Die Verschiebung hin zu papierbasierten Verpackungslösungen ist mehr als ein Designtrend. Sie kennzeichnet den Beginn einer tiefgreifenden Veränderung entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Zellstoffproduktion bis zur Endverpackung. Hierbei wird deutlich, dass die technologische Grundlage für diese modernen Verpackungslösungen eng mit den angewandten Zellstoffverfahren verbunden ist. Insbesondere mechanische und thermomechanische Verfahren gewinnen an Bedeutung, wenn es um die ressourceneffiziente Herstellung von Verpackungszellstoff geht.
Zellstoffverpackungen überzeugen auf verschiedenen Ebenen: Sie basieren oft auf recyceltem Altpapier, sind leicht, formstabil und lassen sich mühelos in bestehenden Recyclingkreisläufen wiederverwerten. Moderne Verfahren wie das Thermoformen ermöglichen es mittlerweile, Zellstoffverpackungen mit präzisen Konturen und glatten Oberflächen herzustellen – optisch und haptisch kaum von Kunststoff zu unterscheiden. Produkte wie Menüschalen aus Bagasse (einem faserigen Rückstand, der bei der Verarbeitung von Zuckerrohr entsteht), To-Go-Boxen oder technisches Verpackungsmaterial für Elektronikgeräte belegen, wie Nachhaltigkeit und Funktionalität Hand in Hand gehen können.
Unternehmen wie PAPACKS und NextGenPaper treiben die Entwicklung dieser Lösungen mit innovativen Materialien und neuen Herstellungsverfahren voran. Der Markt reagiert entsprechend – selbst große Marken wie Procter & Gamble setzen mittlerweile auf faserbasierte Verpackungen in Kombination mit alternativen Rohstoffen wie Silphie-Fasern, die aus einer mehrjährigen, sonnenblumenähnlichen Pflanze aus Nordamerika gewonnen werden.
Die technologische Basis: Zellstoff aus mechanischer Aufbereitung
Hinter diesen Verpackungen verbirgt sich jedoch ein anspruchsvoller Herstellungsprozess. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Auswahl und Aufbereitung der Zellstoffe. Bei geformten Zellstoffverpackungen kommen häufig mechanisch gewonnene Zellstoffe zum Einsatz – insbesondere Holzschliff oder TMP (thermomechanischer Zellstoff). Diese Zellstoffe enthalten das gesamte Lignin des Holzes und liefern somit eine hohe Faserausbeute. Gerade bei Verpackungen, bei denen die Alterungsbeständigkeit des Materials weniger entscheidend ist als die Formbarkeit und Stabilität, bieten mechanische Verfahren klare Vorteile.
Ein weiterer Pluspunkt besteht darin, dass mechanische Verfahren wesentlich weniger chemische Zusätze benötigen, was den Gesamtprozess nachhaltiger gestaltet. Sie eignen sich auch besonders gut für die Verarbeitung von Recyclingmaterialien, was zusätzlich den CO₂-Fußabdruck reduziert.
Chemische oder mechanische Verfahren liefern den Zellstoff
Grundsätzlich wird für die Zellstoffgewinnung Holz in seine Bestandteile zerlegt, um die Fasern für die spätere Papierherstellung freizulegen. Dabei stehen drei Verfahren zur Verfügung: die chemische, die mechanische und die halbchemische Aufbereitung. Im vorherrschenden Sulfatverfahren wird das Holz mit einer alkalischen Kochlauge aufgeschlossen. In einem großen Kocher wird das Holz unter hohen Temperaturen und Drücken mit einer Lauge aus Natriumsulfid und Natronlauge gekocht. Durch die chemische Reaktion wird das Lignin aus dem Holz gelöst, während die Zellulosefasern erhalten bleiben. Die entstehende Schwarzlauge wird anschließend verbrannt, wodurch wertvolle Energie zurückgewonnen wird – ein wichtiger Aspekt für die Energieeffizienz des Prozesses. Der Vorteil des Sulfatverfahrens, auch bekannt als „Kraftverfahren“, liegt in der hohen Festigkeit des Zellstoffs und der breiten Rohstoffbasis – selbst widerstandsfähige Holzarten lassen sich damit verarbeiten.
Bei der mechanischen Zellstoffgewinnung wird das Holz in einem Refiner unter Zugabe von Wasser und Wärme rein mechanisch zerfasert. Verfahren wie die Holzschliff- oder die thermomechanische Aufbereitung (TMP) erfordern zwar mehr Energie, liefern jedoch eine höhere Faserausbeute: Mechanische Zellstoffe enthalten das gesamte Lignin, was die Alterungsbeständigkeit der Papiere reduziert, sie aber für Anwendungen wie Zeitungsdruck oder Karton prädestiniert. Der Nachteil der mechanischen Verfahren liegt in ihrem extrem hohen Energiebedarf.
Präzise Mess- und Regeltechnik in den Aufschlussanlagen, Faserstofftürmen und Pumpsystemen sorgen für einen energieeffizienten Prozessablauf und eine optimale Auslastung der Anlagen. Besonders wichtig ist der Einsatz von Technik, die auch bei schwankenden Stoffdichten und abrasiven Medien zuverlässig arbeitet – eine typische Situation bei der Verarbeitung von Altpapier oder Sekundärrohstoffen.
