Papierherstellung belastet Umwelt und Natur

Enorme Mengen an Holz, Wasser, Energie und Chemikalien benötigt

Papier hat ein sehr gutes ökologisches Image in der Öffentlichkeit. Den wenigsten ist dabei bewusst, dass mit der Papierherstellung erhebliche Umweltbelastungen einhergehen.

Abgeholztes Waldgebiet in Schweden. Das Holz für Papier stammt aus industrieller Forstwirtschaft, nicht aus naturnahen Wäldern. - Foto: iStock.com/kn1

Nur den wenigsten Menschen ist bewusst, welche erheblichen Umweltauswirkungen die Papierherstellung mit sich bringt. Denn die Produktion benötigt große Mengen Holz, Wasser, (fossile) Energie und Chemikalien. Nicht nur bei der Herstellung des Papierbreis, sondern auch bei der Weiterverarbeitung werden zahlreiche umweltschädigende Chemikalien eingesetzt wie Chlor oder Säuren als Beizmittel, Basen und Lösungsmittel. Zudem verschlechtert der Energiebedarf die Ökobilanz von Papier: Die Papierindustrie gehört zu den sechs energieintensiven Industrien in Deutschland. Auch ist der Beitrag zur aquatischen Eutrophierung, das heißt zu einem ökologisch nachteiligem Nährstoffüberschuss in Gewässern, ein negativer Aspekt der Papierherstellung.

Auswirkungen der Papierherstellung auf die Wälder weltweit

Gesunde Wälder sind Orte großer Schönheit und reich an biologischer Vielfalt. Durch Ihre Filter- und Verdunstungsfunktion produzieren sie saubere Luft, binden Treibhausgase und stabilisieren so das Klima der Erde, ihre Schwammfunktion generiert sauberes Wasser und schützt uns vor Hochwasser und Erosion. In Europa und international wird der Frischzellstoff für die Papierherstellung größtenteils durch industrielle Forstwirtschaft gewonnen, welche diese wichtigen Funktionen für Mensch und Natur oft schwer beschädigt.

Monokulturen und Kahlschläge vernichten Waldbiodiversität und begünstigen beispielsweise Bodenerosion, Trockenheit, Schädlingsbefall und Sturmschäden. Diese Schutzfunktionen und die Fähigkeit gesunder Wälder, Kohlenstoff ober- und unterirdisch zu speichern, werden durch Monokulturen und Kahlschlag schwer beschädigt. Für die Herstellung von Papierprodukten gibt es einen massiven industriellen und teilweise illegalen Holzeinschlag und damit auch ein dramatisches Schwinden des Urwaldbestandes. So verlor Indonesien laut Experten zwischen 2000 und 2010 doppelt so viel Waldfläche durch die Zellstoffindustrie als durch Palmölplantagen.

Während die Aufmerksamkeit vor allem auf Palmöl, Soja und andere Agrarrohstoffe als Ursachen für die weltweite Zerstörung und Schädigung von Wäldern gerichtet ist, bleibt die Papier- und Zellstoffindustrie als Mitverursacher weitestgehend außerhalb des öffentlichen Fokus.

Woher stammen Holz, Zellstoff und Papier für unsere Papierprodukte?

Mit durchschnittlich fast 230 Kilogramm Papier pro Person ist der Papierverbrauch in Deutschland extrem hoch. Dazu stammen über 75 Prozent des hier zu Papier verarbeiteten Zellstoffs (Primärfasern) aus Importen, wie die folgende Grafik zeigt. Die Zellstoffproduktion auf Holz-Basis ist der energieintensivste Prozessschritt. Deutschland trägt somit Verantwortung für die Umweltschäden in anderen Ländern, die durch die Zellstoff- und Papierproduktion entstehen. Die Abholzung von Urwäldern weltweit ist direkt mit dem Papierverbrauch in Deutschland verbunden.

Zellstoffimporte für Papierproduktion in Deutschland - Grafik: NABU/sichtagitation

Brasilien ist Deutschlands wichtigstes Zellstoff-Importland

Brasilien ist für Deutschland das Haupt-Importland von Zellstoff (auch Zellulose genannt), hier kommt fast ein Drittel des importierten Zellstoffs her. Insgesamt stammen über 20 Prozent des in Deutschland verarbeiteten Zellstoffs aus Brasilien. Die genaue Herkunft des genutzten Holzes zurückzuverfolgen, gestaltet sich aufgrund fehlender gesetzlicher Vorgaben schwierig und die Hersteller-Firmen halten sich bedeckt. Brasilien unter Präsident Bolsonaro machte Schlagzeilen durch das Aufweichen von Umweltschutzgesetzen und voranschreitender Rodung des Amazonasregenwaldes.

An zweiter Stelle der Zellstoff-Importländer rangiert Finnland mit circa 17 Prozent, an dritter Stelle Schweden mit circa 16 Prozent. Finnland wiederum importiert für die Zellstoffproduktion unter anderem Holz aus Russland, welches zum Teil aus Urwäldern stammt.

Betrachtet man die Importe von bereits produziertem Papier zur hiesigen Weiterverarbeitung, importiert Deutschland die größten Mengen aus Schweden, Finnland und Österreich. Hier ist Deutschland allerdings als der größte Papierproduzent Europas selbst Nettoexporteur. Das heißt: Deutschland exportiert mehr fertiges Papier als es importiert (Exportüberschuss von 3,2 Millionen Tonnen). Demgegenüber ist Deutschland Nettoimporteur bei Zellstoff (Importüberschuss von 2,5 Millionen Tonnen). Insgesamt zeigt sich hier ein bekanntes Muster des ökologisch ungleichen Tauschs. Es wird sich der vergleichsweise günstigen Rohstoffe ökonomisch schwächerer Länder bedient, während der monetäre Gewinn in Deutschland entsteht. Ökologische sowie soziale Folgen werden so ins Ausland verlagert.

Auswirkungen der Papierherstellung auf die (Ur-)Wälder

Die Papierherstellung geht mit einem massiven industriellen und teilweise illegalen Holzeinschlag einher und ist einer der Gründe für den Verlust des Urwaldbestandes. Laut Society for Conservation Biology gingen in Indonesien zwischen 2000 und 2010 knapp zwei Millionen Hektar Urwald auf Grund der Holzernte für die Zellstoffindustrie verloren. Das ist die doppelte Fläche im Vergleich zu den Waldverlusten für Palmölplantagen, die aber eine wesentliche höhere mediale Aufmerksamkeit erfahren.

Um die wachsende Nachfrage bei schwindenden Urwäldern bedienen zu können, werden zunehmend Monokultur-Holzplantagen mit schnell wachsenden Baumarten wie Eukalyptus angelegt, welche hohe Erträge versprechen. Dies führt dazu, dass komplette Waldökosysteme durch Holzeinschlag oder Waldumwandlung in extrem artenarme Rohstofflager verwandelt werden. Diese Monokulturen laugen durch ihren einseitigen Nährstoffbedarf die Böden aus, begünstigen Bodenerosion und sind anfällig gegenüber Schädlingsbefall und Sturmschäden. Sie verlangen hohe Pestizid- und Düngereinsätze, verbrauchen große Mengen Wasser und verschmutzen gleichzeitig die Wasserressourcen und Böden. Insbesondere Eukalyptus fördert außerdem mit seinen hochbrennbaren Ölen die Wahrscheinlichkeit und Intensität von Waldbränden, wie jüngst bei der portugiesischen Waldbrandkatastrophe 2019 zu beobachten war.

Hinzu kommt, dass vielerorts auch Landrechte der Menschen vor Ort verletzt werden. Waldbewohner*innen und kleinbäuerlich Wirtschaftenden wird die Lebensgrundlage entzogen, indem für sie wertvolle Flächen in artenarme Plantagen umgewandelt werden. In vielen der Länder mangelt es an gesetzlicher Regulierung, so dass die Zellstoffindustrie dort besonders kostengünstig produzieren kann.

Warum ist der Energie- und Wasserverbrauch bei der Papierherstellung so hoch?

Laut Umweltbundesamt (UBA) ist die Papierindustrie der weltweit fünftgrößte industrielle Energieverbraucher. Für die Produktion einer Tonne Klopierpapier aus Primärfasern (manchmal auch als Frischfasern bezeichnet) werden bis zu knapp fünf Megawattstunden (MWh) nicht-erneuerbare Energie benötigt. Das ist genauso viel wie für die Herstellung einer Tonne Stahl. Die deutsche Papierindustrie nimmt beim Vergleich des Endenergieeinsatzes nach Industriebereichen den dritten Platz nach der Metallerzeugung und der chemischen Industrie ein. Die folgende Grafik veranschaulicht den komplexen Prozess der Papierherstellung:

Wege zum Papierprodukt - Grafik: NABU/sichtagitation

Die Hauptursache für den hohen Energieverbrauch ist die Zellstoffproduktion aus Holz. Wenn Papierprodukte nicht aus Altpapier hergestellt werden, müssen erst sogenannte Primärfasern produziert werden (oberer Weg in der Grafik). Dafür werden in einem aufwändigen chemischen Verfahren die einzelnen Fasern aus dem Holz herausgelöst. Die so gewonnenen Primärfasern sind der sogenannte Zellstoff, der dann zu Papier weiterverarbeitet wird. Das Herauslösen der einzelnen Fasern aus dem Holz ist der energie- und wasserintensivste Schritt der Papierherstellung. Sehr viel weniger Energie braucht das Verfahren, um aus Altpapier sogenannte Sekundärfasern herzustellen (unterer Weg in der Grafik). Hier wird kein neues Holz benötigt wie im ersten Verfahren. Der Holzbedarf der Papierindustrie hat große Auswirkungen auf den Zustand der globalen Wälder: Ein Fünftel des Holzeinschlages weltweit geht in die Papierproduktion, das heißt in der Regel in kurzlebige Einwegprodukte. Dabei kann die intensive Bewirtschaftung von Wäldern deren natürliche Leistungsfähigkeit überfordern und die Schädigung großer Waldflächen zur Folge haben. Diese erfüllen als Ökosysteme wichtige Funktionen für Mensch und Natur.

Bei der Herstellung einer Tonne Primärfaserpapier fallen zudem bis zu 50 Kubikmeter Abwasser an. Dieses ist meist sehr stark mit Chemikalien belastet, insbesondere mit organischen Kohlenstoffverbindungen (Informationen zu Chemikalien bei der Papierproduktion). Diese können in den Kläranlagen nur bedingt abgebaut werden. Über die Kläranlage gelangen die Stoffe schließlich in die Flüsse und können beispielsweise die Bodenfruchtbarkeit negativ beeinflussen. Auch tragen die Abwässer zur aquatischen Eutrophierung bei. Diese hat zur Folge, dass in ursprünglich nährstoffarmen Gewässern Algen und Wasserpflanzen übermäßig wachsen und anderen Pflanzenarten, vielen Kleinlebewesen und Tieren die Lebensgrundlage entziehen.

Altpapierrecycling schont Klima und Natur

Durch den Einsatz von Altpapier ("Sekundärfasern) reduziert man die Umweltbelastungen sehr. So braucht man für die Produktion einer Tonne Hygienepapier aus Altpapier 71 Prozent weniger Energie und 25 Prozent weniger Süßwasser als mit Primärfasern aus Holz (siehe Grafik unten). Gleichwohl verbraucht auch das Sammeln und die Aufarbeitung des Altpapiers sowie die Herstellung von Produkten aus Altpapier viele Ressourcen. Auch können die Fasern nicht unendlich recycelt werden und die Qualität nimmt bei jedem Recyclingprozess ab. Daher ist die Abfallvermeidung noch wichtiger als das Recycling.

Ökologische Vorteile von Recyclingpapier - Grafik: NABU/sichtagitation

Wie wird aus einem Baum ein Blatt Papier?

Die Herstellung von Papierprodukten erfolgt in mehreren Schritten: Zunächst werden aus dem Holz die Zellulosefasern herausgelöst und damit die sogenannten Primärfasern produziert. Statt aus Holz kann man Fasern auch aus Altpapier gewinnen, diese werden Sekundärfasern genannt. Im nächsten Schritt werden Papier, Pappe und Karton produziert. In einem letzen Schritt werden diese Papiere zu Verpackungs-, Schreib- oder Hygienepapierprodukten weiterverarbeitet.

Hygienepapiere wie Feuchttücher können auch aus holzbasierten Textilfasern wie Viscose oder Lyocell hergestellt werden, die auch für Kleidung genutzt wird. Hier handelt es sich letztlich wie bei Zigarettenfiltern oder Cellophan-Folie um eine Art biobasierte Kunststoffe auf Basis holzbasierter Zellulose. Im Folgenden beschränken sich die Erläuterungen jedoch auf die Papierproduktion.

Um zu verstehen, wie die Papierherstellung im Einzelnen Natur und Umwelt belastet, erklärt der NABU im Folgenden die einzelnen Schritte der Papierproduktion:

1. Zellulosefasern aus dem Holz herauslösen

Im Holz stecken Zellulosefasern, die als Zellstoff für die Papierproduktion nötig sind. Holz besteht allerdings nur knapp zur Hälfte aus Zellulosefasern, die aus dem Holz herausgelöst werden müssen. Weitere Bestandteile sind Lignin und Hemicellulose (chemisch anders aufgebaut als Zellulose), die wie ein Kitt zwischen den Zellulosefasern liegen und für die Stabilität des Baumes verantwortlich sind. Zur Herstellung hochwertiger Papiere müssen die Zellulosefasern so gut wie nur möglich von Lignin und Hemicellulose getrennt werden. Letztere würden das Papier schneller vergilben lassen und die Festigkeitseigenschaften verschlechtern.

Das Herauslösen der einzelnen Fasern aus dem Holz ist der energie- und wasserintensivste Schritt der Papierherstellung. Um die Stoffe zu trennen, wird das Holz zunächst entrindet und mechanisch zu sogenannten Hackschnitzeln zerkleinert. Diese werden über mehrere Stunden mit Lösungsmitteln wie Natronlauge (Sulfatverfahren) oder Natriumsulfit (Sulfitverfahren) bei bis zu 190 Grad Celsius gekocht, wobei sich das Lignin und die Hemicellulose herauslösen (Informationen zum Chemieeinsatz in der Papierproduktion). Ergebnis dieses chemischen Aufschlussverfahrens ist der sogenannte Zellstoff.

Aus dem Zellstoff – auch als Primärfasern bezeichnet – wird im nächsten Schritt Primärfaserpapier (auch Frischfaserpapier genannt) hergestellt. Das „primär“ bezieht sich darauf, dass ein Rohstoff zum ersten Mal genutzt wird. Im Vergleich dazu gibt es die sogenannten Sekundärfasern aus Altpapier, wo der Ursprungsrohstoff bereits genutzt wurde. Durchschnittlich können die Fasern bis zu 7-mal recycelt werden.

2. Weiterverarbeitung der Fasern zu Papier

In der Papierfabrik werden die Primär- ebenso wie Sekundärfasern mit sehr großen Mengen Wasser und Hilfsstoffen vermischt. Das Verhältnis ist hier ein Prozent Faserstoff und Hilfsstoffe zu 99 Prozent Wasser. Das Ganze wird auf ein Sieb geschwemmt, entwässert, gepresst und getrocknet. Hilfsstoffe werden hinzugefügt, um die Qualität zu verbessern und um Kosten zu sparen. So wird zum Beispiel Stärkeleim zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften (z.B. Reißfestigkeit) hinzugefügt sowie auch vor allem Kreide als Füllstoff zur Einsparung von Rohstoffkosten. Füllstoffe können bis zu 35 Prozent des Papiers ausmachen.

3. Veredelung des Papiers zu Papierprodukten

Das fertige Papier wird anschließend auf Rollen gewickelt oder zu Bögen geschnitten und gebündelt. Diese Papiere nennt man Halbfertigwaren, sie werden durch Schneiden, Falten, Kleben, Bedrucken, Beschichten etc. zu so genannten Papierfertigwaren weiterverarbeitet (z.B. zu Verpackungen, Toilettenpapier oder Zeitschriften).

Exkurs: Der Weißegrad von Papier

Für viele Papierqualitäten reicht der Weißegrad des kocherfertigen Zellstoffs nicht aus. Deshalb werden die Fasern – meistens mit Hilfe von Bleichchemikalien – weiter aufgehellt. In der Vergangenheit wurde vor allem mit reinem („elementarem“) Chlor gebleicht (Informationen zum Chemieeinsatz in der Papierproduktion). Die in der Folge im Abwasser enthaltenen chlorierten Kohlenwasserstoffe, wie Beispiel Dioxine, sind nur schwer abbaubar und belasten langfristig die Umwelt. Heutzutage wird zu 90 Prozent die so genannte Elementarchlorfreie Bleiche (ECF – „elementary chlorine free“) eingesetzt. Dafür werden Chlorverbindungen (z.B. Chlordioxyd oder Hypochlorid) anstatt reines Chlor verwendet. Im Zuge der Zellstoffbleiche entstehen dadurch deutlich weniger Dioxine und andere chlororganische Verbindungen. So werden die Umweltbelastungen im Vergleich zur Bleiche mit reinem Chlor deutlich verringert, jedoch nicht gänzlich verhindert.

Umweltfreundlicher als die Elementarchlorfreie Bleiche ist die vollständig chlorfreie Bleiche (TCF – „totally chlorine free“). Dort werden Sauerstoffverbindungen, wie Wasserstoffperoxid oder Ozon, zum Bleichen des Zellstoffes verwendet. Dadurch kann der Wert von umweltbelastenden organischen Verbindungen im Abwasser bis unter die Grenze der Nachweisbarkeit gesenkt werden. Das Verfahren wird heutzutage aber nur bei etwa fünf Prozent des global produzierten Zellstoffs eingesetzt – der Grund sind die angeblich höheren Kosten. Darüber hinaus wird von Herstellern argumentiert, dass beim ECF-Verfahren die Papierqualität und auch die Öko-Performance bei geringeren Kosten gleichwertig oder besser seien als beim TCF-Verfahren. Nach aktueller Studienlage sind diese Aussagen jedoch in Frage zu stellen. Am besten ist es, möglichst wenig zu bleichen und gleichzeitig die Ansprüche und Erwartungen an einen möglichst hohen Weißegrad herunterzusetzen.

NABU-Forderungen

Sowohl in Europa als auch weltweit nimmt der wirtschaftliche und ökologische Druck auf Wälder und Forstflächen zu. Dies bedeutet eine zunehmende Gefahr für die Biodiversität und die Potenziale der Kohlenstoffspeicherung in Wäldern. Der weltweite Holzverbrauch muss dringend eingeschränkt werden, wozu besonders der Papierverbrauch gehört (siehe NABU-Forderungen zur Verbrauchsreduktion).

Wertvolles Holz sollte verantwortungsvoll gegenüber Natur und Mensch primär für langlebige Güter genutzt werden statt für kurzlebige Produkte wie Hygienepapiere und Verpackungen. Gerade bei Hygienepapieren, die nicht recycelt werden können, sollte die Altpapiernutzung stark erhöht werden.

Das Altpapierrecycling selbst muss qualitativ besser werden. Dazu müssen Papiere ohne schwer abbaubare sowie umwelt- und gesundheitsgefährliche Chemikalien hergestellt werden, da diese den Einsatz von Altpapier für Lebensmittelpapiere verhindern. Da Papiere nicht unendlich im Kreislauf geführt werden können und auch das Recycling energieintensiv ist, hat die absolute Verbrauchsminderung Priorität.

Technologien für Papierherstellung und Altpapierrecycling sind weiter ökologisch zu optimieren. Das betrifft die Energieeffizienz, den Wasserverbrauch, Chemikalieneinsatz sowie den Einsatz erneuerbarer Energien. Über transparente Lieferketten müssen Holz und Zellstoff besser zurück verfolgbar sein. Einschläge in ökologisch besonders schützenswerten Wäldern müssen dringend verhindert und sanktioniert werden.

Auch für die Umweltbelastungen in anderen Ländern muss die Papierindustrie in Deutschland Verantwortung übernehmen. Grundlage der Waldbewirtschaftung sind nach Ansicht des NABU resiliente und möglichst naturnahe Wälder, um die Ökosystemleistungen des Waldes sicherzustellen (siehe NABU-Vorschläge für Wald und Forstwirtschaft im Klimawandel).