傳統工業化學品消耗嚴重
造紙工業中的制漿工段是通過機械或化學方法破壞植物細胞壁,去除木質纖維素原料中纏繞著纖維素的木質素及半纖維素等,使纖維素得到分離和利用。因此,造紙制漿工段需要消耗大量能量和化學品,同時可能對纖維素產生損害。
以木材纖維為原料的制漿造紙工業為例,為了溶解除去木質素和半纖維素,釋放纖維素,利用化學法制漿時需要在木屑蒸煮制漿過程中大量使用氫氧化鈉、硫化鈉、亞硫酸鈉等化學品;使用廢紙為原料的制漿和脫墨過程,則主要使用氫氧化鈉、硅酸鈉和表面活性劑等;在制漿漂白工段則主要使用含氯化合物、過氧化氫、臭氧等氧化劑。
為了改善造紙工藝及紙漿性能,造紙過程還使用各種化學助劑、增強劑、漿紗助劑及涂布膠黏劑等化學品,使得制漿造紙工業成為化學品使用及排放的主要輕工業之一。
酶制劑助力綠色發展
隨著工業生物技術的不斷發展,新的酶分子逐步被挖掘,高效的酶制劑發酵生產及應用水平的不斷提升,如何提高酶制劑在制漿造紙工業的應用效率、降低生產成本成為科學家與工業界關注的熱點。
近十年來,通過生物科學家與制漿造紙工程人員的協同,酶制劑應用于制漿造紙,并在生物制漿中減少能耗及有害物質的使用等方面取得顯著性成果。
生物制漿是指通過產酶微生物或酶制劑對木質纖維的預處理,破壞木質素或半纖維素的結構,促進其在機械或化學制漿過程中的脫落速度,有利于纖維素的分離,同時達到減少能量和堿的消耗,縮短制漿時間,改善制漿質量的目的。
例如,白腐菌就已被廣泛應用于生物制漿的研究。白腐菌含有豐富的漆酶,可以有效分解木質纖維中的木質素,更重要的是白腐菌作為擔子菌綱絲狀真菌,在木材等原材料混合培養預處理中能穿透木質原材料釋放胞外酶,促進木質素分解。
隨著人們環保意識的增強,為了減少造紙工業中氯排放對環境的影響,開發無氯漂白工藝也是制漿造紙工業的重點,紙漿生物酶漂白是具有開發前景的無氯漂白途徑之一。木聚糖酶和漆酶就是造紙工業中應用于生物漂白主要酶種。