Переработка отходов бумаги в России: технологические аспекты

Бумага и картон являются одними из наиболее перерабатываемых вторичных ресурсов в мире. Наибольшее количество вторичного волокна используется в секторе упаковочных и тарных видов бумаги и картона.

По данным «Лиги переработчиков макулатуры», доля вторичного гофрокартона в общем производстве в России составляет порядка 60%, а доля в потреблении — около 75%.

По данным Конфедерации европейской бумажной промышленности (англ. The Confederation of European Paper Industries, CEPI), потребление вторичного волокна в производстве картонно-бумажной продукции в странах Европы, входящих в CEPI, составило 49,5% от общего количества потребленного волокнистого сырья. По данным на 2020 год, гофротара, производимая в Европе, содержит около 88% вторичного волокна. В среднем гофротара в США на 52% состоит из вторичного волокна и на 48% — из первичного волокна.

Переработка макулатуры является многостадийным технологическим процессом, который включает в себя ряд последовательных этапов подготовки макулатурной массы, пригодной для производства картонно-бумажной продукции, а также этапы непосредственного получения картонно-бумажного полотна:

Доля вторичного волокна в производстве картонно-бумажной продукции в целом достаточно высокая. В связи с технической возможностью многократной переработки производство тарного картона является основным потребителем макулатурного сырья.

За рубежом успешно реализуются технологии вовлечения вторичного волокна в производство газетной и офисной бумаги, однако в России в данный момент такие технологии не реализуются в связи с экономической нецелесообразностью, обусловленной, в частности, постепенным снижением спроса на графические виды бумаги.

Технологическая возможность позволяет использовать до 100% процентов вторичного бумажного сырья в производстве изделий из бумаги.

В процессе многократной переработки прочностные и оптические свойства вторичных макулатурных волокон снижаются. В отличие от первичного волокна макулатурная масса является неоднородной и многокомпонентной системой, содержащей волокна различной природы и неволокнистые включения.

В процессе переработки волокна подвергаются механическому и термическому воздействиям в процессах роспуска, размола, сушки, гофрообразования и других, в результате чего большая часть пор и капилляров в структуре волокон разрушается, поверхность волокон ороговевает, что препятствует набуханию волокна, гидратации, внутреннему фибриллированию. Вторичное волокно частично теряет способность к образованию химических связей. Количество вторичных волокон, которое может быть использовано в производстве картонно-бумажной продукции зависит от требований, предъявляемых к качеству товарной продукции. Чем выше требование к качеству продукции, тем меньшее количество макулатуры может быть использовано при ее производстве.

Проведенные исследования показали, что ухудшение свойств бумаги по длине волокна, разрывной длине, сопротивлению продавливанию и прочности на излом позволяет достигать 5-8 циклов переработки гофрокартона. А учитывая особенности утилизации и выпуска газетной и офисной бумаги (отбеливание), цикличность переработки данных отходов в аналогичные изделия практически отсутствует.

Также необходимо учитывать фактор потери материала при рециклинге, когда на каждом из циклов переработки материала происходят его потери по массе. Даже отходы бумаги, характеризующиеся достаточно большим количеством циклом возможной переработки, теряют до 60% по массе к 10-му циклу переработки гофрокартона, а потери газетной и офисной бумаги достигают 40% уже после 1-го цикла переработки.

Вторичное волокно является незаменимым сырьем для бумажной промышленности и может быть переработано многократно в случае создания оптимальных условий, способствующих многократному рециклингу.

Производство материала и изделий с учетом перспектив дальнейших рециклинга и переработки, отказ от добавок и примесей, затрудняющих дальнейшую переработку:

— отказ от нанесения или минимизация нанесения ламинирующих покрытий (металлизированных и синтетических полимерных);

— отказ или минимизация применения окрашивания в массе.

Предотвращение загрязнения материалов на этапах сбора и выделения за счет минимизации контактов с другими видами материалов и отходов за счет внедрения различных систем раздельного накопления отходов, а также за счет минимизации степени прессования при транспортировании ТКО.

При использовании мусоровозов с высокой степенью уплотнения (коэффициент уплотнения от 4 и выше по смешанным отходам) за счет более плотного контакта с пищевыми и другими влажными отходами происходит намокание и загрязнение потенциально извлекаемых вторичных материальных ресурсов, в связи с чем ухудшается их качество и пригодность к переработке.

Максимальное разделение потоков и переработка максимально гомогенных потоков:

— сортировка макулатуры по маркам в соответствии с ГОСТ 10700-97;

— отбраковка сильно загрязненной макулатуры и макулатуры с ламинирующими покрытиями в соответствии с требованиями переработчика.

1. Повысить эффективность отделения примесей и загрязнений на этапах очистки и сортировки.

2. Применять химические вспомогательные вещества, включая упрочняющие смолы и системы удержания волокна (катионный крахмал, клей АКД и т. п.).

Выполнение указанных условий позволит повысить эффективность переработки макулатуры и качество получаемых вторичных продуктов с точки зрения их эксплуатационных свойств и безопасности для потребителя, продлить жизнь материала за счет многократной переработки.

Таким образом, в ходе рециклинга макулатуры могут быть получены вторичные бумага и картон. Для этого требуется раздельный сбор макулатуры, разделение макулатуры по маркам, многостадийная переработка, включающая разделение макулатуры на волокна, очистку от неволокнистых примесей и печатных красок (для писче-печатных видов бумаги), формованию, сушку готового полотна. Однако не всегда возможно переработать макулатуру с получением вторичной продукции. В этих случаях следует учитывать приоритетность методов переработки с точки зрения сохранения качества и функциональности материала.

Основные требования предъявляются к прочностным характеристикам тарного картона, внешнему виду упаковки, пожарной безопасности и устанавливаются нормы по содержанию и допустимым количествам миграции токсичных веществ

Офисная бумага должна соответствовать требованиям по прочности (при разрыве, при статическом изгибе), иметь приемлемую структуру поверхности (гладкость, прочность к выщипыванию, шероховатость и пр.), оптимальные оптические свойства (белизна, непрозрачность)

Газетная бумага должна соответствовать требованиям по прочности (на разрыв и раздирание); иметь приемлемую гладкость, белизну и непрозрачность

В зависимости от требований к качеству получаемой бумаги-тиссью технология может дополнительно включать стадии облагораживания макулатуры (флотацию и отбелку) — при производстве туалетной бумаги и салфеток высокого качества

Для производства эковаты преимущественно используется газетная макулатура, однако могут применяться и другие марки макулатуры. Может использоваться смешанная макулатура. Перед непосредственным производством эковаты из макулатуры должны быть удалены неволокнистые включения

Может применяться смешанная макулатура. Из макулатуры должны быть удалены неволокнистые включения

Может применяться смешанная макулатура и короткое волокно, уловленное системами очистки оборотной воды картонно-бумажных производств. Из макулатуры должны быть удалены неволокнистые включения и ламинированные виды бумаги и картона

Может применяться смешанный поток макулатуры, макулатура должна быть очищена от неволокнистых включений. Некоторое наличие песка или полимеров не приведет к существенному снижению качества продукции (например, в случае введения макулатуры в шихту для получения керамического кирпича)

В случае сильных загрязнений макулатура может подлежать использованию в качестве источника энергии (при получении твердого, жидкого или газообразного топлива из отходов). Этот вариант должен рассматриваться как крайний, в случае невозможности реализации методов рециклинга и переработки