生物酶“洗禮”造紙工業(yè)

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

　　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)帶來一場革命性的“洗禮”。

　　白紙的背后

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

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

　　據(jù)中國制漿造紙研究院教授級高級工程師馮文英博士對《中國科學(xué)報》記者介紹，在化學(xué)紙漿漂白過程中，傳統(tǒng)的漂白法是采用氯或氯化物對紙漿漂白，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，也會對環(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)。

　　中國制漿造紙研究院教授級高級工程師李威靈曾撰文介紹，制漿造紙工業(yè)在我國是重點(diǎn)耗能行業(yè)之一，制漿造紙生產(chǎn)過程中消耗大量熱能、電能和水。2007 年我國制漿造紙工業(yè)能源消費(fèi)總量3342. 68 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，行業(yè)能耗占整個工業(yè)部門能耗量的2%左右，居輕工業(yè)能耗之首。

　　而與此同時，我國的紙品需求仍處在快速增長階段，近10年來年均增速高達(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。

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

　　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《中國科學(xué)報》記者表示，在磨漿工段，生物酶可對漿料纖維的細(xì)胞壁進(jìn)行改性處理，使纖維加速潤漲、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?！?/P>

　　此外，造紙工業(yè)大量回收利用廢紙，這就需要對其進(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，然后采用浮選、洗滌或兩者相結(jié)合的方法將剝離下來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。

　　此外，漂白也是造紙過程中的重要步驟。

　　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)國際性水質(zhì)指標(biāo)，我國在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)無元素氯(ECF)和全無氯(TCF)漂白。

　　具體問題待解

　　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，不同工序中使用的酶制劑種類也不同，因此要具體問題具體分析。

　　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《中國科學(xué)報》記者說：“酶對原料進(jìn)行預(yù)處理所消耗的時間較長，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?！?/P>

　　“采用生物酶有時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間較長的老企業(yè)，對它們來說改變工藝所帶來的經(jīng)濟(jì)成本和風(fēng)險也是其更多嘗試生物酶的障礙?！瘪T文英說。

　　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，她對生物酶在造紙行業(yè)的應(yīng)用前景表示樂觀：“總體而言，生物酶專一性較強(qiáng)、效率較高，尤其對高污染、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。”