils Maßnahmen im Rahmen der normalen Papierherstellung zur Sicherstellung
einer funktionierenden Produktion eingeleitet. In keinem Test gab es einen Papierabriss.
Da es sich jeweils um einen ersten Test auf der jeweiligen Papiermaschine handelte,sind die erzielten Ergebnisse sehr zufriedenstellend. Es darf davon ausgegangen werden, dass mit steigenden Erkenntnissen und Erfahrungen, die Papiermacher zu noch
besseren Ergebnissen im Sinne von Festigkeiten und Oberflächenbeschaffenheit gelangen werden.

9.2 Gras-Wellpappenrohpapier
Die Delkeskamp Verpackungswerke stellen seit über 100 Jahren Wellpappenrohpapiersowie Verpackungen aller Art her. Bei der Herstellung der Produkte kommen fortschrittliche und umwelteffiziente Technologien zum Einsatz. Unter diesem Aspekt war der

9-76

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Maschinentest zur Herstellung von Gras-Wellpappenrohpapier durch und mit der Fa.
Delkeskamp eine besondere Herausforderung.
Die Daten aus dem laufenden Förderprojekt wurden der Fa. Delkeskamp zur Verfügung gestellt und dabei insbesondere auf die Problematik der CSB-Belastung (siehe
Kap. 5.2.2.) hingewiesen.
Die Produktion verlief ohne Zwischenfälle, so dass der Maschinentest grundsätzlich als„erfolgreich“ bewertet werden kann.
Der Maschinentest erfolgte im Rahmen der normalen Produktion. Der Grasanteil betrug ca. 30 % und die Grammatur 170 g/m2.

Abb. 41:

Technische Werte WPR, Delkeskamp Verpackungswerke
Quelle: Del14

Erstaunlicher Weise lagen die Festigkeitswerte bereits in diesem ersten Test auf fast
identischem Niveau mit den Werten des in der normalen Produktion hergestellten Testliners. Durch weitere Verbesserungen in der Rezeptur und im Rohstoff Gras sind vermutlich verbesserte Werte zu erzielen.
Da in den Graspellets nach wie vor ein geringer Bestandteil an Grobanteilen vorhanden war, mussten diese im Produktionsprozess aussortiert werden.
Eine erhöhte Belastung durch die in den Pellets befindlichen wasserlöslichen Bestandteile wurde zwar festgestellt, aber führte nicht zu einer unmittelbaren Belastung desWasserkreislaufes und der Kläranlage.
Genauere Daten zur Rezeptur und der Produktion wurden aufgrund von Wahrung derBetriebsgeheimnisse nicht zur Verfügung gestellt.
9-77

Abschlussbericht: Papier aus Gras

9.3 Gras-Karton für Faltschachteln (GD2)
Das Unternehmen Moritz J. Weig GmbH & Co. KG, Mayen, ist in den Bereichen desPapierrecyclings, der Kartonproduktion sowie der Kartonverarbeitung aktiv. Neben der
Produktion von Karton für Faltschachteln werden Gipskarton, Hülsen und Testliner
hergestellt. Zur Sicherstellung der Rohstoffverfügbarkeit und zur Qualitätssicherung hat
das Unternehmen einen eigenen Bereich der Altpapierentsorgung und des Recyclings
aufgebaut.
Durch eine Empfehlung der PTS wurde der Kontakt mit der Fa. Weig hergestellt undein Maschinentest ermöglicht.
Vorbereitend für den Maschinentest wurden Labortests von dem Unternehmen durchgeführt und die Ergebnisse der technischen Werte anhand eines vorhandenen Prognosemodels für den Test hochgerechnet. Grundlage für die Hochrechnung war ein
Grasanteil von 10 %.

Abb. 42:

Prognose der technischen Werte für den Maschinentest, Fa. Weig
Quelle: Mor14

Da ein Faltschachtelkarton im Wesentlichen als Verkaufsverpackung eingesetzt wird,
besteht u.a. die Anforderung nach einer hochwertigen, gut bedruckbaren Oberfläche.
Dazu wird die oberste Schicht mit einer Farbschicht versehen. Alle weiteren Schichten(im Test 9 Schichten) erfüllen unterschiedliche Funktionen und haben somit unterschiedliche Zusammensetzungen. Eine wesentliche Funktion wiederum ist der Aufbau
von Volumen, da aus der Kombination von Festigkeit und Volumen eine hohe Biegesteifigkeit des Kartons erzielt werden soll.

9-78

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Da Gras gute Werte in der Volumenbildung bei den bisherigen Untersuchungen der
PTS erzielt hat, wurde ein 10 %iger Einsatz von Gras in den inneren 6 Schichten fürden Maschinentest festgelegt.

Abb. 43:

Aufbau eines Kartons aus Altpapier für Lebensmittelverpackungen,
CVUA Stuttgart
Quelle: Cvu14

Der Ablauf in der Produktion wurde zusammengefasst wie folgt beschrieben:•

Geruch in der Halle nach Gras – erträglich,•

SF entwässern geringfügig schlechter,•

Faser-/Gras-Bruch an den Wuchtschüttlern,•

Zuwachs Steifigkeit 14,5 %,•Zuwachs spezifisches Volumen 6 %,•Bedruckbarkeit ohne Probleme,•

Keine Ablagerungen in der Trockenpartie,•

Keine Auffälligkeiten in der Streichanlage,

9-79

Abschlussbericht: Papier aus Gras

•

Splitter der Grobstoffe sind zu groß, drücken sich an die Oberfläche durch, zeigen Tendenz zur Bläschenbildung an dieser Stelle. Die Splitter sind nicht aufgeschlossene Teile bei der Herstellung der Grasfasern, nicht durch
unaufgelöste Pellets. 24

Die Untersuchung des hergestellten Gras-Karton hat die prognostizierten Werte bestätigt. So wurde in der Volumenbildung eine Verbesserung von 6 % und in der Biegesteifigkeit von 14, 3 % erzielt.

•
Abb. 44:

Technische Werte des Gras-Kartons, Fa. Weig
Quelle: Mor14

Die wasserlöslichen Stoffe haben den CSB Wert stark belastet und negativ auf den
Wasserkreislauf gewirkt.
Ebenfalls aus Gründen der Betriebsgeheimnisse konnten keine weiteren Daten zur
Verfügung gestellt werden.
Auch in diesem Maschinentest haben die Grobanteile im Gras zu einer Aussortierung
im Produktionsprozess geführt. Dieses bedeutet zum einen Materialverlust und zum
anderen Qualitätsverluste in der Oberflächenbeschaffenheit. Es sind somit weitere An-

24

Dokumentation des Betriebsablaufes der Fa. Weig, 2014

9-80

Abschlussbericht: Papier aus Gras

strengungen zu unternehmen, um in der Aufbereitung von Gras eine Lösung für die
Reduzierung der Grobbestandteile zu erzielen.

Abb. 45:

Aussortierte Grobbestandteile, Fa. Weig
Quelle: Mor14

9.4 Grafische Graspapiere
Sowohl bei der Papierfabrik Köhler Greiz GmbH als auch bei der Firma Cordier Spezialpapiere GmbH wurden Maschinentests zur Herstellung von grafischen Papieren unter Verwendung des Rohstoffes Gras hergestellt. Anlass dieser Maschinentests waren
Anfragen von Unternehmen nach „Graspapier“, die u.a. die Pressemitteilung der DBU
und der PTS gelesen hatten.
Hierbei Bestand die besondere Anforderung, den natürlichen Charakter von Graspapier zu erhalten und gleichzeitig eine gute Bedruckbarkeit zu erzielen.
9.4.1

Maschinentest Köhler

Die Papierfabrik August Koehler SE, Oberkirch, ist seit über 200 Jahren in der Papierherstellung aktiv und Marktführer in der Herstellung von Thermopapieren. Mit dem
Werk in Greiz hat Koehler sein Sortiment um hochwertige, farbige Papiere und Kartons
erweitert und gehört in Europa zu den führenden Herstellern. An dem Standort Greiz
wurde der Maschinentest für die Herstellung von Graspapier durchgeführt.
Für die Produktion von Graspapier wurde eine Rezeptur bestehend aus 50 % Altpapier, 13 % Zellstoff und 37 % Gras entwickelt. Da das Altpapier den „Natureffekt“ negativ beeinflusst, wurde eine Zugabe von Farbstoff beschlossen.
Der Papiermaschinenlauf verlief unkritisch. Allerdings führten auch hier die Grobbestandteile im Gras zu einer teilweisen Aussortierung und zu einer Aufrauung im Glättwerk.
9-81

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Im gleichen Maschinentest wurden unterschiedliche Papiere (basierend auf der gleichen Rezeptur) mit Grammaturen von 100, 200 und 300 g/m2 hergestellt.

Abb. 46:

Graspapier der Fa. Köhler, Greiz
Quelle: Köl15

Auch bei diesen Papieren hat das Gras zu einem höheren Volumengeführt. Die Festigkeitswerte waren gut und lagen teilweise über den Sollwerten. Die Oberflächenbeschaffenheit / Glätte war nicht zufriedenstellend.

Abb. 47:

Qualitätsbericht (unterliegt dem Betriebsgeheimnis), Köhler Greiz
Quelle: Köl15

9-82

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Aufgrund der vorhandenen technischen Ausstattung der Papierfabrik bestand die Hoffnung, die Grobbestandteile mit dem Einsatz eines Refiners (Mahlwerk) erheblich zu
reduzieren. Da im Maschinentest aber Steuerungsprobleme auftraten, konnte der Refiner nicht eingefahren werden.
In einem durch C+G nachfolgend durchgeführten Drucktest (Digital und Offset) konnte
eine eingeschränkte Bedruckbarkeit festgestellt werden. Die Oberflächenbeschaffenheit aller 3 Grammaturen ermöglicht zwar eine Bedruckbarkeit, aber es wurden noch
Materialablösungen an der Oberfläche festgestellt.
9.4.2

Maschinentest Cordier

Das Unternehmen Cordier Spezialpapiere GmbH ist ein Spezialist in dem Bereich vontechnischen Papieren. So werden Papiere für unterschiedlichste Industrien und insbesondere für die Herstellung von Büroartikeln hergestellt. Im Bereich der grafischen Papiere werden viele Bücher aus den Bestenlisten auf Papier von Cordier gedruckt.
Für die Produktion von Graspapier wurde eine Rezeptur bestehend aus 40 % Altpapier, 30 % Zellstoff und 30 % Gras entwickelt. Durch den größeren Anteil an Zellstoff
soll eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit und gute Festigkeitswerte erzielt werden.
Mit dem Maschinentest wurde ein Graspapier mit einer Grammatur von 100 g/m2 hergestellt. Die bekannten Schwierigkeiten mit den Grobbestandteilen traten auch in diesem Test wieder auf.
In einem nachfolgenden Drucktest durch die C+G wurde eine verbesserte aber nochnicht gute Bedruckbarkeit festgestellt. Es lösten sich wiederum Bestandteile von derOberfläche und verschmutzten die Druckmaschine.
Cordier ist mit dem Ergebnis des ersten Tests sehr zufrieden und strebt nach einigen
Laborversuchen mit einem anderen Leim für die Masseverleimung einen weiteren Testan.
Detaillierte Daten wurden auch hier aufgrund von Betriebsgeheimnissen nicht bereitgestellt.

9.5

Anwendungstest Schuhkarton aus Gras-Vollpappe

In einem der ersten Testversuche in 2014 wurde bei der Papierfabrik Albert Köhler
GmbH & Co. KG in Gengenbach Graspappe hergestellt. Dieses war möglich, da aufgrund der Materialdicke von Pappe auch wenig aufbereitetes Gras mit einem hohen
Anteil an Grobbestandteilen eingesetzt werden konnte.
Der Test ergab gute Ergebnisse im Bereich der Lagenfestigkeit und aufgrund der guten
Volumenbildung von Gras eine Verbesserung des spezifischen Gewichts um 15 %.

9-83

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 48:

Auszug aus der Versuchsdokumentation, Köhler, Gengenbach
Quelle: Akö14

Durch eine bestehende Zusammenarbeit mit der Otto Gruppe, die immer auf der Suche nach innovativen, umweltverträglichen Verpackungsalternativen ist, entstand die
Idee aus der Graspappe einen Schuhkarton für den Bereich Sporttextilien / Outdoor
herzustellen.
Gemeinsam mit der Fa. Köhler wurde ein Schuhkarton entwickelt und 7000 Exemplare
für einen Praxistest hergestellt.

Abb. 49:

Schuhkarton aus Graspappe, Otto Gruppe, Hamburg
Quelle: Eigene Darstellung, C+G, 2014

9-84

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Hermes Fulfilment GmbH als verantwortliche Tochterfirma unterstützte dieses Projekt bei der Entwicklung und Überprüfung der Praxistauglichkeit. Die Anforderungender innerbetrieblichen Logistik wurden vollumfänglich erfüllt und durch einen Test desVerpackungsinstituts Hamburg GmbH bestätigt.

Abb. 50:

Auszug aus dem Prüfberich Nr. 0831/14 des BFSV, Hamburg
Quelle: Ber14

Eine Anforderung an den Karton, die durch die Otto Gruppe gestellt wurde, war die
Rezyklierbarkeit der Graspappe. Mit dieser Untersuchung wurde die PTS parallel zum
Projekt beauftragt.
Grundsätzlich stellt die PTS in Ihrem Bericht Nr. AB020202 „AUSWIRKUNGEN VONGRASPAPPE AUF DAS PAPIERRECYCLING“25 fest, dass die Graspappe recyclingfähig ist. Aufgrund optischer Inhomogenitäten wird die Graspappe als „bedingt rezyklierbar“ bewertet.

25

Vgl. Pts14

9-85

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 51:

Auszug aus dem PTS Bericht Nr. AB020202, München
Quelle: Pts14

9.6

Anwendungstest Wellpappkarton aus Graswellpappe

Basierend auf dem Gras-Wellpappenrohpapier aus dem Maschinentest der Firma Delkeskamp wurde auf der Delkeskamp-eigenen Wellpappenanlage eine Wellpappe hergestellt und als Test in eine laufende Kartonproduktion eingebunden.
Für die Konstruktion der Wellpappe wurden für alle drei Lagen (Deckschicht, B-Welle,
Innenlage) das zuvor hergestellte Gras-Wellpappenrohpapier mit der Grammatur von
170 g/m2 verwendet.
Befürchtungen, dass aufgrund der Oberflächenbeschaffenheit Schwierigkeiten bei derVerleimung der Welle entstehen könnten, haben sich nicht bestätigt.
Im Anschluss wurde die Gras-Wellpappe in einen laufenden Prozess für eine Kartonproduktion eingebunden und so der erste Wellpappkarton aus Graspapier hergestellt.

9-86

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abb. 52:

Wellpappkarton aus Graspapier, Delkeskamp Verpackungwerke,
Nortrup
Quelle: Del14

Die Festigkeitswerte waren gut und lagen annähernd auf dem Niveau des Standardkartons. Auch hier darf angemerkt werden, dass es sich um einen ersten Test mit neuem
Material handelte.

Abb. 53

Technische Werte Wellpappkarton aus Graspapier, Delkeskamp
Nortrup
Quelle: Del14

9-87

Abschlussbericht: Papier aus Gras

9.7 Fazit zum Arbeitspaket VII „Pilotanwendung / Machbarkeitstest“
Aufgrund des Interesses verschiedener Papierfabriken und mit deren Unterstützung
konnten im Verlauf des Projektes Maschinentests in unterschiedlichen Papierbereichen
durchgeführt werden. Die ganz wesentliche Erkenntnis ist: Es haben alle Tests undAnwendungen funktioniert und damit die Tauglichkeit des Rohstoffs aus Gras für eine
industrielle Fertigung bewiesen.
Sehr wohl gibt es übereinstimmend die Anforderungen, die Grobbestandteile auf ein
Minimum zu reduzieren. Die technischen Möglichkeiten dafür wurden im Rahmen derUntersuchungen durch die Universität Bonn entwickelt. Eine direkte Umsetzung dieser
Lösungsansätze – sieben des Materials nach der Zerkleinerung und Trennung der
Fraktionen – war leider nicht möglich. Dazu wären größere Umbauten an der eigentlich
für landwirtschaftliche Zwecke genutzten Anlage von der Firma Kaliro, Rheine, erforderlich gewesen.
In Abstimmung zwischen der Universität Bonn und der Firma Kaliro wurde dennoch
durch die Verwendung unterschiedlicher Siebe in der Hammermühle und kleinerer Matritzen in der Kollermühle eine Reduzierung der Grobbestandteile erzielt.
Für optimale Ergebnisse und Qualitäten in der Papierherstellung, aber auch um denMaterialverlust zu vermeiden, ist die Entwicklung einer technischen Lösung zur Separierung der Grobbestandteile erforderlich.
Werden diese Verbesserungen erzielt, so ist ein Einsatz von Gras in den getesteten
Papieren und Kartonagen realisierbar.
Die von PTS ermittelten CSB-Belastungen bedeuten neben einer stärkeren Belastungdes Wasserkreislaufes einer Papierfabrik auch einen Materialverlust. Hierzu sind zusätzliche Untersuchungen, die sowohl den Aufbereitungsprozess des Grases als auchdie Stoffaufbereitung in der Papierfabrik betrachten, erforderlich.
Beispielhaft ist zu vermuten, dass Gras, das länger steht einen größeren Faseranteil
und weniger wasserlösliche Stoffe hat. Im Bereich der Stoffaufbereitung könnte eineschnellere Auflösung und geringere Verweilzeit in der Bütte ebenfalls zu einem positiven Effekt führen.
Auch konnten im Rahmen dieses Projektes nicht die Wirkungen der einzelnen Stoffe(Zucker, Stärke, etc.) im Produktionsprozess untersucht werden. Die bei der Herstellung des Gras-Wellpappkartons erzielten Festigkeiten, lassen aber darauf schließen,
dass sowohl im Papierherstellungs-Prozess als auch in den Prozessen der Produktion
der Wellpappe und des Kartons diese Eigenschaften positiv beeinflusst werden.

9-88

Abschlussbericht: Papier aus Gras

10 Verwertungsanalyse
Die Verwertungsanalyse für die hier relevante Entwicklung eines Faserersatzstoffes
aus Gras zur Herstellung von unterschiedlichen Papiersorten hat eine Vielzahl vonKriterien zu berücksichtigen. Diese nehmen u.a. Bezug zu:•

den papiertechnologischen Anforderungen, denen ein Faserersatzstoff genügenmuss, um grundlegende Umsetzungschancen in der industriellen Fertigung realisieren zu können;•

der Rohstoffverfügbarkeit, um die Versorgungssicherheit für die industrielle Produktion aufrechterhalten zu können;•

den unterschiedlichen Aufbereitungsmöglichkeiten des Grundstoffes „Gras“, umden Anforderungen der Papierindustrie Rechnung zu tragen und eine tragfähige
Lösung für die Praxis zu garantieren;•

der wirtschaftlichen Tragfähigkeit der Umsetzung unter Berücksichtigung der zukünftigen Rohstoffsituation, um eine marktfähige Alternative darstellen zu können;•den (rechtlichen) Rahmenbedingungen, insbesondere im Hinblick auf die Endprodukte, um die entsprechenden Vorgaben und geforderten Qualitäten anforderungsgerecht erfüllen zu können und nicht zuletzt•

den Anforderungen an eine nachhaltige Herstellung und Verwertung entlang dergesamten Wertschöpfungskette.

Bei den unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten in der Papierherstellungsbranche sind sowohl die Anforderungen und Produkteigenschaften des Rohstoffes zu berücksichtigen, als auch die Anforderungen des Endproduktes. Hier gilt es die
Eigenschaften des alternativen Rohstoffes im Vergleich zu den Eigenschaften der bisher zum Einsatz kommenden Rohstoffe zu analysieren, um die Vor- und Nachteile einer Bewertung unterziehen zu können, aber auch die Eigenschaften derunterschiedlichen Endprodukte zu beachten, die verschiedenen Funktionalitäten (z.B.
Lebensmitteltauglichkeit, Hautfreundlichkeit, Reißfestigkeit, Geruchsneutralität) zu genügen haben.
Hinsichtlich der Prozessfähigkeit sind die Verfahrensschritte in der Papierindustrie zu
beachten. Die Produktivität in der Papierherstellung ist von ausschlaggebender Bedeutung und die Branche ist von überdurchschnittlichem Produktivitätswachstum gekennzeichnet. So finden neue Technologien Anwendung, die sich in größeren Papiermaschinen mit hohen Geschwindigkeiten ausdrücken. Eine moderne Papiermaschine
produziert etwa mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2.200 m/Min.. Diese Anforderungen an die Produktivität erfordern eine entsprechende Qualität des Faserrohstoffes, um
eine kontinuierliche Produktion gewährleisten zu können und Rüstzeiten zu minimie10-89

Abschlussbericht: Papier aus Gras

ren. Hierfür ist u.a. die Reißfestigkeit des Rohstoffes von Relevanz. Des Weiteren hat
der Rohstoff die derzeitigen Verfahrenstechniken bei der Papierherstellung zu beachten, um zusätzliche Investitionen zu vermeiden. Ausschlaggebend sind hierfür die Verarbeitungsmöglichkeiten des neuen Rohstoffes in den Anlagen (z.B. Belastung derWalzen durch Anhaftung) und die mit der Verwendung des Grasrohstoffes verbundenen Wirkungen z.B. auf die Entwässerungssysteme (z.B. CSB-Wert).
Papier ist eine Art „Koppelprodukt“ aus seinen Rohstoffen und den spezifischen Rezepturen unter Verwendung von Zusatzstoffen sowie spezifischen Verfahrensumsetzungen (z.B. Einsatz von Druck, Wasser etc.). Hierbei bestehen Wechselwirkungenzwischen Rohstoff, Rezeptur und Anwendungsverfahren. Die von der Papierindustriebisher eingesetzten Rohstoffe sind „holzbasiert“ und die von der Industrie eingesetzten
Rezepturen und Verfahren darauf abgestimmt.
Um – wie im vorliegenden Projekt – mit einem Rohstoff aus Gras belastbare Erfahrungen zu erzielen, bedarf es somit der Pilotanwendung durch ein konkretes Unternehmen
aus der Papierindustrie. Da aber weiterhin die Rezeptur das wesentliche Geschäftsgeheimnis jedes Unternehmens darstellt, kann von Seiten des Projektinitiators, der C+G,
die Entwicklung nur bedingt autonom vorangetrieben werden. In der Konsequenz wirdein „Universalrohstoff“ basierend auf Gras, nur langfristig zu entwickeln sein. Vielmehr
ist davon auszugehen, dass in der mittelfristigen Perspektive unterschiedliche Rohstoffqualitäten anforderungsgerecht entwickelt werden, die jeweils konkrete Einsatzfelder aufweisen werden.
Der Zugang zu Rohstoffen und die kontinuierliche Versorgung mit entsprechenden
Rohstoffmengen in Abhängigkeit des Bedarfs stellen grundlegende Voraussetzungenfür die Papierindustrie dar. Die Versorgungssicherheit muss gegeben sein, um eineeffiziente Auslastung der Produktionsanlagen garantieren zu können. Zu einer Verknappung der Ressourcen Zellstoff und Altpapier kommt es aktuell aufgrund eines international steigenden Bedarfs, sowie einer Ressourcenkonkurrenz durch die
alternative stoffliche oder energetische Nutzung der Rohstoffe. Des Weiteren sind es
die Rohstoffkosten für den Sekundärrohstoff Altpapier und die Primärfaserstoffe ausder Holzgewinnung, die über die Marktchancen eines alternativen Rohstoffes entscheiden.
Die Papiererzeugung gilt als eine sehr kapital- als auch energieintensive Branche.
Darüber hinaus ist der Papiermarkt in Europa nicht homogen, sondern in seiner Entwicklung nach Papiersorten bzw. Sparten zu differenzieren. Während z.B. der Bedarf
an Transportverpackungen aus Papier, Pappe und Karton vom zunehmenden Welthandel und dem steigenden Online-Handel profitiert, nimmt der Bedarf an grafischen
Papieren deutlich ab.

10-90

Abschlussbericht: Papier aus GrasNeben dem zunehmenden internationalen Wettbewerb sieht sich die Papierindustrie in
Deutschland unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten den Kostenentwicklungen und derVerfügbarkeit von Rohstoffen (Altpapier, Holz, Zellstoff), der Energiekostenentwicklung,sowie Fragestellungen zu Innovationen und Investitionen gegenüber.
Nischenproduzenten zeichnen sich u.a. durch qualitativ hochwertige Produkte und Innovationen aus. Vor allem bei der Herstellung von Standardpapieren aber sind Kostenführerschaft und Flexibilität von ausschlaggebender Bedeutung.
Grundsätzlich sind für die Papierproduktion Standortfaktoren von maßgeblicher Relevanz, die sich durch räumliche Nähe zu den Kunden / Märkten aber auch Zentralität in
Bezug auf die Beschaffungslogistik auszeichnen.
Sollen unter Wirtschaftlichkeitsaspekten die Verwertungschancen des neuen Rohstoffes aus Gras einer Bewertung unterzogen werden, sind somit die Rohstoffkomponenten zu beachten, die substituiert werden können, sowie die Substitutionsanteile, alsauch die Herstellungskosten bzw. die Konkurrenzpreise und die mit der Beschaffung
im Zusammenhang stehenden Transportkosten.
Ebenfalls unter dem Wirtschaftlichkeitsaspekt sind die Kosten bzw. Kosteneinsparungen bei der Papierherstellung unter Verwendung des neuen Rohstoffes zu beachten
und somit Prozessanalysen und Prozesskostenvergleiche von Bedeutung, die sichnicht allein auf die Herstellungskette von dem neuen Rohstoff beschränken, sondern
vielmehr die gesamte Wertschöpfungskette berücksichtigen.
Eng mit den Herstellungsprozessen, sowohl für den neuen Rohstoff als auch für die
Papiererzeugung, verbunden ist die Nachhaltigkeit des Rohstoffes aus Gras. Hierbei
ist es die Energieeffizienz sowie der Carbon-Footprint, die sowohl unter ökologischen
als auch ökonomischen Gesichtspunkten über die Verwertungsmöglichkeiten in derPapiererzeugung mitentscheiden.
Unter dem Aspekt der Umweltverträglichkeit sind auch zukünftige Entwicklungen zu
beachten. So sind Unternehmen der Papiererzeugung durch Ausnahmeregelungen fürenergieintensive Branchen teilweise von der EEG-Umlage und von Netzentgelten befreit und können durch die „Carbon-Leakage-Kriterien“26 beim Emissionshandel sparen.
Ein Wegfall dieser Regelungen kann zukünftig zu deutlichen Einschränkungen in der
Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Papierindustrie im internationalen Vergleich führen. Produktinnovationen könnten in diesem Zusammenhang einen Lösungsansatz
darstellen.

26

Vgl. hierzu: Dih14

10-91

Abschlussbericht: Papier aus Gras

10.1 SWOT-Analyse
Um durch die Verwertungsanalyse den im Rahmen des vorliegenden Projektes erzielten Ergebnissen Rechnung zu tragen, sowie die zukünftige Ausrichtung der Entwicklungsarbeit bestimmen zu können, werden im Folgenden die Möglichkeiten einer
Verwertung der Ergebnisse mittels einer SWOT-Analyse27 bewertet. Hierbei konzentriert sich die „interne Analyse“ auf die Stärken und Schwächen bei der Rohstoffentwicklung und seines Einsatzes als neuer Rohstoff in der Papierindustrie; diesog. „externe Analyse“ nimmt Bezug auf die Marktpotenziale, die Papierindustrie als
Verarbeitende Industrie sowie das wirtschaftliche Umfeld und bewertet in diesem Zusammenhang die Chancen und Risiken. In der abschließenden integrierten SWOTMatrix werden die wichtigsten positiven und negativen Einflussfaktoren auf die weiteren
Entwicklungsarbeiten ausgewiesen. Der grundlegende Ansatz einen neuen Rohstoffaus „Gras“ für die Herstellung von Papier in der Industrie herzustellen -„Papier aus
Gras“- ist im Rahmen der SWOT-Analyse die verfolgte grundlegende Strategie.
Die Verwertungsanalyse schließt mit einem Überblick über den weiteren Entwicklungsbedarf und den Ausblick auf die weitere Vorgehensweise ab.
10.1.1 Stärken-Schwächen-Analyse
Bei der internen Analyse wurden die Stärken und Schwächen des Entwicklungsvorhabens anhand der folgenden 8 Kriterien ermittelt:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Aufbereitung von „Gras“ zum Rohstoff
Verfahrenstechnik
Produkteigenschaften des Rohstoffes für die Papierherstellung
Substitutionseigenschaften
Entwicklungsoptionen
Versorgungssicherheit/Verfügbarkeit
Umweltrelevanz
Innovationsgehalt

Stärken

Schwächen

Aufbereitung
Grundlegende Machbarkeit der Aufbereitung von Gras für die Papierherstellung
nachgewiesen

Merkmale des aufbereiteten Rohstoffes
noch nicht hinreichend „gut“ für relevante
Papierprodukte (z.B. Grobbestandteile)

Positive Eigenschaften des Rohstoffes
hinsichtlich Volumenbildung und Biegesteifigkeit

27

Materialverluste durch wasserlösliche Bestandteile

SWOT: Strenghts, Weaknesses, Opportunities, Treats. SWOT-Analyse: eine Methode zur strategischen Planung.

10-92

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Verfahrenstechnik
Vorhandene Verfahrenstechniken sind für
die Aufbereitung nutzbar
Produkteigenschaften
Eigenschaften des Rohstoffes zeigen Eignung für die Papierherstellung

Unterschiedliche Papierprodukte weisen
Potenziale für bereits erzielte Qualitäten
auf
Positive Effekte bei der Volumenbildung
ermöglichen u.a. Materialeinsparungenbei relevanten Papierprodukten
Substitutionseigenschaften
Der Rohstoff konnte im Labor und im Praxistest den Einsatz von Altpapier anteilig(10%-50%) substituieren
Machbarkeitstests in der Praxis habenauch die Substituierbarkeit von Zellstoff /Holzschliff ergeben
In Abhängigkeit der Rezepturen kann derneue Rohstoff neben Altpapier und Holzschliff / Zellstoff als dritte Komponente
eingesetzt und anteilig mit den herkömmlichen Komponenten kombiniert werden
Entwicklungsoptionen
Anpassungen am Rohstoff und in der Verfahrenstechnik haben Entwicklungsfortschritte in Richtung unterschiedlicher
Qualitäten erwiesen
Versorgungssicherheit/Verfügbarkeit
Grünlandnutzung flächendeckend fürGrasrohstoff möglich
Vorhandene Exportanteile ermöglichen
direkten Einkauf
Konkurrenz zu Futterpflanzen nur bedingt
vorhanden, da mindere Qualitäten für die
Rohstoffherstellung hinreichend

Vorhandene Verfahrenstechniken erlauben keine ausreichend kontrollierte Herstellung; Erweiterungen und
Modifikationen sind notwendig
Wirkungszusammenhänge zwischen Inhaltsstoffen des Rohstoffs und Papierherstellung noch weitreichend unbekannt, sodass Produktstabilität nicht ausreichend
zu gewährleisten ist
Spezifikationen hinsichtlich unterschiedlicher Qualitäten des Rohstoffes nur sehr
eingeschränkt möglich (z.B. Fraktionierung)Spezifische Eigenschaften des Rohstoffs(z.B. Faserstruktur, Geruch) schränken
die Substitution ein
Substituierbarkeit kann nur in konkreten
Praxisfällen getestet werden, da Anforderungen an das Endprodukt maßgeblichsind
Die zukünftige Ressourcenverfügbarkeit
wird maßgeblich den Bedarf bestimmen

Die Wirkungszusammenhänge zwischen
Rohstoff, Verfahren bei der Papierherstellung und individuelle Rezepturen erfordern kurz- bis mittelfristig eine enge
Kooperation mit Unternehmen der Papierherstellung
Keine direkte Einflussnahme auf Heuproduktion möglich
Witterungsabhängigkeit bestimmt verfügbare Mengen am Markt
Aufbereitungskapazitäten nicht am Marktverfügbar

10-93

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Umweltrelevanz
Der schnell wachsender Grundstoff Gras
(Heu) ersetzt Holz
Beschaffung und Lieferung erfolgt „ausder Region für die Region“
Herstellung des Rohstoffs erfordert geringeren Energieeinsatz
Innovationsgehalt
Gras als Grundstoff für einen neuen Rohstoff für die industrielle Papierherstellung
stellt eine Produktinnovation dar, ebenso
wie die zu nutzende Verfahrenstechnik
zur Herstellung des Rohstoffs; dies eröffnet neue Märkte und Absatzpotentiale

CSB-Belastung des Wassers in der Papierherstellung steigt an

Die stoffliche Nutzung von Gras erfordert
eine interdisziplinäre Grundlagenforschung und die Verfahrenstechnik grundlegende Neuerung unter Berücksichtigung
der Anforderungen der jeweiligen Papiererzeugnisse

10.1.2 Chancen-Risiken-Analyse
Im Rahmen der externen Analyse wurden die Chancen und Risiken der Produktinnovation in Bezug auf die nachstehenden Kriterien bestimmt:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Prozessfähigkeit
Einsatzkompatibilität zur Papierherstellung
Absatzpotenzial
Substitutionsmöglichkeiten
Wirtschaftlichkeit
Umweltrelevanz bei Papierherstellung
Konkurrenzsituation
Akzeptanz

ChancenProzessfähigkeit
Die Prozessfähigkeit für den Einsatz desneuen Rohstoffes in der industriellen Fertigung konnte grundsätzlich durch mehrere Pilotanwendungen nachgewiesen
werdenRisikenDer Anteil der wasserlöslichen Bestandteile ist kritisch, insbesondere bei größeren
Mengen oder höheren Anteilen des neuen
Rohstoffs bei der Verarbeitung; Ergänzung der Entwässerungssysteme
Grobbestandteile setzen sich auf denWalzen fest und könnten mittelfristig zu
Produktivitätsverlusten der Papiermaschinen führen; Verringerung der Marktakzeptanz

10-94

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Einsatzkompatibilität bei der Papierherstellung
Die Zuführung des Rohstoffes kann vergleichbar dem Status Quo erfolgen
Die Aufbereitung im Pulper setzt keine
Anpassungen voraus
Absatzpotenzial
Papiertechnologisch positive Einsatzmöglichkeiten in Karton und Pappe; beide Papiersorten sind Bestandteil der größten
Sortengruppen; hohes Absatzpotenzial
Verpackungspapiere repräsentieren
Wachstumsmärkte; Nachfragesteigerungen können zu Versorgungsengpässen
beim Altpapier beitragen und Alternativen
erforderlich machen
Substitutionsmöglichkeiten
Es wurde der Einsatz bei der Herstellung
von Wellpappe und GD2 Kartonagen positiv bewertet

Der Einsatz bei Nischenprodukten (z.B.
Papiere für Visitenkarten, Kartonagen fürdie Verpackung umweltorientierter Produkte) erwies sich als möglich
Anteilige Kombination mit Zellstoff / Holzschliff erwies sich im Praxistest als möglich
Wirtschaftlichkeit
Nach derzeitigen Kostenschätzungentragfähig als Zellstoffersatz
Bei Verknappung der Altpapierverfügbarkeit und Ausschöpfung der Volumenbildungsfähigkeit des neuen Rohstoffes ist
die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit
bereits heute gegeben
Umweltrelevanz bei Papierherstellung
Umweltbezogene Bewertung als anteilige
Alternative zu Holzstoff und Altpapier positiv
Entspricht Nachhaltigkeitsanspruch derEndabnehmer; Absatzchancen steigen

Rezepturen bedürfen der Anpassung;verlängerte Anlaufzeiten
Substitution erfolgt nur in geringem Umfang aufgrund möglicher Risiken in derFertigungAbsatzmarkt überschaubar somit hohe
Abhängigkeit von einzelnen Unternehmen

Der Einsatz von Altpapier als Kernrohstoff
wird weiterhin von hoher Relevanz sein
und in Abhängigkeit von der Ressourcenverfügbarkeit sowie positiver Produkteigenschaften des neuen Rohstoffes mit derneuen Alternative kombiniert werden

Produktionsrisiken für die Papierindustrienicht hinreichend abschätzbar
Beschaffungspreise für Gras/Heu steigen
bzw. unterliegen zu hohen Schwankungen; wirtschaftliches Risiko steigt

Einsatz von Düngemitteln bei Grasproduktion ist auszuschließen

10-95

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Konkurrenzsituation
Keine Konkurrenzsituation zu anderenalternativen Rohstoffen bekannt; Erschließung neuer Märkte
Imagezuwächse und Alleinstellungsmerkmale durch Produktinnovationen in
der Papierindustrie

Akzeptanz
Akzeptanz konnte bei ausgewählten Unternehmen ermittelt werden

Bereitschaft zu Prozessanpassungen nur
eingeschränkt gegeben

10.1.3 SWOT-Matrix
In der nachstehenden SWOT-Matrix wurden die ermittelten Stärken und Schwächen
sowie Chancen und Risiken verdichtet, um die wesentlichen Einflussgrößen auf zukünftige Entwicklungsarbeiten zu verdeutlichen.
SWOT-Matrix
Stärken - Strengths•••

Die grundlegende Eignung desRohstoffs als Alternative bei der
Papierherstellung konnte nachgewiesen werden.
Für ausgewählte Papierproduktekönnen positive Effekte realisiert
werden.
Die Versorgungssicherheit kanngrundsätzlich sichergestellt werden können.

Schwächen - Weaknesses•••

Chancen - Opportunities••

Die nachgewiesenen Einsatzmöglichkeiten des neuen Rohstoffes in
Verpackungspapieren bieten die
Partizipation an einem Wachstumsmarkt in der Papierindustrie.
Insbesondere unter dem Aspekt
der Nachhaltigkeit dürften auchMarktnischen besetzt werden können.

•

Die eingesetzten Verfahrenstechniken erlauben noch keine hinreichend gute Rohstoffqualität undder Anteil wasserlöslicher Bestandteile ist für einen industriellen
Einsatz zu hoch.
Die in der Praxis eingesetzten Rezepturen erlauben keine universelle Produktentwicklung.
Aufbereitungskapazitäten sind sowohl in technischer als auch kapazitärer Hinsicht nicht verfügbar.
Risiken - Threats
Sowohl die Problematik bei der
Wasserkreislaufführung als auchbei der Verarbeitung der Grobbestandteile des Rohstoffes lassen
im Status Quo der Entwicklungsarbeit auf eine unzureichende Akzeptanz schließen.

10-96

Abschlussbericht: Papier aus Gras•

Der steigende Bedarf an Altpapier
als auch Zellstoff (mit steigenden
Importmengen), lassen mittelfristig
den neuen Rohstoff auch als wirtschaftlich tragfähige Alternative
erwarten.

•

Die Entwicklung der Beschaffungspreise für Gras/Heu sowie
der Rohstoffsituation in der Papierindustrie sind nur sehr eingeschränkt zu prognostizieren.

10.1.4 Kombinierte SWOT-Matrix
In einem abschließenden Analyseschritt wurden die ermittelten Einflussgrößen in Beziehung zueinander gesetzt, um so die Zusammenhänge zu verdeutlichen und mittels
einer Kombination von Stärken und Chancen Möglichkeiten für die Weiterentwicklung
des neuen Rohstoffes aufzuzeigen.
Die Kombination der Schwächen und Risiken liefert Hinweise darauf, welche Gefährdungen es bei den Entwicklungsarbeiten zu vermeiden gilt bzw. welche Maßnahmen
notwendig werden, um den Gefährdungen entgegen wirken zu können.
Der Vergleich der Schwächen und Chancen zeigt auf, welche Voraussetzungen bei der
Produktentwicklung geschaffen werden müssen, um vorhandene Chancen am Marktnutzen zu können.
Die Kombination von Stärken und Risiken liefert abschließend Hinweise darauf, wo es
externe Risiken abzufedern gilt, um die vorhandenen Vorteile bei der Produktentwicklung ausschöpfen zu können.
Kombinierte SWOT-Matrix

Externe Analyse

Interne Analyse

Chancen Opportunities

Risiken –Threats

Stärken –Strengths

Schwächen –Weaknesses

Entwicklungsleistungen fürVerpackungspapiere ausbauen.

Mängel in der Verfahrenstechnik ausgleichen undZusammenarbeit mit derIndustrie forcieren.

Verbesserungen in der
Aufbereitungstechnik realisieren und verschiedene
Rezepturen in die Entwicklung integrieren.

Vermeidung einer einseitigen Herangehensweise;stattdessen Kombination
von Theorie und Praxis.

10-97

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Die Stärken der bisherigen Entwicklungsarbeiten liegen vor allem in den Anwendungsbereichen zur Herstellung von Pappen und Kartonagen. Da diese Marktsegmente derPapierindustrie auch die Wachstumsträger sind, sprechen die Stärken in der eigenen
Entwicklung sowie die Chancen am Markt dafür, die weiterführenden Arbeiten auf diesen Bereich zu konzentrieren. Insbesondere die positiven Praxistests mit dem GD2Karton sprechen dafür, den Einsatz des neuen Rohstoffes für diese Papierprodukte mit
zunächst geringeren Anteilen von ca. 10%-30% weiter auszubauen.
Um die Chancen und Einsatzmöglichkeiten am Markt nutzen zu können, müssen vor
allem die Verfahrenstechniken zur bedarfsgerechten Aufbereitung des Rohstoffes
durch weitere Entwicklungsarbeiten verbessert und die Zusammenarbeit mit Unternehmen der Papierindustrie forciert werden. In diesem Bereich gilt es derzeit noch fehlende Erkenntnisse aufzuholen.
Die Risiken beim Einsatz des neuen Rohstoffes aus „Gras“ in der Papierindustrie, diedurch Grobbestandteile und den Anteil wasserlöslicher Bestandteile derzeit auftreten,kann durch die erprobten Modifikationen in den Verfahren der Aufbereitung begegnet
werden. Sowohl durch die Fortführung des interdisziplinären Entwicklungsansatzes als
auch durch die Integration unterschiedlicher Rezepturen der Papierbranche lassen sichdie positiven Erfahrungswerte weiter absichern.
Sowohl die Rohstoffqualitäten als auch die Prozessfähigkeit müssen parallel Verbesserungen unterzogen werden. Hierfür ist zunächst eine Konzentration auf ausgewählte
Papierprodukte bei der Weiterentwicklung notwendig. Zu vermeiden ist eine einseitige
Herangehensweise; theoretische und praxisorientierte Entwicklungsschritte müssen
revolvierend erfolgen, um Fehlentwicklungen vorbeugen zu können.

10.2 Weitere Vorgehensweise und Ausblick
Bei dem vorliegenden Vorhaben handelte es sich um ein Pilotprojekt mit Modellcharakter, das dem Nachweis der grundsätzlichen Machbarkeit der verfolgten Produktinnovation sowie der verfahrenstechnischen Umsetzung diente. Dieser Nachweis konnte
erbracht werden. Der neue Rohstoff auf Basis von „Gras“ kann grundsätzlich als dritte
Komponente, neben Altpapier und Zellstoff / Holzschliff, verstanden werden und in unterschiedlichen Kombinationsvarianten bei der Papierherstellung zukünftig Einsatz finden. Allerdings ist auf dem derzeitigen Stand der Entwicklungsarbeit noch keine
hinreichende Eignung für die unterschiedlichen Papierprodukte gegeben.
Ausgehend von den ermittelten Ergebnissen und der Bewertung ihrer Verwertungsmöglichkeiten wird eine Weiterentwicklung des neuen Rohstoffes angestrebt. Schwerpunkte werden die Verfahrenstechnik zur bedarfsgerechten und planbaren Aufbereitung des Rohstoffes sowie der experimentelle Einsatz in der industriellen Praxis bilden. Parallel hierzu ist die Grundlagenforschung am Rohstoff „Gras“ voranzutreiben,
um die stofflichen Nutzungsmöglichkeiten weiter zu konkretisieren. Hierfür wird ein
Promotionsverfahren in enger Zusammenarbeit mit allen Beteiligten angestrebt. Des
10-98

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Weiteren sind die papiertechnologischen Optionen zu bestimmen, die die verfahrenstechnische Kompatibilität verbessern.
Aktuell ist für Ende September 2015 ein weiterer Maschinentest vorgesehen. Vorbereitend dafür wurde – basierend auf den Erkenntnissen des Projektes – von der C+G eine
Siebmaschine gekauft, die es erlauben soll, Grobbestandteile aus dem Rohstoff auszuschleusen. Dieser Test dient der späteren Herstellung von Karton für Faltschachteln(GD2).

10-99

Abschlussbericht: Papier aus Gras

Abkürzungsverzeichnis
Abb.:

Abbildung

AP:

Arbeitspaket

ADF: Acid Detergent Fibre/Säure Detergentien Faser, Probenrückstand( = Cellulose,
Lignin) nach der Behandlung mit sauren Lösungsmitteln
C+G: Projektgesellschaft C+G papier GmbH
CSB: Chemischer Sauerstoffbedarf
etc.:

et cetera

Fa:

Firma

FSK: Faltschachtelkarton
g:

Gramm

GD2: Chromeduplexkarton
g/dm3: Gramm pro Dezimeter3, Dichte-Einheit
GP:

Graspellet

GV:

Eine Großvieheinheit (GV oder GVE) dient als Umrechnungsschlüssel zum
Vergleich verschiedener Nutztiere auf Basis ihres Lebendgewichtes in Bezug
auf Flächen- und Futterbedarf. Eine Großvieheinheit entspricht dabei 500 Kilogramm Lebendgewicht.

HS:

Holzschliff

LUFA: Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
MR:

Maschinenring

NDF: Neutral Detergent Fibre/Neutrale Detergentien Faser, Probenrückstand( = Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Asche) nach der Behandlung mit neutralen Lösungsmitteln.
PDI:

Pellet Durability Index

PTS: Papiertechnische Stiftung
RGV: Raufutter verzehrende Großvieheinheit; gibt den Raufutteranteil an, in der für
die Nutztierart typischen Futterration.
S.:

Seite

SALCO: Szafera Logistics Composition GmbH
SWOT: Strenghts, Weaknesses, Opportunities, Treats
I

Abschlussbericht : Papier aus Gras

t:

Tonne

Tab.: Tabelle
TM:

Trockenmasseu.a.:unter anderemz. B.: zum Beispiel

II

Abschlussbericht : Papier aus Gras

Literatur- und Quellenverzeichnis[Akö14]

ALBERT KÖHLER GmbH & Co. KG, Gengenbach, 2015.

[Ber14]

BERATUNGSSTELLE FÜR SEEMÄßIGE VERPACKUNGEN e. V. (BFSV), 2014.

[Cvu14]CHEMISCHES- UND VETERINÄRUNTERSUCHUNGSAMT, Stuttgart, 2014.

[Del14]

DELKESKAMP Verpackungswerke GmbH, Nortrup, 2014.

[Dih14]DEUTSCHE INDUSTRIE UND HANDELSKAMMER BERLIN: Fakten undArgumente zum Emissionshandel in der dritten Handelsperiode und zur geplanten
Strukturreform in der vierten Handeltsperiode, Faktenpapier Emissionshandel.
Berlin, 2014.

[DJS08]

DROCHNER, W., JEROCH, H., SIMON, O.: Ernährung landwirtschaftlicher
Nutztiere. Ulmer Verlag, 2008.

[Ger11]GERINGHAUSEN, H.-G.: Praxishandbuch Futter- und Substratkonservierung:Jetzt
auch mit Silagen für Biogasanlagen. DLG-Verlag, 2011.

[Gra04]GRASS, S.: Utlilisation of grass for production of fibres, protein and energy. In:
Biomass and Agriculture Sustainability, Markets and Policies – Sustainability,
Markets and Policies. OECD Publishing, 2004.

[Kah14]

AMANDUS KAHL GmbH & Co. KG, Reinbeck.

[KHH13]

KALTSCHMITT, M., HARTMANN, H., HOFBAUER, H.: Energie aus Biomasse:
Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, 2013.

[Köl15]

ALBERT KÖHLER GmbH & Co. KG, Oberkirch, 2015.

[Lkr15]LANDWIRTSCHAFTSKAMMER RHEINLAND-PFALZ: Markt- und Preisinformation
2009-2014. Bad Kreuznach, 2015.

[Mr15]

MASCHINENRING WESTERWALD-TAUNUS GmbH, RHEINISCHE FRIEDRICHWILHELMS-UNIVERSITÄt: Flächennutzung und Versorgungssicherheit.
Montabauer und Bonn, 2015.

[Mor14]

MORITZ J. WEIG GmbH & Co. KG, Mayen, 2014.

[NO86]NÖSBERGER, J., OPITZ VON BOBERFELD, W.: Grundfutterproduktioin. Parey
Verlag, 1986.

[Öag99]ORGANISATION DER ÖSTERREICHISCHEN ARBEITSGEMEINSCHAFT FÜRGRÜNDLAND: Heubewertung nach Sinnenprüfung, ÖAG-Schlüssel, 1999.

[Opi94]

OPITZ VON BOBERFELD, W.: Grünlandlehre: Biologische und ökologische
Grundlagen. Ulmer Verlag, 1994.

[PtB]

PAPIERTECHNISCHE STIFTUNG, BIFA UMWELTINSTITUT GMBH:
Prozessmodellierung und vergleichende Ökobilianz für gras-haltigen Karton,
Projektbericht Nr. 21998 im Auftrag von C+G Papier. München, Augsburg, 2015.

III

Abschlussbericht : Papier aus Gras

[Pts14]

PAPIERTECHNISCHE STIFTUNG: Auswirkungen von Graspappe auf das
Papierrecycling, Projektbericht Nr. AB020202. München, 2014.

[Rhe15]RHEINISCHE-WARENBÖRSE: Preisbericht der Rheinischen Warenbörse e.V.
Stroh und Heu: Strohnotierung, 2009-2014. Köln, 2015.

[Sch13]

SCHMID, M. A.: Analyse und Optimierung innovativer Verfahrensketten zur
Kaskadennutzung von Schnitt- und Rodungsholz aus Obstplantagen als biogener
Festbrennstoff. Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn,
Landwirtschaftliche Fakultät, Dissertation, Bonn 2013.

[Sta13a]STATISTISCHES LANDESAMT RHEINLAND-PFALZ: Landwirtschaftlich genutzte
Fläche 1960 bis 2013 nach ausgewählten Kultur- und Fruchtarten. Bad Ems, 2013.

[Sta13]

STATISTISCHES LANDESAMT RHEINLAND-PFALZ: Viehhaltung 1950 bis 2013
nach ausgewählten Tierarten. Bad Ems, 2013.

[Sta14]STATISTISCHES LANDESAMT RHEINLAND-PFALZ: Bodennutzung
landwirtschaftlicher Betriebe 2014. Bad Ems, 2014.

[UK15]MALLON, U., KÖHLER Greiz GmbH& Co. KG: Versuchsbericht CT02-15
Graspapier, 2015.

[VDP14]

VERBAND DEUTSCHER PAPIERFABRIKEN VDP: Papier 2014 – Ein
Leistungsbericht. Bonn, 2014.

[Wei14]WEIDMANN Maschinenbau GmbH, Troisdorf, 2014.

[Wen14]

WENGHOEFER, V.: Entwicklung einer optimierten Produktionskette für die
Bereitstellung von Miscanthus-Mischpellets zur Nutzung in BiomasseKleinfeuerungsanlagen. Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn,
Landwirtschaftliche Fakultät, Dissertation, Bonn, 2014.

[WH08]

WÜRFL, P., HALAMA, M.: Gründlandstudie Bayern. Schriftenreihe derBayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising-Weihenstephan, 2008.

IV

Abschlussbericht : Papier aus Gras