استفاده از ضايعات و پسماند هاي  منابع طبيعي در توليد كاغذ وارتقای بهره وري در صنايع

فريبا نصيري هندخاله : دانشجوي كارشناسي ارشد اقليم شناسي دربرنامه ريزي محيطي دانشگاه آزاد اسلامي واحد رشت

fariba_nasiri_2010@yahoo.com

چکیده

در منابع طبيعي ضايعات فراواني در فرآوري تهيه چوب و صنعت آن ديده مي شود، كه در طبيعت به صورت ضايعات مطرح مي گردد. لذا در صورت شناخت و تغييرات اساسي علمي بر روي اين ضايعات هم استفاده بهينه صورت مي گيرد و هم در افزايش توليد و جلوگيري از واردات و هم اينكه استفاده و نوآوري در تكنيك و يافتن راهكارهاي جديد براي عرصه هاي طبيعي و بازيافت آنها و حفظ محيط زيست راشامل مي گردد. يكي از مسائل مهم در توليد كاغذ مساله خميرسازي و مرغوبيت كاغذ و انواع آن مي باشد. كه با توجه به تغيير ضايعات و از شكل ضايعات بودن خارج نمودن مي تواند كاربردهاي مهم و فراگيري در صنعت كاغذ و نوع مرغوبيت به همراه داشته باشد. كه اين مساله بستگي به ( درجه رواني،بازده الياف جذب آب،مرحله جوهرزدايي،مقاومت كاغذ) دارد. بررسی تولید کاغذ از ضایعات روزانه  كارخانه شامل ،تراشه هاي پوست (FM) و تكه هاي چوب با كيفيت و اندازه نامناسب (UM) مي باشد . بخش عظيمي از ضايعات به هزاران تن مواد انباشته شده قديمي (OM)، انواع مختلف ضايعات (UM,OM,FM) و ارتقای بهره وری صنعت کاغذسازی اختصاص دارد . باشناسایی عوامل وشرایط شکل دهنده کیفیت کاغذی که از چوب تهیه می شود ازجمله نوع چوب،فرآیند و تهیه خمیر و پالایش خمیر به تبیین آن پرداخته می شود. اهمیت کاغذ و فرآورده های کاغذی در زندگی نوین بر همگان آشکار است. به طوری که هیچ فرآورده صنعتی دیگری نقشی این چنین برجسته در زندگی انسان ندارد.مصرف روز افزون کاغذ درجهان به دلیل ضرورت تبادل اطلاعات و ثبت و ذخیره سازی ارتباطات میان جوامع بشری از دیدگاه اقتصادی ،اجتماعی و فرهنگی امری ضروری قلمداد می شود . لیکن فراوانی و تنوع خصوصیات الیاف گونه های مختلف چوبی از جمله دلایلی می باشد، که چوب را به عنوان مهمترین عامل تولید کاغذ و فرآورده مطرح کرده است. ضایعات فرآورده هاي منابع طبيعي باقیمانده محصولات در طی مراحل تولید و برداشت از عرصه تا كارخانه مي باشد.لذا باید عوامل اساسی را در بهره وری شناسایی نمود و در جهت بهبود این عوامل اقدام کرد. از آنجایی که یکی از مهمترین عواملی که بهره وری را ارتقا می دهد و به صورت مستقیم و غیرمستقیم در کیفیت محصول چوب تاثیر مثبت دارد ،کاهش ضایعات جنگل است کاهش ضایعات و افزایش روز افزون آن از پدیده های تولید انبوه مي باشد و مستلزم شناخت وضعیت موجود و استفاده بهینه از امکانات منابع طبيعي می باشد . پس افزایش بهره وری و استفاده از ضايعات منابع طبيعي مي تواند  منجر به افزایش محصول واستفاده بهينه  از ضايعات شود و کاهش تورم و ایجاد اشتغال در دراز مدت را به همراه داشته باشد . لذا در اين تحقيق سعي گرديده ضايعات منابع طبيعي كه شامل چوب وفرآورده هاي آن است شناسايي و كاربرد آنها در صنايع كاغذ سازي در مدل هاي مختلف مورد بحث وبررسي قرار گيرد  .

واژگان کلیدی : فرآورده های کاغذی ، ضایعات ،صنعت کاغذ، منابع طبيعي.

مقدمه

کاغذ یک پاره اصلی تمدن بشرطی دوهزارسال گذشته است و از منابع گیاهی تهیه می شود لذا هم از نظر مورفولوژی و هم از نظر فیزیکی و شیمیایی ماده پیچیده ای است به طوری که فرآیند تولیدکاغذ یعنی اساس فرآیند صاف سازی و تشکیل شبکه ضعیفی از نمد الیاف تا حدزیادی پیچیده می باشد که این نمد شبه کاغذ با وجود مقاومت کم آن بایستی به طور پیوسته از بخش های پرس و خشک کن ماشین کاغذ عبور کرده و باسرعتی که در حال حاضر حدود  km/h 60 است به صورت نوار پیچانده شود تا در جریان آن نمد کاغذ تحت کشش قرار گیرد.تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است در این فرآیند پدیده های شیمیایی نقش برجسته ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. از آنجا که کاغذ از الیافی ساخته می‌شود که قبلا تحت تاثیر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته‌اند، ازسلولهای گیاهی حاصل از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلولهای گیاهی عمدتا از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می‌یابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید می‌گردد) تشکیل شده‌اند. بخش کربو هیدراتی سلول بطور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکاریدهای غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولز هستند، که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.به نظر می‌رسید که با توجه به نام همی سلولزها ، این ترکیبات با سلولز ارتباط داشته باشند و به روش مشابهی با سلولز بیوسنتز شده باشند.لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب همانند چوب که یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است و در دما و فشار زیاد انجام می شود که در این شرایط لیگنین انحلال پذیر شده از سلولز جدا می شود و در نتیجه خمیری از الیاف سلولزی تشکیل می شود که در تولید کاغذ و مقوا مصرف می شود و دارای شبکه ای از الیاف در هم رفته با ساختاری تقریبا لایه ای و ضخا مت حدود 300-30  میکرومتر است و پهنای یک لیف حدود 50-10 میکرومتر می باشد که یک ورق کاغذ تحریر با ضخامت 100 میکرومتر دارای 5تا10 فیبر در مقطع عرضی ضخامت است . امروزه در جامعه زيستگاه شهري كه  از فرآورده هاي مختلف كه بنام ضايعات ناميده مي شود، در صنعت كاغذ نيز كاربرد ومورد استفاده قرار مي گيرد كه سعي گرديده در اين مقاله به آن پرداخته شود . 

مواد و روش

مبدا و پیدایش کاغذ

زمان و محل دقیق ساخت کاغذ نا شناخته است. قبل از سال 700 پیش از میلاد پوست حیوانات مهمترین ماده برای ارتباطات نوشتاری بوده است. در سال 600 پیش از میلاد این ماده توسط مصریها با کاغذ پاپیروس جانشین شد.پاپیروس ازکنار هم چیدن قطعات رشته رشته شده ساقه گیاه پاپیروس روی یک صفحه آب پاشی شده ساخته می شد وهمانند دستگاه های امروزی از ته نشینی شبکه ای از الیاف از تعلیق آبی استفاده نمی کرد.براین اساس انواع مختلفی از اوراق شبیه پاپیروس توسط آلمانیها و چینی ها به مدت 800 سال مورد استفاده قرار گرفت تا اینکه در سال 200 بعد از میلاد چینی ها هنر کاغذ سازی رابا تولید خمیر از الیاف و تبدیل این الیاف به کاغذ کشف کردند به طوری که چینی ها به عنوان کاشفان ساخت کاغذ به روش نوین معروف شدند.الیافی که در کاغذ سازی مورد استفاده قرار می گرفت به عنوان سلول ساختمانی گیاهان محسوب می شد و از منابع گیاهی گسترده ای تامین می شدند.منابع تامین الیاف برای ساخت کاغذ توسط عواملی مثل در دسترس بودن،بازده در واحد سطح و کیفیت الیاف محدود شده است .در پایان قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم ،پنبه حاصل از ضایعات نساجی عمده ترین منبع فیبری به حساب می آمد و مهمترین کارخانه های ساخت کاغذ در اطراف صنایع پارچه بافی توسعه یافت. بدین ترتیب در اوایل قرن بیستم باافزایش تقاضا برای مصرف کاغذ و عدم تکافوی ضایعات صنایع نساجی برای تامین ماده اولیه مصرف چوب افزایش یافت به طوری که در حال حاضر بیش از 90 درصد از الیاف دست اول ،بدون هیچگونه الیاف بازیافتی از چوب تامین می شود.

تاریخچه صنعت کاغذ درایران

ساخت کاغذ رابه چینی ها نسبت می دهند که از خمیر پنبه و کتان و بامبو می ساختند و در اثر روابط با ایرانیان زمان اشکانی و ساسانی ساخت آن در ایران اقتباس شده است. پیش از ورود کاغذ سازی به ایران ،ایرانیان از سنگ ،گل پخته ،استخوان، کتان و پوست آهو و دیگر چهارپایان برای نوشتن استفاده می کردند. صنعت کاغذسازی چین در حدود قرن 3 هجری از راه سمرقند به ایران رسیده است و مسلمانان ایرانی این فن را آموختند. در قرن 7 و 8 هجری مراکز مهم کاغذسازی در غالب شهرهای بزرگ ایران تاسیس شده است .درهمین زمان کاغذسازی از ایران به کشورهای مجاور هندوستان و حکومت آسیای صغیر و از آن جا به مصر و نیز شهرهای اروپا منتقل گردید. کاغذ انواع مختلفی داشت از جمله کاغذ سلیمانی،خانبالغ،طلحی،فرمی،فرعونی،منصوری،دولت آبادی،بخارایی،اصفهانی و غیره که هرکدام از کاغذها به شخص خاصی یا دایرکننده کارخانه کاغذ مربوط می شد.امروزه هریک از انواع محصولات کاغذی متناسب با نوع کاربرد و کیفیت به صورت کاغذهای متنوع با نام تجاری مختلفی به بازار عرضه می شود و در دستجات کلی کاغذ روزنامه،کاغذ چاپ و تحریر، کاغذ مقوا،کاغذهای بهداشتی و صنعتی تقسیم بندی می شوند که تاریخ صدور اجازه تاسیس اولین کارخانه کاغذسازی ایران به سال های قبل از جنگ جهانی دوم برمی گردد.

جدول 1 :میزان مصرف سرانه کاغذ و مقوا در ایران و چندکشورجهان کیلوگرم به ازای هرنفر

در این جدول مصرف سرانه کاغذ و مقوا ایران را در کنار بالاترین و پایینترین در چند کشور جهان در سال 1999 نشان داده است.

جدول2 : وضعیت کلی تولید انواع کاغذ و مقوا در ایران و جهان در سال 1999 به هزار تن

(منظورالاجداد،مجموعه مقالات نشست علمی کاغذ در سیستم های چاپ 1379).

مواد اولیه تهیه کاغذ

مواد اولیه انواع کاغذ ، بطور کلی ، مواد سلولزی است که از منابع مختلف تهیه می‌شوند:  ساقه کتان ، شاهدانه ، پنبه که الیاف بلند (در حدود 1.2 تا 6 میلی متر) دارند.  ساقة گیاهانی مانند گندم ، جو (کاه) ، نی ، کنف و غیره.   درختانی که برگ سوزنی دارند، مانند کاج (با الیاف بلند ) و یا برگ پهن دارند مانند چنار (با الیاف کوتاه در حدود 0.5 تا 1.2 میلی متر) ، انواع کاغذ‌های باطله و یا خرده‌ها و قطعات مقوای کهنه ، الیاف تفاله نیشکر وساير مواد كه به صورت ضايعات در محيط طبيعي ما  يافت مي گردد  مي توان در توليد كاغذ استفاده كرد.

ترکیب شیمیایی کاغذ

سلولز : مهمترین ترکیب ساختاری دیواره‌های سلول است و بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهمترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب می‌شود. از نظر شیمیایی ، سلولز یک پلیمر دارای ساختمان میکرو فیبریلی شبه بلوری ، اما ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر بلوری یا بی‌شکل است. درجه بلورینگی بستگی به منشاء سلولز دارد. سلولز پنبه و انواع جلبکها مانند والونیا درجه بلورینگی بسیار بالایی است. در حالیکه سلولز چوب درجه بلورینگی پایینی دارد. سلولز بوسیله باکتریها نیز تولید می‌گردد که البته به عنوان منابع سلولزی برای کاغذ کاربردی ندارند.

همی سلولزها : گروهی از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی تولید می‌شوند. نام همی سلولزها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها با سلولز نیست. نقش همی سلولزها در دیوراه سلول بخوبی شناخته شده نیست، اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمی‌تواند همی سلولزها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند. بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی ، در خمیر کاغذ باقی می‌مانند. مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتو گلوکومانان است که حدود 20% از وزن خشک چوب را تشکیل می‌دهد.

لیگنین: پلیمری آروماتیک با ساختاری بسیار پیچیده است. تقریبا کلیه خصویات لیگنین در کاربردهای کاغذ سازی نقش منفی دارند و کاغذهای با کیفیت خوب از الیافی ساخته می‌شود که تقریبا عاری از لیگنین هستند. لیگنین سبب شکننده شدن کاغذ می‌شود و به دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروههای رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می‌شود. کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و بطور کلی کلیه خمیرهای مکانیکی که در آنها مقدار زیادی لیگنین وجود دارد، چنین اثرهایی را نشان می‌دهد.

رزینها و مواد استخراجی :

چوب حاوی مقدار کمی (کمتر از 5%) از ترکیباتی است که توسط حلالهای آلی مثل اتانول یا دی کلرومتان قابل استخراج هستند. میزان این ترکیبات در پهن برگان و سوزنی برگان و در بین گونه‌های مختلف چوبی متفاوت است. اگر چه این ترکیبات ممکن است در حین فرآیندهای شیمیایی تهیه خمیر کاغذ حذف شوند، اما همیشه مقداری از آنها در کاغذ باقی می‌ماند. ترکیب شیمیایی این مواد بسیار متغیر است و شامل آلکانها ، آلکنها ، اسیدهای چرب (اشباع یا غیز اشباع) ، استرهای گلیسرول ، مومها ، اسیدهای رزینی ، ترپنها و ترکیبات فنولی هستند.میزان باقیمانده این ترکیبات این ترکیبات در خمیر و کاغذ بستگی به فرآیند تهیه خمیر مورد استفاده دارد. در مجموع ، ترکیبات اسیدی مثل اسیدهای چرب و رزینی در محیط قلیایی براحتی از طریق تبدیل شدن به نمکهای محلول حل می‌گردند، اما در خمیر سازی اسیدی ، این ترکیبات براحتی قابل حل و خارج سازی نیستند.

خواص خمیر و کاغذ

 بسته به تفاوت های موجود در مواد خام مورد استفاده برای آنها و روش های تولید بسیار متنوع و گسترده اند. کاغذ از الیاف چوب تولید می شود. استفاده از سایر گیاهان و یا الیاف مصنوعی محدود است.کمبود مواد اولیه سلولزی مناسب برای تولید کاغذ و قطع بی رویه جنگل ها جهت تامین ماده اولیه در داخل کشور و از سوی دیگر، نیاز به هزینه های ارزی زیاد برای واردات این فرآورده ها، لزوم توجه جدی به امر جمع آوری و بازیابی کاغذهای باطله به صورت استاندارد و صحیح را نشان می دهد.جذب نور توسط خمیر کاغذ و رنگ آن عمدتاً از لیگنین موجود در آن است .برای رسیدن به میزان قابل قبولی از سفیدی ، بایستی لیگنین باقیمانده را از خمیر خارج کرد یا گروه های رنگ ساز آن را تا آنجا که ممکن است از بین برد.

تولید و مصرف کاغذ

مصرف سالانه کاغذ و مقوا در جهان حدود 250 میلیون تن است که بیش از نیمی از این مقدار در آمریکای شمالی و اروپا تولید می گردد. میزان خمیر و کاغذ تولیدی در آفریقا تنها 2/1 میلیون تن درسال است . مصرف کاغذ در کشورهای پیشرفته بسیار زیاد است و مصرف سرانه کاغذ و مقوا در نقاط مختلف دنیا به طور چشمگیری متغیراست.علاوه بر الیاف دست اول وبکر که به طور مستقیم از منابع گیاهی به روش های شیمیایی و مکانیکی تولید می گردد الیاف باز یافتی نیز مورد استفاده قرار می گیرد و سهم مهمی در تولید کاغذ و مقوا دارند. درحال حاضر الیاف بازیافتی بیش از 30 درصد کل مواد خام مصرفی برای صنایع کاغذ را تشکیل می دهد و طی چند سال گذشته استفاده از این الیاف به طور پیوسته افزایش یافته است در حالی که تولید خمیر بکر تقریبا ثابت مانده است به طوری که تقاضای مصرف کنندگان برای استفاده از الیاف بازیافتی در تولید کاغذ و مقوا در حال افزایش است و تمایل به سمت بازیافت متوالی کاغذهای بازیافتی است که این کاغذها از منابع مهم الیاف در صنایع خمیر و کاغذ محسوب می شوند و حدود یک سوم الیاف را برای تولید کاغذ و مقوا تامین می کند.

منابع الیاف

اگرچه میزان الیاف بازیافتی در حال افزایش است اما میزان مصرف این نوع الیاف در تولید محصولات کاغذی دارای محدودیت است و استفاده 100% از الیاف بازیافتی بسیار مشکل است.بخش اعظم الیاف بکر از منابع چوبی تولید می شود اگرچه گیاهان یکساله نیز در این زمینه نقش مهمی ایفا می کنند. حدود 30% از سطح کره زمین را جنگل ها پوشانده اند و از حدود نیمی از این مساحت به صورت تجارتی بهره برداری می شود. بیش از 80% از کل چوب های صنعتی از جنگل های آمریکای شمالی ،اروپا و روسیه تامین می شود.تقریبا دوسوم این چوب به صورت الواری و چوب های روکشی مصرف می شود.معمولا صنایع خمیر و کاغذ از چوب کاتینی که برای چوب بری و تهیه روکش مناسب نیست یا از ضایعات صنایع چوب بری و روکش استفاده می کند. سوزنی برگان و پهن برگان هردو برای ساخت کاغذ مورد استفاده هستند که البته از نظر مورفولوژی الیاف و خصوصیات کاغذ سازی اختلاف زیادی با هم  دارند. الیاف سوزنی برگان نسبت به الیاف پهن برگان بلندتر و مقاوم تر هستند و نقش اصلی در تامین مواد خام کاغذ سازی را دارند. بااین وجود به دلیل اینکه این الیاف به راحتی سبب تولید توده های میکروسکوپی الیاف در هم رفته در حین فرآیند شکل گیری کاغذ می شوند کاغذی با توزیع غیریکنواخت الیاف و با خصوصیات ظاهری ضعیفتر تولید می کنند.از این رو در صنایع کاغذ استفاده از مخلوطی از الیاف سوزنی برگان و پهن برگان برای جبران همزمان مشکلات مربوط به مقاومت و شکل پذیری کاغذ امری معمول است.الیاف غیرچوبی به رغم مقادیر نسبتا کم دارای اهمیت هستندکه شامل باگاس،خیزران،کنف،کتان و پنبه است که البته انواع علفها مانند علف اسپارتو و کاه و کلش گندم ، جو،چاودار و برنج نیز دراین زمینه مطرح هستند. به عنوان مثال بازده تولید کاه در هر هکتار حدود 20تن است که تا حدزیادی بیشتر از رشد سالانه اکثر درختان جنگلی می باشد و سرعت برداشت گیاهان غیر چوبی نسبتا زیاد درحدود یک یا دوسال بعدازکاشت می باشد درحالی که برای برداشت چوب در حدود 10 تا 20 سال زمان نیاز است.

مراحل تهیه کاغذ از ضايعات

تبدیل چوب به قطعات ریز..با استفاده از ماشین پوست کنی و دستگاه تولید تراشه و عبور تراشه‌ها از الک مخصوص صورت می‌گیرد و قطعاتی به طول حداقل 4 و عرض 2 سانتی‌متر (در مورد چوب) بدست می‌آید.پختن چوب و تولید خمیر ..این عمل ، ممکن است از طریق مکانیکی یعنی بدون استفاده از مواد شیمیایی و توسط بخار آب جوش ، تحت فشار صورت گیرد که معمولاً برای تهیه کاغذهای ارزان و کاهی ، مانند کاغذ روزنامه متداول است. در روش شیمیایی از هیدروکسید سدیم، در روش قلیایی سولفیت هیدروژن کلسیم ، درمحیط اسیدی PH=2-3 ، روش بی‌سولفیت) و یا سولفیت سدیم (در  روش سولفیت) همراه با کمی کربنات سدیم در دمای بالاتر از . 100 درجه سانتی‌گراد و تحت فشار ، استفاده می‌شود. در این مرحله ، خمیر قهوه‌ای رنگی حاصل می‌شود که از آن در تهیه مقوا ، کارتن و یا کاغذ‌های کاهی استفاده می‌شود.  شستشوی قلیایی با استفاده از محلول 3 درصد سود در دمای 45 تا 50 درجه سانتی‌گراد به مدت یک تا دو ساعت صورت می‌گیرد. این عمل برای جدا کردن لیگتین و کاهش رنگ خمیر انجام می‌پذیرد. اعمال شیمیایی (رنگ زدایی(  در دو مرحله صورت می گیرد.کلر زنی : که در  PH=2 تا دمای 25 تا 45 درجه سانتی‌‌گراد به مدت تقریبی یک ساعت صورت می‌گیرد. در این مرحله  لیگتین باقیمانده در خمیر ، به صورت محلول در می‌آید که بسته به نوع مواد شیمیایی بکار رفته برای پخت ، بین 3 تا 15 درصد ممکن است تغییرکند.  رنگ زدایی : که توسط هیپوکلریت سدیم (به صورت محلول 3 درصد) ، دی‌اکسید کلر ، پراکسید هیدروژن ، اوزون و غیره در PH=9-10 صورت می‌گیرد تا اینکه لیگتین فقط اکسید شود و سلولز تحت تأثیر قرار نگیرد.   در مرحله خشك كردن ، خمیر کاغذ را از دستگاه تمیز کننده و توری‌هایی که دارای سوراخهای 2 تا 3 میلیمتری‌اند، عبور می‌دهند تا قسمت عمده آب خود را از دست بدهد. بعد آن را از پرسهای قوی عبور می‌دهند تا باقیمانده آب آن نیز خارج شود. پرس کردن ، برش زدن و بسته بندی ..با عبور خمیر خشک شده از میان غلتک‌های مخصوص ، آن‌را به صورت صفحات کاغذ در آورده ، توسط دستگاه برش آن را در اندازه‌های مورد سفارش و نیاز بازار مصرف برش می‌دهند و بسته‌بندی مي كند.

انواع محصول ضايعاتي در توليد كاغذ

بیش از 40 درصد  از تمامی کاغذهای تولیدشده در جهان برای هدفهای ارتباطی و اطلاع رسانی مصرف می شود مانند روزنامه،چاپ و تحریر و بیش از 50 درصد  برای مصارف بسته بندی  و بهداشتی به کار می رود و حدود10 درصد  باقیمانده شامل کاربردهای ویژه ای مانند کاغذهای صافی، کیسه چای، عایق سازی الکتریکی در مبدلها و غیره است.

انواع کاغذ باطله

درجه بندی و جمع آوری کاغذهای باطله روش استاندارد مشخصی ندارد.مهمترین نوع کاغذ باطله به ضایعات مخلوط معروف بوده و شامل مخلوطی از انواع کاغذهایی با کیفیت های مختلف است. بخش عمده ای از این کاغذها حاوی انواع کاغذ روزنامه و کاغذبسته بندی است و عمدتا برای تولید فرآورده های کم هزینه ای مثل مقوا مورد استفاده قرار می گیردو دومین نوع مهم کاغذهای باطله به ضایعات بسته بندی معروف است که معمولا شامل مقوای بسته بندی با دولایه کاغذ کرافت درزیر ورو ویک لایه مواج میانی است که برای تولید مقوای ساختمانی به کارمی رود. یکی دیگر از انواع کاغذهای باطله کاغذ تحریر چاپ نشده است که کیفیت خوبی دارد و شامل کاغذسفید باسفیدی قابل قبول چاپ نشده است.همچنین کاغذهای باطله چاپ شده نیز هستند که از کاغذ روزنامه،مجلات یاضایعات کاغذهای اداری استخراج شده است و قبل از استفاده باید جوهرزدایی گردد.

جمع آوری و بازیافت

ضایعات بسته بندی معمولا از دو منبع تامین می گردد. ابتدا ضایعاتی که توسط تبدیل کنندگان کاغذ،سازندگان جعبه و بسته های کاغذی تولیدمی شود و دوم ضایعاتی که درمحل فروش و پس از مصرف دور ریخته می شود.ضایعات دسته اول معمولا عاری از ضایعات غیرکاغذی است اما در حالت دوم ممکن است حاوی چسب،پلاستیک،برچسبها و زباله های دیگرباشد .همچنین بازیافت کاغذهای روزنامه و مجلات نیزازچنین روندی برخوردار است .ضایعات حاصل از برش حاشیه کاغذ و انتهای نوارهای کاغذ معمولا بدون چاپ بوده و گران قیمت می باشند. روزنامه های فروش نرفته یا توزیع نشده نیز برای بازیافت برگردانده می شود اما این کاغذها معمولا باید جوهرزدایی شوند.

آماده سازی کاغذ باطله و ضايعاتي برای ساخت کاغذ

پخش الیاف

اولین مرحله دربازیابی کاغذهای باطله تفکیک مکانیکی الیاف کاغذ درآب در درصد خشکی حدود 5 تا 10 درصد است.این فرآیند با استفاده از یک سری عملیات پاکسازی که در درجه اول برای حذف آلاینده های غیرلیفی مثل فلزات ،پلاستیک و چسبها طراحی شده است صورت می گیرد.مراحل تمیزسازی ممکن است فیزیکی یا شیمیایی باشد.چسبهای موجود درمخلوط ضایعات کاغذ معمولا به الیاف چسبیده اند و به دلیل طبیعت پلیمری خود حذف آنها بسیار مشکل است.در جریان پخش فیزیکی الیاف استفاده از هیدروکسید سدیم به دلیل کمک به حذف جوهر و پخش موثر الیاف کاغذهای حاوی آهارشیمیایی معمول است.همچنین هیدروکسیدسدیم سبب واکشیدگی الیاف سلولزی و ایجاد اثرهای مثبت روی خواص مقاومتی خمیر حاصل می کند.

جوهرزدایی براي استفاده از ضايعات

بخش اعظم کاغذهای بازیافتی چاپ شده هستند و یکی از مهمترین فرآیندهای شیمیایی انجام شده روی کاغذ باطله برای تولید خمیرهای با کیفیت خوب ،حذف جوهراست .حدود درصد 15 از کل کاغذهای بازیافتی نیاز به عملیات جوهرزدایی دارند و در فرآیند جوهرزدایی استفاده از مواد شیمیایی اهمیت می یابد.اولین مرحله در جوهرزدایی معمولا با افزایش ph سوسپانسیون الیاف شروع می شود که این مرحله واکشیدگی الیاف را به دنبال دارد و به همراه استفاده از عملیات مکانیکی به سست شدن ذرات جوهر از الیاف کمک می کنند. قلیا سبب صابونی شدن ناقلهای جوهرچاپ و آزادشدن ذرات رنگدانه های موجود در جوهر می گردد. از آنجایی که بعضی از جوهرها رنگدانه هایی دارند که از طریق پیوندهای عرضی به همدیگر وصل شده اند هیدروکسیدسدیم ممکن است سبب شکستن این اتصالها وکمک به خرد شدن ذرات جوهر به اندازه های کوچکتر گردد. ذرات جوهر جداشده از روی الیاف را می توان با عملیات شستشو یا شناورسازی حذف کرد. ساده ترین روش حذف این ذرات شستشوی خمیر و آبگیری از آن در چند مرحله است.فرآیند شستشو معمولا در صورتی سبب افزایش سفیدی خمیر می شود که قطر ذرات جوهر در حدود 10-1 میکرومتر باشد. سفیدی الیاف جوهرزدایی شده را می توان با عملیات رنگبری به میزان بیشتری افزایش داد. این عمل با استفاده از پروکسید هیدروژن یا کلر انجام می شود .که در هر صورت خمیر جوهرزدایی شده معمولا تیره تر از خمیر بکر است و اغلب به صورت مخلوط با خمیر بکر به کار می رود.

بازیافت ضايعات

بازیافت نقش مهمی در تامین الیاف ایفامی کند.بازیابی کاغذ باطله دو جنبه مهم زیست محیطی دارد. اول نرخ مصرف کاغذ باطله که به صورت نسبت مصرف کاغذ باطله به کل تولیدکاغذ و مقوا مطرح می شود و دوم نرخ بازیافت که به معنی درصد کاغذ باطله بازیابی شده نسبت به کل مصرف کاغذ و مقوا می باشد. زیان های زیست محیطی ناشی از کاهش مصرف چوب و کاهش نیاز به مواد شیمیایی درفرآیندهای تهیه خمیرکاغذ می باشد که از مهمترین مشکلات آن به بازیابی کاغذهای چاپ شده برمی گردد که اغلب به یک فرآیند جوهرزدایی نیاز دارند و یک دوغاب غنی از جوهر تولید می شود که باید دفع گردد.حل شدن موادآلی مغذی به خصوص نشاسته سبب ایجاد باراضافی درسیستم عملیات برروی پساب یا تصفیه پساب می گردد.

بازیافت کاغذ از دیدگاه زیست محیطی

صنایع کاغذ به عنوان مهمترین مصرف کندده موادخام تجدید شونده از راه فوتوسنتز و قابل بازیافت و آب که در نهایت باید در محیط زیست تخلیه شود مطرح است.از این رو مسائل زیست محیطی نقش محیطی در صنعت کاغذ ایفا می کند. جهان به مرحله ای از بحران محیط زیست رسیده که ابعاد و شدت آن به سرعت در حال افزایش است. در خلال دهه 80-1970 درباره گسترش بیابان ها و کاهش جنگل و کمبودچوب مورد استفاده برای مصارف سوختی، نگرانی هایی وجود داشت. در دهه 90-1980 اقلام تازه ای مثل باران اسیدی،حفره پدید آمده در لایه ازون، گرم شدن زمین و گاز گلخانه، ضایعات وجود دارد. مسئولیت در قبال یک محصول تنها با تولید آن پایان نمی پذیرد بلکه باید استفاده و نحوه دفع مناسب آن در رابطه با محیط زیست و مصرف مجدد و بازیافت ضایعات حاصل از آن نیز در نظر گرفته شود و باید راه های دفع ضایعات حاصل از محصولات باید در حالی که محصولات هنوز در مرحله توسعه هستند ارائه شود.

نتیجه گیری

كشور ايران با توجه به كمبود منابع جنگلي و هم­چنين طرح­هاي صيانت از جنگل­ها، با مشكل جدي تأمين مواد اوليه چوبي جهت توليد فرآورده­هاي مختلف ليگنوسلولزي مواجه مي­باشد. با دسترسي به تكنولوژي­هاي جديد و انتقال آن از ساير كشورهاي صنعتي و پيشرفته در اين صنعت به داخل كشور، مي­توان قسمت اعظمي از موانع موجود در اين زمينه مرتفع شود.حجم بالاي پسماندهاي منابع طبیعی در كشور، نشان از پتانسيل بالاي پسماندهاي منابع طبیعی در توليد انواع فرآورده­هاي چوبي دارد، امري كه يك بازنگري در سياست­گذاري­ها و سرمايه­گذاري­هاي آتي در اين صنعت را مي­طلبد. براین اساس استفاده از سرمايه‌هاي انساني در جهت افزايش كيفيت و كميت محصولات توليدي جز با آموزش، تحقيق و توليد ميسر نخواهد شد. در اين راستا مؤسسات و سازمانهاي تحقيقاتي نقش بسزايي در زمينه پژوهش را ايفا مي‌نمايند. بخش تحقيقات علوم چوب و فرآورده‌هاي آن مؤسسه تحقيقات جنگلها و مراتع كشور از جمله بخش‌هاي تحقيقاتي است كه رسالت در جهت اعتلاي تحقيق و پژوهش در صنايع چوب و كاغذ را عهده دار مي باشد . محورهاي كلي بخش تحقيقات علوم چوب و فرآورده‌هاي آن برپايه دسترسي به منابع ليگنوسلولزي جانشين، افزايش بهره‌وري در صنايع چوب و كاغذ، كاهش ضايعات، استفاده صحيح و اصولي از منابع چوبي موجود و افزايش عمر مفيد چوب مي‌باشد.با توجه به اين رسالت خطير، بخش تحقيقات علوم چوب و فرآورده‌هاي آن اهداف زير را سر لوحه برنامه‌ريزي‌هاي تحقيقاتي قرار داده است.- شناسايي منابع اوليه ليگنوسلولزي چوبي و غير چوبي كه از پتانسيل مصرف در فرآيندهاي توليد صنايع سلولزي برخوردار هستند.- بررسي ويژگيهاي بنيادي و كاربردي انواع مواد اوليه چوبي و غير چوبي براي توسعه فرآيندهاي كاربردي - تحقيق در جهت كاهش ضايعات و استفاده از ضايعات بهره‌برداري شده از جنگل، ضايعات كشاورزي و چوب آلات كم قطر- تحقيقات بنيادي در فرآيندهاي صنايع سلولزي براي بهينه سازي محصولات توليدي - تحقيقات توسعه‌اي ـ كاربردي در فرآيندهاي صنايع سلولزي در راستاي بكارگيري فرآيند‌هاي جديد و توسعه فرآيندهاي بهينه و بومي شده.- تحقيق در استانداردهاي ملي و بين‌المللي در راستاي ارتقاء كيفيت محصولات توليدي - ارائه خدمات تحقيقاتي ـ توسعه‌اي به سازمانهاي توليد كننده و مصرف كننده مواد اوليه ليگنوسلولزي و كارخانه‌هاي توليدي و تشريك مساعي متقابل - ارائه خدمات تحقيقاتي ـ آموزشي به مؤسسات آموزشي در سطوح مختلف تحصيلي.

پیشنهادات

در سال‌های اخیر با هدف حفظ و احیاء جنگل‌ها، از هر هکتار جنگل سالانه، نباید بیش از یک متر مکعب چوب برداشت شود؛ با اين شرايط، در صورتی که تنها جنگل‌های صنعتی شمال مورد بهره برداری قرارگیرد، سالانه نزدیک به 800 هزار متر مکعب چوب از جنگل‌ها استحصال خواهد شد و در صورت افزودن دو میلیون مترمکعب برداشت چوب از صنوبرکاری و باغات و عرصه‌های خصوصی به 800 هزار مترمکعب برداشت مجاز فوق‌الذکر (بدون احتساب برداشت‌های غیرمجاز)، جمعاً دو میلیون هشتصد هزار متر مکعب چوب در سال تولید می‌شود. اگر مصرف سرانه چوب 17/0 مترمکعب در نظر گرفته شود، برای جمعیت 70 میلیونی، سالانه حدود 11 میلیون مترمکعب چوب نیاز خواهد بود.. لذا با توجه به میزان تولید و مصرف چوب در کشور، سالانه 8 میلیون و دویست هزار مترمکعب کمبود چوب وجود دارد (اميدوار، 1388). بروز مشکلات کمبود چوب باعث شده است که برای رفع خلأهای موجود راه‌کارهای متنوعی مدنظر کارشناسان و صاحبان صنایع چوب و کاغذ قرار گیرد. یکی از روش­های پیشنهاد شده تأمین مواد اولیه از خارج از کشور است با در نظر گرفتن اینکه واردات چوب به دلیل هزینه حمل و نقل بالایی که دارد موجب تحمیل هزینه­های گزافی به صنعت چوب و کاغذ کشور می‌شود و این عامل به افزایش قیمت­ تمام شده محصول نهایی منجر می‌شود. بنابراین واردات چوب به عنوان ماده اولیه در صنایع چوب و کاغذ کشور در بسیاری موارد و مناطق جغرافیایی از لحاظ اقتصادی قابلیت توجیه ندارد. راهکار دیگری که مطرح بوده و می­باشد، کاشت گونه‌های سریع­الرشد از قبیل پالونیا و انواع اکالیپتوس­ها و صنوبرها و خرید چوب از نقاط مختلف اعم از چوب‌های باغی و غیرمثمر است که در سال­های اخیر از طرف صاحبان صنایع تولیدی به اجرا در آمده است، از جمله آنها بوده است. استفاده از پسماند منابع طبیعی دیگر راهکار موجود است که صنایع چوب و کاغذ کشور به صورت ناگزیر باید به سمت آن سوق یابند. از طرفی لزوم یافتن منابع جایگزین برای تأمین الیاف سلولزی مورد نیاز صنعت چوب، با کاهش منابع چوبی و جنگلی در سطح جهان و به­ویژه - به دلیل فقر سرانه جنگل- در کشور ما بیش از پیش احساس می­شود. کمبود منابع جنگلی و چوبی در کشور ما حقیقتی تلخ و انکارناپذیر است که به­تبع آن کاهش ظرفیت تولید و حتی در موارد متعددی تعطیلی کارخانجات صنایع چوب را درسال­های اخیر در پی داشته است، بر اساس مطالعات صورت گرفته، ارزش زيست­محيطي جنگل­ها تا 400 برابر ارزش آنها در توليد چوب است (نصيري، 1387). لذا پيشنهاد مي­شود متولیان بخش خصوصی در صنایع چوب برای حفظ و بقای خود در بازار رقابتی و ارتقاء توان تولید اقتصادی، جهت­گیری بخشي از صنایع كشور را به سمت توسعه و گسترش استفاده از الیاف حاصل از منابع زراعی معطوف کنند. همچنين پژوهشگران دانشگاهی و محققان نیز در زمینه فرایندهای تولید، نحوه جمع آوری، تفکیک، انبارکردن و استفاده از این منابع در ساخت چند سازه‌های متداول چوبی، كاغذي و حتی فرآورده‌های جدید در کشور پروژه‌های تحقیقاتی تعریف کرده و به انجام برسانند تا با اين گام نه تنها می­توان صنایع چوب و کاغذ را از خطر نابودی نجات داد، بلکه موجبات رشد و بالندگي این صنایع، توسعه پايدار آن و در نهايت شکوفایی اقتصاد جامعه فراهم مي‌‎گردد.

منابع ومآخذ

1- جی ،سی، روبرتس،مترجم میرشکرایی،دکتر سیداحمد،صادقی فر، حسن،1381،شیمی کاغذ، انتشارات آییژ،دانشگاه تهران.

2-  محمودی،جلال،1385،مقدمه ای برشناخت منابع طبیعی ،دانشگاه آزاد اسلامی واحدنور.

3-میرشکرایی،دکتر سید احمد، 1370،تکنولوژی خمیر و کاغذ، جلداول،انتشارات دانشگاه پیام نور.

4- جلال،رضا،1366،مقاله استفاده بهینه از ضایعات،سمینارجنگل و صنعت، تهران، اداره کل صنایع شیمیایی و سلولزی.

5- اشرفیان،سهیلا،1374،مروری بر تکنولوژی کاربرد کاغذ باطله.

6-  نبی پور،سیدمسعود،1371،مدیریت کنترل جامع ضایعات ،مجله صنعت و ایمنی، شماره 21،ماهنامه اقتصادی علمی و فنی.

7-نشریه کاغذ و چوب،1360،انتشارات روابط عمومی و آمار مرکز تهیه و توزیع کاغذ و چوب،شماره 2.

8- نصیری،کیومرث،1380،مقاله بازیافت کاغذ،تجارتی به سود محیط زیست،روزنامه همشهری،پنجشنبه،13 اردیبهشت.

9-نمازی،مینو،1377،مدیریت ضایعات،مجله تدبیر،شماره 87.

10- همتی،محمود،1371،مقاله بازگرداندن ضایعات صنعتی به فرآیند، شماره 6.

11 - منظورالجداد،دکترمهدی، 1379،مجموعه مقالات نشست علمی کاغذ در سیستم های چاپ، وضعیت کاغذ چاپ و تحریر در ایران و جهان و روش های مختلف چاپ.

12- شجاعی ،زهرا،  مجله زیتون،شماره 5 ،آموزش نقش اساسی در کاهش ضایعات.