|
Genanvendelse i LCA - systemudvidelse 9 Papir og pap
Pap og papir består af et netværk af cellulosefibre, hvis længde og tykkelse afhænger af den træsort, der er anvendt, og på hvordan papirmassen er produceret. Bløde træsorter som gran, fyr, birk og bøg er de mest anvendte træsorter i Skandinavien, men i andre lande er hårde træsorter som eucaluptus en vigtig kilde til papirfibre. Bløde træsorter som fyr og gran giver længere fibre end hårde træsorter, ligesom kemisk pulpning giver længere fibre end mekanisk pulpning. På grund af tekniske begrænsninger kan papir ikke genanvendes uendeligt mange gange, og det er heller ikke muligt at fremstille alle papirkvaliteter ud fra genvundne fibre. Nye, virgine, fibre vil derfor altid være et centralt element i fremstillingen af pap og papir. 9.1 Væsentlige miljøbelastningerDe væsentligste miljøtemaer i relation til papir og pap er energiforbrug, forbrug af land, udvinding af fornyelige ressourcer, emissioner til luft og vand, biodiversitet og affaldsbortskaffelse. Al fældning af skov medfører en påvirkning af naturen, men man troede indtil for få år siden, at denne påvirkning var forholdsvis beskeden. I de seneste ti år er man blevet opmærksom på, at visse plante- og dyrearter lider under skovfældninger. I mange lande har man derfor indført strenge regler for skovrydning for at tage hensyn til økosystemerne. Mange skovejere og købere af træ- og papirprodukter arbejder således på at certificere skovdriften som bæredygtig efter kriterierne i PEFC (Pan-European Forest Certification) og FSC (Forest Stewardship Council), der er de vigtigste ordninger. Produktion af både primær og sekundær pulp giver anledning til udledning af iltforbrugende stoffer (BOD/COD), som kan bidrage til eutrofiering. Desuden udledes der ildelugtende gasser. Fremstilling af papir og pap er forholdsvis energikrævende, og miljøbelastningen fra energiproduktion er derfor også betydende. Et tredje problem er det affald, som dannes i genanvendelsesprocessen. 9.2 Markedet for papir og papDer er et velfungerende marked for returpapir og pap i Danmark såvel som internationalt. Omkring 20 virksomheder handler med returpapir og –pap i Danmark, og fem virksomheder anvender genvundne papirfibre i deres produkter. Det danske forbrug af papir og pap i 2001 var 1.360.000 ton, svarende til ca. 254 kg per indbygger. Af dette forbrug blev cirka 53 % indsamlet til genanvendelse, svarende til omkring 135 kg per indbygger. Danmark er nettoeksportør af sekundære papirfibre, idet 44 % af de indsamlede fibre blev eksporteret (Miljøstyrelsen, 2003). Markedspriserne for sekundært papir i Danmark er tæt knyttet til priserne på det internationale marked. Sammenlignet med det totale marked for returpapir i EU i 2002 på 40,5 millioner ton udgjorde den danske andel 1 %, mens den tyske andel udgjorde omkring 30 % (CEPI, 2003). Pristrenden for sekundært papir i Danmark kan antages at svare til pristrenden i Tyskland, se Figur 12. Figuren er baseret på statistikker fra det tyske tidsskrift, EUWIND, og som det ses har priserne på returpapir varieret en del gennem tiden, men de tre papirfraktioner har fulgt udviklingen på en ensartet måde.
Figur 12. Udvikling i returpapirpriser fra 1999 til 2002. Bølgepap: Brugte bølgepapemballager, ark eller afskær fra bølgepapproduktion. Blandet papir og pap: Blandning af forskellige typer papir og pap indeholdende mindre end 40 % avispapir og ugeblade. Aviser (aviser læst én gang): Gamle aviser med mindre end 5 % farve fra annoncer; mængden af ubrugeligt materiale maks 1 %. Kilde: Miljøstyrelsen (2003) Ifølge den europæiske sammenslutning af papirindustrier, CEPI, er papirgenanvendelsesindustrien stadig i stærk vækst i Europa, selvom EU i dag er nettoeksportør af returfibre. På den anden side er estimatet for den potentielle asiatiske (hovedsagelig Kina) import af returpapir også meget stort. I 1999 var den kinesiske import 2,5 millioner ton, mens det i 2001 var steget til 6,4 millioner ton (CEPI, 2003). Efterspørgslen efter returpapir i Asien forventes at fortsætte med at have en vigtig effekt på den internationale prisudvikling og dermed også på den fortsatte rentabilitet i indsamling af returpapir. 9.3 Produktionsprocesser for papir og papPapir og pap fremstilles ved tørring af en ”vælling” af papirfibre, der kaldes pulp. I det følgende beskrives principperne for fremstilling af primær og sekundær (genvundet) pulp. I praksis bliver det mere og mere almindeligt, at ”primære” værker har en produktion af sekundær pulp, som de iblander den primære pulp. Værkerne får derved større fleksibilitet med hensyn til råvarer. 9.3.1 Primær produktionDe fleste fibre består af forskellige slags cellulose. Træets styrke skyldes således både fibrene og den lignin, der holder dem sammen. Den primære proces består i at frigøre fibrene fra træmassen, og til dette formål anvendes både kemisk og mekanisk bearbejdning. 9.3.1.1 Mekanisk pulpningVed en mekanisk pulpning separeres træfibrene fra hinanden ved hjælp af mekaniske påvirkninger af vedmassen. Dette får bindingerne mellem fibrene til at gå gradvis i stykker, og fiberbundter, enkeltfibre og fiberfragmenter frigives. Det er blandingen af fibre og fiberfragmenter, der giver mekanisk pulp dens gode evne til at blive trykt på. Gennem anvendelse af mekanisk pulpning bevares hovedparten af ligninen, hvorved der opnås et stort udbytte, samtidig med en acceptabel styrke og lyshed i det færdige produkt. Mekanisk pulp har, da det indeholder lignin, dog en lav modstand mod ældningsprocesser, hvilket resulterer i misfarvning af papiret. I mekanisk pulp er op til 93-96 % af veddet tilbage. 9.3.1.2 Kemisk pulpningKemisk masse fremstilles ved at vedflis koges i et trykkar sammen med kemikalier. Kemikalierne opløser midtlamellen (ligninen) i veddet, så fibrene fritlægges. Vedudbyttet er normalt 45-55 %. Afhængigt at hvilke kemikalier der anvendes, får man forskellige typer pulp. Sulfitpulp fremstilles ved hjælp af stærke syrer, og sulfatmasse (også kaldet kraftmasse) fremstilles ved hjælp af alkaliske kemikalier. Sulfatmasse er den mest almindelige type. Bleget sulfatmasse, baseret på løvtræ, og bleget sulfitmasse giver papirkvaliteter med en god overflade til trykning og anvendes derfor til finpapir. Til avispapir kan der eventuelt tilsættes ubleget sulfitmasse. Nåletræernes længere fibre giver stærke papirkvaliteter, og blegede kvaliteter har samtidig gode trykkeegeneskaber. Ubleget sulfitmasse fra nåletræer anvendes, hvor kravene til papirstyrke er høje, for eksempel til papiromslag, væskekartoner, affaldsække og liner (yderlaget i bølgepap). 9.3.2 Sekundær produktionForbehandling af indsamlet papir sigter på at fjerne urenheder af meget forskellig art, f.eks. sten, metalstykker, glasskår, plast og trykfarver. Genanvendelsesprocesserne kan inddeles i to hovedgrupper:
Det genvundne papir anbringes i en pulper sammen med varmt vand og kalkmælk, hvor det via mekanisk og hydraulisk omrøring opløses til fibre. Efter genpulpning har papirmassen en passende konsistens for den efterfølgende bearbejdning. Derefter følger afsværtning, hvor trykfarven fjernes fra returfibrene. For at farven lettere skal løsne sig, tilsættes afsværtningskemikalier (f.eks. natriumsilikat og hydrogenperoxid (brintoverilte)) og NaOH. Derefter pumpes massen til et reaktionskar, hvor kemikalierne får tid til at påvirke bindemidlet i trykfarven. Siden kan trykfarverne separeres fra fibermassen ved flotation. Fjernelsen af trykfarver er nødvendig for de papirkvaliteter, hvor lyshed er vigtig, f.eks. avispapir, trykke- og kopipapir, blødt papir (tissue), og let topliner lavet af genvundne papfibre. Hovedformålet med afsværtningen er at øge lyshed og renhed af papiret, men også reduktion af såkaldte stickies (f.eks. hot-melt limrester fra konvolutter) er vigtig. Afsværtningsskum og rejekt afvandes i en centrifuge eller presse til et tørstofindhold på omkring 50 %, hvorefter det kan afbrændes eller deponeres. Efter afsværtningen fortykkes pulpen og i visse tilfælde vaskes den yderligere. Der kan dog stadig være mindre urenheder tilbage i form af partikler fra trykfarver, voks og stickies. Disse fjernes ved dispergering. Hvis det genanvendte papir skal bleges, tilsættes blegekemikalier som hydrogenperoxid eller hydrosulfit direkte til disperseren for at bevare eller øge lysheden af papiret. Afslutningsvis pumpes pulpen ind i opbevarings- eller blandingstanke, der fungerer som en buffer mellem forberedelse af papirsats og papirmaskine for at sikre kontinuiteten i processen. De nødvendige additiver tilsættes til blandingstankene og den korrekte fiberkonsistens sikres med henblik på en optimal proces i papirmaskinen. Papirfibre slides, når de bearbejdes, ikke mindst i selve genanvendelsesprocessen. Når papiret bliver afvandet i papirmaskinen, forsvinder en stor del af de korsteste fibre med spildevandet. På denne måde øges den gennemsnitlige fiberlængde, og papir og pap, der fremstilles af sekundær pulp bliver stærkere, end det ellers ville have været. På trods af at de korteste fibre er forsvundet, er returfibre i gennemsnit kortere end nye fibre, og papir af sekundær pulp er altså ikke lige så stærkt som papir af nye fibre. 9.4 MaterialestrømmeDe vigtigste materialestrømme og processer i livsforløbet for papir og pap er vist i Figur 13. Papir og pap kan fremstilles af primær pulp eller en blanding af primær og sekundær pulp, men nogle papirkvaliteter som f.eks. toiletpapir, støbepap og bølgepap kan fremstilles alene ud fra sekundær pulp. Et andet vigtigt element er bortskaffelse af produktions- og produktaffald, hvor der er mulighed for energigenvinding af de fraktioner, der ikke bliver indsamlet til genanvendelse.
Figur 13. Skematisk illustration af produktion af papir og pap ud fra primær og sekundær pulp. 9.4.1 AffaldsbehandlingMarkedet for returpapir er stort, både i Europa og på globalt plan, men det er dog ikke alt papir, der indsamles. I stedet vil det blive forbrændt (med eller uden energigenvinding), komposteret eller deponeret, jævnfør Figur 12. Papir og pap har et relativt højt energiindhold, svarende til træ, og denne energi kan udnyttes ved forbrænding. Ved forbrændingsprocessen produceres elektricitet og varme, der, afhængig af den geografiske placering, erstatter anden produktion som beskrevet i afsnit 5.2 Ændringer i energiforsyning. I Danmark er det ikke tilladt at deponere brændbart affald som papir, og stort set alt papiraffald bliver derfor genanvendt eller forbrændt med energigenvinding. Ved deponering på losseplads af papir og pap dannes methan ved nedbrydningen af cellulosefibre. Det kan estimeres, at omkring 300 g methan vil blive dannet, når et kilo papir deponeres (Nielsen & Hauschild (1998), Nielsen et al (1998)). Methan er en drivhusgas, med et potentiale, der er ca. 25 gange større end kuldioxid. Deponering af papir vil derfor give et markant bidrag til klimaændringer, samtidigt med at materialets energiindhold ikke udnyttes. I nogle lande opsamles en del af methanen dog fra lossepladserne og anvendes til energi- og/eller varmeproduktion, men på globalt niveau er denne indsamling marginalt lille. Kompostering er i dag ikke en almindelig håndteringsmåde for papiraffald. Det er derfor mest sandsynligt, at den mængde materiale, der i en eventuel følsomhedsanalyse skal regnes med at blive fortrængt fra genanvendelse, i stedet vil blive forbrændt eller deponeret. Det er ikke muligt at give en præcis fordeling mellem deponering og forbrænding, men ifølge USEPA (2002a) og EEA (2004) er deponering dominerende på globalt niveau. For nordeuropæiske forhold (excl. Danmark) anbefales det at fordelingen svarer til den i Tyskland (ISWA, 2004), d.v.s. at 42% går til forbrænding mens 58% deponeres. 9.5 KonsekvensanalyseSom beskrevet kort i afsnit 9.2, har markedet for genbrugsfibre været stærkt stigende i de seneste år på grund af en øget efterspørgsel fra Kina og andre asiatiske lande. Dette betyder, at der er afsætningsmulighed for stort set alt papir, der indsamles, så længe prisen for primær pulp er højere end for sekundær pulp. Men det betyder også, at der kan være andre eller større miljøbelastninger knyttet til oparbejdningen end dem, der er kendt fra blandt andet skandinaviske papirproducenter. 9.5.1 Anbefaling af grundscenarieDet er derfor Mulighed 1 i afsnit 5.1, der anbefales som grundscenarie i en vurdering, dvs. at sekundær pulp fortrænger primær pulp i forholdet 1:1 og man får den fulde gevinst ved genanvendelse, idet der dog skal kompenseres for lødighedstab, som beskrevet i efterfølgende afsnit. Som fremhævet ovenfor er det dog nødvendig at inddrage i sine overvejelser, hvilke processer, der i praksis vil blive anvendt i genanvendelsesprocessen. Brug af data fra skandinaviske og EU papirproducenter vil sandsynligvis undervurdere miljøbelastningen og dermed give et ”for pænt” billede af genvinsten ved indsamling og genanvendelse. 9.5.2 Forslag til følsomhedsanalyseGrundscenariet anses for at være robust, og der er derfor ikke behov for at supplere med en følsomhedsanalyse, med mindre der er indikation for, at markedsvilkårene har ændret sig i forhold til den nuværende situation. En særlig diskussion er, om træ er en begrænset ressource eller ej (Frees et. al., 2005). Diskussionen vedrører ikke selve grundscenariet, dvs. hvorvidt genvundet pap/papir fortrænger primær papir, men derimod om træet, der benyttes til primær papirfremstilling, alternativt kunne have været benyttet til energiformål og f.eks. fortrænge fossilt brændsel. Denne antagelse vil gøre genanvendelse af papir mere favorabelt. 9.6 LødighedstabGenvundet/sekundært papir har ikke den samme styrke som papir fra nye fibre. Dette skyldes, at fibrene bliver kortere i genanvendelsesprocessen. For en given funktionel enhed er man derfor nødt til at anvende en større masse af fibre, når der er stort indhold af genvundne fibre, end når indholdet er lavt. Ved modellering af papirsystemer skal man derfor være opmærksom på, at genvundet papir ikke altid erstatter nye fibre i forholdet 1:1. For avispapir gælder det, at papirets styrke ikke er afgørende. Det anbefales derfor at anvende forholdet 1:1 som en tilnærmelse. Ved anvendelse af papir til emballage er styrken derimod meget vigtig. Afhængigt af kvalitetsønskerne skal der anvendes 1-1,2 ton returbaseret papir for at opfylde den samme funktion som 1 ton papir, baseret på nye fibre. Det anbefales derfor, hvis der ikke er mere præcis viden, at antage at hver ton returbaseret emballagepapir/pap kan erstatte 0,9 ton papir/pap, baseret på nye fibre. For finpapir og blandet papir anbefales det at antage, at hver ton returbaseret papir kan erstatte 0,90 ton papir baseret på nye fibre, hvis der ikke er mere præcis viden. 9.7 MaterialetabGenanvendelse af papir og pap medfører tab af materiale i form af korte fibre, jævnfør Tabel 3, nedenfor. For eksempel er udbyttet ved genanvendelse af et ton aviser 940 kg. Det lave udbytte for finpapir skyldes, at omkring 30% af papiret er kaolin, som ikke genvindes. (Hedenberg et al., 1997).
Tabel 3. Materialudbytte ved genvinding av papir og pap. (USEPA, 2002) I mangel på bedre information anbefales det at anvende 87% som en typisk middelværdi for materialeudbyttet ved genanvendelse af karton og pap (Ekval et al, 2001). 9.8 EksemplerI det følgende gives der tre eksempler, der beskriver regnereglerne lidt mere præcist. I eksemplerne anvendes som udgangspunkt systemudvidelse efter ”Mulighed 1” i afsnit 5.1, hvor alt det genvundne materiale fra indsamlingen erstatter primær materiale. Dette grundscenarie anses for at være robust, og der er derfor ikke behov for at supplere med følsomhedsanalyser på dette område. 9.8.1 VæskekartonerI husholdningerne findes der en del emballage, der er blevet anvendt til opbevaring af drikkevarer som f.eks. mælk. En mælkekarton (også kaldet en væskekarton) består af primær (nyt) pap med et inderlag af plast (LDPE). Det antages her, at et ton mælkekartoner består af 814 kg pap og 186 kg plast.
Figur 14: Væskekarton. Kilde: Billeddatabase www.Arlafoods.dk 9.8.1.1 GrundscenarieLivsforløbet for væskekartoner følger det generelle mønster i den overordnede beskrivelse, og dermed også regnereglerne. I genanvendelsesprocessen separeres plasten (186 kg/ton) fra ved flotationsteknik, og anvendes til energiproduktion, enten på et centralt affaldsforbrændingsanlæg eller internt på virksomheden. Ved genanvendelse af væskekartoner er materialetabet omkring 13% (Ekvall et al., 2001). Af 814 kg pap er der efter genanvendelsen således omkring 692 kg fibre tilbage. Når disse fibre kommer ud på markedet og anvendes til at producere nye produkter, kan det antages, at et ton genvundne fibre erstatter 0,9 ton emballagemateriale, baseret på nye fibre. I grundscenariet vil pappet i de 1000 kilo mælkekartoner således erstatte 622 kg primære fibre. 9.8.2 AviserAviser fremstilles af mekanisk pulp, men i Europa anvender man i gennemsnit 74% genvundne papirfibre i produktionen. (CEPI, ERPA, & FEFCO (2004)). Returpapir indeholder idag tilstrækkeligt med sulfatmasse-baseret papir, så yderligere tilsætning af sulfatfibre er ikke nødvendigt (Reforsk, 1993). En del papirproducenter blander dog altid en mindre mængde sulfatmasse i sin produktion for at opnå en jævn kvalitet. 9.8.2.1 GrundscenarieLivsforløbet for aviser følger det generelle mønster i den overordnede beskrivelse, og dermed også regnereglerne. Ved genanvendelse af aviser, vil materialetabet være 6 %, jævnfør Tabel 3. Af 1 ton indsamlede aviser kan man altså fremstille 940 ton papir. Når dette papir kommer ud på markedet, og købes ind til fremstilling af ny papirprodukter, kan det i grundscenariet antages, at det erstatter primære fibre i forholdet 1:1. 9.8.3 Blandet papir fra husstandsindsamlinger9.8.3.1 GrundscenarieLivsforløbet for blandet papir følger det generelle mønster i den overordnede beskrivelse, og dermed også regnereglerne. I mangel på bedre oplysninger kan det antages, at materialetabet ved genanvendelse af blandet papir er 13%. Af et ton indsamlet papir kan der derfor fremstilles 870 kg nyt papir. Når dette papir kommer på markedet og købes ind til fremstilling af nyt papir vil det erstatte primære papirfibre i forholdet 1:0,95, og det vil erstatte papir fra andre genanvendelsesprocesser i forholdet 1:1. I grundscenariet skal der altså regnes med, at 1000 kg indsamlede aviser vil erstatte 826,5 kg virgine fibre. Dette scenarie kan anses som realistisk, så længe prisen på nye fibre er højere end omkostningen ved at genvinde en øget mængde fibre. 9.9 DatagrundlagMange brancheorganisationer indenfor papirindustrien har gennemført forskellige analyser og sammenstilling af data. Oplysningerne er generelt svære at fremskaffe, og der findes ikke en central datakilde. I det følgende gives der nogle forslag til mulige datakilder. I NordPaps undersøgelse, som blev gennemført i 1997, kan man f.eks. finde data for produktion af finpapir, baseret på pulp fra birk og fyr. Data er ikke aggregerede, men vises for en række enhedsprocesser, f.eks. produktion af pulp. CIT-databasen fra CIT Ekologik ved Chalmers Industriteknik indeholder blandt andet cradle-to-gate data for produktion af bølgepap og finpapir. Data er ikke aggregerede, hvilket betyder at de enkelte enhedsprocesser præsenteres separat. I data for produktion af bølgepap findes der også data for produktion af kraftliner (primær sulfatmasse), testliner (papir produceret af sekundær fiber) samt primært og sekundært produceret bølgepap. Data for bølgepap er gennemsnitsværdier fra et antal europæiske producenter. Data på primært produceret finpapir er gennemsnitsværdier fra svenske og finske producenter (dækker 65 % af den nordiske produktion af finpapir). Det er ikke muligt at vurdere hvor stor spredningen er mellem de enkelte producenter. Derimod er det muligt for eksempel at tilpasse sammensætningen af den elektricitet, som anvendes. En meget benyttet datakilde er de schweiziske BUWAL-rapporter. Rapporterne er dog forholdsvis gamle, ligesom man skal være opmærksom på, at data er justeret, så de passer til nationale forhold i Schweiz. Frees et al. 2005 indeholder data, og også en række eksempler, der er velegnede til at analysere danske forhold. Rapporten er først udgivet ved afslutningen af nærværende projekt, og det er derfor ikke muligt at gå i nærmere detaljer. 9.10 KonklusionerPapir og pap er materialer, der kan genvindes et begrænset antal gange eftersom fibrene bliver kortere hver gang de genvindes. Den globale efterspørgsel på både primær og sekundær papir og pap sikrer, at sekundært papir og pap købes og sælges på et åbent marked. Ved at anvende sekundære materialer får man mulighed for at reducere miljøbelastningen fra brug af papir og pap, blandt andet fordi energiforbruget er lavere end ved produktion af primær papir. Et andet aspekt er, at man gennem at anvende sekundært materiale kan undgå et unødvendigt forbrug af primær papir, som i stedet kan anvendes i produkter, der kræver større styrke.
|
