title: Neue Methoden zur Erfassung der Altpapierqualität hinsichtlich der Kriterien der Neufassung der DIN EN 643 zur Charakterisierung der Altpapiersorten
Creators: name: Krebs, Tobias
name: Putz, Hans-Joachim
name: Schabel, Samuel
name: Schabel, Samuel
name: Fachgebiet Papierfabrikation Und Mechanische Verfahrenstechnik
Publisher: name: UNSPECIFIED
Year: 2019

description: In der deutschen Papierindustrie werden jedes Jahr etwa 17 Millionen Tonnen Altpapier als Rohstoff zur Produktion von 22,6 Millionen Tonnen Papier und Pappe eingesetzt. Dies entspricht einer Altpapier-Einsatzquote von 75 %. Altpapier ist damit der wichtigste Rohstoff der deutschen Papierindustrie. Auch im internationalen Vergleich liegt Deutschland mit seinem Altpapiereinsatz auf einem Spitzenplatz. In Europa wird Altpapier gemäß der Standardsortenliste EN 643 in eine große Zahl verschiedener Klassen eingeteilt. Seit der Revision im Jahre 2013 enthält diese Norm einige grundsätzliche Verbesserungen, insbesondere in Hinblick auf die sortenspezifischen Toleranzgrenzen für papierfremde Bestandteile und eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Sorten. Nichtsdestotrotz reichen diese Informationen nicht aus, um die Qualität der einzelnen Altpapiersorten im Sinne ihres Potentials zur Herstellung neuer Papier- und Pappe-Produkte abzuleiten. Papierprodukte, und damit auch die Qualität von Altpapier, unterliegen einer Vielzahl von Veränderungen und Innovationen. Die Auswirkungen dieser Innovationen machen sich im Recyclingkreislauf bemerkbar. Häufig wird dies erst nach einer Zeit der Anreicherung sichtbar. Beispielsweise führt der Trend zu hohem Druckglanz dazu, dass grafische Papiere mittlerweile oft gestrichen sind, was den Anteil an mineralischen Bestandteilen in Altpapieren der grafischen Sortengruppen deutlich erhöht. Bei Verpackungspapieren wiederum ist ein Trend zu höherwertigen Produkten mit weißen, dem Verbraucher zugewandten Außenlagen zu beobachten. Dies führt tendenziell zu hochwertigen Zellstofffasern in den Sortengruppen des Verpackungsaltpapiers. Solche und andere Entwicklungen bei Papierendprodukten verändern die Altpapierqualität laufend. Um diese dynamischen Prozess zu erfassen ist eine kontinuierliche Messung von Qualitätseigenschaften notwendig. Aus diesem Grund führt das Institut für Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik etwa alle 10 Jahre eine Studie zur aktuellen Altpapierqualität in Deutschland durch. Aufgrund der Limitierungen in Zeit und finanziellen Mitteln sowie des großen Aufwands durch die große Zahl an durchgeführten Untersuchungen und gemessenen Parametern an den einzelnen Proben können nicht alle Sorten der Standardsortenliste untersucht werden. Daher beschränken sich die Untersuchungen auf die drei wichtigsten Sorten 1.02.00 (gemischtes Altpapier), 1.04.00 (Verpackungen aus Papier und Karton) und 1.11.00 (Deinkingware), die zusammen bereits einen großen Teil des in Deutschland gehandelten Altpapiers ausmachen. Diese Sorten geben daher ein gutes Bild der aktuellen Altpapierqualität in Deutschland. Außerdem wurde für die aktuelle Untersuchung noch die Sorte 3.10.00 (Multidruck) erstmalig untersucht. Gemessen werden neben der Zusammensetzung insbesondere auch Suspensionseigenschaften, mechanische Eigenschaften und chemische Inhaltsstoffe der genannten Altpapiersorten. Um ein umfassendes Bild der aktuellen Altpapierqualität in ganz Deutschland zu erhalten und möglichen regionalen Besonderheiten keine zu hohe Gewichtung zu geben, wurden Proben von insgesamt 9 Standorten untersucht, die über ganz Deutschland verteilt liegen. Bei den Standorten handelt es ich sowohl um Papierfabriken als auch um Papiersortieranlagen und Altpapierhändler. Die Probenmenge der Einzelproben wurde so gewählt, dass die Zusammensetzung repräsentativ für eine Altpapierlieferung ist. Wie dies zu erreichen ist, wird in der Literatur beschrieben. Je nach Sorte lag der Umfang einer Probe zwischen 40 kg und 100 kg. Im Wesentlichen bestätigten die gemessenen Werte die Ergebnisse der Untersuchung von 2010. Trotz der geschlosseneren Recyclingkreisläufen kam es zu keinen drastischen Einbrüchen in den gemessenen Qualitätsparametern. Ein „Recycling-Kollaps“ ist auf Grundlage der vorliegenden Zahlen und Trends nicht zu erwarten. Ein besonderes Augenmerk lag in diesem Projekt auf der Bestimmung der Zusammensetzung der Altpapierproben. Bisher gibt es bisher kein automatisches Messverfahren, dass es ermöglicht, Altpapierproben hinsichtlich ihrer Zusammensetzung nach den Vorgaben der EN643 zu analysieren. Aus diesem Grund wurden Altpapierproben, bei denen eine genaue Bestimmung der Zusammensetzung notwendig war, in der Vergangenheit immer manuell ausgezählt. Dieser Vorgang ist besonders zeitintensiv. Abhängig von der Probenzusammensetzung kann die Auszählung von 10 kg Probenmaterial bis zu 3 Stunden in Anspruch nehmen. Im Rahmen dieses Projekts wurde daher die Entwicklung eines automatischen Messsystems vorangetrieben, dass den zeitlichen und personellen Aufwand der Probenanalyse signifikant reduziert. Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz können die von Sensoren gemessenen charakteristischen Merkmale von Papierobjekten dazu genutzt werden, diese in verschiedene Papierklassen einzuordnen. Hierfür wurde das bisher halbautomatische Messsystem u. a. um einen Roboter erweitert, um den Prozess der Probenanalyse vollständig zu automatisieren. Des Weiteren wurden neue Sensoren in das Messsystem integriert und die Auswertealgorithmen verbessert. Dadurch konnte die Erkennungsrate der zu unterscheidenden Papierklassen deutlich verbessert werden.