受訪嘉賓（排名不分先后）

曹樸芳中國造紙協(xié)會常務(wù)副理事長

耿海燕河南造紙協(xié)會副秘書長

韓紅生河南銀鴿集團(tuán)第四生產(chǎn)基地副總經(jīng)理

李忠興湖南沅江浣溪沙公司總經(jīng)理

造紙的工藝流程

主要包括：制漿—抄紙—涂布—加工。其中，制漿階段是利用機(jī)械磨解、化學(xué)處理或化學(xué)處理與機(jī)械磨解相結(jié)合的方法，將植物原料分離為單根纖維形態(tài)，并使之達(dá)到符合使用要求的潔凈程度。這一階段的污染負(fù)荷較重。

制漿工藝流程

備料（可以采用生物酶解）→蒸煮分離纖維→洗滌→漂白→洗滌篩選→濃縮或抄成漿片

草漿造紙對環(huán)境最大的污染來自于草漿黑液。草漿黑液含硅量大、粘度高、濾水性差，造成提取率低，一般只有80%~85%，而木漿可達(dá)到95%以上。其次，堿回收率低，一般只有65%~75%，而木漿可達(dá)98%。第三，用水量大。所有這些造成草漿廠中段廢水排放的污染物量比木漿高6~7倍。

盡管整治多年，禾草化學(xué)制漿行業(yè)污染依然負(fù)荷沉重，末端治理經(jīng)濟(jì)壓力大，導(dǎo)致行業(yè)一直未能徹底摘下污染的黑帽子。

發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗表明，應(yīng)用在造紙產(chǎn)業(yè)鏈不同階段的各類酶制劑，正在顯著改善行業(yè)形象。而國內(nèi)制漿造紙行業(yè)近年來也一直努力尋求生物技術(shù)、酶技術(shù)的突破。“研發(fā)成果大部分還只停留在實驗室或產(chǎn)前階段，真正大規(guī)模進(jìn)入造紙企業(yè)正常應(yīng)用的成功案例并不多。”中國造紙協(xié)會常務(wù)副理事長曹樸芳說。

如何推動生物技術(shù)在造紙行業(yè)的成熟應(yīng)用，也是中國造紙行業(yè)重點關(guān)注的問題。湖南沅江浣溪沙酶技術(shù)有限公司在酶耦合化學(xué)制漿產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面已經(jīng)進(jìn)行了十?dāng)?shù)年探索，其產(chǎn)品已經(jīng)在多個禾草制漿生產(chǎn)線上得到應(yīng)用，其顯著減少化學(xué)品使用、提升紙漿質(zhì)量、節(jié)能減排、降低成本的效果已得到初步驗證。但這項環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益雙贏的技術(shù)如何趨向成熟，得到推廣、應(yīng)用，提升制漿行業(yè)清潔化水平，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

前端能否少用化學(xué)品？

降低堿等化學(xué)品用量是制漿造紙向清潔化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的重要途徑，生物酶可以取代和減少化學(xué)品在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，達(dá)到減少排放、降低成本的目的

禾草制漿為什么摘不掉污染黑帽子？曹樸芳接受本報記者專訪時介紹，對木纖維來源少、禾草等資源相對豐富的中國而言，每年700萬噸的草漿仍然是造紙工業(yè)不可或缺的一部分。她說，近年來，草漿在堿回收、清潔生產(chǎn)等方面取得了很大進(jìn)步。但由于投資和治理費用高，導(dǎo)致目前只有少數(shù)大中型造紙企業(yè)能夠做到深度處理，多數(shù)小企業(yè)污染治理手段簡單，行業(yè)的污染問題依然比較嚴(yán)重。

傳統(tǒng)行業(yè)末端治理的高負(fù)荷、高成本問題何解？從發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗來看，源頭削減、過程控制是關(guān)鍵。而對于造紙行業(yè)來說，根本的解決之道在于生產(chǎn)環(huán)節(jié)盡量少使用化學(xué)品、少產(chǎn)生污染。湖南沅江浣溪沙公司總經(jīng)理李忠興一直堅持這樣的觀點：“從前端入手如同淘米，而末端治理則是要從粥里找出雜質(zhì)，難度要大得多。在前端減少化學(xué)品的使用，對化學(xué)制漿法進(jìn)行清潔化改造已經(jīng)勢在必行。”

近年來，隨著資源環(huán)境壓力的加大，制漿行業(yè)沿用多年的純化學(xué)法制漿法已經(jīng)日益暴露其缺點：化學(xué)藥品消耗量大、能耗高、設(shè)備投資高，特別是制漿與漂白過程所排出的廢水，具有極高的BOD、COD負(fù)荷，而且其中還含有有毒有害甚至是致癌物質(zhì)，環(huán)境危害較大。

據(jù)李忠興介紹，堿法制漿時，用堿量的25%~30%用于脫出并降解原料中木質(zhì)素與打斷木質(zhì)素和纖維素、半纖維素之間的鏈接鍵，其中的15%~20%成為殘堿，紙漿得率僅為理論值的60%~68%，污染物處理難度大。而為了回收制漿黑液中的堿，不得不以高投入及產(chǎn)生大量白泥為代價進(jìn)行堿回收，還要在中段廢水處理設(shè)施建設(shè)和運行上進(jìn)行高投入。

因此，降低堿等化學(xué)品用量是制漿造紙向清潔化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的重要途徑。而國內(nèi)外的實驗表明，生物酶可以對植物纖維原料預(yù)處理，取代和減少化學(xué)品在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，從而達(dá)到減少排放、降低成本的目的。

李忠興介紹說，紙漿酶的作用原理是，通過降解原料中高耗堿的非纖維物質(zhì)從而直接降低堿消耗，通過排除堿直接作用于木質(zhì)素的障礙，提高堿的使用率，通過大幅降低堿等化學(xué)品的使用，減少其對半纖維素、纖維素的破壞，提高紙漿的收得率。

河南造紙協(xié)會副秘書長耿海燕告訴記者，對禾草制漿，此前國家一直采取的是保持規(guī)模、淘汰落后的態(tài)度。近一兩年來，隨著農(nóng)林剩余物工業(yè)化的發(fā)展，適度科學(xué)發(fā)展清潔禾草制漿也成為選擇之一。目前，在山東、東北等地已有10萬噸級以上規(guī)模的清潔禾草制漿生產(chǎn)線獲批。“據(jù)了解，很多項目都應(yīng)用了酶技術(shù)，預(yù)計河南省將來也有可能布點。”

少用一半堿有啥好處？

復(fù)合紙漿酶幫助禾草制漿減少40%~50%的用堿量，促進(jìn)白泥減量化，降低污染負(fù)荷，節(jié)能降耗提效作用較明顯，噸漿成本節(jié)約100元左右

2012年7月，中國輕工業(yè)聯(lián)合會在河南舞陽主持召開了“紙漿酶的制造及其在造紙制漿工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)”項目技術(shù)鑒定會。浣溪沙公司提出的酶化學(xué)制漿項目通過了鑒定委員會的一致認(rèn)可。

浣溪沙公司的研發(fā)團(tuán)隊此前重點針對非木纖維化學(xué)制漿特點開發(fā)了堿性果膠酶、堿性木聚糖酶、堿性甘露聚糖酶、堿性木質(zhì)素酶，設(shè)計并制造了用于制漿的新的復(fù)合紙漿酶，并申報了國家專利。“應(yīng)用復(fù)合紙漿酶對禾草原料進(jìn)行預(yù)處理，我們稱之為酶化學(xué)制漿法，可以顯著降低燒堿等化學(xué)品的使用。”李忠興說。

經(jīng)過了2000多批次的大試，河南銀鴿、湖南華耀、北京嘉禾木濟(jì)源分公司等6家企業(yè)一年多時間使用證實，技術(shù)穩(wěn)定可靠，使用方法簡便，只需要把酶解溫度、酸堿值、反應(yīng)時間控制在一定范圍內(nèi)，就能達(dá)到酶解效果。“能夠降低制漿蒸煮過程中約50%的用堿量，而1噸漂白化學(xué)漿通常需要380~400公斤燒堿。”

河南銀鴿集團(tuán)第四生產(chǎn)基地副總韓紅生自稱是第一個吃螃蟹的，他們是首家與浣溪沙研發(fā)團(tuán)隊合作適用技術(shù)的造紙企業(yè)。他表示，通過在麥草制漿中的實際使用，確實帶來某些單項指標(biāo)的降低，比如用堿量降低50%，制漿對應(yīng)的廢液中有效堿降低75%，污染負(fù)荷也有顯著下降。

而這一結(jié)果也得到了耿海燕的認(rèn)可：“省堿的效果比較明顯，一般都能減少40%~50%的用堿量，因此在白泥減量化方面也有效果。而從總體成本上，帶來噸漿100元左右的節(jié)約是確定無疑的。”

少用一半的堿，帶來的是末端污染負(fù)荷的降低。據(jù)李忠興介紹，他們在企業(yè)的試驗結(jié)果表明，中段水COD濃度可以從1500毫克/升降至1200毫克/升；造紙黑液COD下降幅度更為明顯，可以從2.8萬~3萬毫克/升的水平下降到1.4萬毫克/升左右。

同時，節(jié)能降耗提效的作用也較為明顯。實驗表明，原料經(jīng)酶解后制漿，噸漿用水可以從85噸下降到55噸，蒸煮時間從4~5個小時降低到90分鐘；而因為減少了化學(xué)品對纖維的破壞，還帶來了紙漿收率的提高，平均提升5%~8%，實際可以到10%左右。

李忠興特別提及用堿量減少帶來的固廢產(chǎn)生量降低。“白泥是堿回收環(huán)節(jié)的副產(chǎn)品。大概每回收1噸堿，要產(chǎn)生1噸白泥，生產(chǎn)1噸化學(xué)紙漿大約要產(chǎn)生400公斤白泥，而我國造紙白泥的回收利用由于規(guī)模等問題，得到妥善處置的比例不高，隨意傾倒造成新的污染。”

酶應(yīng)用還有哪些困難？

酶種的選擇、精確控制以及如何融入自動化程度較高的連續(xù)工藝，仍存在很多問題；在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性方面還需要進(jìn)行大量的探索與實踐

曹樸芳也參加了對浣溪沙技術(shù)項目的鑒定會。在現(xiàn)場，她提出了要對技術(shù)、產(chǎn)品進(jìn)一步精確定位、完善標(biāo)準(zhǔn)的建議。她表示，生物技術(shù)、酶技術(shù)的應(yīng)用在造紙行業(yè)內(nèi)已經(jīng)探索多年，包括科研院所、企業(yè)都有研發(fā)。目前，生物脫墨酶、生物施膠酶等已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，但酶在造紙行業(yè)中實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用尚有待進(jìn)一步開發(fā)。

“將生物酶應(yīng)用于原生纖維原料預(yù)處理，普遍還在研發(fā)階段，實際應(yīng)用較少。”曹樸芳說，從研究來看，酶解技術(shù)的應(yīng)用在減少化學(xué)品使用、提高紙漿質(zhì)量、降耗減排方面有效果；但實際應(yīng)用中，在穩(wěn)定性、配套設(shè)備、連續(xù)生產(chǎn)等方面挑戰(zhàn)較大。

曹樸芳肯定了酶技術(shù)在造紙行業(yè)的未來，特別是其在節(jié)能減排上的潛力。但她表示，這條道路上困難很多。“造紙工業(yè)的原料、制漿方法、工藝流程、設(shè)備型號、產(chǎn)品品種等復(fù)雜多變，彼此差異大，相應(yīng)的酶種選擇、精確控制，如何融入自動化程度較高的連續(xù)工藝，仍存在較多問題；在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性方面還需要進(jìn)行大量的探索與實踐。”

當(dāng)時，她在現(xiàn)場會上針對浣溪沙企業(yè)當(dāng)時沒開發(fā)應(yīng)用的情況給出的建議是，要從間歇的蒸球原料預(yù)處理轉(zhuǎn)向在連續(xù)蒸煮生產(chǎn)線和化學(xué)機(jī)械法制漿等先進(jìn)工藝上做嘗試，需要開發(fā)酶解設(shè)備。

李忠興表示，此前技術(shù)只是在蒸球使用上取得了效果，但這種工藝正在面臨淘汰。而在先進(jìn)的連續(xù)蒸煮生產(chǎn)線上、化學(xué)機(jī)械制漿（注）方面，還沒有得到驗證。

同時，他對技術(shù)存在的缺陷也并不避諱：在蒸球試用的結(jié)果表明，會導(dǎo)致蒸球裝量不足的問題。來自造紙企業(yè)的反饋也是如此。“裝鍋量會減少7%~10%，在趕產(chǎn)時可能會對生產(chǎn)有影響。”耿海燕表示。

韓紅生在接受記者采訪時表示，“生物技術(shù)在造紙上的應(yīng)用才剛剛開始，應(yīng)該在木材制漿、機(jī)械漿方面加強(qiáng)研究，并擴(kuò)展至造紙磨漿系統(tǒng)，同時應(yīng)注重輔料制備系統(tǒng)的研發(fā)。”

近一兩年來，李忠興和他的研發(fā)團(tuán)隊將技術(shù)研發(fā)試用的重點放在了化學(xué)機(jī)械制漿和連續(xù)蒸煮生產(chǎn)線上。不久前，他在泰格林紙（中貿(mào)圣元公司）忙著酶解裝置工程驗收，這家從事化機(jī)漿生產(chǎn)的企業(yè)即將開展酶解技術(shù)的大試。

他介紹說，酶解技術(shù)不僅可以帶來常規(guī)的節(jié)能減排效果，還可以幫助化機(jī)漿解決紙漿反黃的難題，顯著提升紙漿白度，從而提升產(chǎn)品的附加值，這是相關(guān)企業(yè)最為看重的方面。

“化機(jī)漿是國內(nèi)目前發(fā)展速度較快的工藝，更有可能大規(guī)模應(yīng)用酶解技術(shù)。這種工藝能耗大，噸漿能耗達(dá)1200~1300千瓦時，此前的小試已經(jīng)取得了效果，我們的目標(biāo)是節(jié)電15%~20%，節(jié)省近1/3的化學(xué)品使用，紙漿提升兩個白度。”李忠興說。

而酶解設(shè)備的研發(fā)也已經(jīng)交給專業(yè)的造紙設(shè)備企業(yè)穩(wěn)步推進(jìn)。“酶解裝置可以解決裝量不足的問題，更重要的是可以與自動生產(chǎn)線進(jìn)行對接。”李忠興說，此前連蒸連煮工藝對酶使用的挑戰(zhàn)主要是溫度，130度的生產(chǎn)溫度會破壞酶的活性使其失效。而現(xiàn)在可以在原料進(jìn)入生產(chǎn)線之前，預(yù)先在酶解裝置中實現(xiàn)反應(yīng)。

“現(xiàn)在是萬事俱備，只欠酶解裝置。”耿海燕說，經(jīng)過近年來的調(diào)整，河南擁有禾草制漿企業(yè)7家，已經(jīng)逐步淘汰蒸球工藝，現(xiàn)在都是單條5萬噸以上的規(guī)模，應(yīng)用連續(xù)生產(chǎn)線。因此，需要研發(fā)酶解裝置，與連續(xù)蒸煮生產(chǎn)線順利對接。

據(jù)他透露，協(xié)會和企業(yè)都會持續(xù)關(guān)注技術(shù)的進(jìn)展。而當(dāng)?shù)氐你y鴿和興泰兩家造紙企業(yè)都明確表示將繼續(xù)試用酶解技術(shù)。特別是興泰更為積極，因為其新上產(chǎn)能對應(yīng)的堿回收能力不足，酶的應(yīng)用可以大大緩解壓力。“5萬噸生產(chǎn)線配套的堿回收裝置，投資就需要幾千萬元，而且廠內(nèi)空間也很有限。”

注：制漿方法基本上分為三大類：

①機(jī)械法制漿：以機(jī)械磨解（機(jī)械離解）為主的分離纖維的方法。制漿得率（即一定原料所制出紙漿的重量百分率）最高，木材原料得率可達(dá)95%左右。

②化學(xué)法制漿：以化學(xué)藥劑蒸煮植物原料成漿的方法。制漿得率約為40%～50%（高得率化學(xué)漿也可達(dá)65%）。

③化學(xué)機(jī)械法制漿：以化學(xué)藥劑對制漿原料進(jìn)行一定程度的化學(xué)預(yù)處理，再以機(jī)械磨解分離成漿的方法。根據(jù)化學(xué)預(yù)處理的程度，紙漿的得率在65%～94%之間。

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