Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 4 - nova-Institut ...
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Zellstoff 289<br />
Sulfatverfahren<br />
(siehe Hauptartikel Sulfatverfahren)<br />
Das Sulfatverfahren (auch Sulfataufschluss o<strong>der</strong> -prozess) wird wegen<br />
<strong>der</strong> festeren Fasern auch Kraft-Verfahren genannt. Es ist nach <strong>der</strong><br />
„Make-up-Chemikalie“ des Prozesses, dem Glaubersalz (Natriumsulfat,<br />
Na 2 SO 4 ), benannt. Die aktiven Substanzen s<strong>in</strong>d Natronlauge und<br />
Natriumsulfid. Der Aufschluss f<strong>in</strong>det überwiegend <strong>in</strong> kont<strong>in</strong>uierlichen<br />
Kochern statt. Auch Modifikationen des ursprünglichen<br />
Batch-Prozesses werden angewandt. Die Hackschnitzel werden mit <strong>der</strong><br />
Kochlauge imprägniert und von oben den stehenden Reaktoren<br />
zugeführt. Bei e<strong>in</strong>er Temperatur bis zu 170 °C werden<br />
Papiermühle <strong>in</strong> Georgetown, South Carol<strong>in</strong>a<br />
Holzbestandteile, wie Hemicellulosen und Lignane, alkalisch gelöst.<br />
2−<br />
Das Lign<strong>in</strong> wird durch nukleophile Etherspaltung <strong>der</strong> Sulfitionen (SO ) depolymerisiert. E<strong>in</strong> Abbau <strong>der</strong><br />
3<br />
Cellulosefasern ist unerwünscht, weshalb <strong>der</strong> Aufschlussprozeß abgebrochen wird, bevor das gesamte Lign<strong>in</strong> <strong>in</strong><br />
Lösung gegangen ist. In ungebleichtem Zellstoff s<strong>in</strong>d daher noch etwa 2 % bis 3 % Lign<strong>in</strong> enthalten. [1] In e<strong>in</strong>er<br />
Produktionsl<strong>in</strong>ie e<strong>in</strong>e Anlage zur Zellstoffherstellung werden jährlich bis zu 1,3 Million t Zellstoff produziert.<br />
Sulfitverfahren<br />
(siehe Hauptartikel Sulfitverfahren)<br />
Das zum Sulfitverfahren (auch Sulfitaufschluss o<strong>der</strong> -prozess) benötigte Schwefeldioxid wurde früher durch direktes<br />
Verbrennen von Schwefel o<strong>der</strong> Rösten von sulfidischem Erz erzeugt und durch e<strong>in</strong>en hölzernen Turm mit<br />
Kalkste<strong>in</strong>en geleitet. Durch Berieselung mit kaltem Wasser, bildete sich die benötigte Calciumbisulfitlösung mit<br />
zusätzlichem freien Schwefeldioxid. Heute wird flüssiges Schwefeldioxid verwendet. Der saure Sulfitprozess löst<br />
den Verbund zwischen Lign<strong>in</strong> und Cellulose durch Sulfonierung und Etherspaltung des Lign<strong>in</strong>s. Der niedrige<br />
pH-Wertes schädigt die Struktur <strong>der</strong> Celluloseketten an den Acetalbrücken zwischen den Zuckermolekülen. Der<br />
kristall<strong>in</strong>e Bereich <strong>der</strong> Cellulose bleibt dabei stabil. [1] Die Faserfestigkeit des Sulfitzellstoffes ist schlechter als bei<br />
Sulfatzellstoff. Das hydrophile, sulfonierte Lign<strong>in</strong> ist gut wasserlöslich und kann zu Lignosulfonaten<br />
weiterverarbeitet werden. Diese kommen z. B. bei Dispersionsfarbstoffen als Hilfsmittel zum E<strong>in</strong>satz.<br />
Zur Herstellung von Papier ist fast immer e<strong>in</strong>e Zellstoffbleiche erfor<strong>der</strong>lich, die Lign<strong>in</strong>reste durch Oxidation löst.<br />
Beim Sulfitprozess werden durch die alkalische Bleiche zusätzlich Hemicellulosen gelöst.<br />
Die Ausbeuten pro Trockenmasse Holz betragen beim Sulfatverfahren 40 % bis 45 % und beim Sulfitverfahren 45 %<br />
bis 50 %. Die Abwasserbelastung korreliert direkt mit <strong>der</strong> Menge an gelöster Substanz.<br />
Chemikalienrückgew<strong>in</strong>nung<br />
Beim klassischen Mitscherlich-Verfahren wurde die Ablauge des Calciumsulfit-Aufschlusses über den Vorfluter<br />
entsorgt. Somit belastete die Hälfte <strong>der</strong> e<strong>in</strong>gesetzten Holzmasse das Abwasser und die Gewässer. Mo<strong>der</strong>ne<br />
Zellstoffanlagen gew<strong>in</strong>nen die Aufschlusschemikalien zurück. Wegen <strong>der</strong> Bildung von Calciumsulfat-Ablagerungen<br />
(Gips) wird <strong>in</strong> Mitteleuropa - mit wenigen Ausnahmen - nur noch das saure Magnesiumsulfit-Verfahren<br />
durchgeführt. Nach <strong>der</strong> „Kochung“ wird <strong>der</strong> Zellstoff gewaschen und das Abwasser e<strong>in</strong>gedampft. Man erhält die<br />
saure „Schwarzlauge“. Bei <strong>der</strong>en „Verbrennung“ wird Magnesiumsulfit thermisch <strong>in</strong> Magnesiumoxid (MgO) und<br />
Schwefeldioxid gespaltet. An elektrostatischen Filtern wird MgO abgeschieden und <strong>in</strong> Venturireaktoren mit dem im<br />
Rauchgas enthaltenen SO 2 wie<strong>der</strong> zu Magnesiumbisulfit (Mg(HSO 3 ) 2 ) umgesetzt.<br />
Bei <strong>der</strong> Verbrennung <strong>der</strong> „Schwarzlauge“ (schwarz bezieht sich nicht auf die Farbe, son<strong>der</strong>n die ger<strong>in</strong>ge Re<strong>in</strong>heit)<br />
unter verm<strong>in</strong><strong>der</strong>tem Luftzutritt entsteht e<strong>in</strong>e Schmelze aus Natriumcarbonat (Na 2 CO 3 ) und Natriumsulfid (Na 2 SO 3 ).<br />
Durch Auflösen <strong>in</strong> Wasser erhält man „Grünlauge“. Das Natriumcarbonat wird mit Calciumhydroxid (gelöschter