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Neuartige biobasierte UV-Druckfarben und schaltbare Oberflächen für die recyclinggerechte Herstellung von Sicherheitsprodukten (RecyBioPrint), Teilvorhaben: Recyclinggerechter und energieeinsparender Sicherheitsdruck im Rolle-zu-Rolle (R2R) Verfahren

Neuartige biobasierte UV-Druckfarben und schaltbare Oberflächen für die recyclinggerechte Herstellung von Sicherheitsprodukten (RecyBioPrint), Teilvorhaben: Biobasierte und recyclingfähige Karten im Kreditkartenformat, bedruckt mit biobasierten deinkingfähigen Druckfarben

Neuartige biobasierte UV-Druckfarben und schaltbare Oberflächen für die recyclinggerechte Herstellung von Sicherheitsprodukten (RecyBioPrint), Teilvorhaben: UV Druckfarben mit einem hohen Anteil nachwachsender Rohstoffe für Offset-, Flexo- und Siebdruck

KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen - Innovationslabor: Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil, Teilprojekt: Datengestützte Auswahl sowie Testung von Kunststoffadditiven

Materialverträglichkeit und Deinking von mineralölfreien Zeitungsdruckfarben

Untersuchung von Abfällen auf das Vorkommen von nicht-technischen PCB-Kongeneren und DecaBDE

a.) Polychlorierte Biphenyle (PCB) wurden ursprünglich als technische Gemische hergestellt und finden sich mittlerweile aufgrund ihrer Persistenz in allen Umweltbereichen wieder. Kürzlich wurde über die unabsichtliche PCB-Bildung während der Produktion chemischer Produkte (Pigmente, Silikonkleber) berichtet. Die PCB-Kongenere PCB-11, PCB-52 und PCB 209 werden als Nebenprodukte bei der Herstellung von azo- und phthalocyaninähnlichen Pigmenten gebildet. Das niedrigchlorierte PCB 11 ist eines der am häufigsten in Pigmenten vorkommenden Kongenere und wird in allen Umweltmedien (Atmosphäre, Gewässer, Sedimente, Böden) und im menschlichen Serum überall auf der Welt nachgewiesen, obwohl es nie Bestandteil technischer Gemische war. Hauptursache für die Belastung der Umwelt mit PCB 11 sind bedruckte Konsumgüter wie Zeitungen, Magazine, Textilien und Plastikprodukte, aus denen PCB 11 am Ende der Lebensphase über behandelte Abwässer und Abfälle in die Umwelt gelangt. Basierend auf den Erkenntnissen aus einem derzeit laufenden Ufoplan-Projekt (FKZ 3714 313 250) und einer Literaturrecherche werden folgende Abfallschlüssel für eine genauere Betrachtung als relevant erachtet: - 0801 Abfälle aus Herstellung, Zubereitung, Vertrieb und Anwendung von Farben und Lacken (AS 080111*, AS 080113*, AS 080117*) - 04 02 Abfälle aus der Textilindustrie - 03 03 Abfälle aus der Herstellung und Verarbeitung von Zellstoff, Papier, Karton und Pappe - (AS 030305 De-inking-Schlämme aus dem Papierrecycling) b.) Im Rahmen dieses Ufoplan-Vorhabens sollen die oben aufgeführten und ggf., ihm Rahmen weiterer Recherchen zu ermittelnde, zusätzliche Abfallströme auf die relevanten PCB-Kongenere hin untersucht werden. Dazu sind insgesamt 15 Abfallproben, in denen PCB vermutet wird, analytisch zu untersuchen und auszuwerten. Sofern eine Belastung mit PCB erkennbar ist, soll der Entstehungsprozess nachvollzogen und Vorschläge für weitere Untersuchungen und zur Vermeidung der Emissionen abgeleitet werden.

Weiterentwickung und Einsatz mineralölfreier Zeitungsdruckfarben im Zeitungsdruck

Die Migration von kritischen Mineralölbestandteilen aus Verpackungen in Lebensmittel und die erhöhten Mineralölgehalte in unbedruckten Verpackungen aus Recyclingkarton können unter anderem auf das Recycling von Zeitungen und die darin enthaltene Druckfarbe zurückgeführt werden. Aus unserer Sicht kann die Mineralölbelastung graphischer Altpapiere eine Enschränkung der Verwertbarkeit des Altpapiers für die ökologisch sinnvolle Herstellung von Recyclingkarton für Verpackungszwecke darstellen. Produkte sollen gemäß KrwG so entwickelt werden, dass bestehende Stoffkreislaufsysteme nicht gefährdet werden. Die Mineralölbelastung im Karton kann am effektivsten reduziert werden, wenn an der wesentlichen Quelle, den mineralölhaltigen Druckfarben für den Coldset-Offset Druck (Zeitungsdruck) angesetzt wird. In dem abgeschlossenen Forschungsvorhaben 37114333/3 'Druckversuche mit alternativen Druckfarben' wurde gezeigt dass mineralölfreie Druckfarben technisch herstellbar und einsetzbar sind. Ihr dauerhafter Einsatz erfordert allerdings die längerfristige Anpassung und Optimierung der Druckmaschine. Auch die Deinkbarkeit der Farben muss noch optimiert werden. In diesem Folgeprojekt sollen die mineralölfreien Farben nun für einen Langzeittest in einer Druckerei weiterentwickelt und langfristig für mindestens 6 Monate in einer Druckerei getestet werden. Derzeit noch bestehende technische Einschränkungen, wie die zu geringe Wegschlaggeschwindigkeit, die Verbesserung der farbrichtigen Wiedergabe mehrfarbiger Announcen, die Verbesserung der Deinkbarkeit sowie den problemlosen Wechsel von Farbe und Feuchtmittel sollen in dem Projekt bearbeitet werden.

Ergänzendes Deinking-Verfahren zur effizienten Entfernung von Resten schwer deinkbarer Druckfarben aus Kreislaufwässern Altpapier aufbereitender Papierfabriken durch Mikrofiltration mittels kostengünstiger keramischer Hochleistungsmembranen

Das weltweit dominierende Verfahren zur Druckfarbenentfernung bei der Altpapieraufbereitung ist die Flotation, welche für den Großteil der Druckprodukte einwandfrei funktioniert. Doch es kommen mit steigender Tendenz Druckverfahren zum Einsatz, deren Produkte im konventionellen Flotations-Prozess erhebliche Probleme verursachen. Zu den schlecht bzw. nicht-deinkbaren Druckverfahren zählen digitale Druckverfahren und das Flexodruckverfahren, deren kleine und hydrophile Druckpartikel sich weder durch Flotation noch durch mechanische Trennverfahren entfernen lassen. Sie verbleiben im Kreislaufwasser und führen somit zu einem signifikanten Abfall der Helligkeit im Endprodukt. Die derzeitige Lösung besteht in einer Aussortierung der kritischen Druckprodukte und bedeutet einen Verzicht auf hochwertige Rohstoffe. Dies und die positiven Aspekte von Flexodruckfarben - umweltschonend, kostengünstig, keine Mineralöle - zeigen den Bedarf an geeigneten Deinking-Verfahren. Ein möglicher Lösungsansatz ist eine zusätzliche, effiziente Kreislaufwasserreinigung durch eine Filtration mit kostengünstigen, keramischen Hochleistungsfiltermembranen. Bevor das Kreislaufwasser in den Prozess zurückgeführt wird, soll - ab einer definierten Belastung mit Flexodruckfarben - eine separat zuschaltbare Filtration die feinen Farbpigmente entfernen und dieses somit wieder entfärben. Ein Vorversuch im Labormaßstab hat bereits die prinzipielle Anwendbarkeit von Filtrationsverfahren zur Reinigung belasteter Kreislaufwässer nachgewiesen. Die kritischen Farbpigmente konnten über das Konzentrat abgetrennt werden. Ziel ist die Durchführung umfangreicher Filtrationsuntersuchungen, die belastbare Daten für eine spätere industrielle Anwendbarkeit generieren können. Im Mittelpunkt steht dabei die Auslegung und Anwendbarkeit innovativer, kostengünstiger, keramischer Flachmembranen und des entsprechenden Filterprinzips und Reinigungsverfahrens. Bisher wurden Deinkbarkeitsversuche für verschiedene Druckprodukte durchgeführt. Es wurden sowohl verschiedene Modellwässer erzeugt und erfolgreiche Filtrationsversuche mit unterschiedlichen Modellwässern und Kreislaufwasserproben aus den Papierfabriken durchgeführt. Weiterhin wurden erste Ansätze zur Bewertung der Wässer (vor und nach der Filtration) sowie der Beurteilung des Einflusses der Filtratqualität auf daraus gebildete Blätter verfolgt. Daraus resultierend wurde ein geeigneter Schichtaufbau für die Keramikmembran ausgewählt. Durch die neue Möglichkeit der Entfernung von Druckfarben aus den Kreislaufwässern Altpapier aufbereitender Fabriken erschließt sich eine neue Quelle hochwertiger Rohstoffe zur Herstellung graphischer Papiere. Die Nutzung von bisher nicht-deinkbaren Papieren für diese Aufgaben spart die Kosten für die Aussortierung dem Aufbereitungsprozess, ebenso wie den Chemikalieneinsatz zur Eliminierung der entstehenden Grauschleier.

Möglichkeiten und Grenzen der Kombination der Prozessschritte Zerfaserung, Dispergierung und Druckfarbenentfernung bei der Altpapieraufbereitung und Bewertung des technologischen und wirtschaftlichen Potenzials

Ausgangssituation/Problemstellung: Im Rahmen des INFOR-Projekts 141 R wurden mit dem Adsorptionsdeinking und der Trockenzerfaserung alternative Konzepte in der Altpapierstoffaufbereitung entwickelt und deren Einsparpotenziale anhand orientierender Versuche bewertet. Neben dem Nachweis der grundsätzlichen Eignung des Adsorptionsdeinking konnten eine Reihe anderer interessanter Effekte beobachtet werden. Durch die Verwendung der Polymergranulate in einem Laborpulper als Hochkonsistenz-Mischapparatur ergeben sich die Vorteile des Adsorptionsdeinking - neben der immensen Wassereinsparung im Vergleich zur Flotation - durch die Integration der indirekten Druckfarbenentfernung in den bestehenden Teilprozess der Zerfaserung. Darüber hinaus wird diese Art der Faserstoffbehandlung von einem Dispergiereffekt begleitet. Eine Kombination des Adsorptionsdeinking mit der Dispergierung - dem energieintensivsten Teilprozess der Altpapieraufbereitung - würde das Einsparpotential des alternativen Verfahrens deutlich erhöhen. Für die Zerfaserung wurden ebenfalls neue Verfahren angewandt und hinsichtlich der resultierenden Faserstoffeigenschaften untersucht. Insbesondere die Trockenzerfaserung, bei der die Stoffdichte nicht nur erhöht, sondern gänzlich auf die Wasserzugabe verzichtet wurde, ergab durchaus interessante Ergebnisse. In halbtechnischen Untersuchungen konnte das Fasergefüge des verwendeten Altpapiers gänzlich ohne die Zugabe von Wasser in Einzelfasern zerlegt werden. In weiterführenden Untersuchungen stellte sich zudem heraus, dass der alternativ zerfaserte Altpapierstoff ohne weiteres einer Trockensortierung zugeführt werden kann. Durch geeignete Siebe oder Trennaggregate können somit auch nachfolgende Prozesse trocken, d. h. ohne Wasserzugabe erfolgen. Insbesondere unerwünschte Bestandteile wie Druckfarbenpartikel könnten so deutlich wirtschaftlicher abgetrennt werden als mit der wasser- und energieintensiven Flotation. Auch durch die trockene Abtrennung anderer Teilfraktionen, wie beispielsweise Fein- oder Füllstoffe, ließe sich eine Eigenschaftsverbesserung des Faserstoffs was-sersparender und energieeffizienter realisieren. Forschungsziel/Forschungsergebnis: Aufgrund der auftretenden Synergieeffekte bei den untersuchten Alternativverfahren liegt es nahe, das Potential dieser Effekte für eine Kombination entsprechender Teilprozesse sowie einer innovativen, energieeffizienten Prozessgestaltung intensiver zu betrachten. Im Vordergrund steht dabei die Eruierung der Möglichkeiten und Grenzen einer Substitution von insbesondere energieintensiven Teilprozessen durch die genannten Alternativverfahren und eine Verbesserung der energetischen Gesamtbilanz des Altpapieraufbereitungsprozesses.

OEKOPAP: Produktionsintegrierter Umweltschutz durch Verbesserung des Altpapierrecyclings zur stofflichen Verwertung fuer die Herstellung hoeherwertiger graphischer Papiere

Das OEKOPAP 2000 legt eine ganzheitliche Betrachtungsweise zugrunde, um einerseits technologische Grundprobleme bei der Erfassung und Verwertung von graphischem Altpapier zu loesen und andererseits den Prozess der Altpapieraufbereitung im betrieblichen Alltag zu optimieren. Im ersten Teil werden die komplexen Prozesse der Altpapieraufbereitung transparent gemacht und durch die Entwicklung von Modellstrategien eine intelligente Prozessfuehrung erschlossen. Die Interpretation von Prozessparametern in Verbindung mit den komplizierten wechselseitigen Abhaengigkeiten soll ueber ein innovatives Steuerkonzept eine dynamischere Fahrweise von Altpapieraufbereitungsanlagen ermoeglichen. Im zweiten Teil stehen die Entwicklung eines Entsorgungskonzepts fuer Bueroaltpapiere, die Verbesserung der Bedruck- und Deinkbarkeit von Druckpapieren, die Optimierung der Flotation mittels dualer Chemikaliendosiersysteme, Grundlagenuntersuchungen zu Rotfaerbungen im Deinkingstoff und Kreislaufwasser sowie eine recyclinggerechtere Gestaltung graphischer Erzeugnisse im Vordergrund.

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