Papier/Karton

Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
20. Diskussionsforum Ökobilanzen, 19. September 2003
ETH Zürich / Session „Holz/Papier“
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Papier/Karton
Roland Hischier
Eidgenössische Materialprüfungs- und –forschungsanstalt (EMPA)
Abteilung „Nachhaltige Informationstechnologie“, St. Gallen
[email protected]
Folie 2
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Präsentation Roland Hischier
Inhalt
• Was ist bilanziert worden:
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
- Systemgrenzen
- berücksichtigte Typen
• Wie wurde es bilanziert :
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
- benutzte Datenquellen
- Vorgehensweise
- Gemeinsamkeiten
• Beispiel LWC-Papier
• Fazit / Ausblick
Folie 3
Präsentation Roland Hischier
Die Systemgrenzen
Schweiz
Holzschnitzel
Mitteleuropa
Holz
(Stämme)
Holzschnitzel
Skandinavien
Holz
(Stämme)
Holzschnitzel
Holz
(Stämme)
Zellstoffwerk
Integriertes
Papier-/Kartonwerk
Nicht-integriertes
Papier-/Kartonwerk
Papier/Karton
ab Regionallager
Altpapiersammlung
Folie 4
Integriertes
Papier-/Kartonwerk
Papier/Karton
ab Regionallager
Europa
Altpapiersammlung
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Marktzellstoff
Die Sorten
Sulfatzellstoff
chemischer Zellstoff
Sulfitzellstoff
Chemisch-thermomechanischer Zellstoff (CTMP)
mechanischer Zellstoff
Thermomechanischer Zellstoff (TMP)
Holzschliff (SGW)
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Zeitungspapier
graphische Papiere, basierend auf
mechanischem Zellstoff
SC-Papier
Papier
LWC-Papier
graphische Papiere, basierend auf chemischem Ungestrichenes holzfreies Papier
Zellstoff
Gestrichenes holzfreies Papier
graphische Papiere, basierend auf Altpapier
Recyclingpapier mit Deinking
Recyclingpapier ohne Deinking
ungebleichtes Verpackungspapier
Verpackungspapiere
gebleichtes Verpackungspapier
Karton
Zellstoffkarton, gebleicht (SBB)
Zellstoffkarton, ungebleicht (SUB)
Karton
Chromokarton (FBB)
Duplex-/Triplexkarton (WLC)
Wellkartonrohpapiere
Wellkartonmaterial
Wellkarton
Folie 5
Präsentation Roland Hischier
Die Datenquellen
Kennzeichen
Vorteile
Nachteile
Buwal 250
Vormaliges Schweizerisches
Ökoinventar betreffend grapischen
Papiere und Verpackungsmaterialien
• Schweizer Verhältnisse
• Alter der Daten (Mehrzahl der
Daten von 1993/94)
CER
Umweltberichte, erstellt für einzelne
Papier-/Kartonwerke oder für ganze
Konzerne
• Öffentlich zugängliche Daten
• Kein Standard für Reporting
vorhanden & deshalb sind Zahlen
in verschiedenen CER
unterschiedlich aufgeführt (und
schwer zu vergleichen)
FEFCO
Ökoinventar der Europäischen
Wellkartonindustrie
• "echte" Durchschnittswerte,
basierend auf mehr als 50% der
jeweiligen Produktion
• Deckt nur den Bereich "Wellkarton"
ab
Fragebogen
Fragebogen, versandt an die
Hauptproduzenten von Papier /
Karton in der Schweiz
• Daten der aktuellen Produktion im
jeweiligen Sektor
• nicht alle Fragebogen wurden
ausgefüllt
KCL EcoData
Kommerzielle Datenbank der
finnischen Forschungsstelle KCL mit
Einheitsprozessen von
verschiedenen Typen von Zellstoff,
Papier & Karton
• Datensätze erstellt von Fachleuten,
typische Werte darstellend
Deutsche Ökobilanzstudie über
graphische Papiere in Deutschland
• Datensätze der deutschen
Produktion
UBA
Folie 6
• nur CH-Produzenten befragt
• sehr detaillierte Datenbank
(mehrere Datensätze pro Sorte
vorhanden)
• Copyright-geschützt - deshalb nur
Durchschnittswerte benutzbar für
ecoinvent
• nicht alle Datensätze sind als
Einheitsprozesse abgebildet
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Die Vorgehensweise
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Daten erheben
Daten
dokumentieren
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Daten
vergleichen
LCI-Data
u kt
astr
r
f
n
I
ur
Eingabedaten
ausrechnen
Ab
Ent fallsorg
un
Folie 7
g
Präsentation Roland Hischier
Infrastruktur
• 1 generelles Modul für „Papiermaschine“ – basierend auf Info
von Hersteller & eigenen Annahmen
• Je 1 Modul für „Integriertes Produktionswerk“, „Nichtintegriertes Produktionswerk“, „Zellstoffwerk“
– Flächenbeanspruchung & Anzahl Papiermaschinen:
Durchschnitt versch. Werke in CH, D, SE, SF
– Übrige Infrastruktur basierend auf eigener Abschätzung
Folie 8
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Abfälle
• Für jede Art von Abfall gibt es ein spezifisches Modul, welches
Zusammensetzung und Art der Entsorgung definiert
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
– Beispiel Entsorgung Deinking-Schlamm:
• 100% interne Verbrennung
-> Entsorgung = 0.44 kg Asche / kg Schlamm auf Deponie
• Datenquellen: Literatur (Lehrbücher, EU-IPPC-Bericht)
Folie 9
Präsentation Roland Hischier
Beispiel
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
• Lightweight coated paper (LWC-paper)
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
LWC
LWC paper
paper is
is used
used for
for magazines,
magazines, catalogues
catalogues and
and advertising
advertising
material
material in
in long
long printing
printing runs
runs where
where excellent
excellent printing
printing quality
quality
and
and image
image reproduction
reproduction is
is required.
required.
LWC
LWC paper
paper is
is essentially
essentially aa thin
thin paper
paper made
made from
from ground
ground spruce
spruce
pulpwood,
pulpwood, reinforced
reinforced with
with aa small
small proportion
proportion of
of kraft
kraft pulp
pulp to
to add
add
strength.
strength. The
The resulting
resulting paper
paper is
is then
then covered
covered with
with coating
coating in
in
which
which the
the most
most important
important constituent
constituent is
is fine-grained
fine-grained clay.
clay. The
The
result
result is
is aa printing
printing paper
paper with
with extremely
extremely good
good printing
printing
properties,
properties, particularly
particularly with
with regard
regard to
to image
image reproduction.
reproduction.
laut Homepage von SCA (www.publicationpapers.sca.com)
Folie 10
Präsentation Roland Hischier
Die Systemgrenzen von LWC-Papier
Emissionen in die Luft
Produktion
mech. Zellstoff
Brennstoff
Wärmeproduktion
Interner Abfall
Abwasser
Emissionen
ins Wasser
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Holz
Strom
Papiermaschine
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Chem. Zellstoff
Füllstoffe
Hilfsstoffe
LWC Papier
Strom
Abwasserreinigung
DIP (deinked pulp)
Produktion
Materialflüsse
Energieflüsse
Abwasser
Strom
Altpapier
Hilfsstoffe
Folie 11
Präsentation Roland Hischier
Die Datenquellen von LWC-Papier
• Ausgefüllter Fragebogen von einem LWC-Produzenten
• CER von verschiedenen europäischen Produzenten (aus
Deutschland und Skandinavien)
• Finnische LCA Datenbank EcoData von KCL
• Deutsche LCA Studie über graphische Papiere
• Europäische IPPC BAT Dokumentation über die Papier- &
Kartonindustrie
Folie 12
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Ermittlung Eingabedaten
1. Daten aus den Quellen zusammenstellen
KCL
all amounts in g
CER
Company
848.9
-
EcoData
softwood
810.0
moisture (%)
wood, thinnings
0
140
-
361.2
140
140
moisture (%)
Chips from saw mill
221.0
54
54
UBA
Nord
BRD
-
-
884.0
15
15
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
IPPC
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
-
Feuchtegehalt
unterschiedlich ….
220.5
18.4
625.4
18.3
899.8
0
10
54
15
15
0
-
217.9
666.2
273.0
286.0
259.0
sulfate
sulfate
sulfate
sulfate
sulfate
24.5
15.3
258.7
-
-
17.2
-
-
moisture (%)
Purchased pulp
Type of pulp
Waste paper for DIP
Purchased DIP
24.4
Folie 13
361.0
Präsentation Roland Hischier
Ermittlung Eingabedaten
1. Daten aus den Quellen zusammenstellen
KCL
all amounts in g
CER
810.0
moisture (%)
wood, thinnings
Nord
848.9
0
140
-
361.2
moisture (%)
Chips from saw mill
220.5
moisture (%)
Purchased pulp
-
-
-
884.0
-
-
899.8
361.0
140
54
18.4
625.4
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
15
18.3
10
54
15
15
0
-
217.9
666.2
273.0
286.0
259.0
sulfate
sulfate
sulfate
sulfate
sulfate
24.5
15.3
258.7
-
-
17.2
-
-
24.4
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
IPPC
BRD
221.0
0
Type of pulp
Waste paper for DIP
Purchased DIP
UBA
Company
EcoData
softwood
2. Daten auf gleiche Feuchte umrechnen
KCL
all amounts in g
softwood
wood, thinnings
wood chips
purchased pulp
Total Input
1
CER
Company
EcoData
1
143.5
406
IPPC
UBA
Nord
BRD
768.7
16
782
361
810.0
220
353.7
150.5
17
24.4
252.8
873.2
273.0
299.7
259.0
1054.9
773.7
1422.8
1057.6
1082.2
620.0
Where a waste paper input is reported, a yield of 80% is assumed for the DIP production
Folie 14
Präsentation Roland Hischier
Ermittlung Eingabedaten
1. Daten aus den Quellen zusammenstellen
KCL
all amounts in g
CER
Company
810.0
848.9
-
0
140
EcoData
softwood
moisture (%)
wood, thinnings
-
moisture (%)
Chips from saw mill
moisture (%)
Purchased pulp
220.5
221.0
140
54
18.4
625.4
-
884.0
all amounts in g
-
-
-
899.8
361.0
study
15
18.3
10
54
15
15
0
-
217.9
666.2
273.0
286.0
259.0
sulfate
sulfate
sulfate
sulfate
sulfate
24.5
15.3
258.7
-
-
17.2
-
-
24.4
This
IPPC
BRD
-
0
Type of pulp
Waste paper for DIP
Purchased DIP
361.2
UBA
Nord
1210.1
softwood
moisture (%)
KCL
all amounts in g
purchased pulp
1
Total Input
1
UBA
CER
Company
Nord
BRD
810.0
220
353.7
150.5
17
143.5
406
768.7
16
782
361
24.4
252.8
873.2
273.0
299.7
259.0
1054.9
773.7
1422.8
1057.6
1082.2
620.0
EcoData
softwood
wood, thinnings
wood chips
IPPC
Where a waste paper input is reported, a yield of 80% is assumed for the DIP production
-
moisture (%)
28.5
Chips from saw mill
moisture (%)
70
217.9
Purchased pulp
Type of pulp
Folie 15
43.5
-
Präsentation Roland Hischier
Name
Eingabedaten
Location
Unit
Location
Unit
resource, in water
wood
pulp
waste paper
chemicals
Inputs
energy
infrastructure
transports
waste disposal
services
product
air emission
Outputs
Folie 16
sulfate
Waste paper for DIP
Purchased DIP
3. Eingabedaten
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
140
wood, thinnings
2. Daten auf gleiche Feuchte umrechnen
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
water emission
Water, cooling, unspecified natural origin
Water, unspecified natural origin
chips, Scandinavian softwood (plant-debarked), u=70%, at plant
industrial residue wood, softwood, forest-debarked, u=70%, at plant
industrial wood, Scandinavian softwood, under bark, u=140%, at forest road
industrial wood, softwood, under bark, u=140%, at forest road
sulphate pulp, average, at regional storage
waste paper, mixed, from public collection, for further treatment
waste paper, sorted, for further treatment
potato starch, at plant
kaolin, at plant
malusil, at plant
aluminium sulphate, powder, at plant
bentonite, at processing
limestone, milled, loose, at plant
chlorine, liquid, production mix, at plant
hydrogen peroxide, 50% in H2O, at plant
sodium chlorate, powder, at plant
sodium dithionite, anhydrous, at plant
sodium hydroxide, 50% in H2O, production mix, at plant
sulphur dioxide, liquid, at plant
sulphuric acid, liquid, at plant
latex, at plant
urea, as N, at regional storehouse
carboxymethyl cellulose, powder, at plant
chemicals inorganic, at plant
chemicals organic, at plant
electricity, medium voltage, production NORDEL, at grid
electricity, medium voltage, production UCTE, at grid
electricity, medium voltage, at grid
hard coal, burned in industrial furnace 1-10MW
lignite briquette, burned in stove 5-15kW
natural gas, burned in industrial furnace >100kW
heavy fuel oil, burned in industrial furnace 1MW, non-modulating
wood chips, from industry, softwood, burned in furnace 300kW
integrated paper mill
transport, lorry 32t
transport, freight, rail
disposal, municipal solid waste, 22.9% water, to municipal incineration
disposal, ash from paper prod. sludge, 0% water, to residual material landfill
disposal, sludge from pulp and paper production, 25% water, to sanitary landfill
disposal, wood ash mixture, pure, 0% water, to sanitary landfill
disposal, hazardous waste, 0% water, to underground deposit
paper, woodcontaining, LWC, at plant
Heat, waste
AOX, Adsorbable Organic Halogen as Cl
BOD5, Biological Oxygen Demand
COD, Chemical Oxygen Demand
Nitrogen
Phosphorus
Suspended solids, unspecified
NORDEL
RER
NORDEL
RER
RER
RER
RER
DE
RER
RER
RER
DE
CH
RER
RER
RER
RER
RER
RER
RER
RER
RER
RER
GLO
GLO
NORDEL
UCTE
GB
RER
RER
RER
RER
CH
RER
RER
RER
CH
CH
CH
CH
DE
RER
m3
m3
m3
m3
m3
m3
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kWh
kWh
kWh
MJ
MJ
MJ
MJ
MJ
unit
tkm
tkm
kg
kg
kg
kg
kg
kg
MJ
kg
kg
kg
kg
kg
kg
paper, woodcontaining,
LWC, at plant
RER
kg
2.40E-02
2.07E-02
1.64E-05
2.09E-05
4.92E-04
6.29E-04
2.18E-01
2.17E-02
2.17E-02
1.19E-02
3.14E-01
3.28E-02
1.70E-03
6.40E-04
1.44E-03
7.00E-06
8.78E-03
2.00E-04
1.64E-03
1.74E-02
5.50E-03
5.20E-04
2.92E-02
3.04E-04
2.53E-03
1.04E-02
1.04E-02
7.02E-01
8.51E-01
4.64E-02
1.16E-01
1.02E-01
3.17E+00
4.94E-01
3.04E+00
5.44E-11
2.72E-01
4.93E-01
1.40E-03
2.13E-04
7.56E-04
7.35E-03
2.00E-04
1.00E+00
5.76E+00
1.60E-06
1.10E-04
2.20E-03
4.30E-05
7.60E-06
3.40E-04
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Kumulierte Daten (Inventar)
Name
Location
Unit
Infrastructure
LCIA results
cumulative energy demand
cumulative energy demand
cumulative energy demand
cumulative energy demand
cumulative energy demand
LCI results
resource Land occupation
air
Carbon dioxide, fossil
air
NMVOC
air
Nitrogen oxides
air
Sulphur dioxide
air
Particulates, < 2.5 um
water
BOD
soil
Cadmium
Æ LWC
Unit
non-renewable energy resources, fossil
non-renewable energy resources, nuclear
renewable energy resources, water
renewable energy resources, wind, solar, geotherma
renewable energy resources, biomass
total
total
total
total
total
total
total
total
paper,
paper,
paper,
paper,
woodcontainin
woodfree,
recycling, with woodcontaini
g,
coated, at
deinking, at
ng, LWC, at supercalendre
integrated mill
d (SC), at
plant
plant
plant
RER
RER
RER
RER
kg
kg
kg
kg
0
0
0
0
MJ-Eq
MJ-Eq
MJ-Eq
MJ-Eq
MJ-Eq
2.0E+1
4.9E+0
8.1E-1
1.3E-1
3.5E+0
2.0E+1
7.7E+0
2.9E+0
2.8E-1
2.6E+1
1.4E+1
6.8E+0
3.0E+0
2.7E-1
2.8E+1
1.8E+1
3.0E+0
6.9E-1
7.9E-2
3.6E+1
m2a
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
6.2E-1
1.4E+0
6.1E-4
2.5E-3
2.9E-3
3.2E-4
2.2E-3
6.5E-9
4.5E+0
1.2E+0
9.2E-4
4.3E-3
4.3E-3
6.9E-4
1.9E-3
9.0E-9
5.4E+0
9.6E-1
7.5E-4
3.6E-3
3.5E-3
6.6E-4
2.2E-3
7.9E-9
4.1E+0
1.1E+0
1.1E-3
4.6E-3
3.7E-3
1.2E-3
2.9E-3
3.8E-9
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
• CED fossil ähnlich wie bei Recycling sowie holzfreiem Papier
• Luftemissionen von ähnlicher Grösse bei allen Sorten
• Wasseremission bei holzfreiem Papier höher
Folie 17
Präsentation Roland Hischier
Kumulierte Daten (bewertet)
human
health
30%
ecosystem
quality
36%
EcoIndicator’99
(H,A)
resources
34%
Folie 18
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
Kumulierte Daten (bewertet) / II
100%
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
80%
waste disposal
services
transports
60%
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter
infrastructure
heat
40%
electricity
other chemicals
20%
fillers
0%
Total
land
occupation
respiratory
effects
carcinogenics climate change
-20%
fossil fuels
waste paper as
raw material
market pulp
(sulphate)
wood
Direct impact
-40%
-60%
Folie 19
Präsentation Roland Hischier
Fazit / Ausblick
• Durchschnittsdaten der wichtigsten Arten von Papier / Karton
für europäische Verhältnisse im Jahre 2000 sind in der Datenbank ecoinvent enthalten.
• Repräsentativität der verschiedenen Datensätze ist nicht
gleich – einige Datensätze basieren auf deutlich weniger Infos
als andere. (-> Qualitätsindikatoren)
• Zusammenarbeit mit europäischen Papier-/Kartonindustrie als
Möglichkeit um bei zukünftigem Updates eine Verbesserung der
Daten zu erreichen
Folie 20
Präsentation Roland Hischier
Schweizer Zentrum
für Ökoinventare
Eine gemeinsame Initiative
des ETH-Bereichs
und Schweizerischer
Bundesämter