Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

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 Druchverfahren 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 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.

Ein Erfolg verschafft den Herstellern der Filterkeramiken neue Absatzmärkte, Papierfabriken eine Verbesserung der Ressourceneffizienz und den Druckfarbenherstellern ein verbesserte Marktakzeptanz und verwertbare Erkenntnisse für bisher kritische Druckfarben wie Inkjet und dem wasserbasierenden Flexodruck.

Ergebniszusammenfassung:

Auf der Basis von Laborflotationen konnte Modellwasser für die Darstellung der Wasserqualität einer Altpapieraufbereitung mit Flexodruckpapieren erstellt werden.

Die Versuche wurden mit präparierten Wässern (eigene Druckmuster, Flexodruckfarbe) durchgeführt.

Die Abtrennung von Flexodruckfarbpartikel mit keramischen asymmetrischen Filterelementen auf Basis glasgebundenem Siliziumkarbid wurde grundsätzlich an Modell- und Realwasser nachgewiesen.

Eine verbesserte Herstellung der keramischen Mehrkanalfilterelemente wurde erreicht. Ein weiterer Ausbau der Produktionsmöglichkeiten dieser MKE im Pilotmaßstab am IKTS muss noch erfolgen.

Derzeitig kann eine Empfehlung für den Crossflow-Betrieb der Filteranlagen gegeben werden, aber die Datenbasis ist für eine endgültige Entscheidung über Crossflow- oder getauchte Anwendung noch unzureichend, da der Crossflow-Betrieb mit den verfügbaren Anlagen am IKTS mit zu geringen Drücken erfolgen musste, so dass der Unterschied zwischen den Verfahrensmodi nicht signifikant war und eine definitive Bewertung nicht zulässt. Vor dem praktischen Einsatz sind zusätzlich umfangreichere Pilotversuche für den Dauereinsatz in der Papierfabrik notwendig und müssen in weiteren Schritten erfolgen:

1. mehrere Stacks im Modul für größere Filterfläche im Crossflow-Betrieb

2. Anlage soll am IKTS oder vor Ort in der Papierfabrik einsetzbar sein

3. damit wären größere Wassermengen über einen längeren Zeitraum händelbar und notwendig

4. Vertiefung der Betriebsdaten mit variierten Betriebsdrücken und -wässern möglich

5. gezielte Variationen der Rückspülzyklen/-Intervalle/-Druck untersuchbar und bewertbar

6. Untersuchungen der Standzeiten und der Performance der Stacks/MKE im Einsatz notwendig und möglich. Dies ist Voraussetzung für fundiertere Kostenrechnungen für z. B. 1 m2 -Steck.

Mögliche Schnittstellen für die Einbindung einer Filteranlage in die Altpapieraufbereitung von Papierfabriken wurden definiert.