制漿造紙工業(yè)多個環(huán)節(jié)都可能對水環(huán)境造成污染
如果將現(xiàn)在的紙張與過去進行對比，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《中國科學報》記者介紹，在化學紙漿漂白過程中，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)能源消費總量3342.68萬噸標準煤，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11.99%，2012年全年紙和紙板產(chǎn)量及消費量都將突破一億噸。
生物酶介入
實際上，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商諾維信的造紙行業(yè)技術(shù)專家章海濤對《中國科學報》記者表示，在磨漿工段，生物酶可對漿料纖維的細胞壁進行改性處理，使纖維加速潤漲、松軟，促進磨漿的作用效果，降低磨漿能耗、提高成紙強度等。
據(jù)統(tǒng)計，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)漂白化學藥品用量和減輕漂白廢水污染負荷。”
此外，造紙工業(yè)大量回收利用廢紙，這就需要對其進行脫墨處理。
傳統(tǒng)的脫墨方法是使用化學品，在適當?shù)臏囟燃皺C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（可吸附有機鹵化物）的排放量，降低環(huán)境污染，同時達到提高紙漿性能以及降低生產(chǎn)成本等目的。
水中的有機鹵化物具有致癌、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，有機鹵化物約占60%，以AOX表征的有機鹵化物已經(jīng)成為一項國際性水質(zhì)指標，我國在2008年新修訂的《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》中，已將AOX列為考核指標之一。
近年來的應用研究表明，利用半纖維素酶預處理能夠提高紙漿的可漂性，減少漂白化學藥品的用量，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)中的應用也并非一帆風順。
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)應用得非常成熟，而在有些方面仍存在應用瓶頸。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，將生物酶應用于原料預處理階段，雖然在實驗室條件下可行，但卻難以適應大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的實際。
師從馮文英的研究人員段超：“酶對原料進行預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預處理方式。”
“采用生物酶有時還需要添加處理罐或處理塔，增加設備投資，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)濟成本和風險也是其更多嘗試生物酶的障礙。”馮文英說。
馮文英還補充道，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。
她認為，在下一階段，應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能力，以增強效果。
同時，她對生物酶在造紙行業(yè)的應用前景表示樂觀：“總體而言，生物酶專一性較強、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，和化學品相比具有獨特優(yōu)勢。”
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