Papier C02-frei produziert – Durchbruch auf dem Weg zur Klimaneutralität

Essity arbeitet im Werk Mainz-Kostheim an einem Projekt mit dem Ziel, Papier CO2-frei herzustellen. Möglich ist dies durch eine Reduktion des Energieverbrauchs, die Elektrifizierung der Papiermaschine durch Strom aus erneuerbaren Quellen und den Einsatz von grünem Wasserstoff.  Bei Essity soll grüner Wasserstoff ausschließlich in Prozessen eingesetzt werden, in denen grüner Strom nicht genutzt werden kann, beispielweise der Papiertrocknung, für die sehr hohe Temperaturen nötig sind. Essity hat eine Papiermaschine umgerüstet, um die Brenner der Trocknungseinheit mit bis zu 100 Prozent grünem Wasserstoff betreiben zu können. Um die größtmögliche Wirkung zu erzielen, erfolgt die Umstellung auf der größten und leistungsfähigsten Papiermaschine, der Papiermaschine 4, des Werkes.

Für Essity ist die Reduzierung der Treibhausgasemissionen bereits seit Jahrzenten ein wichtiger Schwerpunkt. Bis 2050 will das Unternehmen klimaneutral wirtschaften und frei von fossilen Brennstoffen werden. Der effiziente Einsatz von Ressourcen, die Elektrifizierung der Produktionsprozesse sowie ein Ausbau der regenerativen Energien, beispielweise mit kohlenstoffarmem Wasserstoff, sind wichtige Handlungsfelder auf dem Weg zur Netto-Null.

Ziel des Vorhabens ist es im laufenden Betrieb nachzuweisen, dass Papier mit bis zu 100% Wasserstoff in der Trocknungshaube hergestellt werden kann, bei gleicher Produktqualität. Bei einem kompletten Betrieb des Brenners an der Papiermaschine 4 mit grünem Wasserstoff könnte das Essity-Werk Mainz-Kostheim jährlich 57.000 MWh Stunden Erdgas ersetzen. Es würden 11.000 Tonnen CO2 eingespart werden.

Bis zum Jahresende 2022 wurde im Werk die nötige Infrastruktur für den Wasserstoff geschaffen. Im ersten Quartal begannen die ersten Versuche mit grünem Wasserstoff, beginnend mit einer 10%-igen Zumischung, die schrittweise auf 100% erhöht wurde.

Das Investitionsvolumen beträgt insgesamt vier Millionen Euro. Das hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie und Verkehr fördert das Projekt mit 1,47 Millionen Euro mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)). 

Durch Maßnahmen zur Energieeffizienz sowie einer weitgehenden Elektrifizierung mit grünem Strom kann Essity seinen CO2-Ausstoß reduzieren. Als weiteren Baustein setzt das schwedische Unternehmen auf grünen Wasserstoff als Alternative zum fossilen Energieträger Erdgas in solchen Produktionsprozessen, in denen grüner Strom nicht eingesetzt werden kann. „Für Essity sind Energieeffizienz und eine Reduktion des Energieverbrauchs maßgebliche Schritte zur Klimaneutralität. Wasserstoff soll dann ausschließlich dort eingesetzt werden, wo es auch auf absehbare Zeit keine klimaneutralen Alternativen gibt. Mit einer CO2-freien Produktion übernehmen wir Verantwortung, um die Temperaturerhöhung durch den Klimawandel so gering wie möglich zu halten. Mit grünem Strom und Wasserstoff dekarbonisieren wir unsere Industrieprozesse”, sagt Thorsten Becherer, Essity-Werkleiter in Mainz-Kostheim. Der Hessische Minister für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen Tarek Al-Wazir ergänzt: “Essity zeigt, dass eine nachhaltige Produktion in der Papierindustrie möglich ist und auch sehr energieintensive Prozesse mit grünem Wasserstoff klimafreundlich gestaltet werden können. Wir freuen uns, dass wir dieses Pilotprojekt unterstützen konnten, und wir werden weiterhin innovative Projekte der Energiewende fördern.”

Genau das ist auch im Papiertrocknungsprozess der Fall, für den sehr hohe Temperaturen nötig sind und der mit ausschließlich grünem Strom technisch nicht machbar ist. In einem großindustriellen Wasserstoffversuch bei laufender Produktion war das Werk Mainz-Kostheim erstmalig in der Lage, in der sogenannten Tissue-Haubentrocknung 100 Prozent grünen Wasserstoff einzusetzen. Denn bislang war es klimaneutral nicht möglich, Luft mit Hilfe von Strom in ausreichender Menge und Geschwindigkeit auf bis zu 600 Grad zu erhitzen, so dass diese in der industriellen Papiertrocknung verwendet werden kann. Hier soll der Wasserstoff die klimaschädliche Nutzung von Erdgas ersetzen. Dafür hat Essity seit 2018 Konzepte entwickelt und ab Herbst 2021 mit Investitionen die nötige Technologie und Infrastruktur geschaffen, um den grünen Wasserstoff im Werk einzusetzen. „Wir haben auch in neue Brenner investiert, die in der Lage sind, den Tissue-Trocknungsprozess an einer Papiermaschine mit grünem Wasserstoff durchzuführen. Um den größtmöglichen Effekt zu erreichen, haben wir uns entschieden die Pilotierung von grünem Wasserstoff an der größten und leistungsfähigsten Papiermaschine des Standortes, der PM4, vorzunehmen. Die Einsparung durch eine CO2-freie Produktion an der Papiermaschine 4 spricht Bände: Bis zu 37.000 Tonnen weniger CO2 pro Jahr, was rund einem Viertel des CO2-Gesamtausstoßes des Werkes entspricht”, erklärt Christian Schüller, Essity-Projektverantwortlicher. 

Wenn sich das Verfahren bewährt, könnte Essity es in Zukunft auch an anderen Standorten mit geeigneten Voraussetzungen einsetzen, um CO2-frei Papier herzustellen. Das wäre ein völliges Novum und ein großer Beitrag, um die massiven Auswirkungen von Treibhausgasen auf die Umwelt, insbesondere auf die Erderwärmung, deutlich zu reduzieren. Um aber in Zukunft eine wasserstofffähige Industrie zu gewährleisten und so den CO2-Ausstoß nachhaltig zu reduzieren, muss es einen schnellen und pragmatischen Aufbau einer lokalen, regionalen und internationalen Wasserstoff-Infrastruktur in Deutschland geben. Aktuell wird in Deutschland das Potenzial des grünen Wasserstoffs in der Energiewende noch zu wenig genutzt. „Wir wollen mit unserem Projekt eine Vorreiterrolle übernehmen. Zügig angepasste Rahmenbedingen würden es uns ermöglichen noch viel schneller voranzugehen,” so Thorsten Becherer. 

Die Interessengemeinschaft: Essity, Stadtwerke Mainz und Schott AG

Die Industrieunternehmen Essity und Schott AG wollen zusammen mit den Stadtwerken Mainz in einem gemeinsamen Projekt die Nutzung von Wasserstoff in der energieintensiven Industrie vorantreiben. Die Mainzer Stadtwerke unterstützen das Projekt mit einer mobilen Beimischstation, in der das Erdgas-Wasserstoff-Gemisch erzeugt wird. Der Stadtwerke-Vorstandsvorsitzende Daniel Gahr: „Die Mainzer Stadtwerke AG verfügt über eine jahrelange Erfahrung in der Produktion und Beimischung von Wasserstoff. Wir sind stolz darauf, dieses richtungsweisende Projekt gemeinsam mit Essity umzusetzen.“

Das Essity-Werk Mainz-Kostheim

Das Essity-Werk in Mainz-Kostheim setzt seit vielen Jahren konsequent auf Nachhaltigkeit und Recycling: Das Werk Kostheim verarbeitet Altpapier zu hochwertigen Hygienepapieren der Marke Tork und hat mit dem Tork-Paper-Circle® die weltweit erste Kreislaufwirtschaft für Papierhandtücher entwickelt. Insgesamt werden im Essity-Werk in Mainz-Kostheim 152.000 Tonnen Papier von 540 Mitarbeiter*innen hergestellt und vertrieben.