Sản xuất bột giấy từ rơm rạ

STINFO lần lượt giới thiệu các Hỏi-Đáp công nghệ thật gần gũi với sản xuất và đời sống ở Việt Nam. Quý độc giả cần trao đổi hay giới thiệu các công nghệ do mình sáng tạo hoặc muốn tìm hiểu các công nghệ khác, vui lòng liên hệ Ban biên tập STINFO, địa chỉ 79 Trương Định, Quận 1, TP.HCM, ĐT: 08 38297040 (403), email: stinfo@cesti.gov.vn.
 

 

 

 

Hỏi: Đề nghị cho biết công nghệ nào có thể sản xuất bột giấy từ rơm hiệu quả mà không làm ô nhiễm môi trường? (Quốc Hùng - Hậu Giang)
 

Đáp: Bột giấy có rất nhiều loại, có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như gỗ, sợi bông phế, giấy tái sinh, vải, rơm, rạ, cỏ, lanh, gai, đay, bã mía..., và có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau, thường sử dụng hóa chất trong khâu tẩy trắng và bước xử lý vật liệu yêu cầu ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao nên tiêu tốn nhiều năng lượng, giá thành sản phẩm cao và sinh ra khí thải dioxitcacbon (C0₂). Ngoài ra, chất thải từ quá trình sản xuất bột giấy thường chứa các chất độc hại gây ô nhiễm môi trường nên cần phải có thêm công đoạn xử lý nước thải rất phức tạp và tốn kém.

Giải pháp sản xuất bột giấy được cấp bằng số 2-0000775, của tác giả Nguyễn Phúc Thanh đề cập đến phương pháp sản xuất bột giấy từ rơm rạ trong điều kiện môi trường thông thường, không yêu cầu nhiệt độ và áp suất cao, tiêu tốn ít năng lượng và hóa chất. Các hóa chất được sử dụng là loại thông dụng, rẻ tiền như natri hydroxit (NaOH), axit clohydric (HCl), canxi hydroxit Ca(OH)₂, hydroperoxit (H₂O₂). Ngoài ra, theo giải pháp này, quá trình sản xuất không sinh ra khí CO₂ do không có quá trình nấu. Chất thải từ quy trình sản xuất thân thiện với môi trường, nước thải ra sau sản xuất có độ pH từ 6,8 đến 7,2; đạt tiêu chuẩn nước mặt ở giá trị giới hạn A- TCVN 5942 – 1995.

Sản phẩm bột giấy thu được theo giải pháp của tác giả Nguyễn Phúc Thanh đạt đủ các tính năng cơ lý của bột giấy ướt và bột giấy khô như độ trắng, độ phân tơ chổi hóa. Quy trình và thiết bị dùng để sản xuất đơn giản, dễ chế tạo. Phương pháp sản xuất bột giấy từ rơm rạ gồm các công đoạn sau:
 

 cáo là 3 lít HCl cho 1 tấn rơm rạ. Việc cho dung dịch HCl vào máy có thể được thực hiện khi máy đang chạy hoặc cho máy ngừng hoạt động;

e) Cho hỗn hợp thu được từ công đoạn (d) và Ca(OH)₂ vào máy nghiền tinh và nghiền trong thời gian 25 - 30 phút, khuyến cáo là 30 phút; tỷ lệ phối trộn là 20 – 26 kg Ca(OH)₂ cho 1 tấn rơm rạ, khuyến cáo là 24 kg Ca(OH)₂ cho 1 tấn rơm rạ. Lúc này, xơ xenluloza có chiều dài từ 0,5 mm đến 0,8 mm;
 

g) Bổ sung dung dịch H₂0₂ có nồng độ 30% theo khối lượng vào hỗn hợp trong máy nghiền tinh và tiếp tục nghiền trong thời gian 10 - 30 phút, khuyến cáo là 15 phút. Tỷ lệ phối trộn là 50 - 70 lít dung dịch H₂0₂ nói trên cho 1 tấn rơm rạ, khuyến cáo là 60 lít H₂0₂ cho 1 tấn rơm rạ. Lúc này, bột đã đạt yêu cầu về độ phân tơ chổi hóa;
 

h) Chuyển toàn bộ hỗn hợp thu được từ công đoạn (g) sang máy khuấy, khuấy từ từ trong thời gian 2-3 giờ;
 

i) Loại nước của huyền phù thu được từ công đoạn (h) đến khi thu được bột giấy có độ ngậm nước 20 - 25%;
 

k) Rửa bột giấy bằng nước;
 

l) Loại nước khỏi bột giấy đến khi độ ngậm nước còn lại trong bột giấy là 20-25%.
 

Lúc này, bột giấy ướt thu được có độ trắng khoảng 70° (tính theo thang độ trắng thì độ trắng 100° là của magie cacbonat - MgCO₃) và có thể được đưa sang máy xeo giấy để xeo ngay. Tuy nhiên, nếu muốn sản xuất bột giấy khô thì tiếp tục đưa bột giấy ướt sang máy sấy và sấy ở nhiệt độ 80°C cho đến khi độ ẩm còn 0,5 - 1%.
 

Để bột giấy có độ trắng cao hơn thì sau công đoạn (i) tiếp tục thực hiện các công đoạn sau:
 

k’) Cho bột giấy thu được từ công đoạn (i) và nước vào máy khuấy với tỷ lệ 3 m³ nước cho 1 tấn rơm rạ, khuấy cho bột tan đều;
 

l’) bổ sung thêm dung dịch H₂O₂ có nồng độ 30% theo khối lượng vào huyền phù trong máy khuấy và khuấy với thời gian tùy theo nhiệt độ môi trường, ví dụ ở nhiệt độ môi trường là 12°C thì khuấy trong khoảng 180 phút, ở nhiệt độ 17° - 20°C thì khuấy trong khoảng 150 phút, ở nhiệt độ từ 22°C trở lên thì khuấy trong khoảng 120 phút. Tỷ lệ phối trộn là 30 lít H₂O₂ nói trên cho 1 tấn rơm rạ;
 

m) Loại nước của huyền phù thu được từ công đoạn (l’) đến khi thu được bột giấy có độ ngậm nước 20 - 25%;
 

n) Rửa bột giấy bằng nước;
 

o) Loại nước khỏi bột giấy đến khi độ ngậm nước còn lại trong bột giấy là 20-25%.
 

Lúc này, bột giấy ướt thu được có độ trắng khoảng 90° và có thể được đưa sang máy xeo để xeo ngay. Tuy nhiên, nếu muốn sản xuất bột giấy khô thì tiếp tục đưa bột giấy ướt sang máy sấy và sấy ở nhiệt độ 80°C cho đến khi độ ẩm còn 0,5 - 1%.
 
Trong quá trình sản xuất nêu trên, nước thu hồi từ các công đoạn loại nước đều được đưa vào các bể lắng của công đoạn ấy và sử dụng lại. Như vậy, lượng nước tiêu thụ ở phương pháp sản xuất bột giấy theo giải pháp này rất ít. Nước thải ra trong quá trình sản xuất đều được đưa vào bể lắng để chất rắn lơ lửng (mùn rơm rạ) lắng đọng, sau đó mới chuyển ra hồ sinh thái và được tái sử dụng. Mùn rơm rạ được làm khô, đem trồng cây hoặc làm giá thể cho phân bón. Nước thải ra sau quá trình sản xuất (ở hồ sinh thái) không có chất độc hại, có độ pH từ 6,8 đến 7,2; đạt tiêu chuẩn A - TCVN 5942 - 1995 về các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mặt.
 
Bản chất kỹ thuật của giải pháp này là cách sử dụng hóa chất để xử lý nguyên liệu và làm trắng bột giấy. Ta biết rằng, cấu tử chính của tế bào thực vật tồn tại dưới dạng một tổ hợp chất phức tạp, trong đó lignin, hemixenluloza và xenluloza xâm nhập vào nhau bằng liên kết hóa học và liên kết hydro. Giải pháp đề xuất sử dụng các hóa chất như NaOH và HCl trong giai đoạn nghiền thô để làm phân rã tổ hợp của các tế bào rơm rạ và phân chia đại phân tử lignin thành những phần nhỏ có thể hòa tan được vào dung môi. Công đoạn làm trắng sử dụng các hóa chất như Ca(OH)₂ và H₂O₂, khi đó chúng kết hợp với các chất màu và lignin trong rơm rạ, ngăn các phân tử lignin kết hợp lại với nhau, và đồng thời làm trắng bột giấy.