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菌草制浆造纸的工艺及在造纸行业的应用

发布时间:2021-11-05 14:56:18

注:文章内容提及的菌草均为国家菌草中心海南基地繁育的纯正优质且独有的"黄金草"牌菌草,而非市场中的假冒菌草,请种养殖户切勿上当受骗,耽误种植时机。

  我们每天都要使用纸张,你想过纸张是由什么材料制成的吗?其实纸张主要是用我们常见的植物的秆茎为原料生产出来的,纸张中的成分是从植物中提取的形态细长的纤维状细胞,由这些细小的绒毛状的纤维交织成的各种具有不同性能的纤维“毡”就是我们日常使用的纸张。




  不知大家有没有注意到,身边的废纸品zui近却变成了“香饽饽”,受环保政策收紧的影响,原浆纸价格从2021年年初的4500元/吨上涨到今天的8000元/吨。


  其实造成这样的根本原因是我国从2021年起将完全禁止进口固体废物,生态环境部将不再接受和批准固体废物的进口申请。这也意味着,2021年已全面禁止国内废纸进口。




  目前全世界所用造纸(纸张)的主要原料是植物性纤维,通称纸浆。而植物性纤维分为两大类:木材纤维和非木材纤维。


  生产纸浆原料又分为有三种:一是木浆(木材纤维),即以木材为原料而制成的;二是废纸浆,即利用使用过的废纸或印刷厂裁切下的纸边为原料,经过机械力量搅拌并经漂白或脱墨处理而制成的;三是非木浆(非木材纤维),即以草类为原料,用烧碱法、氯化法、生物制浆法等制得。一般草浆可掺入其他纸浆,制造文化用纸。未漂白的草浆用于制造包装纸和纸板。




  据中国造纸协会统计,2020年我国纸浆消耗总量为10200万吨。木浆4046万吨,占纸浆消耗总量40%,其中进口木浆占25%,国产木浆占15%;废纸浆5632万吨,占纸浆消耗总量55%;非木浆522万吨,占纸浆消耗总量5%。


  我国宜林土地少,木材资源缺乏,木材价格高,原木的价格对于造纸工业来说是很贵的,造纸工业无法承受直接使用原木的高成本,加上我国全面实行禁止废纸进口禁令,纸浆市场更加供不应求。


  面对如此大的原材料缺口,为了弥补制浆原料不足,非木材纤维等高性价比的草类纤维(非木浆)将成为未来我国造纸产业的主要原料和发展方向。




  巨菌草是目前已知较为高产量的多年生禾本科植物,植株高大、对温度和土壤要求不高、适应能力强、热利用率高、生物量较大,zui高产量可达每450吨/公顷,而且由于种植菌草具有经济价值高,一次种植可连续收获15年以上,菌草生长迅速,能防止水土流失等特点。其可作为非木材纤维(非木浆)中制浆造纸的丰富原料。


  按每公顷菌草亩产450吨鲜草计算:可生产出45吨的菌草纸浆,相较于传统的非木材纤维原料,具有得天独厚的优势。并且因菌草木素含量低、半纤维素含量高,纤维品质良好既细又短,易成浆、易漂白,成纸紧度高、平滑度好,生产出来纸张性能优越、附加值高。




  菌草制浆与菌草手抄纸数据表



注:超声波提取(辅助)法是采用超声波辅助溶剂进行提取,声波产生高速、强烈的空化效应和搅拌作用,破坏植物药材的细胞,使溶剂渗透到药材细胞中,缩短提取时间,提高提取率



菌草草浆



注:超声波提取(辅助)法是采用超声波辅助溶剂进行提取,声波产生高速、强烈的空化效应和搅拌作用,破坏植物药材的细胞,使溶剂渗透到药材细胞中,缩短提取时间,提高提取率



菌草手抄纸


  菌草制浆造纸的优势


  不论从能源、资源利用效率、经济附加值和生态保护哪个方面考虑,菌草用于生产纸浆都是更好的选择。


  1、原料来源广,均为可再生资源


  用菌草作制浆造纸的纤维原料是可再生资源。菌草在生长过程中靠光合作用吸收二氧化碳而形成纤维材料,经过制浆过程后有大约50%以上的碳以纤维的形式形成了纸浆,而另外约50%经过回收用于生产能源。利用菌草制浆造纸实现了自然界的碳循环。


  进入工业生产领域,在生产过程中的菌草通过生物精炼生产化工产品或肥料反哺农田,既可提高菌草的利用效率,同时也为农民提供部分就业和收入来源。




  2、菌草作造纸原料具有绿色特性


  用菌草作制浆造纸的纤维原料有助于减少原生林木采伐,减少温室气体和污染物的排放,体现了纸张的天然可循环的绿色属性,可称作“城市森林”。根据生产实践,使用1吨菌草可以替代使用4~7立方米的原生木材。


  菌草作为造纸原料,与其他植物纤维原料相比,不需要化学蒸煮制浆过程,没有高浓度废液的产生,污染物的产生量不到其他植物制浆造纸过程的50%,大大减轻了污染。基于现有的污染物处理技术,使用菌草造纸产生的固气液废物处理可以更好地实现达标排放。




  3、菌草造纸固碳减碳作用显着


  制浆造纸以天然植物纤维为原料,用菌草制作出的纸产品不仅有循环再生优势,更重要的是有固碳作用。


  主要体现:一可形成“牧草”碳汇:菌草生长通过光合作用吸收二氧化碳形成纤维材料,碳以纤维形态被固定,达到固定二氧化碳作用,从而可发挥出菌草碳汇功能;


  二是低碳排放:菌草制浆造纸过程中黑液、废渣、污泥和沼气等可作为生物质能源回收利用,进而降低石化能源消耗,减少二氧化碳排放;


  三是循环再用:绝大部分菌草纸产品使用后都能回收利用,菌草废纸经处理后可再用于造纸。这些功能和作用为造纸工业走循环经济、绿色经济、低碳经济之路奠定了基础。




  随着生态环境质量要求越来越高和市场竞争越来越激烈,非木材纤维的优势也在凸显。深入开展对菌草作为造纸原料和工艺技术提升,提高非木材纤维原料应用,缓解国内纸浆资源的不足。


  在目前木材和非木材纤维原料总量不足的情况下,利用好菌草作为非木材纤维原料,增加国内菌草种植面积,提高国内非木材纤维原料供给能力,降低造纸原料对外依存度过高的风险,保障造纸工业可持续发展。

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