OPORTUNITATEA RECICLĂRII MACULATURII 1.1. Introducere Prin maculatură se definesc deșeurile de produse papetare provenite în timpul prelucrării sau… [303525]

Capitolul I

OPORTUNITATEA RECICLĂRII MACULATURII

1.1. [anonimizat], cartoanelor și mucavalelor [1], Reciclarea fibrelor constituie o [anonimizat], [anonimizat] a elimina enormele cantități de deșeuri care se acumulează permanent.

Utilizarea maculaturii la fabricarea hârtiei este cunoscută de foarte mult timp. încă din 1366, [anonimizat] i s-a [anonimizat], de a folosi toată maculatura colectată în regiune [2], [anonimizat], maculatura a fost utilizată în special pentru fabricarea cartoanelor. La sfârșitul acestui secol s-au efectuat și primele descrieri ale procedeelor de descernelizare a maculaturii. [anonimizat], maculatura reprezenta circa 10% [anonimizat] a cartoanelor. [anonimizat]. începând cu anuî 1960, [anonimizat] a [anonimizat], precum și creșterea presiunilor ecologice și politice au condus la folosirea intensă a maculaturii în industria de hârtie. Dacă în anul 1968 pasta de maculatură reprezenta 19,5% [anonimizat] 10,2 [anonimizat] o treime din cantitatea totală de fibre papetare utilizate pe plan mondial.

Pe măsură ce producția de produse papetare a crescut, s-a mărit și cantitatea de maculatură recuperată și folosită . Pentru a [anonimizat]:

[anonimizat];

[anonimizat].

[anonimizat], au obligat fabricanții de hârtie și cartoane să se orienteze tot mai mult spre utilizarea fibrelor secundare. Această tendință a dus la creșterea ratei de recuperare a maculaturii, ajungând în multe țări dezvoltate la un nivel de 40-50%, situație ilustrată de tabelul 1.1 . Se remarcă de asemenea că rata de utilizare a fibrei reciclate a [anonimizat] 50-70%, [anonimizat] o pondere însemnată [3] .

Ratele de recuperare si utilizare a maculaturii in anii 1991-1992

[anonimizat]. [anonimizat]. Dintre dificultățile care apar la folosirea pastei de maculatură se menționează următoarele:

[anonimizat] urmare a faptului că fibrele recuperate nu reușesc să dezvolte legături interfibre la același nivel ca fibrele virgine;

gradul de alb scăzut, din cauza degradării fibrelor sub acțiunea agenților atmosferici și a impurităților provenite din timpul utilizării hârtiilor și cartoanelor;

variația compoziției fibroase, datorită proporției diferite de pastă mecanică, semichimică și chimică;

capacitate mică de deshidratare pe mașina de fabricat hârtie.

In prezent reciclarea maculaturii nu este un proces economic, și cu atât mai puțin atractiv, pentru țările cu resurse fibroase abundente, dar legislația de protecție a mediului tot mai severă impune conlucrarea dintre guvern, industrie și cercetare pentru găsirea unor metode adecvate de colectare și prelucrare a deșeurilor urbane papetare. Pentru țările cu resurse forestiere sărace, cum este România, utilizarea maculaturii la fabricarea hârtiei reprezintă o posibilitate economică de menținere a producției de produse papetare la un nivel satisfăcător.

1.2. Tendințe în utilizarea fibrelor secundare

În perioada 1970-1990 cererea de fibre secundare a crescut de două ori mai repede decât cea de fibre virgine – 5,3% /an față de 2,5% /an – [4,5], așa cum se poate observa din figura 1.1. în Europa de Vest folosirea fibrei reciclate a crescut de patru ori mai repede decât cererea de fibră virgină, dar cea mai mare rată de creștere s-a semnalat în Asia de S-E, și în special în Japonia, unde consumul de maculatură a crescut anual cu 8,5 %.

Gradul de folosire a fibrelor reciclate a crescut continuu în perioada de referință și aceasta tendință se va menține și în viitor.

Consumul mondial de fibre reciclate a fost în anul 1990 de circa 85 milioane tone, 95 milioane tone în anul 1992 și se așteaptă să atingă un nivel de 100 milioane tone în 1995 și 130 milioane tone în anul 2001 [3,5].

Presupunând o creștere medie de 2,5%/an pentru consumul global de produse papetare , ceea ce conduce la o creștere a producției de hârtii și cartoane de la 238 milioane tone în 1990 la 317 milioane tone în anul 2001 [5,6], rata mondială de utilizare a fibrelor reciclate va crește de la 35% în 1990 până la 45% în anul 2000 [7].

În ceea ce privește repartiția zonală, America de Nord și Europa de Vest reprezintă principalii consumatori mondiali de fibre reciclate, așa cum se observă din tabelul 1.2 și figura 1.2 . America de Nord a consumat la nivelul anului 1992 circa 27,6 milioane tone de maculatură, iar țările din Piața Comună o cantitate de 21,6 milioane tone. Al treilea mare consumator mondial de fibre reciclate îl reprezintă Japonia, care a prelucrat 14,9 milioane tone de maculatura în anul 1992. Aceste trei regiuni însumează 67% din consumul mondial de fibre secundare [5,6].

Recuperarea si consumul mondial de maculatura in anul 1992

În figura 1.3 se prezintă principalii zece utilizatori mondiali de fibre reciclate la nivelul anului 1992, clasificați în funcție de valoarea ratei de utilizare a maculaturii [3], Primele cinci locuri sunt ocupate de Filipine, Taiwan, Danemarca, Hong Kong și Ungaria, toate cu rate de utilizare de peste 90%, aceste țări bazându-și producția de hârtie și cartoane pe fibrele secundare. Luând în considerare pierderile de fibre din procesul de prelucrare a maculaturii, înseamnă că ponderea fibrei reciclate în materia primă fibroasă este pentru Taiwan și Filipine de 78-80% .

În același an Ungaria a ocupat primul loc din lume între principalele țări ce recuperează maculatura, așa cum se poate observa din figura 1.4 . Alte țâri cu rate ridicate de recuperare a fibrelor secundare, la nivelul anului 1992, sunt Austria, Olanda, Taiwan și Elveția.

Situația colectării și utilizării maculaturii din România, pentru perioada 1989-1993, comparativ cu producția de hârtii și cartoane, este prezentată în tabelul 1.3 [8-10] .

Situația colectării și utilizării maculaturii din România în perioada

Creșterea ratelor de recuperare și utilizare a maculaturii în perioada 1989-1992 este aparentă, fiind datorată în primul rând scăderii cu peste 50% a producției de hârtii și cartoane și, implicit, a consumului de produse papetare de la 24,7 kg/locuitor în 1989 la 14 kg/locuitor în 1993. Această evoluție trebuie corelată de asemenea cu proporția foarte scăzută de utilizare a capacității de producție disponibilă ( 38% în 1993 ) . Industria de carton ondulat, în mod particular fabricile de hârtie miez și capac, au fost și vor fi utilizatorii principali de maculatură.La nivel mondial, în anul 1990, fabricile ce produc aceste două sortimente de hârtie au consumat 43% din cantitatea totală de maculatură, însumând cu cele ce produc alte sortimente de cartoane circa 60% din cantitatea totală de fibre secundare consumată , așa cum se observă din figura 1.5.

Hârtiile de ziar, de tipar și tissue, care sunt sortimentele principale ce folosesc paste descernelizate, au consumat în același an 25% din cantitatea totală de fibre reciclate.

Prognozele prevăd că sectorul de ambalaje va fi în continuare principalul consumator de fibre reciclate. O creștere însemnată este de așteptat în folosirea fibrelor secundare la fabricarea hârtiilor de ziar, scris-tipar și tissue, așa cum se remarcă din figura 1.6 [5].

Fabricarea hârtiilor miez și capac din 100% fibre reciclate și extinderea utilizării pastei de maculatură la unele sortimente care utilizează fibre virgine sunt deja practici curente, îndeosebi în țările deficitare în resurse fibroase.

Folosirea pastei de maculatură la fabricarea hârtiei de ziar a înregistrat un progres însemnat în Europa de Vest, Japonia și Asia de S-E, mai ales din considerente economice. Un adaos de până la 60% fibre secundare nu conduce la diferențe însemnate privind calitatea comparativ cu hârtia fabricată numai din fibre virgine.

Folosirea pastei de maculatură la fabricarea acestui sortiment este de așteptat să crească intens mai ales în S.U.A. , unde în unele state este obligatoriu un conținut minim de fibre secundare în hârtia de ziar. Se prevede ca în anul 2001 fibrele reciclate să reprezinte 40% din consumul de materie primă fibroasă folosită la fabricarea hârtiei de ziar în America de Nord, 60% în țările E.E.C. și 50% în Japonia și alte țâri din Asia [5] . Rata mondială medie de utilizare a maculaturii la fabricarea acestui sortiment de hârtie se va apropia de 40% în anul 2001.

Fibrele reciclate sunt folosite pe scară largă la fabricarea hârtiilor tissue, dar tehnologiile de utilizare diferă considerabil în funcție de {ară și produsele finite fabricate. Maculatura descernelizată va avea o pondere mai mare la fabricarea acestor sortimente de hârtii, astfel încât în anul 2001 fibrele reciclate vor reprezenta în medie 50% din materia primă fibroasă utilizată la fabricarea acestora.

Fabricarea cartoanelor este un domeniu important de utilizare a maculaturii și va continua să fie și în viitor, chiar dacă creșterea consumului de fibre reciclate va fi relativ lentă. Aceasta datorită faptului că în categoria cartoanelor tendința pieței pare a favoriza sortimentele pe bază de fibre virgine – cartoane pentru ambalat produse lichide, cartoane grafice etc. Totuși, se așteaptă ca dezvoltarea producției de cartoane din fibre reciclate să continue, și ca aceste sortimente să-și găsească , cel puțin într-o măsură limitată, noi aplicații față de cele tradiționale.

Până în prezent, folosirea maculaturii la fabricarea hârtiilor scris-tipar n-a înregistrat progrese însemnate. Se prevede să se obțină o creștere a ponderii acesteia la fabricarea hârtiilor pentru registre, birouri și unele sortimente "ecologice" . Cererile actuale pentru hârtii cu grad de alb ridicat și cu capacitate de tipărire bună nu favorizează folosirea fibrelor reciclate, mai ales în cazul hârtiilor cretate și a celor super-calandrate. Se așteaptă ca până în anul 2001, rata de utilizare a maculaturii la fabricarea hârtiilor scris-tipar să rămână relativ scăzută, în medie 10-15% , deși în anumite regiuni (Asia) rata de utilizare poate să atingă chiar 30% [5] .

Creșterea importanței sortimentelor de pastă de maculatură descernelizată constituie una din tendințele principale în procesul de reciclare. Dacă în anul 1990 circa 25% din maculatura consumată a fost folosită la fabricarea hârtiilor de ziar, scris-tipar și tissue, se așteaptă ca până în anul 2001 această pondere să crească la 31% . Capacitatea instalațiilor de descernelizare a crescut rapid pe plan mondial și a atins 15 milioane tone în anul 1990. Așa cum se observă din figura 1.7, două treimi din această capacitate este situată în America de Nord și Europa de Vest, Japonia deținând 18% . La nivelul anului 1990, 13 milioane tone de maculatură s-a transformat în pastă descernelizată, ceea ce reprezintă 15% din cantitatea totală de fibră recuperată în lume.

În anul 2001 se prefigurează ca ponderea de participare a pastei de maculatură descernelizată să crească la 31 milioane tone, ceea ce reprezintă 24% din consumul total de fibre reciclate. Mai mult de jumătate din aceasta va fi utilizată la fabricarea hârtiei de ziar, circa 21% pentru producerea hârtiilor tissue și 15% pentru hârtiile scris-tipar [5] .

Prognozele de mai sus au în vedere valorificarea la maximum a resurselor de fibre secundare disponibile. Astfel, în timp ce fabricanții de hârtie din Europa de Vest și din Japonia își acoperă necesarul de maculatură în principal din resurse interne, Asia de S-E , Canada și Mexic vor fi în continuare importatorii majori de fibre reciclabile.

1.3. Considerații ecologice

Viața noastră curentă este de neconceput fară utilizarea produselor din hârtie. După sfârșitul ciclului lor de viață, deșeurile din hârtie sunt colectate și apoi haldate în locuri special amenajate, compostate sau incinerate, ori utilizate la fabricarea hârtiilor și cartoanelor [11,12] . în mod curent, peste 30% din reziduurile solide urbane constau din hârtii și cartoane [13] . O mare cantitate din acestea poate fi reciclată dacă maculatura este colectată și sortată la sursă. Maculatura de la postconsumatori constă din sortimente amestecate care conțin mari cantități de impurități. Dacă se dorește a se obține o calitate comparabilă cu cea a fibrelor virgine, aceasta trebuie în prealabil eliberată de impurități.

Deșeurile urbane solide pot fi valorificate prin diverse metode. Aceste metode se aplică astăzi doar la o parte relativ mică din volumul total al deșeurilor, dar ele urmăresc recuperarea cât mai completă a substanțelor utile re care acestea din urmă le conțin. Astfel, prin incinerare se valorifică puterea .alorificâ a substanțelor organice în scopul obținerii aburului și apoi a energiei electrice. Prin compostare se obține un îngrășământ de calitate ridicată pentru solurile sărace în humus, datorită faptului că pe lângă substanțele organice acestea mai conțin cantități mici de elemente nutritive pentru plante ca azot, fosfor, microelemente etc.

Dar aceste două metode – de incinerare și compostare- deși constituie soluții eficace ale problemei eliminării deșeurilor solide urbane, prezintă și unele inconveniente. Tratarea prin compostare este pretutindeni abandonată deoarece s-a diminuat interesul pentru asemenea îngrășăminte. Incinerarea prezintă și ea dificultăți legate în special de costul ridicat al operației, astfel încât pentru a obține o rentabilitate mai mare este necesară efectuarea unei trieri premergător arderii, în scopul separării altor materiale utilizabile ca textile, sticlă, fier și metale neferoase [14] . În ciuda costurilor financiare pe care le impune, incinerarea este în momentul de față o soluție satisfăcătoare a problemei eliminării deșeurilor urbane, deși în urma arderii se formează alți agenți poluanți, dar în cantități mai mici și mai ușor de neutralizat cu instalații speciale.

În prezent se constată diminuarea capacității de haldare, rezistența populației și a autorităților locale față de amplasarea unor noi instalații de incinerare și creșterea rapidă a costurilor de haldare. Singura metodă acceptabilă din punct de vedere politic o constituie reducerea surselor de deșeuri, ce poate fi realizată în principal prin creșterea gradului de reciclare a acestora. Ca rezultat al acestor considerente, în ultimii ani au fost adoptate, mai ales în țările dezvoltate, o serie de măsuri pentru creșterea gradului de reciclare a produselor papetare, iar această tendință se va menține și în viitor.

Dezvoltarea în ritm susținut a producției de hârtii și cartoane determina supralicitarea fondului forestier, cu consecințe în diminuarea suprafețelor împădurite ( cu circa 24 ha/min pe plan mondial ), ceea ce va afecta aspectele esențiale legate de rolul acestora, cum ar fi:

pădurile reprezintă principala sursă de materii prime nu numai pentru pastele fibroase, dar și pentru alte industrii;

în condițiile reducerii rezervelor de petrol, vor crește solicitările de celuloză și de derivați de celuloză în industriile de mase plastice și de fibre chimice, accentuând decalajul între cererea de paste fibroase și oferta de material lemnos;

conservarea pădurilor este necesară pentru păstrarea echilibrului ecologic ( fixarea CO2 , încetinirea procesului de deșertificare și reducerea eroziunii solului, prevenirea secetelor etc. ) .

De aceea , este necesara pe de o parte asigurarea unui echilibru între recoltare și consum, iar pe de altă parte o valorificare complexă a resurselor vegetale care au principalul avantaj că sunt regenerabile. Susținerea dezvoltării producției de hârtii și cartoane impune în acest sens creșterea importanței maculaturii ca materie primă fibroasă alternativă pentru industria papetară, mai ales în condițiile în care zilnic sunt generate în marile orașe cantități uriașe de fibre secundare [15] . Pentru a asigura furnizarea unor fibre de calitate ridicata pentru industria de hârtie, este necesar ca activitatea de reciclare să furnizeze fabricilor o materie primă fibroasă comparabilă cu cea obținută din fibre virgine. Importanța utilizării fibrelor reciclate în locul celor virgine la fabricarea hârtiei este reliefată și de faptul că o tonă de pastă de maculatură poate substitui 5,5-6,5 m3 lemn necesari pentru fabricarea unei cantități echivalente de celuloză .

Folosirea maculaturii în locul fibrelor virgine înseamnă, în cele mai multe cazuri, o reducere a poluării mediului. Problemele legate de protecția mediului sunt mult mai puțin complexe și mai puțin numeroase în cazul unei fabrici de hârtie ce folosește maculatura ca materie primă fibroasă, decât în cazul unei fabrici integrate de fabricare a celulozei și hârtiei.

În comparație cu fibrele virgine, utilizarea fibrelor secundare iescernelizate la fabricarea hârtiilor prezintă o serie de avantaje privind protecția mediului înconjurător, și anume [16] :

conservarea resurselor forestiere;

reducerea degajărilor de gaze urât mirositoare în atmosferă;

în unele cazuri, se reduc debitul și încărcarea cu substanțe consumatoare de oxigen a efluenților.

Folosirea maculaturii, mai ales a celei descernelizate, ridică probleme mai mari decât utilizarea fibrelor virgine în privința deșeurilor solide rezultate: maculatură necorespunzătoare, refuzurile de la epurare-sortare și nămolurile. Dacă maculatura necorespunzătoare poate fi utilizată la fabricarea altor sortimente de hârtie, refuzurile de la epurare-sortare sunt în mod obișnuit haldate sau incinerate. Evacuarea nămolurilor din sistemele de descernelizare se realizează prin haldare, arderea acestora și depozitarea cenușii .

Poluarea aerului este mult diminuată în cazul utilizării maculaturii în locul fibrelor virgine. Procesul de descernelizare generează degajări mai puține de gaze urât mirositoare decât procesele de dezincrustare chimică a lemnului. Deși maculatura conține cantități suficiente de sulf pentru a permite formarea compușilor odoranți, agenții oxidanți de descernelizare (apa oxigenată, hipocloritul de sodiu) reduc pericolul formării acestora.

În ceea ce privește poluarea apelor, prin folosirea maculaturii la fabricarea hârtiei crește întotdeauna încărcarea în suspensii solide a efluenților netratați, comparativ cu cazul utilizării fibrelor virgine, dar se reduce încărcarea în CBO5 , CCOq- și AOX . În tabelul 1.4 [17] se prezintă unele date comparative privind încărcările efluenților netratați de la fabricarea celulozei sulfat albite din rășinoase, pastei termo-mecanice și a pastei descernelizate.

Date comparative privind efluenții de la instalațiile de fabricare a pastelor fibroase

1.4. Aspecte economice și sociale

Refolosirea fibrelor secundare este nu numai ecologică, dar prezintă o serie de avantaje economice ca: cheltuieli mai reduse cu materia primă, costuri de investiție mai mici, consumuri energetice scăzute etc. Un alt factor care stimulează utilizarea fibrelor reciclate și care se manifestă tot mai mult în ultimul timp îl constituie legislațiile referitoare la reciclarea materialelor.

Lipsa resurselor de fibre virgine care să susțină creșterea continuă a producției de hârtie a determinat orientarea fabricanților de hârtie spre găsirea unor noi surse de fibre, substituenți ai materiilor prime tradiționale, accesibile sub formă de maculatură. Țările din zone cu resurse forestiere bogate (Scandinavia, America de Nord ) utilizează procente mici de maculatură, chiar dacă recuperează cantități mai mari, din considerente de protecție a mediului, în schimb, țările din zone sărace în resurse lemnoase, cum ar fi cele din Asia și Europa de Vest, utilizează cantități ridicate de pastă de maculatură la fabricarea hârtiilor și cartoanelor. Unul din motivele principale pentru care fabricile ulilizează fibrele reciclate în proporție ridicata îl constituie costul mai scăzut al acestora decât cel al pastelor fibroase din lemn.

În figura 1.8 se prezintă comparativ costurile materiilor prime fibroase utilizate pe piața din Germania la nivelul anilor 1992-1993 [18] . Costul relativ scăzut al fibrelor secundare este de altfel factorul ce a permis multor industrii naționale de hârtie și cartoane, cum este cea din Marea Britanie, să rămână competitive în perioada de recesiune economică din anii '80 [19] .

Costurile fibrelor reciclate sunt dependente de resursele forestiere din țara respectivă, de posibilitatea importului de maculatură la prețuri scăzute și de suprastocurile de maculatură din țările cu rată ridicată de recuperare și rată scăzută de utilizare a acesteia. Utilizarea fibrelor reciclate este de asemenea o opțiune atractivă pentru țările în care fibra indigenă ( virgină sau reciclată ) este de calitate inferioară, importul de fibre secundare de calitate superioară putând contribui la îmbunătățirea calității hârtiilor fabricate.

Pentru o fabrică ce produce hârtie tissue, cu o capacitate de producție de 70 mii t/an, substituirea totală a celulozei sulfat înălbită din lemn de rășinoase cu pastă de maculatură descernelizată , obținută din ziare și reviste cu un randament de 80%, are ca efect economic o reducere cu 350-400 dolari SUA/tonă a cheltuielilor de producție, așa după cum se observă din figurai. 9[4,20].

Folosirea fibrelor secundare de către o fabrică de hârtie sau cartoane prezintă avantajul posibilității creșterii producției cu costuri de investiție mai mici decât în cazul utilizării fibrelor virgine. Pentru fabricile neintegrate, fibrele reciclate reprezintă materia primă fibroasă cu costul cel mai scăzut. Pentru o fabrică de hârtie miez din fibre virgine ( semiceluloză SNS ), cu o capacitate de 250 mii tone/an, costurile de investiție sunt mai mari cu circa 150-200 dolari SUA/tonă, comparativ cu o fabrică de aceeași capacitate ce utilizează ca materie primă fibroasă 100% fibre reciclate, așa după cum se poate observa din figura 1.10[4,20] .

Întrebuințând fibrele secundare în compoziția hârtiei se obțin reduceri însemnate ale consumului de energie, așa cum se prezintă în tabelul 1.5. Diferențele apar în funcție de calitatea pastei de maculatură obținute, pastele descernelizate necesitând consumuri mai mari de energie comparativ cu celelalte sorturi de pastă de maculatură.

Tabelul 1.5

Consumul de energie pentru obținerea pastelor fibroase

De exemplu, o hârtie de ambalaj din 100% fibre secundare se fabrică cu un consum de energie electrică de 625 kWh/t, pe când la aceeași hârtie obținută din 40% fibre secundare și 60% fibre virgine, consumul de energie este de 690 kWh/t. O hârtie igienică produsă din celuloză necesită un consum de energie electrică de 1225 kWh/t, iar același sortiment fabricat din părți egale de celuloză și pastă de maculatură necesită un consum de 1050 kWh/t. înlocuirea a 50% pastă termo-mecanică cu pastă de maculatură la fabricarea hârtiei de ziar are ca efect reducerea consumului de energie electrică cu peste 60% [12] .

Un alt aspect care favorizează reciclarea produselor din hârtie îl reprezintă legislația tot mai severă referitoare la protecția mediului. Legislația privind reciclarea fibrelor papetare poate fi grupată în cinci categorii principale:

legi referitoare la colectarea și sortarea maculaturii;

legi privind conținutul minim de fibre secundare în produsele papetare;

legi ce interzic utilizarea produselor fără un anumit conținut de materiale reciclate;

stimulente pentru utilizarea produselor cu conținut de material reciclat;

suprataxe pentru produsele din hârtie fabricate din fibre virgine.

Guvernele din țările dezvoltate stimulează creșterea ratei de utilizare a maculaturii de către întreprinderile producătoare de hârtii și cartoane, și de asemenea, activitatea de cercetare orientată spre modernizarea tehnologiilor și instalațiilor de prelucrare a maculaturii. Trebuie arătat că toate aceste legi și acțiuni au fost adoptate ca urmare a presiunilor tot mai ridicate ale grupărilor ecologiste, cât și datorită conștientizării populației și guvernelor asupra problemelor grave pe care le ridică acumularea unor cantități tot mai mari de deșeuri urbane.

BIBLIOGRAFIE

DIACONESCU, V. și OBROCEA, P. – Tehnologia Celulozei și Hârtiei, vol. II, Editura Tehnică, București, 1976

SUDAN, J. – Waste Paper-Fibre Resources of our Cities, în World Pulp and Paper Technology 1989, Roberts, F., eds., Sterling Publication Ltd., Londra, 1988, p. 31-32

MARCUS, A. – P.P.I., 35, 10, 22-25 (1993)

VEVERKA, A.C. – Pulp & Paper, 64, 9, 97-103 (1990)

UUTELA, E. – Paper Technology, 32, 10, 42-49 (1991)

PEARSON, J. – P.P.I., 34, 10, 30-35 și 70 (1992)

POYRY, J. – Paperija Puu, 75, 10, 453-455 (1993)

BORHAN, GH. – P.P.I., 33, 7, 52.(1991)

BORHAN, GH. – P.P./., 34, 7, 58 (1992)

BORHAN, GH. – P.P./., 35, 7, 53, (1993)

CATHIE, K. și FABRIS, J. – Secondary Fibre Supply in the Future, în World Pulp and Paper Technology 1993, Roberts, F., eds., Sterling Publication Ltd., Londra, 1992, p. 41-44

OBROCEA, P. și PUIU, M. – Oportunitatea reciclării maculaturii, Cursurile post-universitare, Iași, 22-27 iunie, 1992

IANNAZZI, F.D. și STRAUSS, R. – Municipal Solid Waste and the Paper Industry: The Next Five Years, în Paper Recycling, Patrick, K., eds., Miller Freeman Inc., San Francisco, 1991, 37-40

GRANT, R. – P.P.I., 35, 1, 48-53 (1993)

READ, B. – P.P./, 35, 10, 47-48 și 88 (1993)

CARROLL, R. și GAJDA, T. – Pulp & Paper, 64, 9, 201-205 (1990)

GULLICHSEN, J. – Paper, 218, 1, 36-39 (1993)

SALONEN, H.J.W. – Environmental Pressures Urge Restructuring in the Global Forest Products Industries, în World Pulp and Paper Technology 1993, Roberts, F., eds., Sterling Publication Ltd., Londra, 1992, p. 23-32

GUMMING, R.H. – Paper, 190, 12, 765-772 (1978)

VEVERKA, A.C. – Economics Favor Increased Use of Recycled Fiber in Most Furnishes, în Paper Recycling, Patrick, K., eds., Miller Freeman Inc., San Francisco, 1991, p. 53-59

Capitolul II

POTENȚIALUL PAPETAR AL FIBRELOR SECUNDARE

2.1. Efectul reciclării asupra proprietăților hârtiei

Utilizarea fibrelor secundare la fabricarea hârtiei necesita cunoașterea modului în care reciclarea fibrelor afectează proprietățile hârtiei. într-un număr mare de lucrări s-a examinat modul în care sunt afectate fibrele prin reciclare și influența acestora asupra proprietăților hârtiei fabricate din ele. În general, se poate afirma că reciclarea provoacă următoarele efecte , reprezentate grafic de curbele de variație din figura 2.1 [1] :

– o reducere majoră a lungimii de rupere, a rezistenței la plesnire și a numărului de duble îndoiri;

– o scădere mică a densității aparente și a alungirii;

o creștere a rezistenței la sfâșiere, a coeficientului de dispersie a luminii, a rigidității, a opacității și a permeabilității.

Prima reciclare determină modificarea cea mai importantă a tuturor proprietăților și aceasta indiferent dacă fibra virgină a fost inițial uscată sau nu.

Prin creșterea numărului de reciclări la mai mult de patru, majoritatea proprietăților fizice se stabilizează, deși se poate observa că rezistența la sfâșiere poate trece printr-un maxim înainte de a scădea puțin [2,3]. Gradul de măcinare al pastei de maculatură destrămată, dacă nu a fost remăcinată, este mai mic decât în cazul hârtiei inițiale. La măcinarea fibrelor secundare se observa o creștere importanta și rapidă a gradului de măcinare. Alte proprietăți ale hârtiei obținute din pastă de maculatură au fost analizate mai puțin. Gradul de alb înregistrează o ușoară scădere – circa 5% , atât pentru celulozele înălbite și neînălbite din rășinoase, cât și pentru celulozele din foioase [4] . Proprietățile de suprafață – rezistența la smulgere și rezistența pe direcția z – se înrăutățesc prin reciclarea fibrelor [5,6] .

Cercetările din anii 1960-1970 au stabilit că principala cauză a fenomenelor de mai sus o constituie reducerea capacității de legare a fibrelor prin reciclare. Pierderea rezistenței intrinsece a fibrei, deși a fost observată de unii cercetători, este de mai mică importanță [1] .

Reducerea capacității de legare este recunoscută în prezent și este determinată de "cornificarea ireversibilă" a fibrelor. Aceasta constă în faptul că la primul ciclu de fabricare a hârtiei fibrele își modifică structura, ceea ce are ca efect o rigidizare și/sau întărire a lor. Această scădere a flexibilității și plasticității fibrelor secundare este datorată reducerii capacității de umflare a acestora [7]. Unii cercetători consideră că reducerea capacității de legare a fibrelor prin reciclare este determinată nu numai de scăderea gradului de umflare a lor, ci și de modificările care au loc la suprafața și în profunzimea fibrelor în operațiile de fabricare a hârtiei.

Gottsching și Stiirmer [8] , plecând de la un număr de semifabricate fibroase virgine, măcinate o singură dată, au urmărit, folosind o mașină de hârtie dc laborator tip Kămmer, influența numărului de reciclări asupra proprietatilor fibrelor și a hârtiei fabricată din acestea.

Deoarece principala modificare a fibrelor secundare o constituie aducerea capacității de legare a acestora datorită scăderii capacității de umflare, s-a determinat această caracteristică folosind cifra de retenție a apei (WRV) ca măsură a umflării fibrei. S-a observat că WRV scade brusc după primul ciclu de fabricație, scăderile ulterioare fiind mai lente, situație ce este prezentată în figura 2.2 .

Capacitatea de umflare a pastei mecanice scade mai puțin, situație determinată de prezența ligninei si de structura nefibrilată a fibrelor. Cifra de retenție a apei nu diferă sensibil pentru diferite fracții fibroase componente, toate participând proporțional cu ponderea lor la modificarea capacității de umflare totale. Capacitatea de legare a fibrelor secundare este mai redusa și datorită modificărilor care au loc la suprafața și în profunzimea fibrelor, ce pot fi caracterizate prin suprafață specifică. Așa cum se observă din figura 2.3 [8], odată cu creșterea numărului de reciclări are loc o scădere a suprafeței specifice a fibrelor, mai ales după primul ciclu de fabricație. Prin clasarea fibrelor s-a constatat că scăderea suprafeței specifice se datorează în principal fracției de material fin.

Van Wyk și Gerischer [5] au evidențiat prin analize microscopice modificarea lungimii fibrelor în procesul de reciclare. Rezultatele obținute indică faptul că lungimea medie a fibrelor scade dupâ a doua măcinare și apoi rămâne practic constantă până la al nouălea ciclu, situație reprezentată grafic în figura 2.4 . Curbele de distribuție a lungimii fibrelor indică de asemenea un procent mai mare de fibre scurte după a doua măcinare, care nu crește semnificativ la reciclările ulterioare, după cum se observă din figura 2.5.

Reciclarea fibrelor determină nu numai modificări ale proprietăților fibrelor ca atare, ci și ale benzii umede de hârtie și ale produsului finit. Compresibilitatea structurii umede a foii de hârtie, determinată cu aparatul Pulmac [8], la o sarcină de presare de 10 kN/m2, indică modul de compactare a benzii umede de hârtie în procesul de presare umedă. în figura 2.6 se prezintă valorile consistenței pentru diferite materiale fibroase în funcție de numărul de reciclări, care atestă faptul că banda de hârtie din fibre reciclate se deshidratează mai ușor prin presare umedă decât o bandă din fibre virgine, în aceleași condiții de presare.

Modificările fibrelor secundare în procesul de reciclare influențează viteza de uscare a hârtiei. Datele prezentate grafic în figura 2.7 [8] arată efectul numărului de reciclări asupra timpului relativ de uscare, din care se constată că, pentru ambele tipuri de celuloze, viteza de uscare crește vizibil după primul ciclu, pentru ca dupâ 5-6 cicluri modificarea să fie aproape inexistentă.

Această situație se datorează în primul rând cornificării ireversibile a fibrelor din timpul uscării.

Deoarece prin reciclarea fibrelor se reduce capacitatea lor de umflare, este de așteptat ca prin uscare contracția să fie mai mică. Acest fapt se poate observa din figura 2.8, în care se prezintă variația contracției transversale a hârtiei în funcție de numărul de reciclări.După primul ciclu de fabricație a hârtiei, contracția transversală scade cu circa 30%, dupâ 10-15 cicluri ajungând la mai puțin de 50% din valoarea inițială. Se remarca deasemenea diferente între comportarea pastei mecanice și a pastelor celulozice, determinate de prezența ligninei și a structurii mai puțin fibrilate în cazul pastei mecanice.

Modificările capacității de umflare și a structurii fibrelor în timpul reciclării au ca efect reducerea capacității lor de legare în banda de hârtie, ceea ce se reflectă direct asupra proprietăților fizico-mecanice.

Lungimea de rupere, caracteristică de rezistență care este dependentă în mare măsură de capacitatea de legare a fibrelor, scade în mod firesc prin creșterea numărului de reciclări, mai intens după primele cicluri, după cum se observă din figura 2.9 [8] . Scăderea cea mai importantă se remarcă la hârtiile fabricate din celuloză cu fibră scurtă, hârtiile din pastă mecanică fiind mai puțin influențate de procesul de reciclare. între cele două extreme se situează hârtiile fabricate din celuloze cu fibră lungă.

Alungirea la rupere a hârtiei prezintă aceeași evoluție în funcție de numărul de reciclări ca și lungimea de rupere, scăderea acestei caracteristici fiind mai pronunțată după primul ciclu, situație reprezentată în figura 2.10 .

Rezistența la plesnire a hârtiei scade continuu și aproape liniar cu creșterea numărului de cicluri, după cum se observă din figura 2.11 . După al patrulea ciclu, rezistența la plesnire scade cu 12,9% , iar după al nouălea cu 28% [5] .