生物酶“洗禮”造紙工業

　　如果將現在的紙張與過去進行對比，不難發現這些年來紙質越來越好，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，卻一直難以擺脫其高污染、高能耗的“原罪”。

　　而今，生物技術的介入使這一現狀正在發生改觀。應用在造紙產業鏈不同階段的各類酶制劑，正為該產業帶來一場革命性的“洗禮”。

　　中國造紙協會調查資料顯示，2010年我國制漿造紙工業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COD排放量的26.04%，居第一位。

　　制漿造紙工業多個環節都有可能對水環境造成污染。

　　據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積累，具有致癌、致突變、致畸等傾向，也會對環境和生態造成破壞。

　　除漂白以外，傳統造紙工藝的其他環節也都因大量使用化學品，從而致使造紙工業成為污染環境的主要行業之一。

　　此外，造紙亦是高能耗產業。

　　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，制漿造紙工業在我國是重點耗能行業之一，制漿造紙生產過程中消耗大量熱能、電能和水。2007 年我國制漿造紙工業能源消費總量3342. 68 萬噸標準煤，行業能耗占整個工業部門能耗量的2%左右，居輕工業能耗之首。

　　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年全年紙和紙板產量及消費量都將突破一億噸。

　　實際上，在成本和環境的雙重壓力下，造紙業亦渴求能從污染大戶轉型為節能減排典范。

　　面對如何使高污染、高耗能的造紙業巨獸“改邪歸正”的問題，生物酶制劑正在發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技術專家章海濤對《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。

　　據統計，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，造紙工業大量回收利用廢紙，這就需要對其進行脫墨處理。

　　傳統的脫墨方法是使用化學品，在適當的溫度及機械作用下，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。

　　“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，降低環境污染，同時達到提高紙漿性能以及降低生產成本等目的。

　　水中的有機鹵化物具有致癌、致畸和致突變性。美國環保局提出的129種優先污染物種，有機鹵化物約占60%，以AOX表征的有機鹵化物已經成為一項國際性水質指標，我國在2008年新修訂的《制漿造紙工業水污染物排放標準》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，而且有助于實現無元素氯（ECF）和全無氯（TCF）漂白。

　　然而，生物酶在造紙工業中的應用也并非一帆風順。

　　馮文英表示，生物酶在造紙產業鏈的很多環節上已經應用得非常成熟，而在有些方面仍存在應用瓶頸。因制漿造紙產業鏈較長，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，但卻難以適應大規模工業化生產的實際。

　　師從馮文英的研究人員段超對《中國科學報》記者說：“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生產，所以更傾向于采用節能和環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，對它們來說改變工藝所帶來的經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。