Returmasseframstilling

Returmasseframstilling Størker Moe Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU NTNU

2 Definisjoner Returpapir Returfiber Ferskfiber Resirkulert papir Papir som er samlet inn for å utnyttes som råstoff for nytt papir Papirfiber som stammer fra returpapir; resirkulert fiber Ikke resirkulert papirfiber Papir som er framstilt av returfiber

3 Verdens papirforbruk (2000) Forbruk av papir og kartong per capita (kg) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Afrika Asia Latin-Amerika Øst-Europa Taiwan Australasia Europa Macao Brunei Sverige Qatar Finland EU Belgia Japan Canada Island Vest-Europa eks. EU Singapore Norge Forente Arabiske Emirater USA Nord-Amerika Luxembourg Enkeltland Regioner Verden 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 BNP per capita (USD) Kilder: PPI, CIA

4 Verdens forbruk av fiberråstoff 1971-2005 350 Returfiber Ferskfiber 300 Non-woods Reelt Estimert 250 Mill. tonn 200 150 100 50 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 År

5 Forbruk av returpapir i Norge 1960 2002 500 400 Norske Skog Skogn 300 Andre 200 100 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Peterson Moss Peterson Ranheim

6 Miljøvern eller ressursutnyttelse? Utnyttelse av returfiber er basert på industrielle prinsipper Returfiber er et verdifullt fiberråstoff som kan gi et fullverdig produkt ved bruk av en økonomisk og teknologisk fornuftig fabrikkprosess Returfiberbasert papir har ulike (men ikke nødvendigvis dårligere) egenskaper sammenlignet med ferskfiberbasert papir Argumenter for bruk av returfiber: Produktegenskaper tilpasset kundens krav Økt råstofftilgang, lokalt og globalt Politisk og markedsmessig goodwill

7 Fibertap ved resirkulering Tap i innsamling ikke alt kan resirkuleres Hygienepapir, f.eks. tissue (mykpapir) Tilsølt papir Forbrenning (offentlig og privat) Avhenger av samfunnsstruktur og infrastruktur Tap i sortering Kvalitetsmessig mindreverdig papir gir ikke inntjening Returpapirpriser varierer med marked og kvalitet. Pappkartongretur (en høyt priset kvalitet) har variert mellom 40 og 150 US$/tonn fra 1999 til i dag Utbyttetap i returmasseframstillingen Ingen industriprosesser er 100% selektive Noe fiber går tapt sammen med forurensningene Noe fiber blir kuttet under papirframstilling og konvertering Må tas ut av syklusen Returpapir inneholder en viss mengde avfall som ikke egner seg som papirråstoff Andelen uegnet materiale øker med innsamlingsgrad

8 En enkel resirkuleringsmodell Forutsetninger Lukket system (ingen import eller eksport av fiber fra systemet) Simuleringen starter med 100% ferskfiber i systemet En andel R av den totale papirmengden resirkuleres, altså blir gjenbrukt i papiret. R = gjenvinningsgrad utbytte 1 R angir både papir som ikke samles inn til gjenvinning og andel fiber som går tapt i prosessen (utbyttetap). Forbruker 100% 100% R Returmassefabrikk Papirfabrikk 1 - R Fersk- Rejekt Ikke gjenvunnet fiber papir 1 - R

9 Resultater Antall resirkuleringssykluser: N Andel fiber som er resirkulert n n ganger (n N): R 1 1 R ( ) Gjennomsnittlig fiberalder når Gjennomsnittlig fiberalder (antall resirkuleringer) 10 8 6 4 2 0 40 50 60 70 80 90 100 N : R 1 R Andel av fiberpopulasjon, % 70 60 50 40 30 20 10 0 Resirkuleringsgrad (R), % R = 40% R = 60% R = 80% R = 90% 0 1 2 3 4 5 >5 Fiberalder (antall resirkuleringer)

10 Gjenvinningsgrad og utbytte Antatt maksimal gjenvinningsgrad Utbytte R Bølgepapp OCC 70-75% 85-95 % 70 % Avis ONP 65-70% 75-83 % 55 % Magasin OMG 45-50% 75-83 % 40 %

11 Gjenvinningsgrad og utbytte OCC ONP OMG Gjennomsnittlig fiberalder (antall resirkuleringer) 10 8 6 4 2 0 40 50 60 70 80 90 100 R 70 % 55 % 40 % Fiberalder 2.33 1.22 0.67 Andel av fiberpopulasjon, % 70 60 50 40 30 20 10 0 Resirkuleringsgrad (R), % R = 40% R = 55% R = 70% R = 90% 0 1 2 3 4 5 >5 Fiberalder (antall resirkuleringer)

12 Konklusjon fiberalder Med realistiske anslag for maksimal gjenvinningsgrad og prosessutbytte, er slitte fibre ikke et problem for mange kvaliteter Til og med for 100% returfiberbaserte produkter fra kjemisk fiber (f.eks. testliner) vil en relativt stor andel av fibrene være resirkulert kun et fåtall ganger Selv med maksimal utnyttelse av returfiber, vil tap i innsamlingssystemer og masseframstillingsprosess være såvidt høyt at det alltid vil være behov for en merkbar andel nyfiber til systemet Noen kvaliteter (mykpapir og engangsprodukter) blir ikke resirkulert og er derfor et fibertap for systemet og må erstattes av nyfiber Det vil alltid være behov for ferskfiber!

13 Innsamlingsgrad, utnyttelsesgrad, land Nettoeksportører av papir og/eller papirmasse Kilde: CEPI Recycling 2002 Statistics, http://www.cepi.org/

14 Utnyttelsesgrad for returpapir Nettoeksportører av papir og/eller papirmasse 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % Recovered paper utilization rate Ireland Denmark Spain Greece United Kingdom Netherlands Hungary Germany Switzerland France Italy Austria Czech Republic Slovak Republic Belgium Portugal Norway Sweden 0 % Finland Kilde: CEPI Recycling 2002 Statistics, http://www.cepi.org/

15 Egenskapskrav til papir Papirprodukter har et stort sett med egenskapskrav som kundene krever for at papiret skal egne seg til en bestemt type bruk. Typiske egenskapskategorier er: Optiske egenskaper (lyshet, farge, glans, opasitet) Mekaniske egenskaper (styrke, bøyestivhet, E-modul, seighet) Absorpsjonsegenskaper Kjemisk/biologisk innhold Råvaresammensetning og sporbarhet (miljømerking)

16 Typiske forskjeller i egenskaper mellom resirkulert papir og papir av fersk fiber Resirkulering kan ikke gi papir med like god styrke og lyshet som de lyseste og sterkeste kvalitetene basert på ny fiber. Resirkulert papir vil inneholde mer rester av olje (fra trykking) og mer biologisk sporemateriale. Hvis ikke renseprosessen er svært god har resirkulert papir en tendens til å inneholde mer flekker. Dette gjør at returpapir ikke egner seg til papir med de høyeste produktkravene (f.eks. sekkepapir eller papir som kommer i direkte kontakt med mat).

17 Typiske returpapirtyper Hovedkategori Papirtype Leverandører Brunt Hvitt Blandet Bølgepapp (OCC) Massivpapp og kartong Kraftpapir ( gråpapir ), dvs. sekkepapir o.l. Aviser (ONP) Magasiner (OMG) Telefonkataloger Kontorpapir (MOW) Alt mulig, men spesielt papir som ikke dekkes i de ovenstående kategoriene Handelsbedrifter, transportbedrifter (forbruker) Forbruker, salgssteder Forbruker, salgssteder Forbruker Kontorbedrifter, forbruker Alle kategorier (spesielt forbruker)

18 European List of Standard Grades of Recovered Paper and Board (1998) Group 1 Ordinary Grades 1.01 Mixed paper and board, unsorted but unusable materials removed 1.02 Mixed papers and board (sorted) 1.03 Grey board 1.04 Supermarked corrugated paper and board 1.05 Old corrugated containers 1.06 Unsold magazines 1.06.01 Unsold magazines without glue 1.07 Telephone books 1.08 Mixed newspapers and magazines I minimum 50% newspapers 1.09 Mixed newspapers and magazines II minimum 60% newspapers 1.10 Mixed magazines and newspapers minimum 60% magazines 1.11 Sorted graphic paper for deinking Group 2 Medium Grades 2.01 Newspapers 2.02 Unsold newspapers 2.02.01 Unsold newspapers, no flexographic printing allowed 2.03 Lightly printed white shavings 2.03.01 Lightly printed white shavings without glue 2.04 Heavily printed white shavings 2.04.01 Heavily printed white shavings without glue 2.05 Sorted office paper 2.06 Coloured letters 2.07 White woodfree books 2.08 Coloured woodfree magazines 2.09 Carbonless copy paper 2.10 Bleached woodfree PE-coated board 2.11 Other PE-coated board 2.12 Mechanical pulp based computer print-out Group 3 High Grades 3.01 Mixed lightly coloured printers shavings 3.02 Mixed lightly coloured woodfree printers shavings 3.03 Woodfree binders 3.04 Tear white shavings 3.05 White woodfree letters 3.06 White business forms 3.07 White woodfree computer print-out 3.08 Printed bleached sulphate board 3.09 Lightly printed bleached sulphate board 3.10 Multi printing 3.11 White heavily printed multiply board 3.12 White lightly printed multiply board 3.13 White unprinted multiply board 3.14 White newsprint 3.15 White mechanical pulp based coated and uncoated paper 3.15.01 White mechanical pulp based paper containing coated paper 3.16 White woodfree coated paper, without glue 3.17 White shavings 3.18 White woodfree shavings 3.18.01 White woodfree uncoated shavings 3.19 Unprinted bleached sulphate board Group 4 Kraft Grades 4.01 New shavings of corrugated board 4.01.01 Unused corrugated kraft 4.01.02 Unused corrugating material 4.02 Used corrugated kraft I 4.03 Used corrugated kraft II 4.04 Used kraft sacks 4.04.01 Used kraft sacks with polycoated papers 4.05 Unused kraft sacks 4.05.01 Unused kraft sacks with polycoated papers 4.06 Used kraft 4.07 New kraft 4.08 New carrier kraft Group 5 Special Grades 5.01 Mixed recovered paper and board 5.02 Mixed packaging 5.03 Liquid board packaging 5.04 Wrapper kraft 5.05 Wet labels 5.06 Unprinted white wet-strength woodfree papers 5.07 Printed white wet-strength woodfree papers

19 CEPI Grade definitions Mixed Grades 1.01 Mixed paper and board, unsorted but unusable materials removed 1.02 Mixed papers and board (sorted) 1.03 Grey board 5.01 Mixed recovered paper and board 5.02 Mixed packaging 5.03 Liquid board packaging 5.05 Wet labels Corrugated and kraft 1.04 Supermarked corrugated paper and board 1.05 Old corrugated containers 4.01 New shavings of corrugated board 4.01.01 Unused corrugated kraft 4.01.02 Unused corrugating material 4.02 Used corrugated kraft I 4.03 Used corrugated kraft II 4.04 Used kraft sacks 4.04.01 Used kraft sacks with polycoated papers 4.05 Unused kraft sacks 4.05.01 Unused kraft sacks with polycoated papers 4.06 Used kraft 4.07 New kraft 4.08 New carrier kraft 5.04 Wrapper kraft Newspapers and magazines 1.06 Unsold magazines 1.06.01 Unsold magazines without glue 1.07 Telephone books 1.08 Mixed newspapers and magazines I minimum 50% newspapers 1.09 Mixed newspapers and magazines II minimum 60% newspapers 1.10 Mixed magazines and newspapers minimum 60% magazines 1.11 Sorted graphic paper for deinking 2.01 Newspapers 2.02 Unsold newspapers 2.02.01 Unsold newspapers, no flexographic printing allowed High grades 2.03 Lightly printed white shavings 2.03.01 Lightly printed white shavings without glue 2.04 Heavily printed white shavings 2.04.01 Heavily printed white shavings without glue 2.05 Sorted office paper 2.06 Coloured letters 2.07 White woodfree books 2.08 Coloured woodfree magazines 2.09 Carbonless copy paper 2.10 Bleached woodfree PE-coated board 2.11 Other PE-coated board 2.12 Mechanical pulp based computer print-out 3.01 Mixed lightly coloured printers shavings 3.02 Mixed lightly coloured woodfree printers shavings 3.03 Woodfree binders 3.04 Tear white shavings 3.05 White woodfree letters 3.06 White business forms 3.07 White woodfree computer print-out 3.08 Printed bleached sulphate board 3.09 Lightly printed bleached sulphate board 3.10 Multi printing 3.11 White heavily printed multiply board 3.12 White lightly printed multiply board 3.13 White unprinted multiply board 3.14 White newsprint 3.15 White mechanical pulp based coated and uncoated paper 3.15.01 White mechanical pulp based paper containing coated paper 3.16 White woodfree coated paper, without glue 3.17 White shavings 3.18 White woodfree shavings 3.18.01 White woodfree uncoated shavings 3.19 Unprinted bleached sulphate board 5.06 Unprinted white wet-strength woodfree papers 5.07 Printed white wet-strength woodfree papers Kilde: Guidelines for annual recovered paper statistics report to CEPI (28/11 2001), http://www.cepi.org/

20 Returfiberbaserte papirtyper Brunt Hvitt Trefritt Trefritt Treholdig Liner Bygningspapp Hylsepapp Kontorpapir Mykpapir Avispapir Magasinpapir Mykpapir Liner: Ytterskiktet i bølgepapp Kontorpapir: Skrivepapir, kopipapir, datalistepapir Mykpapir: Tørkepapir, toalettpapir

21 Utnyttelsesgrad og produkttype Europa Kilde: CEPI Recycling 2002 Statistics, http://www.cepi.org/

22 Produkt og prosess Treholdig trykkpapir Inneholder mekanisk masse Finstoff og fyllmidler er ønskelig Trykksverte må fjernes Utbytte ca. 80% Mykpapir Inneholder mekanisk og/eller kjemisk masse Finstoff og fyllmidler er ikke ønskelig Trykksverte kan fjernes Utbytte 60-70% Liner Inneholder ublekt kjemisk masse Ingen trykksvertefjerning, kun fjerning av ikke-papir komponenter i returpapiret (plast, stifter, tape, voks, forurensninger) Utbytte 95% Annet Finpapir og kontorpapir Hylsepapp, bygningspapp Støpte produkter (eggekartonger m.m.) Ulike krav

23 Endring i fiberegenskaper (treholdig) I mekaniske masser sveller fibrene ikke (i særlig grad) Ingen påvisbar forhorning Fibre kan kuttes under kalandrering av papiret Noe lavere langfiberandel Ettergulning og nedsatt blekerespons pga. tidligere bleking Returmasse kan av og til være et bedre råstoff enn ferskmasse Typisk eksempel: avispapir fra OMG/ONP-basert DIP, sammenlignet med avis TMP Blekt masse Økt lyshet, riktigere fargetone Bedre fibrillerte fibre Økt styrke Kjemisk masse Økt styrke Fyllstoffer Økt opasitet og overflatejevnhet Kalandrerte, flate fibre Økt overflatejevnhet

24 Endring i masseegenskaper (treholdig) Skyldes normalt ikke endringer i fiberen, men forurensninger Nedsatt lyshet pga. rest-trykksverte som ikke fjernes under avsverting Bundet til fiberen Avsetninger i lumen ( lumen loading ) Dispergert i vannfasen Nedsatt friksjonskoeffisient Hydrofobe stoffer som er tilført under produksjon/konvertering/trykking og ikke er fjernet fra fiberoverflaten Flekker m.m. Trykksvertepartikler o.a. Økt innhold av bakterier og bakteriesporer Biologisk forurensing hos forbruker eller under innsamling Egenskapene kan forbedres med bedre (:dyrere) prosess

25 Hvorfor må vi bruke ferskmasse? Make-up for tap i gjenvinningsprosessen Erstatte slitte fibre er ikke et poeng! NB: Dette gjelder treholdige kvaliteter!

26 Endring i fiberegenskaper (trefritt) I kjemiske masser sveller fibrene i vann og krymper under tørkingen Under tørkingen skjer en forhorning som er delvis irreversibel Endrede egenskaper Nedsatt slitstyrke Nedsatt bruddtøyning og bruddenergi Økt rivstyrke Økt spredningskoeffisient Analogt med endringer i fiberegenskaper ved tørking på tørkemaskin Avsetning av hydrofobt materiale gir hydrofobisering av fiberoverflata dårligere binding, glattere papir Spesielt viktig for linerkvaliteter

27 Framstilling av returmasse Innsamling og sortering Oppslåing Fjerning av ikke-fiber komponenter (metall, glass, sand, stickies, trykksverte) Siling Rensing (Flotasjon) (Vask) Oppgradering av fiberen Dispergering Bleking Etterraffinering Bruk av andre kjemikalier Avvanning Rensing av prosessvann Rejekt- og slambehandling OBS: Ikke alle fabrikker bruker alle prosesstrinnene! De aller fleste prosesstrinnene i en returmassefabrikk er separasjonstrinn for å skille fibrene fra ikke-fiber-komponenter som er tilsatt under framstilling, konvertering, bruk eller innsamling av papirråstoffet!

28 Innsamling Fra forbruker Aviser/magasiner Bølgepapp Varierende renhet, varierende innsamlingsgrad Fra transport- og handelsbedrifter Bølgepapp, ulik emballasje (som regel brun) Usolgte aviser/magasiner God renhet, god innsamlingsgrad Fra konverteringsbedrifter, trykkerier o.l. Alle varianter Høy renhet, høy innsamlingsgrad

29 Innsamling fra forbruker: Systemer Innsamling av papiravfall eller innsamling av papirtyper? Blanding av ulike papirtyper sortering er nødvendig Forbrukeroppdragelse: Brukt papir er ikke søppel! Sentrale containere ( Drop-off systems ) Enkle eller flerdelte Mulighet for sortering på forbrukernivå Økt fare for mikrobiell aktivitet Kan bli oppfattet som vanlige søppelcontainere Periodisk direkte fra husholdning ( Pick-up systems ) Egen papirinnsamling eller koordinert med søppeltømming Gir blandet kvalitet, sortering er nødvendig Miljøstasjon eller lignende ( Recycling centers ) Ressurskrevende Overvåkning mulighet for høy renhet

30 Økt innsamlings-/resirkuleringsgrad gir mindre renhet på fiberråstoffet Collection rate: 38% Collection rate : 60% Kilde: Papermaking Science and Technology Vol 7: Recycled Fiber and Deinking, ISBN 952-5216-07-1

31 Første prosessavsnitt: Oppslåing Defibrering av papirråstoffet Papir frie fibre i vann Løsgjøring av trykksverte fra fibrene (avsvertede kvaliteter, DIP) Unngå gjenutfelling av trykksverte på fiberen (DIP) Ofte kombinert med fjerning av store forurensninger (rejekt) Minst mulig fragmentering av rejekt Unngå for sterk nedbryting av klebrig rejekt ( stickies ) Rotor Ragger Aksept Lett rejekt Tungt rejekt

32 Andre prosessavsnitt: Rensing Innledende rensing i forbindelse med oppslåing Formål: Fjerning av uønskede ikke-fiberkomponenter ved hjelp av Siling Separerer på størrelse Rensing (med hydrosykloner) Separerer på densitet Flotasjon Separerer på hydrofobisitet Vasking Fjerner oppløst og kolloidalt materiale

33 Hva skal fjernes fra massen? Grovrejekt (stein, plastposer, ståltråd, innstikk, CD er, engangslightere, malingspannlokk, bilmotorer, elghoder ) Selv om enkelte fortellinger ikke nødvendigvis er sanne! Tunge forurensninger: Stifter, binders, sand Lette forurensninger: plast (Ikke defibrerte fiberbunter, fra våtsterkt papir) (Trykksverte) Stickies UPM-Kymmene Man maldes ned bland returpapper Makaber upptäckt i pappersbruk Den alkoholiserade mannen levde ett ensamt liv i Helsingfors-området. I slutet av april hittades han död söndermald i en pappersfabrik, 20 mil därifrån. Mannens lik följde med returpapperet och åkte in i avsvärtningsmaskinen vid fabriken som ligger i Jämsä. Kroppen hittades först bland avfallet från maskinen. Det var en av de anställda som gjorde den makabra upptäckten, skriver Hufvudstadsbladet.Returpappret skickas till fabriken med lastbilar från stora delar av Finland. Hur mannen avled och sedan hamnade bland returpappret är en gåta. Polisen utesluter inte brott. FREDAG 5 MAJ 2000 http://www.aftonbladet.se/nyheter/0005/05/retur.html

34 Grovrejekt Foto: Birgitta Vikstrøm, Norske Skog Research

35 Fjerning av grovrejekt Grove hullplatesiler 4-8 mm hull I oppslåeren (kontinuerlig) eller i forbindelse med oppslåeren (satsvis) Fibergjenvinning fra rejekt Spyling i roterende siltrommel Vibrasjonssil Tykkmassecleanere (hydrosykloner) fjerner tungt og lett rejekt vhja. sentrifugalkrefter (analogt til cleanere for annen masse)

36 Fjerning av mindre forurensinger Effektivitet Vasking Flotasjon Rensing Siling 2 10 30 100 300 Partikkelstørrelse, μm

37 Siling og rensing Viktigste enhetsoperasjon (nest etter oppslåeren) Som regel flere silerianlegg Grovsileri Forsileri Finsileri Egne systemløsninger for å unngå nedbrytning av stickies Rensing med hydrosykloner Tykkmasserensing for fjerning av grovrejekt like etter oppslåer Lavkonsistensrensing for fjerning av sand eller plast

38 Siling Vibrasjonssil, plansil, buesil (grovsiling) Trykksil (grov- og finsiling) Høy konsistens (2,5-4%) Kan ha ekstra uttak for lettrejekt (cleanerprinsipp) Hullsil (grovsiling) eller spaltsil (finsiling) Første- og andretrinn siling i to trinn, men kaskadekobling ved siling av andretrinnsrejekt Høyere fiberutbytte, men lavere renhet Unngår resirkulering av rejekt fra førstetrinn

39 Avsverting (deinking) Offset, gravure Olje/harpiksbasert Flekso Vannbasert Laser/xerox Polymerbasert Vask Flotasjon

40 Avsverting (deinking) Offset-trykkfarge (olje/pigment), eventuelt lasertoner (polymer) eller flekso-trykkfarge (vannløselig) Flertrinns prosess Svertefrigjøring (ink detachment) I oppslåeren Unngå gjenutfelling av sverte på fibrene (ink redeposition) I oppslåeren og fram til avsvertingstrinnet Fjerning av frigjort trykksverte (deinking) Flotasjon eller vask

41 Avsverting med flotasjon Krever noe større, hydrofobe svertepartikler Godt egnet til papir trykket med offsettrykk Massen blandes med luft under turbulente forhold Luftboblene (hydrofobe) fester seg til trykksvertepartikler og stickiepartikler og stiger til overflaten Trykksverte (og stickies) anrikes i skummet som danner seg på toppen, skum med trykksverte fjernes som rejekt Høyt innhold av fyllstoff i rejektslam Vannfasen med fibrene (aksept) føres videre til neste prosesstrinn Hjelpekjemikalier: Såpe, syntetisk tensid eller kombinasjon Ca 2+ hvis lav vannhardhet

42 Tredje prosessavsnitt: Oppgradering Dispergering Fjerner flekkene ved å gjøre dem for små til å kunne sees Bleking Øker fiberens lyshet Etterraffinering Fraksjonering Ulike fibre til ulike papirtyper Individuell behandling av fiberfraksjoner for optimalisering av prosessen

43 Dispergering Mekanisk behandling av massen Høy massekonsistens (30%) Formål: Fjerning av stickies Fragmentering av store svertepartikler, flekk fjerning Lyshetsnedgang pga. større overflate på eksisterende trykksvertepartiker Følges gjerne av nytt avsvertingstrinn (eks. etterflotasjon) Spesifikt energiforbruk: 50-100 kwh/tonn Papir trykket med Xerox- eller lasertoner er forurensing ved varmdispergering Høy temperatur fører til mykgjøring av svertepartikler, smører mykgjort toner utover fibrene ONP/OMG

44 Fraksjonering Bruker trykksiler Kort- og langfiberfraksjon på ulike PM Flerskiktsmaskiner, eks. kortfiberfraksjon ytterst Stickies og flekker anrikes i langfiberfraksjon Kortfiberfraksjon kan gi jevnere overflate Maling eller dispergering av bare langfiberfraksjon før tilbakeblanding Lavere energiforbruk Dispergering av bare kortfiberfraksjon før bruk i ytterskikt Mer renhet for pengene

45 Oppgradering Behandling Type fiber Fordeler Ulemper Ozon, oksygen Kjemisk Økt styrke Pris Alkali Kjemisk Økt styrke Pris Kationisk stivelse Alle Økt styrke Økt freeness Pris Innvirker på bakvannskjemien Økt COD-utslipp Enzym (cellulaser) Kjemisk Økt freeness Lavere fiberstyrke Pris Maling/ raffinering Alle Økt styrke Energiforbruk Langsommere avvanning på papirmaskinen

46 Bleking Blekekjemikalium Peroksid (H 2 O 2 ) Brukes til Merknad Mekanisk Kjemisk Ofte tilsatt i oppslåer Ditionitt (S 2 O 4 2 ) Mekanisk FAS (NH 2 C(NH)SOO ) Mekanisk Klordioksid Klor Ozon Kjemisk Effektiv til fjerning av tilsatt farge Løser opp CaCO 3 (fyllstoff) Lite brukt, fargefjerning

47 Måling av renhet Lyshet både fiberens egenlyshet og trykksvertemengde ERIC (Effective Residual Ink Concentration) Optisk trykksvertemengde Fargetone Flekktelling bildeanalyse Makrostickies siling (miniflis-sil), evt. bildeanalyse Mikro-/sekundære stickies avsetningsforsøk Fyllmiddel aske Finfraksjon (McNett)/fiberlengdefordeling (Kajaani/Fibermaster/ ) Friksjonskoeffisient

48 ERIC Effective Residual Ink Concentration introdusert 1984 Optisk mål på trykksverte Måler lyshet ved 950 nm (IR-området) Både lignin og trykksverte absorberer ved 457 nm Bare trykksverte absorberer ved 900 nm Patentert metode (Technidyne), ikke ISO-standard Alternativt: Måling ved 700 nm (INGEDE*)-standard) Gir et mål på lyshetstap som skyldes trykksverte Tar ikke hensyn til lyshetstap pga. ligninet Samme fysiske mengde trykksverte kan gi ulik ERIC-verdi Avhenger av partikkelstørrelse Små trykksvertepartikler gir høyere ERIC-verdi enn små *) Internationale Forschungsgemeinschaft Deinking-Technik, http://www.ingede.de/ INGEDE standardmetoder: http://www.ingede.de/ingindxe/methods/meth-e.html

49 Fargetone: CIE-systemet Lyshetsmåling skjer ved 457nm (blått lys) Fargestoffer i sverte og fiberfarge påvirker fargetonen til DIP-masse Ofte rosa-aktig fargeskjær CIE L*a*b* Tredimensjonalt koordinatsystem Kan tallfeste både lyshet og fargetone Fargefjerningsindeks (dye removal index), DRI: ΔR DRI = 100 R ( 100 ) 2 2 1 2 2 2 2 R = L + a + b Δ R = R R 2 2 2 2 1 Hvit: L* = 100 Grønn: -a* Blå: -b* Svart: L* = 0 Gul: +b* Rød: +a*

50 Stickies Sticky particles (klissete partikler) som kommer inn med papirråstoffet Litteraturen skiller mellom Stickies: Returpapirbasert Pitch: Ferskfiberbasert White pitch: Fra bestrykningsskikt på vrakpapir Myke, kan deformeres i skjærfelt Kan være vanskelige å sile fra Ofte omtrent samme densitet som fiberen Vanskelig å fjerne med sykloner Kan aggregere og gi avsetninger Kan gi flekker i papiret

51 Stickykontroll prinsipper Endre Overgang til mer resirkulerings-vennlige materialer Unngå Råstoffkontroll Kjemikaliekontroll Fjerne Siling Rensing Flotasjon Vasking Dispergere Passivere Mineraler Tensider Polymere Fikseringsmidler Forebygge Overflatemodifikasjon av virer, filter og ruller Systemrens

52 Hvordan motvirke stickies? Kontroll med papirråstoff Tilføre minst mulig forurensinger Høykonsistens oppslåing Minst mulig fragmentering av stickies Effektiv siling og flotasjon Mekanisk fjerning av primære stickies, som så store partikler som mulig Presse til høy tørrhet ( midjer ) Lav overbæring av prosessvann med sekundære stickies Liten variasjon i prosessvariable Unngå store endringer i kjemikalietilsetning Jevn ph og temperatur Bakvannsrensing ( nyrer ) Mikroflotasjon, ultrafiltrering Utblødning av kontaminert vann Vannbehandling nær problemet

53 Prosessdesign returfiberanlegg Grunnleggende prinsipper Fjerning av forurensninger tidligst mulig Isolerte vannsystemer (flere løkker) Pressing til høy tørrhet mellom vannsystemene Motstrøms vannføring, friskvann i størst mulig grad til renest fiber Intern vannrensing primært for det reneste vannet Friskvann Loop 1 Loop 2 PM

54 Konklusjoner På grunn av uunngåelige tap i innsamling og returpapirframstilling, trenger verden jevn og tilstrekkelig høy tilførsel av ferskfiber Dagens utnyttede skog- og plantasjeressurser gir ikke tilstrekkelig tilførsel av ferskfiber for å opprettholde verdens papirproduksjon Særlig på lokalt nivå Resirkulering av papir er i dag etablert praksis, og papirindustrien anser returpapir for å være et høyverdig fiberråstoff på linje med skog Resirkulert papir har ulike egenskaper sammenlignet med papir fra ferskfiber I noen produkter er resirkulert papir ikke ønskelig I noen produkter er returfiber et minst like godt råstoff som ferskfiber

55 Materiale fra bl.a. Voith Paper, Lier Aanon Røring, Norske Skog Research Birgitta Vikström, Norske Skog Research Göttsching, L., Pakarinen, H. (eds.): Papermaking Science and Technology, Book 7: Recycled Fiber and Deinking, Fapet Oy, Helsinki 2000, ISBN 952-5216-07-1 Technology of Paper Recycling, McKinney (ed.), Blackie 1995, ISBN 0-7514-0017-3 Returfiber, Gavelin, Skogsindustrins Utbildning i Markaryd 1993, ISBN 91-7322-167-8 Reference Document on Best Available Techniques in the Pulp and Paper Industry, Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC), http://eippcb.jrc.es/ Confederation of European Paper Industries (CEPI), http://www.cepi.org/

56 Tillegg: Norske returfiberfabrikker Fabrikk Produkt Råstoff Peterson Linerboard, Moss Peterson Linerboard, Ranheim Kraftliner Testliner, hylsepapp, bygningspapp Brun returpapp (30%) Ublekt sulfatmasse Brun returpapp Norske Skog Skogn Avispapir Aviser, magasiner, TMP Smurfit Sunland-Eker Hurum Papirfabrikk Glomma Papp Mykpapir Kontorpapir Hylsepapp, bygningspapp m.m. Aviser, magasiner, kontoravfall, blekt sulfatmasse Drikkekartong, blekt sulfatmasse Bølge- og maskinpapp

57 Forbruk av returpapir i Norge 1960 2002 500 400 1000 tonn 300 200 100 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000