اهمیت زیست‌فناوری در فراوری کاغذهای باطله

نوع مقاله : مروری تحلیلی

نویسنده

استادیار، گروه تخصصی علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده
در سال‌های اخیر با توجه به کمبود منابع جنگلی و همچنین افزایش میزان مصرف کاغذ و مقوا، بسیاری از تولیدکنندگان خمیر و کاغذ استفاده از منابع مختلف الیاف بازیافتی را توسعه داده‌اند. بنابراین بازیافت کاغذ یک راه‌کار موثر و سازگار با محیط زیست برای حفظ منابع جنگلی بوده که در نهایت منجر به صرفه‌جویی در تنوع طبیعی و مصرف انرژی می‌شود. استفاده از زیست‌فناوری در بخش‌های مختلف صنایع فرآورده‌های سلولزی همچون خمیرسازی زیستی، رنگ‌بری زیستی، مرکب‌زدایی زیستی، تصفیه زیستی پساب و... مورد توجه قرار گرفته و دستاوردهای خوبی نیز در این زمینه به‌دست آمده است. استفاده از آنزیم‌ها در فراوری الیاف بازیافتی یکی از مهم‌ترین جنبه‌های کاربردی علم زیست‌فناوری در صنایع سلولزی است. استفاده از فناوری‌های آنزیمی به عنوان فرآیند دوست‌دار محیط زیست منجر به تغییر در فرآیندهای صنعتی شده و قابلیت‌های زیادی را در حل بسیاری از مشکلات الیاف بازیافتی به‌ویژه مشکلات مربوط به مرکب‌زدایی کاغذ باطله، سرعت آب‌گیری خمیرکاغذ، استخوانی شدن (شاخه‌ای) الیاف، پالایش و مواد چسبناک نشان داده است. به‌طور کلی مرکب‌زدایی با آنزیم‌ها تحت شرایط اسیدی یا خنثی، میزان مصرف مواد شیمیایی را کاهش داده و زردی کاغذهای بازیافتی را در شرایط مرکب‌زدایی متداول قلیایی کاهش می‌دهد. امروزه استفاده از آنزیم‌های سلولزی (سلولاز و همی‌سلولاز) و اکسایشی (مانند لاکاز) و همچنین آمیلاز و پکتیناز نتایج قابل قبولی را برای مرکب‌زدایی انواع مختلف کاغذهای باطله نشان داده‌اند به‌طوری که اغلب آزمایش‌های انجام شده در واحدهای نیمه صنعتی و همچنین صنعتی اثبات کردند که مرکب‌زدایی با آنها می‌تواند موجب کاهش هزینه مواد شیمایی، افزایش میزان جداسازی ذرات مرکب

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- اکبرپور، ا. 1394. بهبود ویژگی‌های کیفی مخلوط خمیرکاغذهای روزنامه و مجله بازیافتی با تیمارهای شیمیایی، آنزیمی و فراصوتی. رساله دکتری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 283ص.
2- اکبرپور، ا.، و رسالتی، ح. 1390. تاثیر غلظت‌های مختلف آنزیم سلولاز بر ویژگی‌های نوری و فیزیکی خمیرکاغذ روزنامه مرکب‌زدایی شده. مجله صنایع چوب و کاغذ ایران، 2 (1): 1-15.
3- اکبرپور، ا.، قاسمیان، ع.، و عزیزیان نسنار، ع. 1399. بررسی نرخ مصرف و بازیافت کاغذ باطله در مقیاس جهانی تا سال 2028 میلادی. سومین همایش ملی دانش و نوآوری در صنعت چوب و کاغذ، 12ص.
4- قاسمیان، ع. و اکبرپور، ا. 1390. استراتژی بازیافت کاغذ و جایگاه آن در تامین مواد لیگنوسلولزی مورد نیاز صنایع خمیروکاغذ کشور. همایش نقشه راه تأمین مواد اولیه و توسعه صنایع چوب و کاغذ کشور در افق 1404، ص4.
5- Akbarpour, I., Ghasemian, A., Resalati, H., and Saraeian, A. (2018). Biodeinking of mixed ONP and OMG waste papers with cellulase. Cellulose Journal, 25 (2): 1265-1280.
6- American Forest and Paper Association (AF&PA). (2019). Recycled paper, 15p.
7- Aracri, E., Colom, J.F., and Vidal, T. 2009. Application of laccase-natural mediator systems to sisal pulp: An effective approach to biobleaching or functionalizing pulp fibres? Journal of Bioresour. Technol., 100 (23):5911–5916.
8- Aracri, E., Fillat, A., Colom, J.F., Gutierrez, A., del Rio, J.C., Martinez, A.T., and Vidal, T. 2010. Enzymatic grafting of simple phenols on flax and sisal pulp fibres using laccases. Journal of Bioresour. Technol., 101:8211–8216.
9- Arjona, I., Vidal, T., Roncero, M. B., and Torres, A. L. 2007. A new color stripping sequence for dyed secondary fibres. In: 10th International Congress on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, Madison, Wisconsin, USA, PS LPA 3.2, p. 127.
10- Bajpai, P. (2018). Fiber from recycled paper and utilization. Biermann's Handbook of Pulp and Paper (3rd Edition), P. 547-582.
11- Bajpai, P.K. 2010. Solving the problems of recycled fiber processing with enzymes. Bioresources, 5(2):1-15.
12- Call, H.P., and Strittmatter, G., 1992. Application of lignolytic enzymes in the paper and pulp industry-recent results. Papier, 46 (10A):32-37.
13- Camarero, S., Ibarra, D., Martinez, A.T., Romero, J., and Gutierrez, A. 2007. Paper pulp delignification using laccase and natural mediators. Enzyme Microbial Technology., 40:1264–1271.
14- Chutani, P., and Sharma K. K. 2015. Biochemical evaluation of xylanases from various filamentous
fungi and their application for the deinking of ozone treated newspaper pulp. Carbohydrate Polymers 127 (2015) 54-63.
15- Covarrubias, R. M., and Eng, G. H. 2006. Optimyze: Enzymatic stickies control developments, Pap. Asia 22(8), 31-34.
16- Gao, SH., Li, L., Lin, Y., and Han, SH. 2018. Deinkability of different secondary fibers by enzymes. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 33(1): 12-20.
17- Ibarra, D., Monte, M.C., Blanco, A., Martínez, A.T., Martínez, M.J. 2012. Enzymatic deinking of secondary fibers: Cellulases/hemicellulases versus laccase-mediator system, J. Ind. Microbiol. Biotech. 39 (1):1-9.
18- Lee , C.K ., Darah , I., and Ibrahim, C.O. 2013. Characterization of cellulase, hemicellulase and lipase and its use in deinking of laser printed paper. Malaysian Journal of Microbiology, 9(1):84-92.
19- Pala, H., Mota, M., and Gama, F.M. 2004. Enzymatic versus chemical deinking of non- impact ink printed paper. Biotechnology Journal, 108:79–89.
20- Pathak, P., Bhardwaj, N.K., and Singh, A.K. 2014. Production of crude cellulase and xylanase from trichoderma harzianum PPDDN10 NFCCI-2925 and its application in photocopier waste paper recycling. Appl. Biochem. Biotechnol., 172:3776–3797.
21- Pinto, R., Moreira, S., Mota, M., Gama, M. 2004. Studies on the cellulose-binding domains adsorption to cellulose, Langmuir, 20(4):1409-1413.
22- Sixta, H. 2006. Introduction (Chapter 1), In: Handbook of Pulp, Sixta, H. (ed.), Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. KgaA, p. 2-19.
23- Tsatsis, D.E., Papachristos, D.K., Valta, K.A., Vlyssides, A.G., Economides, D.G. 2017. Enzymatic deinking for recycling of office waste paper, J. Environ. Chem. Eng. 5(2):1744-1753.
24- Zhang, D., Chai, X.S., Pu, Y., Ragauskas, A.J. (2007). Lignocellulosic fiber charge enhancement by catalytic oxidation during oxygen delignification. J. Colloid. Interface Sci., 306:248–254.
25- Zhang, X., Renaud, S., and Paice M. 2008. Cellulase deinking of fresh and aged recycled newsprint/magazines (ONP/OMG). Enzyme Microb. Technology Journal, 43:103-108.