Đặc điểm sử dụng nguyên liệu và và năng lượng

Rừng tự nhiên là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của loài người. Tuy nhiên, ngày nay diện tích rừng tự nhiên đang bị thu hẹp một cách báo động bởi sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp dùng gỗ làm nguyên liệu. Đặc biệt là ngành giấy

Mục lục

Trang

I Tình hình sản xuất

1 Tổng quan ngành giấy

2 Đôi nét về giấy tái chế

II Sơ lược công nghệ sản xuất giấy tái chế

1 Chuẩn bị nguyên liệu

2 Sản xuất bột giấy

3 Phối liệu bột

4 Xeo giấy

III Đặc điểm sử dụng nguyên liệu và và năng lượng

1 Nguyên liệu

2 Năng lượng

IV Các vấn đề môi trường

1 Các dòng thải

2 Các vấn đề môi trường khác

V Đề xuất hướng giải quyết

Danh mục tài liệu và ghi chú

2 4

7 8 8 10

11 12

14 16 17 18

MỞ ĐẦU

Rừng tự nhiên là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của loài người Tuy nhiên, ngày nay diện tích rừng tự nhiên đang bị thu hẹp một cách báo động bởi sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp dùng gỗ làm nguyên liệu Đặc biệt là ngành giấy Lượng cây rừng sử dụng trong nghành này nhiều đến nỗi người ta tính rằng nếu toàn bộ công nghiệp sản xuất giấy chuyển sang sử dụng 10% xơ sợi đã dùng thì chỉ riêng việc tiết kiệm gỗ đã

đủ để lập một hàng rào bằng gỗ cao khoảng 1,8 mét bẩy lần vòng quanh nước Mỹ.(1)

Để có thể bảo tồn được rừng tự nhiên, các Viện nghiên cứu, các cơ quan chính phủ, các nhóm bảo vệ môi trường và nhiều nhà cung ứng giấy ủng hộ sản xuất và sử dụng giấy tái chế Thực tế cũng cho thấy nguồn nguyên liệu này đang ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong nghành công nghiệp giấy của hầu hết các nước trên thế giới

Nhóm chúng em gồm 3 sinh viên:

- Lê Tiến Dũng

- Lê Thị Thanh Thủy

- Phạm Đức Hiệp

Chúng em chọn đề tài "Tìm hiểu công nghệ sản xuất giấy tái chế và các vấn đề môi trường” với mong muốn được tìm hiểu về công nghệ sản xuất giấy tái chế, một trong những vấn đề hiện đang được các nhà sản xuất và các nhà môi trường quan tâm Tuy nhiên, do việc tìm kiếm nguồn tư liệu còn gặp khó khăn nên không tránh được nhiều thiếu sót Kính mong nhận đựơc

sự quan tâm và đóng góp từ thầy và các bạn

I- TÌNH HÌNH SẢN XUẤT

1 Tổng quan về ngành giấy:

Giấy được sản xuất đầu tiên trên thế giới tại Trung Quốc vào đầu Công

nguyên, sau đó lan rộng khắp thế giới Lúc này giấy được sản xuất bằng

phương pháp thủ công rất nặng nhọc Đến thế kỉ 19, ngành sản xuất giấy

mới được cơ giới hoá và phát triển thành một ngành công nghiệp mạnh Nhờ

cơ giới hoá, tự động hoá, nâng cao công nghệ sản xuất, công nghệ sản xuất

giấy đã sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau, với hơn 600 loại giấy

Các cường quốc sản xuất giấy hiện nay phải kể đên như Mỹ, Trung Quốc,

Nhật Bản

Sau đây là bảng số liệu công nghiệp giấy một số nước giai đoạn

2006-2008 (2)

(1.000 tấn)

Sản lượng giấy

(1.000 tấn)

Riêng đối với Việt nam: ngành giấy Việt Nam trong 20 năm qua đã đạt tốc độ tăng trưởng 15% - 16% mỗi năm, sản lượng từ 80.000 tấn/năm đã tăng lên tới 824.000 tấn/năm Nhưng chủng loại giấy sản xuất trong nước vẫn rất nghèo nàn, chỉ có giấy in báo, giấy in và viết, giấy bao gói (không tráng), giấy lụa

Năm 2005 khả năng đáp ứng tiêu dùng trong nước của toàn ngành giấy là 61,92%, trong đó giấy in báo đáp ứng 68,42%, giấy in và viết 89,29%, giấy bao bì (không tráng) 71,50%, giấy tráng 5,75% và giấy lụa 96,97%

Hiện nay sản xuất bột giấy ở Việt Nam mới đáp ứng được 37% nhu cầu, còn lại vẫn phải nhập khẩu Trước đây chỉ nhập bột tẩy trắng, nay bột giấy không tẩy trắng ngày càng nhập nhiều, vì các cơ sở phải ngừng sản xuất

do không có khả năng xử lý nước thải và quy mô nhỏ, công nghệ lạc hậu Với khả năng rừng đủ để sản xuất bột giấy đáp ứng cho nhu cầu trong nước

và xuất khẩu, rõ ràng phương thức phân bổ nguồn lực cho phát triển kém hiệu quả Nếu chỉ cần khoảng 400 - 500 triệu USD (một khoản đầu tư khiêm tốn so với nền kinh tế) thì đến nay ngành giấy đã chủ động hoàn toàn về bột

giấy và còn dư để xuất khẩu.

Trình độ công nghệ của ngành giấy Việt Nam hiện đang ở mức dưới trung bình của thế giới, nên chất lượng chỉ ở mức trung bình thấp Cung cách quản lý ở cơ sở lớn vẫn mang dáng dấp kế hoạch hóa, còn ở cơ sở nhỏ mang tính chất gia đình

Do lệ thuộc vào bột nhập khẩu nên sức cạnh tranh của ngành giấy yếu Dây chuyền bột giấy lớn nhất nước ta hiện chỉ đạt công suất 61.000 tấn/năm, trong khi ở đảo Hải Nam (Trung Quốc) là 1.000.000 tấn/năm Máy seo lớn nhất của ta có công suất 50.000 tấn/năm, chiều rộng lưới là 4,15m, tốc độ 600-700 m/phút Còn ở Trung Quốc là 800.000 tấn /năm, chiều rộng 10,4m

và tốc độ 2.000 m/phút

Hầu hết các doanh nghiệp đều mua nguyên liệu nhỏ lẻ, không theo kế hoạch, chưa bao giờ ký hợp đồng kỳ hạn mua bột giấy cho dù kế hoạch đã được xác định Từ đầu năm đến hết tháng 7/2006, chúng ta đã nhập 78.000 tấn bột giấy, nhưng do 29 công ty nhập khẩu (bình quân mỗi công ty 2.690 tấn), với 172 đơn hàng (bình quân 453 tấn/đơn hàng) Đơn hàng nhập lớn

nhất là 2.000 tấn, nhỏ nhất là 1 tấn Nhập như vậy phải chịu giá cao và luôn

luôn bị động

Công nghiệp giấy Việt Nam giai đoạn 2000 - 2008 (3)

Tiêu thụ

giấy

Dân số,

triệu người

77,70 78,43 79,29 80,26 81,34 82,49 83,43 84,38 85,33

Bình quân,

kg/ng.năm

2 Đôi nét về sản xuất giấy tái chế:

2.1 Lợi ích của việc sản xuất giấy từ nguyên liệu tái chế

Nguyên liệu cho quá trình sản xuất giấy được chia làm hai nhóm dựa

vào nguồn:

- Nguyên liệu nguyên thuỷ: gỗ hoặc các nguồn chứa xơ sợi

xenlulozo như rơm, rạ,… Tuỳ vào điều kiện của từng khu vực và

số lượng có sẵn mà người ta quyết định loại gỗ nào sẽ được sử

dụng làm nguyên liệu nguyên thuỷ

- Nguyên liệu tái chế: giấy loại (giấy đã qua sử dụng hoặc phế

phẩm quá trình sản xuất và phân phối giấy)

Lợi ích chính của việc sử dụng nguyên liệu tái chế là rừng bảo quản

Tức là giảm lượng rừng bị chặt hạ để lấy gỗ và giảm áp lực chuyển đổi rừng

tự nhiên và các khu vực nhay cảm về sinh thái thành rừng sản xuất Việc tái

chế giấy giúp nhân loại giữ gìn toàn bộ giá trị mà hệ thống sinh thái rừng

cung cấp như nước sạch, nơi cư trú của muôn thú và tính đa dạng sinh học

Sản xuất giấy từ nguyên liệu tái chế nhìn chung là sạch hơn từ gỗ do

việc tách xơ sợi và tẩy trắng đã được làm trước đó Nghĩa là sử dụng ít năng

lượng, nước và hoá chất hơn đồng thời thải ra không khí và nước ít độc hại

hơn

Hơn nữa, việc sản xuất gấy từ nguyên liệu tái chế còn làm giảm áp lực của chất thải rắn ở các bãi chôn lấp Mặt khác sự phân huỷ giấy sinh ra rất nhiều khí methan (CH4) - đây là loại khí nhà kính có tác dụng làm tăng nhiệt

độ cao gấp 21 lần cacbon dioxit (CO2)

Nguồn nguyên liệu này ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới vì những lợi ích của nó đối với môi trường Việc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu tái chế là một trong những hướng đi trong lai cho mọi lĩnh vực sản xuất công nghiệp

2.2.Tình hình sản xuất giấy tái chế trên thế giới:

Từ đầu những năm 90, tại các nước phát triển như Mỹ hay Canada, trước tình trạng cac-tông trở thành nguồn phế liệu khổng lồ, việc đốt hay chôn lấp sẽ vô cùng lãng phí và ôn nhiễm Chính vì thế các nhà sản xuất có

xu hướng tái chế phế liệu này thành "fine paper" (giấy tốt) dành cho nghành

in ấn và viết Cho đến nay trên thế giới có công ty DOMTAR (Canada) đã đạt sản lượng 80.000 tấn fine paper/năm bằng bột giấy tái sinh từ cac-tông phế liệu

Cũng trong thời gian này, các nhà khoa học Mỹ đã nghiên cứu phương pháp khử mực trên giấy in Cho đến nay, công nghệ này đã được phát triển và áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới

Theo thống kê, năm 1998, lượng giấy tái sinh trên thế giới chiếm 46% trên tổng lượng giấy sản xuất là khoảng 140 triệu tấn Tỉ lệ này đang ngày một gia tăng trong những năm gần đây

Năm 2007, mức tái chế giấy của Châu Âu đạt 64,5%, tổng lượng giấy thu gom và tái chế ở các nhà máy giấy là 60,1 triệu tấn, tăng 14,5% so với năm 2004 Mục tiêu của nghành công nghiệp giấy Châu Âu là đạt mức tái chế 66% giấy vào năm 2010

Tình hình xuất nhập khẩu và sử dụng giấy tái chế theo vùng lãnh thổ (8)

Khu vực Tái chế2005 2006 Nhập khẩu2005 2006 Xuất khẩu2005 2006

§¬n vÞ: ngh×n tÊn

2.3 Tình hình sản xuất giấy tái chế ở Việt Nam:

Ở Việt Nam, nhu cầu giấy mỗi năm khoảng 1,8 triệu tấn, trong đó giấy đã qua sử dụng hiện chiếm tới 70% tổng số nguyên liệu đưa vào để sản xuất giấy Theo thống kê của hiệp hội giấy Việt Nam, từ năm 2000 đến nay, nhiều doanh nghiệp lớn đã lắp đặt dây chuyền hiện đại, sản xuất bột giấy từ phế liệu với tổng công suất 160.000 tấn/năm

Tập đoàn giấy Tân Mai hiện có 3 dây chuyền sản xuất, trong đó có 2 dây chuyền sản xuất từ phế liệu với công suất 50.000 tấn/năm và 50% lượng giấy vụn tái chế được sử dụng sản xuất giấy in báo Dự kiến sau năm 2010, tập đoàn sẽ đầu tư thêm một dây chuyền sản xuất nữa, công suất khoảng 100.000 tấn/ năm

Tuy vậy, so với khu vực, tỉ lệ giấy thu hồi của nước ta rất thấp, chỉ đạt 25% (trong khi tỉ lệ này ở Thái Lan là 65%) Từ năm 1999 đến năm 2007, tỉ

lệ giấy đã sử dụng thu hồi được so với tổng lượng giấy tiêu dùng ít thay đổi, chỉ ở mức 24-25% và tỉ lệ giấy thu hồi trong nước so với giấy thu hồi nhập khẩu hầu như không thay đổi (từ 48% lên 50%)

Hoạt động thu gom giấy vẫn theo phương thức cổ điển, không có công

ty chuyên doanh giấy thu hồi, việc thu mua trong nước gặp rất nhiều khó khăn do chưa có những chính sách hợp lý.Các cơ sở sản xuất quy mô lớn thường chịu mua giấy thu hồi nhập khẩu, Giấy thu hồi nhập khẩu vào Việt Nam từ nhiều nước, nhưng chủ yếu từ Mỹ, Nhật Bản, New Zealand bao gồm các loại giấy chính: giấy hòm hộp các tông cũ (OCC), giấy báo cũ (ONP), tạp chí cũ (OMG), giấy lề (dẻo giấy, lề giấy - phế thải trong gia công ), giấy đứt, giấy trộn lẫn Giấy thu hồi nhập khẩu đắt nhưng đem lại hiệu quả cao hơn về thời gian và chi phí sản xuất, đồng thời chất lượng giấy thu hồi nhập khẩu lại cao hơn giấy thu hồi trong nước

Bên cạnh những doanh nghiệp sản xuất lớn, có trang bị dây chuyền sản xuất hiện đại và có hệ thống xử lý nước thải tương đối tốt, sản xuất giấy tái chế giấy đa phần tồn tại dưới hình thức làng nghề với công nghệ còn lạc hậu, quy mô nhỏ và phân tán Đi liền với đó là tình trạng ô nhiễm của một số khu vực làng nghề sản xuất giấy tái chế đang ở mức độ báo động

II Sơ lược công nghệ sản xuất giấy tái chế:

Thành phần chính của giấy là xenluloza và một số chất độn, chất gia keo khác Tuy nhiên sản xuất giấy tái chế, chúng ta chỉ có thể thu hồi được xenluloza từ giấy loại Các chất độn, chất gia keo, hóa chất khác sẽ được phối liệu lại với bột giấy trong quá trình sản xuất Nhìn chung, quá trình sản

xuất giấy tái chế không có các công đoạn xử lí hóa học phức tạp Có thể mô phỏng quy trình sản xuất theo sơ đồ đơn giản như sau:

1 Chuẩn bị nguyên liệu

Giấy loại sau khi được tập kết tại nhà máy, người ta sẽ tiến hành khâu chuẩn bị nguyên liệu để nguyên liệu phù hợp với thiết bị sản xuất hơn

và quan trọng là để tiết kiệm hơn và đạt hiệu quả cao hơn trong quá trình sản xuất

- Phân loại nguyên liệu: theo hàm lượng bột giấy và mức độ mực

in trên giấy (công đoạn này thương được các cơ sở thu gom giấy loại thực hiện) Vịêc phân loại nguyên liệu này sẽ giúp sản xuất hiệu quả hơn và đỡ tốn tài nguyên

- Loại bỏ các vật liệu không mong muốn: băng dính, ghim, vải…

- Xử lý cơ học để kích cỡ của nguyên liệu phù hợp với máy nghiền

Nguyên liệu thô

Chuẩn bị nguyên liệu

Sản xuất bột giấy

Chuẩn bị phối liệu bột

Xeo giấy

Sản phẩm

2 Sản xuất bột giấy:

Sản xuất bột giấy là bước quan trong nhất trong quá trình sản xuất giấy Bột giấy cũng có thể coi là một sản phẩm của ngành giấy Về cơ bản, sản xuất bột giấy là thu hồi được xenluloza từ giấy loại

Đầu tiên, giấy loại được nghiền bằng các thiết bị nghiền thủy lực Giấy nghiền nhỏ được trộn với nước thành một hỗn hợp đồng nhất Do có tỉ trọng xấp xỉ nước nên sau khi được nghiền đủ nhỏ, các xợi xenluloza sẽ lơ lửng trong dung dịch Dịch lơ lửng này được chuyển qua các sàng đãi, tại đây các vật liệu nặng (đá vôi, nhựa thông, đất đá, kim loại…) sẽ bị lắng xuống và được loại khỏi hệ thống một cách định kì.(3)

Để sản xuất ra sản phẩm giấy có chất lượng cao (giấy trắng để in, viết…) thì cần phải có một công đoạn tách mực Trong quá trình tách mực, người ta thường cho một tác nhân kiềm và hóa chất tẩy trắng vào bể chứa sau khi dung dịch giấy được sàng sơ bộ Khi ngâm trong dung dịch kiềm đặc (pH 10-12), các hạt mực in sẽ không bám vào sợi xenluloza nữa, các hạt mực này sẽ được dòng khí sục từ đáy bể cuốn lên bề mặt dung dịch, tại đây người ta thực hiện phương pháp tuyển nổi để loại mực ra khỏi bề mặt dung dịch Hoặc một cách khác, sau khi sàng sơ bộ, xơ thô từ nhà máy nghiền sẽ được xử lý bằng các bước rửa liên tiếp, qua đó mực in và các tạp chất khác

sẽ được loại bỏ qua phần nước lọc Quá trình tách mực thường gồm có một công đoạn tẩy trắng riêng biệt, sử dụng peoxit hydro hoặc muối hydrosulphit.(4)

Bột nghiền từ máy nghiền thủy lực sẽ được làm sạch trong thiết bị làm sạch nồng độ cao Tiếp theo, thiết bị làm đặc sẽ tách bớt nước và bột giấy trở nên đặc hơn Bột giấy sau làm đặc sẽ được đưa tới thiết bị lọc tinh

để làm bột đạt đến độ mịn yêu cầu

3 Chuẩn bị phối liệu bột:

Bột giấy đã tách mực in sẽ được đem trộn với một số loại chất phụ gia và chất độn khác để đảm bảo yêu cầu về loại giấy cần sản xuất (tùy vào sản phẩn sản xuất mà có sự pha trộn khác nhau) Thông thường một số loại hóa chất được trộn cùng bột giấy là nhựa thông, phèn , bột đá, thuốc nhuộm chất tăng trắng quang học, chất kết dính… Ngoài ra, bột giấy được sản xuất

từ giấy phế liệu còn có thể được trộn với bột giấy sản xuất từ gỗ Bước trộn

sẽ được tiến hành đồng thời với công đoạn nghiền trong bể nghiền

a) Trộn bột giấy: Nhằm tạo cho giấy một số tính chất đặc biệt như không thấm nước, không bị nhòe khi in, viết Bột giấy được pha trộn với các hóa chất dùng để gia keo: nhựa thông, phèn chua trong bể chứa Công đoạn này thường chỉ có ở các nhà máy giấy quy mô vừa phát triển dùng cho giấy tốt, để in hoặc viết pH tốt cho quá trình gia keo 4,5 đến 5.5, thường tỷ lệ nhựa thông/phèn chua: 3/1 Ngoài ra, một vài chất phụ gia khác như: chất tăng độ trắng quang học, bột đá, chất tăng độ kết dính và thuốc nhuộm (nếu sản xuất giấy màu)… cũng được trộn cùng bột giấy trong công đoạn này

b) Nghiền: Để đảm bảo chất lượng mong muốn cho sản phẩm, bột giấy và các chất phụ gia sẽ được nghiền trong bể nghiền Việc nghiền có 2 tác dụng chính:

- Tạo ra dung dịch bột đồng nhất và liên tục Nồng độ các chất trong dung dịch bột là ổn định tạo sự đồng đều về chất lượng sản phẩm

- Bột giấy được đưa qua hệ thống nghiền để làm tăng diện tích tiếp xúc, tăng khả năng liên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện cho khả năng kiên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện cho khả năng hình thành tờ giấy tốt hơn Làm cho các sợi được hidrat hóa, tăng sự dẻo dai và tăng bề mặt hoạt tính của các vi sơ Việc đánh tơi và nghiêng sợi giúp giải phóng gốc hidro oxi

Quá trình nghiền tiến hành với nồng độ giấy trong dung dịch 2% đến 8%

c) Hồ và tạo màu:

Dung dịch bột giấy sau khi được phối liệu trộn đều, người ta tiến hành quá trình hồ (loại bớt nước trong dung dịch để tạo nên sản phẩm hỗn hợp bột giấy dạng hồ) Sau đó tiến hành các quá trình nhuộm màu theo yêu cầu về màu sắc của sản phẩm

4 Xeo, định hình, tạo tờ

Mục đích của việc xeo giấy là tách nước, loại bỏ các tạp chất và phụ gia thừa trong dung dịch bột giấy Công đoạn xeo giấy thường được làm song song với định hình và tạo tờ