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生物酶“洗禮”造紙工業(yè)
 
http://www.sbdailynews.com  2013-01-04 中國(guó)科學(xué)報(bào)

  如果將現(xiàn)在的紙張與過(guò)去進(jìn)行對(duì)比,不難發(fā)現(xiàn)這些年來(lái)紙質(zhì)越來(lái)越好,也顯得越來(lái)越白了。

  然而,維系外表光潔白皙的紙張背后的造紙工業(yè),卻一直難以擺脫其高污染、高能耗的“原罪”。

  而今,生物技術(shù)的介入使這一現(xiàn)狀正在發(fā)生改觀。應(yīng)用在造紙產(chǎn)業(yè)鏈不同階段的各類酶制劑,正為該產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命性的“洗禮”。

  白紙的背后

  中國(guó)造紙協(xié)會(huì)調(diào)查資料顯示,2010年我國(guó)制漿造紙工業(yè)廢水排放量占全國(guó)廢水總排放量的18.58%,居第三位;排放廢水中化學(xué)耗氧量(COD)約占全國(guó)工業(yè)COD排放量的26.04%,居第一位。

  制漿造紙工業(yè)多個(gè)環(huán)節(jié)都有可能對(duì)水環(huán)境造成污染。

  據(jù)中國(guó)制漿造紙研究院教授級(jí)高級(jí)工程師馮文英博士對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹,在化學(xué)紙漿漂白過(guò)程中,傳統(tǒng)的漂白法是采用氯或氯化物對(duì)紙漿漂白,這些含氯漂白廢液因含有很多有毒的有機(jī)氯化物(如二惡英等),它們易于在生物體內(nèi)積累,具有致癌、致突變、致畸等傾向,也會(huì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)造成破壞。

  除漂白以外,傳統(tǒng)造紙工藝的其他環(huán)節(jié)也都因大量使用化學(xué)品,從而致使造紙工業(yè)成為污染環(huán)境的主要行業(yè)之一。

  此外,造紙亦是高能耗產(chǎn)業(yè)。

  中國(guó)制漿造紙研究院教授級(jí)高級(jí)工程師李威靈曾撰文介紹,制漿造紙工業(yè)在我國(guó)是重點(diǎn)耗能行業(yè)之一,制漿造紙生產(chǎn)過(guò)程中消耗大量熱能、電能和水。2007 年我國(guó)制漿造紙工業(yè)能源消費(fèi)總量3342. 68 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,行業(yè)能耗占整個(gè)工業(yè)部門能耗量的2%左右,居輕工業(yè)能耗之首。

  而與此同時(shí),我國(guó)的紙品需求仍處在快速增長(zhǎng)階段,近10年來(lái)年均增速高達(dá)11.99%,2012年全年紙和紙板產(chǎn)量及消費(fèi)量都將突破一億噸。

  生物酶介入

  實(shí)際上,在成本和環(huán)境的雙重壓力下,造紙業(yè)亦渴求能從污染大戶轉(zhuǎn)型為節(jié)能減排典范。

  面對(duì)如何使高污染、高耗能的造紙業(yè)巨獸“改邪歸正”的問(wèn)題,生物酶制劑正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

  全球最大酶制劑供應(yīng)商諾維信的造紙行業(yè)技術(shù)專家章海濤對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者表示,在磨漿工段,生物酶可對(duì)漿料纖維的細(xì)胞壁進(jìn)行改性處理,使纖維加速潤(rùn)漲、松軟,促進(jìn)磨漿的作用效果,降低磨漿能耗、提高成紙強(qiáng)度等。

  據(jù)統(tǒng)計(jì),生物酶可使磨漿能耗噸漿降低120度電,磨漿能耗降低41.4%。

  馮文英表示:“制漿過(guò)程中加入生物酶,還可減少后續(xù)漂白化學(xué)藥品用量和減輕漂白廢水污染負(fù)荷!

  此外,造紙工業(yè)大量回收利用廢紙,這就需要對(duì)其進(jìn)行脫墨處理。

  傳統(tǒng)的脫墨方法是使用化學(xué)品,在適當(dāng)?shù)臏囟燃皺C(jī)械作用下,將油墨粒子從纖維上分離下來(lái),然后采用浮選、洗滌或兩者相結(jié)合的方法將剝離下來(lái)的油墨粒子從紙漿中除去。

  生物酶法脫墨是利用酶處理廢紙,并輔助以浮選或洗滌,以及兩者并用的工藝,從而除去油墨的技術(shù)。

  “生物酶使油墨更容易剝離脫落,降低油墨在纖維上的沉積,提高漿料的潔凈度和白度,降低塵埃度。” 章海濤說(shuō)。

  此外,漂白也是造紙過(guò)程中的重要步驟。

  馮文英表示,利用酶制劑,可起到“生物助漂”的效果,減少含氯漂白化學(xué)品用量或有助于取消含氯漂白工段,從而減少漂白廢水中AOX(可吸附有機(jī)鹵化物)的排放量,降低環(huán)境污染,同時(shí)達(dá)到提高紙漿性能以及降低生產(chǎn)成本等目的。

  水中的有機(jī)鹵化物具有致癌、致畸和致突變性。美國(guó)環(huán)保局提出的129種優(yōu)先污染物種,有機(jī)鹵化物約占60%,以AOX表征的有機(jī)鹵化物已經(jīng)成為一項(xiàng)國(guó)際性水質(zhì)指標(biāo),我國(guó)在2008年新修訂的《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中,已將AOX列為考核指標(biāo)之一。

  近年來(lái)的應(yīng)用研究表明,利用半纖維素酶預(yù)處理能夠提高紙漿的可漂性,減少漂白化學(xué)藥品的用量,不僅可以較大程度降低漂白廢水中AOX等污染物的含量,而且有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)元素氯(ECF)和全無(wú)氯(TCF)漂白。

  具體問(wèn)題待解

  然而,生物酶在造紙工業(yè)中的應(yīng)用也并非一帆風(fēng)順。

  馮文英表示,生物酶在造紙產(chǎn)業(yè)鏈的很多環(huán)節(jié)上已經(jīng)應(yīng)用得非常成熟,而在有些方面仍存在應(yīng)用瓶頸。因制漿造紙產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng),不同工序中使用的酶制劑種類也不同,因此要具體問(wèn)題具體分析。

  例如,將生物酶應(yīng)用于原料預(yù)處理階段,雖然在實(shí)驗(yàn)室條件下可行,但卻難以適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)際。

  師從馮文英的研究人員段超對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說(shuō):“酶對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理所消耗的時(shí)間較長(zhǎng),而廠家需要效率保證連續(xù)生產(chǎn),所以更傾向于采用節(jié)能和環(huán)保效果較差但是效率更高的物理或者化學(xué)預(yù)處理方式!

  “采用生物酶有時(shí)還需要添加處理罐或處理塔,增加設(shè)備投資,特別是很多造紙廠都是建成時(shí)間較長(zhǎng)的老企業(yè),對(duì)它們來(lái)說(shuō)改變工藝所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)也是其更多嘗試生物酶的障礙!瘪T文英說(shuō)。

  馮文英還補(bǔ)充道,作用在某些階段、某些品種的酶制劑本身也存在成本較高、種類有限、受溫度和酸堿性環(huán)境影響較大、效果不明顯等問(wèn)題。

  她認(rèn)為,在下一階段,應(yīng)著重降低酶制劑成本、提高在不同溫度和酸堿性條件下的適應(yīng)能力,以增強(qiáng)效果。

  同時(shí),她對(duì)生物酶在造紙行業(yè)的應(yīng)用前景表示樂(lè)觀:“總體而言,生物酶專一性較強(qiáng)、效率較高,尤其對(duì)高污染、高能耗的造紙工業(yè)而言,環(huán)保效果明顯,和化學(xué)品相比具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)!

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