Die Papierherstellung geht mit vielfältigen Umweltbelastungen einher. Entscheidend ist dabei, welcher Faserrohstoff verwendet wird. Papier aus Altpapier ermöglicht gegenüber Primärfasern enorme Einsparungen an Ressourcen und Emissionen. So werden für die Produktion von einem Kilogramm neuem Kopierpapier (200 Blatt - Primärfaserpapier) ca. 50 Liter Wasser und circa fünf Kilowattstunden Energie verbraucht. Die Produktion von Recyclingpapier spart gegenüber der Produktion von Frischfaserpapier durchschnittlich 78% Wasser, 68% Energie und 15% CO2-Emissionen.

Im Fokus bei der Auseinandersetzung mit dem komplexen Thema Papier sollte auch stets der Waldschutz stehen. Durch Verringerung des Papierverbrauchs und optimale Nutzung von Altpapier lässt sich der Druck auf den Wald weltweit und damit mögliche negative Auswirkungen auf die biologische Vielfalt, Landnutzung und die Kohlenstoffspeicherung im Wald reduzieren. Denn pro Kilogramm Sekundärfaserpapier werden bis zu 3 Kilogramm Holz eingespart. Dem stehen 1,2 Kilogramm Altpapier für die Herstellung von einem Kilogramm Recyclingpapier gegenüber.

Vorteile in der Ökobilanz hat Recyclingpapier auch bei: Photooxidantienpotenzial, Eutrophierungspotenzial für Land- und Wasserökosysteme, Giftigkeit für die Umwelt (Ökotoxizität) und Giftigkeit für den Menschen (Humantoxizität).

Trotz Digitalisierung und Sensibilisierung für das Thema, ist der Papierverbrauch in Deutschland laut Zahlen des Verbands Deutscher Papierfabriken zwischen 1990 und 2020 um rund 18% gestiegen und die Papiererzeugung in Deutschland hat sich in diesem Zeitraum sogar fast verdoppelt, wovon der Großteil exportiert wird.

Positive Entwicklungen aus Sicht des Umweltschutzes sind aber im Bereich des Altpapiers zu sehen. So steigen sowohl die Quoten für den Altpapiereinstatz und die Altpapierverwertung stetig an.

Papier ist darüber hinaus ein globales Gut. In vielen Produkten finden sich Faserstoffe aus unterschiedlichsten Ländern. Dabei haben sich die Zentren der Zellstoff- und Papierherstellung in den letzten Jahren immer mehr von Nordeuropa und Nordamerika nach Südamerika und Asien verlagert. Dort ermöglichen hohe Holzzuwachsraten, niedrige Energie- und Personalkosten sowie vielfach schwächere Umweltauflagen höhere Profite. Es entstehen riesige Zellstofffabriken inmitten von Holzplantagen. Beispielsweise werden pro Jahr 1 Million Tonnen Eukalyptuszellstoff aus Brasilien nach Deutschland importiert um Hygienepapiere herzustellen.

Anwendungsbereiche

Papiere werden nach ihrem Verwendungszweck in vier Hauptsorten unterteilt: Grafische Papiere (Druckpapiere, Büropapiere, Schulhefte etc.), Verpackungen, Hygienepapiere und Spezialpapiere (für Fotos, Tapeten, Etiketten, Dekor etc.).

  • Grafische Papiere: Zu Papieren für grafische Anwendungen als Informationsträger gehören Druck-, Presse-, Büro- und Administrationspapiere. Am Markt finden sich unterschiedlichste Qualitäten auf Basis von Primär- oder Sekundärfasern, Fasergemischen, mit und ohne Oberflächenstrich, in diversen Grammaturen, Volumina und Weißgraden bis hin zu farbigen Papieren.
  • Verpackungspapiere: Der Verbrauch von Verpackungen steigt stetig. Alleine im Jahr 2019 fielen 18,91 Millionen Tonnen Verpackungen in Deutschland an. Verpackungen aus Papier, Pappe oder Karton haben dabei den größten Anteil mit etwa 8,3 Millionen Tonnen. Bei der Gestaltung von Verpackungen, gilt es daher Materialien effizient einzusetzen und möglichst niedrige Gewichte zu wählen, wobei natürlich die Stabilität gewährleistet sein muss. Verpackungen bestehen oft ausschließlich oder zumeist zu hohen Anteilen aus Altpapier.
  • Hygienepapiere: Hierzu gehören Toilettenpapier, Taschentücher und Serviette. Die Verwendung von 100 % Recyclingpapier bei Hygienepapieren ist äußerst sinnvoll, da diese Produkte meist nach einmaliger Nutzung aus dem Papierkreislauf ausgeschieden werden – entweder über die Kanalisation oder den Hausmüll. Auch bei Gestaltung von Servietten bietet sich Recyclingpapier als Grundlage an, bislang gibt es allerdings kaum solche Produkte am Markt.
  • Spezialpapiere: Wegen ihrer besonderen Anwendungsgebiete und damit verbundenen Anforderungen sind diese Papiere zum Teil mit chemischen Hilfsmitteln ausgerüstet oder beschichtet. Hier sollte man sich vorab genau informieren, um welche Substanzen es sich ggf. handelt und welches die ökologischste Alternative darstellt. Manchmal macht es auch Sinn auf ein ganz anderes Material bzw. eine andere Technik auszuweichen.Tapeten und Etiketten sind mit Blauem Engel erhältlich, wenn sie auf Basis von Recyclingpapier gefertigt wurden.

Während der Verbrauch grafischer Papiere aufgrund der Konkurrenz durch elektronische Medien, Änderungen im Leseverhalten und konjunkturbedingten Rückgangs der Werbeausgaben in den Industrienationen sinkt, legen Kartons und Verpackungen weiter zu, vor allem wegen des wachsenden Online- und Versandhandels. Auch die Nutzung von Hygienepapieren steigt aufgrund wachsender Ansprüche (Trend zu Produkten mit höheren Lagenzahlen) und der demographischen Entwicklung (alternde Bevölkerung, Zunahme an Inkontinenzprodukten).

Herstellungsprozess

Es gibt zweierlei Arten der Primärfasergewinnung mit unterschiedlicher Ausnutzung des Rohstoffes Holz: Die Zellstoffgewinnung und die Holzstoffgewinnung.

Bei der Papierherstellung spielt die Verwendung von Sekundärmaterialien durch das Recycling von Altpapier aus Umweltsicht eine zentrale Rolle.

Betrachtet man ein Holzscheit, so ist nachvollziehbar, warum das Herauslösen der Zellulosefasern aus dem Holzverbund der aufwändigste, energie- und wasserintensivste Schritt ist. Liegen die Fasern erst einmal vereinzelt vor, lassen sie sich mehrfach (bis zu 25mal) wieder verwenden. Darauf beruht die Stärke des Recyclings.

Energie-, Wasser- und Chemikalieneinsatz, Abwasserbelastung und Emissionen variieren je nach Stand der Technik. Im Durchschnitt werden zur Herstellung eines Kilos Primärfaserpapier etwa 50 Liter Wasser benötigt, während Recyclingpapier mit circa 11 Liter auskommt. Der Energieeinsatz liegt beim Primärfaserpapier bei rund 13 kWh, beim Recyclingpapier bei etwa 4 kWh. Und der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB) als Maß für biologisch schwer abbaubare Substanzen beträgt beim Papier aus Primärfasern circa 15 Gramm, bei Qualitäten aus Altpapier hingegen nur rund 3 Gramm pro Kilo.

So gilt als Faustformel: Die Wahl von Recyclingpapier spart bis zu 70 % Energie, bis zu 80 % Wasser, bedeutet einen deutlich niedrigeren Chemikalieneinsatz, verringert um 15% den CO2-Ausstoss und das Abfallaufkommen.

Zellstoffgewinnung

Bei der Zellstoffherstellung werden nur die Zellulosefasern genutzt, die mit 45 % den Hauptbestandteil von Holz bilden. Weitere Bestandteile sind Hemicellulose und Lignin (auch „Holzstoff“ genannt), die wie ein Kitt zwischen den Zellulosefasern liegen.

Es gibt Sulfatzellstoff, der etwa 80 % des Zellstoffbedarfs der deutschen Papierindustrie deckt, und Sulfitzellstoff. Die Unterschiede liegen in der Art des Holzaufschlusses. Bei beiden Verfahren werden Holzhackschnitzel über mehreren Stunden bei bis zu 190 Grad mit Chemikalien gekocht. Der Sulfataufschluss erfolgt in alkalischer Lösung unter Zugabe von Natronlauge und Natriumsulfid, die Sulfitzellstoffgewinnung in saurer Lösung, zumeist mit Magnesiumbisulfit. Dabei wird das Lignin entfernt. Die sogenannte Ablauge dient der Energiegewinnung. Das Sulfatverfahren schließt auch harzreiche Nadelhölzer auf, die längere Fasern (-5mm) besitzen. Das Sulfitverfahren dient zum Aufschluss kurzfaseriger (1-2 mm) Laubhölzer. Die längeren Fasern sind dort begehrt, wo z. B. Papiere auf Druckmaschinen stark beansprucht werden. Sulfitzellstoffe landen zumeist in Büro- und Hygienepapieren. Weltweit dominiert das Sulfatverfahren sowohl für Kurz- als auch Langfasergewinnung.

Holzstoffgewinnung

Die Holzstoffgewinnung nutzt das ganze Holz zur Papierverwendung.

Holzstoff wird durch mechanischen Aufschluss des Holzes gewonnen. Entrindete Holzstücke werden unter Zugabe von Wasser und zum Teil unter hohem Druck zwischen rotierenden Metallscheiben zerfasert. Die Ausbeute liegt bei nahezu 100 Prozent. Allerdings bewirkt das Verfahren, dass Fasern verkürzt und brüchiger werden. Zudem vergilbt das an den Fasern verbleibende Lignin relativ rasch. Deshalb sind Holzstoffe für kurzlebige Produkte, als Beimischungen z.B. für Zeitungen und Werbebeilagen geeignet. Bierdeckel sind ein typisches Produkt aus Holzstoff.

Da Holzstoff als Faserrohstoff für die deutsche Papierherstellung mit unter 5 % Anteil eine geringe Rolle spielt, wird er hier nicht näher behandelt. Holzstoffanteile finden sich in vielen Papieren wieder, da oft ein Mix unterschiedlicher Fasern eingesetzt wird. Beim ökologischen Vergleich schneidet Holzstoff zwar besser ab als Zellstoff, liegt aber ebenfalls weit hinter Recyclingpapier.

Altpapierrecycling / Deinking

Altpapiere werden in einen großen Stahlbehälter (Pulper) gegeben und mit Wasser aufgelöst. Papierfremde Stoffe wie Heftklammern werden aussortiert. Durch Eindringen des Wassers in die Papierfasern quellen diese auf und sprengen die Druckfarbe ab. Dieser Prozess wird durch Zugabe von Natronlauge unterstützt. Seifen verhindern, dass sich die Druckfarben erneut an die Fasern anlagern. Zudem bewirken sie ein Zusammenfügen der Druckfarben zu größeren Einheiten, die sich an von unten in den Behälter zugeführte Luftblasen anlagern, nach oben steigen und dort als Schaum abgeschöpft werden. Diese Art der Reinigung und Ausschleusung von Farbstoffen, Schmutz und anderen Partikeln erfolgt in mehreren Stufen (Deinkingzellen). Zur Bleiche wird Wasserstoffperoxid genutzt und verhindert zugleich ein Vergilben durch die Natronlauge. Wasserglas wiederum stabilisiert das Wasserstoffperoxid, das sonst rasch zu Wasserstoff und Sauerstoff zerfallen würde.

Deinking benötigt deutlich weniger und harmlosere Chemikalien als die Zellstoffgewinnung.

Bleiche

Auch bei der Zellstoffherstellung bleiben Reste von Lignin im Faserstoff und bewirken, dass sich dieser mit der Zeit braun färbt. Deshalb werden Faserstoffe gebleicht, um die Restligninanteile zu entfernen bzw. zu entfärben und weiße Papiere zu erhalten. In Deutschland und den meisten europäischen Ländern ist die Faserbleiche mit Chlor seit Ende der 80er Jahre verboten. Denn chlororganische Verbindungen sind sehr giftig, gelten als krebserregend und erbgutschädigend.

Recyclingpapiere werden grundsätzlich chlorfrei mit Wasserstoffperoxid, Natriumdithionit oder Sauerstoff gebleicht.

Bei Primärfaserpapier muss man genauer hinschauen. Hier sollte TCF (totally chlorine free), also komplett chlorfreie Bleiche gewählt werden. Hingegen wird bei ECF (elementary chlorine free), zwar auf Elementarchlor verzichtet, welches die Hauptbelastung mit chlororganischen Substanzen verursacht und nur Chlordioxid eingesetzt. Doch sind dessen langfristige toxische Wirkungen auf aquatische Ökosysteme noch unzureichend erforscht. Hinzu kommen Umweltlasten in Verbindung mit den benötigten Vorläufersubstanzen.

Blattbildung auf der Papiermaschine

Die einzelnen Papierfasern – gleich ob Primär- oder Sekundärfasern – werden, mit Wasser hoch verdünnt, in der Papiermaschine, gleichmäßig auf ein umlaufendes Sieb gesprüht. Dabei tropft sofort ein Teil des Wassers ab und wird gleichzeitig von unten abgesaugt – es entsteht die Papierbahn. Weiteres Wasser wird zwischen Walzen herausgepresst und durch dampfbeheizte Zylinder bis auf wenige Prozent verdunstet. Um eine weißere, glattere Oberfläche zu gewinnen, kann Papier anschließend noch gestrichen und satiniert (zwischen Stahlwalzen geglättet) werden. Am Ende wird die Papierbahn auf eine große Rolle gewickelt und anschließend ggf. noch zugeschnitten. Besonders der Energieaufwand zur Trocknung ist hoch.

Hilfs- und Zusatzstoffe

Neben Faserstoffen werden für die Papierherstellung etwa 15 % Füllstoffe, Pigmente, Stärke sowie andere Mineralien und Additive eingesetzt. Porzellanerde (Kaolin) und Kreide dienen dazu, Faserzwischenräume zu schließen und eine glattere Papieroberfläche zu erzeugen. Dafür können sie auch als Strich auf das Papier aufgetragen werden. Leimung verhindert ein zu starkes Eindringen der Druckfarben in das Papier.

Etliche weitere Substanzen und Chemikalien können als Papieradditive oder Prozesschemikalien eingesetzt werden, z.B. Schleimbekämpfungsmittel, Trockenverfestiger oder optische Aufheller. Sie gelangen ins Abwasser, die Luft oder ins Faservlies. Ihre ökologischen und toxikologischen Auswirkungen müssen bei einer umweltbezogenen Bewertung berücksichtigt werden. Genaue Daten sind allerdings nur sehr schwer zugänglich. Hier können Umweltzeichen Orientierung geben. Grundsätzlich sorgen die strengen Kriterien des Blauen Engels dafür, dass kritische Chemikalien nicht bzw. nur unterhalb einer zugelassenen Höchstmenge eingesetzt werden.

Transport

Papiere und ihre Rohstoffe werden zum Teil um die halbe Welt befördert. Holz wird vor allem in waldreichen Regionen oder an Standorten mit günstigen Bedingungen für Plantagenwirtschaft gewonnen. Große Papierhersteller agieren global. Mehr als ein Viertel der weltweiten Papierproduktion wird über Grenzen gehandelt.

Wenngleich Umweltbelastungen durch Transporte bei der Gesamtbilanzierung gegenüber Rohstoffherstellung und Papiererzeugung eine geringere Rolle spielen, sollte natürlich auf kurze Wege geachtet werden, sei es bei der Wahl des Recyclingpapiers, des Papierhändlers oder der Druckerei.

Besonders stark auf den fossilen Ressourcenbedarf und den Treibhauseffekt wirken sich lange Transportwege für Primärfasern aus Übersee aus, auf sie sollte verzichtet werden. Altpapier zur Produktion von Recyclingpapier sollte aus regionaler Sammlung stammen. Auf den Internetseiten der Papierhersteller sind zum Teil Rohstoffquellen benannt, z.B. aus welchem Einzugsgebiet Altpapier geliefert wird. Wo diese Informationen fehlen, lohnt es sich nachzufragen.

Recyclinggerechtes Design

Das Schließen von globalen Stoffkreisläufen und die hohe Zahl an Recyclingzyklen kann jedoch auch einen negativen Aspekt haben: So treten immer wieder erhöhte Gehalte unerwünschter Stoffe in den Altpapierkreisläufen auf. Es handelt sich dabei um Chemikalien, die an Papierfasern gut haften und wasserlöslich sind. Beispiele hierfür sind bestimmte Mineralölbestandteile in Druckfarben, per- und polyfluorierte Verbindungen (⁠PFAS⁠), Bisphenol S aus Kassenzetteln und gewisse Phthalate aus Klebstoffen. Diese Chemikalien können Altpapier verunreinigen, wenn etwa neue Papierprodukte, neue Druckverfahren, Bindungen, oder Verbundmaterialien entwickelt werden, die nicht auf ihre Auswirkungen auf die Recyclingkreisläufe geprüft werden. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass auch Stoffe, die in Deutschland schon seit Jahren nicht mehr eingesetzt werden, wie z.B. Phthalate in Klebstoffen, in anderen Ländern noch im Einsatz sind und hier in Deutschland über den Recyclingkreislauf wieder in das Papier eingetragen werden.

Einige dieser Verunreinigungen gelangen nicht bei der Papierherstellung in den Kreislauf, sondern wenn etwa Wellpappenhersteller, Drucker und Verpacker Papier also Rohstoff nutzen und weiterverarbeiten. Diese Unternehmen sind mitunter nicht ausreichend sensibilisiert oder motiviert, nur Stoffe einzusetzen, die für das Recycling unkritisch sind. Hier gilt es, durch ein vernetztes Denken und Handeln bereits beim Design und der Entwicklung neuer Produkte die erforderliche Sensibilität zu schaffen, damit das erreichte hohe Verwertungsniveau bei Altpapier nicht gefährdet wird und durch die Verwertung von Altpapier auch zukünftig ein wichtiger Beitrag zum ressourceneffizienten Umgang mit Rohstoffen geleistet werden kann.

Siegel und Label

Der Blaue Engel ist für Papiere der beste Orientierungsmaßstab. Andere Produktkennzeichnungen sind aus Umweltsicht für Papiere weniger hilfreich. Die die am häufigsten verwendeten Siegel und Label und deren Umweltaussage in der Übersicht:

  • Blauer Engel: Der Blaue Engel garantiert, dass die Papierfasern zu 100% aus Altpapier gewonnen werden und bei der Herstellung keine schädlichen Chemikalien oder optischen Aufheller zugesetzt werden. Es gibt eine Vielzahl von Papiererzeugnissen die mit dem Blauen Engel ausgezeichnet sind, von Broschüren und Büchern bis hin zu Tapeten. Alle Produkte, Anbieter und Vergabekriterien finden Sie auf der Seite des Blauen Engels. Ein Vergleich zwischen Blauer Engel und FSC findet sich auch hier im Factsheet zusammengefasst.
  • FSC und PEFC auf Papier: FSC (Forest Stewardship Council) und PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes) sind Label für nachhaltige Waldbewirtschaftung. Am Markt findet man überwiegend FSC Mix-Papiere. „Mix“ besagt, dass mindestens 70 Prozent der Fasern aus FSC-Holz und /oder Altpapier stammen. Meistens handelt es sich um reine Frischfaserpapiere. Zwar gibt es auch einige Papiere mit dem FSC Recycling-Siegel. Doch dieses erfüllt nicht die strengen Anforderungen des Blauen Engels, beispielsweise zum Mindestanteil niedriger Altpapiersorten, an den Energie- und Wasserverbrauch oder an den Einsatz von Chemikalien sowie Abluft- und Abwasseremissionen bei der Produktion. Papiere mit dem FSC oder dem PEFC Zeichen sind deshalb im Vergleich zu Waren, die mit dem Blauen Engel ausgezeichnet sind, weniger empfehlenswert.
  • Chlorfrei gebleicht: Bedeutet, dass kein Altpapier enthalten ist und trifft keine Aussage über die Art der Waldbewirtschaftung. Es macht lediglich Aussagen über den Chemikalieneinsatz bei der Bleichung. Heutzutage überwiegt die Elementarchlorfreie (ECF) mit 90 Prozent vor der vollständig chlorfreien Bleiche (TCF) mit fünf Prozent. Nur fünf Prozent der weltweiten Produktion wird noch mit reinem Chlor produziert.
  • EU-Ecolabel (EU Blume) und skandinavisches Umweltzeichen Nordic Ecolabel (Nordischer Schwan): Beide Siegel fordern weniger Energieverbrauch und Abwasserbelastung als bei der durchschnittlichen Papierherstellung üblich. Das Nordic Ecolabel verlangt keinen Altpapiereinsatz. Das EU Ecolabel fordert nur beim Zeitungsdruckpapier einen Altpapieranteil von 70 Prozent. Beide Zeichen erfüllen die Anforderungen an eine nachhaltige Forstwirtschaft nicht ausreichend. Es ist nicht ausgeschlossen, dass ein Anteil der Hölzer aus Urwäldern stammt.
  • Österreichische Umweltzeichen: Dieses Zeichen setzt Grenzwerte zum Energieverbrauch, zur Abwasserbelastung sowie zum Chemikalieneinsatz. Bei Büropapier verlangt es den Einsatz von 100 Prozent Altpapier. Bei Zeitungsdruckpapier sind nur 50 Prozent, bei hochwertigen gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren sogar nur zehn beziehungsweise 20 Prozent Altpapier vorgeschrieben. Die eingesetzten Primärfasern müssen nur zur Hälfte aus zertifizierter Forstwirtschaft stammen. Die Kriterien für eine umweltverträgliche Rohstoffbeschaffung werden dabei also nicht erfüllt.