Разговор о бумаге - 2

Давайте продолжим наш разговор о бумаге, ее современном производстве и сопутствующих вопросах  защиты окружающей среды.

Итак, бумага – это сплетение волокон целлюлозы, основной составляющей древесины. Как и в самом дереве, в бумаге эти волокна тесно взаимосвязаны. Только в дереве эта связь обеспечивается с помощью натурального клея, называемого лигнином, который удаляют в процессе производства бумаги. Его, конечно, можно было бы и оставить, но в таком случае бумага была бы гораздо менее прочной, к тому же она желтела бы со временем. Все просто и ясно... Лишь интересно, как на производстве избавляются от лигнина и заново переплетают целлюлозные волокна?

Сначала древесину моют и очищают от древесной коры. Данный этап сильно загрязненный, если в процессе очистки используется большое количество воды. Но к счастью, все более распространенными становятся альтернативные безводные способы очистки. Для изготовления целлюлозы древесную щепу помещают в чаны с водой и химическими составляющими. Эти химикаты растворяют лигнин и разделяют волокна целлюлозы. Данный этап наиболее вредный для окружающей среды. Затем полученные таким образом волокна целлюлозы выпрямляют и моют. Из них удаляют отходы, такие как кусочки дерева, смесь химикатов и лигнин. Некоторые волокна проходят еще процесс отбеливания перекисью водорода или хлора. Это также устраняет излишек загрязнения. Затем целлюлозные волокна, отбеленные или нет, высушиваются. Описанный метод носит имя крафт, и он наиболее распространен в наше время.

Процесс производства бумаги связан с большим количеством отходов, как твердых, так и жидких. Неслучайно на территории целлюлозно-бумажных производств или поблизости есть специальные очистные сооружения. Часто они выглядят как на этой картинке.

Вода находится в специальных резервуарах до тех пор, пока на дно не осядут частицы грязи. После она отправляется в другие резервуары, где специальные бактерии поедают загрязняющие вещества. Затем воду кипятят, чтобы избавиться от бактерий, а после уже чистая она снова используется в процессе производства. Что касается грязи и щепок, которые целиком состоят из органического материала, а именно из лигнина, волокон, бактерий, – все это собирается и отдается фермерам. Удобрять почву таким миксом не хуже, чем навозом.

Раз отходы либо сжигаются, либо используются в специальных целях, как думаете, производство бумаги сильно загрязняет окружающую среду? Давайте чуть-чуть посчитаем.

Чтобы произвести 1 тонну первичной целлюлозы требуется около 3-х тонн древесины. Путем простой операции вычитания получаем, что остается 2 тонны отходов растительного характера. Чтобы удалить лигнин, отделить его от целлюлозы, необходимы специальные химические вещества, в целом около 100 кг на 1 тонну первичной целлюлозы. Эти химикаты не исчезают в процессе производства. Часть их, примерно 50 кг, приходится сжигать. Во время сжигания химикатов получается тепловая реакция, которая может быть использована в процессе производства. Также требуется вода, примерно 70 тыс. литров на тонну целлюлозы. Часть этой воды циркулирует по замкнутому кругу, остальная часть попадает в атмосферу в виде пара или же в водоемы, естественно, после очистки. Тем не менее, вполне возможно, что и после процедуры очистки в сточной воде содержатся загрязняющие вещества, химикаты, которые использовались для разделения волокон целлюлозы. Помимо прочего для производства бумаги необходима энергия – 4500 кВт/ч. Заводы сжигают частицы древесины и химикаты для производства энергии. В результате производится больше энергии, чем потребляется. Неплохо, правда? Но вы можете сказать, что при этом в атмосферу попадает большое количество парниковых газов. Да, но при сжигании леса выделяется не больше этих соединений, чем потребляется для его роста. Так что в данном случае баланс равен 0.

Кстати, о выбросах... В дыме целлюлозно-бумажного комбината содержится много водяного пара, но есть там и другие газы, например, диоксид серы. Именно это соединение дает тот неприятный запах, что чувствуется около всех заводов по изготовлению бумаги. Также в воздух попадает закись азота – один из парниковых газов, возникающий при сжигании химических веществ. Но все же основной источник загрязнения окружающей среды – это вода. Так, загрязняющие вещества, содержащиеся в ней, при сливе в реки и озера вступают в реакцию с кислородом, и это не очень хорошо для рыб. Другие газы, азотные и фосфорные соединения способствуют разрастанию водорослей, которые также потребляют кислород в ущерб водной фауне. Часть элементов оседает в организмах рыб. Большие рыбы поедают маленьких. И чем больше рыба, тем больше в ней вредных элементов.

В таких странах, как Россия, где контроль за охраной окружающей среды не очень строгий, бумажное производство является одним из самых загрязненных. Так, к примеру, широкую известность как крупнейший источник загрязнения уникального озера получил Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат (ЦБК). По данным природоохранной организации "Гринпис", Байкальский ЦБК ежегодно сбрасывал в озеро порядка 100 тыс. кубометров сточных вод. Осознанный потребительский выбор – один из способов снижения общественной и финансовой поддержки подобных производств. Чтобы избежать приобретения неэкологичной бумаги, нужно искать соответствующие значки на упаковке, которые гарантируют соблюдение необходимых норм. Например, следование общепринятому международному стандарту ISO 14001 помогает предприятию обеспечить равновесие между сохранением рентабельности и минимизацией воздействия на окружающую среду. К слову, в разработке находятся способы производства бумаги с минимальным воздействием на окружающую среду. Например, ученые ведут поиск бактерий, которые могли бы отделять лигнин от целлюлозы без применения химических элементов. 

Сегодня для производства бумаги используют не только древесину. Мы уже как-то об этом упоминали. Можно сделать новую бумагу из старой путем переработки. Вопреки распространенному мнению, из макулатуры производят не только бумагу плохого качества. Все зависит от исходного сырья. Из газет и журналов, например, можно изготовить бумагу для газет, а из "офисных отходов" можно получить очень качественную бумагу. Специальные заводы способны переработать до 90% бумажных отходов без необходимости их сжигания.

Но перед началом производства макулатуру необходимо собрать. Тут, кстати, становится понятно, почему выгодно осуществлять раздельный сбор мусора. Это не просто в дальнейшем упрощает работу по сортировке, а снижает стоимость изготовления бумаги из вторичного сырья. Собранная бумага прессуется и отправляется на бумажный завод. А уже там распечатывается и помещается в огромный котел – гидроразбиватель. Именно в этом котле бумажный мусор с помощью большого количества воды превращается в бумажное тесто. В среднем в макулатуре содержится до 20-30% веществ, таких как красители, клей, чернила. Чтобы избавиться от них, бумажную массу моют. Здесь также не обходится без химикатов. После мытья целлюлозное вторсырье фильтруют и воду сливают. В результате этого получаются отходы, которые уже нельзя использовать повторно. Чтобы бумажная масса стала белой, она проходит стадию окраски. Это самый грязный этап из-за используемых в нем химических веществ.

Чтобы произвести 1 тонну бумаги из вторсырья необходимо иметь 1,2 тонны самого сырья (макулатуры), из них 200 кг – это будущие отходы. Также нужны химические реагенты, но значительно меньше, а именно 56 кг. Плюс, 70 000 литров воды, из которой 90% также можно использовать повторно, то есть только 7 000 литров сбрасывается в водоемы. Еще нужно 2 500 кВт/ч энергии, что в 2 раза меньше, чем требуется для производства первичного сырья. На подобном заводе по переработке макулатуры в качестве источника энергии используется газ или электричество. Но в результате все равно получается углекислый газ CO₂, парниковый, скажете вы. Это так. Если сравнивать с заводом по производству первичного сырья, этот завод по переработке бумаги может выбрасывать больше парниковых газов в атмосферу. И это значит, что нужно делать более обширное сравнение. Древесину доставляют на завод с помощью грузовиков. Логично, что лес не всегда расположен в непосредственной близости от завода. А для производства первичного сырья требуется очень много древесины, а именно 3 тонны для получения 1 тонны первичной целлюлозы. При транспортировке древесины используется топливо, которое при сгорании выделяет углекислый газ. Для производства 1 тонны бумаги из вторсырья требуется 1 200 кг макулатуры, которая практически всегда есть в непосредственной близости от заводов по переработке. И в конечном итоге выходит, что процесс переработки бумаги гораздо меньше загрязняет окружающую среду. Однако, стоить помнить, что бумага не может перерабатываться до бесконечности. Всегда придется производить первичную бумагу, чтобы потом она превратилась во вторсырье.

Производство бумаги происходит на огромных машинах длиною более 150 метров. Бумажная масса режется, прессуется, сушится под действием силы тяжести и воздуха. Если требуется получить более качественную и плотную бумагу, на которую лучше ложатся чернила, в нее добавляется крахмал. А если ей нужно придать белизну и блеск, добавляются минеральные пигменты, похожие на мел.

Не важно, получена бумага из первоначальной целлюлозы или из вторсырья, результат один и тот же: и там, и тут потрачено большое количество воды и энергии, и нам нужно постоянно стремится к очистке производства и повышению его эффективности.

Кстати, в несовершенно белой бумаге (бежевой), скорее всего, гораздо меньше токсичных продуктов, так как она в меньшей степени была подвержена воздействию химических веществ. А для ведения записей такая бумага вполне подходит. Одним словом, при покупке бумаги, из чего бы она не была изготовлена, из первичного или вторичного сырья, обращайте внимание на значки, которые укажут вам на то, что она была произведена без вреда для окружающей среды. FSC, PEFC (гарантия того, что лес не пострадал); другие значки, применяемые в Европе, такие как NORDIC и немецкий голубой ангел (DER BLAUE ENGEL) – гарантия минимального загрязнения окружающей среды при производстве.

Использованы материалы телеканала Gulli (Франция)