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Modellfabrik Papier - Entwicklungsraum für die Papiererzeugung der Zukunft

Mehr als zehn namhafte Unternehmen der Papierindustrie aus Deutschland machen sich seit Frühjahr 2019 auf den Weg, um einen Entwicklungsraum für die Zukunft der Papierherstellung zu etablieren. Das strategische Konzept sieht vor, eine Modellfabrik zu konzipieren, zu errichten, und zu betreiben und gemeinsam mit unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen an einer CO2-neutralen Papierproduktion zu forschen.

Auch die PTS ist als eines der forschungsstärksten Institute der Branche mit dabei. Mit der Studie Faser & Papier 2030 wurde vor wenigen Jahren bereits ein Blick in die Zukunft der Nutzung von Papier geworfen. Eine Vielzahl von Entwicklungen und Anwendungen für Wohnen und Architektur, Verpackung oder auch Logistik sind in den unterschiedlichen Themenlandschaften bereits Realität geworden. Da Papier mehrfach im Kreislauf wiederverwendet werden kann und stofflich zu überwiegenden Teilen aus nachwachsenden Rohstoffen besteht, wird allein dadurch die besondere Bedeutung der Papierbranche für die Bioökonomie deutlich.

Dennoch steht die Branche vor Herausforderungen, auf die bisher keine zufriedenstellenden Antworten in Wirtschaft, Wissenschaft und Politik gefunden wurden: die Papierindustrie zählt nach wie vor zu den vier energieintensiven Branchen. Nur eine drastische Einsparung des Energieverbrauchs, an Treibhausgas wirksamen Emissionen, Wasser und Rohstoffen wird langfristig den Standort in Deutschland für die Papierindustrie erhalten. Eine Branche in der über 40.000 Menschen in der Herstellung von Zellstoff und Papier beschäftigt sind und weitere 86.000 Menschen in der papierverarbeitenden Industrie tätig sind. Beide zusammen erwirtschaften einen Umsatz von über 30 Mrd. EURO. Mit der CEPI RoadMap 2050 wurde bereits 2011 ein Szenario skizziert, wie ein Weg aussehen kann, in dem 80 % an Treibhausgasen bis 2050 eingespart werden können bei einer gleichzeitigen Steigerung der Wertschöpfung um 50 %. In Zahlen bedeutet das, dass im Jahre 2050 von vormals 48 noch 12 Mio. Tonnen CO2 zur Herstellung von Zellstoff und Papier aufgewandt werden. Es wird damit gerechnet, dass alleine an direkten Emissionen 22 Mio. Tonnen jährlich eingespart werden können (siehe Abbildung 1).

Abb. 1: Wege zur CO2-Reduzierung in der Forst- und Papierindustrie bis 2050 (Quelle: CEPI The forest fibre industry in 2050. Road-map towards a low-carbon and resource-efficient bioeconomy)

In dem TwoTeam Project der CEPI wurde ein Teil der dafür notwendigen Innovationen schon mal spielerisch angedacht. Für die Umsetzung sind aber noch viele kleine und große Schritte notwendig. Und genau an dieser Stelle setzt das Konsortium der Modellfabrik an. Mit der Modellfabrik wollen Wissenschaftler, Ingenieure und Fachkräfte aus der Industrie gemeinsam in einer Fabrik der Zukunft einen Entwicklungsraum für höchst innovative Forschung schaffen. Die Modellfabrik soll eine für unterschiedliche Branchen und Lösungsansätze offene Entwicklungsumgebung bieten, um zu erforschen und zu demonstrieren wie künftig eine CO2-neutrale Papierproduktion möglich sein kann und wie eine Reduktion des Primärenergieeinsatzes in der Papierherstellung um 80% gelingt.

Innovationsfelder in denen entwickelt und geforscht werden muss, sind u.a.:

  • Minimierung an Rohstoff- und Energieverlusten durch weitest gehende Kreislaufschließung im Einsatz von Wasser, Rohstoffen, elektrischer Energie und Dampf.
  • Schaffung eines Energie-Ökosystems für künftig verfügbare erneuerbare Primärenergieträger und deren Speicherung.
  • Entwicklung von Verfahren und Technologien zur Herstellung von Papierprodukten die den Ansprüchen einer modernen und nachhaltig lebenden Gesellschaft genügen.
  • Nutzung von Systemen des Digitalen Zwillings und künstlicher Intelligenz zur Beschreibung und Prognose des Materialverhaltens für den gesamten Produkt-Lebenszyklus


Offensichtlich ist, dass das Vorgenannte nicht allein durch Optimierungs- und Anpassungsmaßnahmen erreicht werden kann. Vielmehr gilt es, disruptive vorwettbewerbliche Lösungen zu erforschen und dabei die Papierindustrie in ein industrielles „Ökosystem“ von Energieerzeugung, -speicherung und -verbrauch einzubetten. Ein entscheidender Beitrag zur Erreichung der Ziele wird hierbei auch durch Instrumente der Digitalisierung und unter Nutzung von Formen künstlicher Intelligenz erfolgen. In der zu errichtenden Modellfabrik müssen schließlich die sich ändernden Arbeitswelten abgebildet werden und in die Aus- und Weiterbildung von Fachkräften einfließen.

 

„Das große gesellschaftliche und politische Ziel der Klimaneutralität auch der industriellen Fertigung fordert von der Papierindustrie neue, disruptive technologische Ansätze. Diese können nur in einer gemeinschaftlichen Anstrengung in den kommenden Jahren entwickelt werden. Für uns ist die Plattform dafür die Modellfabrik Papier.“

 
Gerhard Hochstein CTO / Executive Vice President Felix Schoeller Holding GmbH & Co. KG