Dřevovina

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Tento článek z oblasti techniky potřebuje úpravy. Můžete Wikipedii pomoci tím, že ho vhodně vylepšíte. Inspiraci k vylepšení lze hledat v radách na stránce Vzhled a styl, případně na diskusní stránce článku.

Dřevovina je nejčastější materiál používaný na výrobu papíru. Zdroje dřeva používané na produkci dřevěné celulózy jsou označovány jako vláknité dřevo. Dřevovina so získává obvykle z jehličnatých stromů jako smrk, borovice, jedle, modřín a tsuga kanadská, ale též z některých listnatých dřevin jako eukalyptus a bříza.

[editovat] Produkce dřevoviny

Výroba má několik fází:

Nejdřív je ze stromu odstraněna kůra. To se může udělat bez nebo s vodou (mokré loupání). Kůra je obvykle použita jako palivo při výrobě celulózy a papíru.
Vlákna celulózy držící dřevo dohromady jsou pak separovány. To lze provést více způsoby:
- Dřevo může být drceno v drtičích (velké brusné kotouče) a pak namočeno ve vodě na produkci dřevoviny (anglicky groundwood - GW). Mechanická kaše se používá na produkty, které vyžadují menší pevnost, např. novinový papír a lepenka.
- Dřevo může být drceno rafinéry použitím páry za vysokých tlaků a teplot, čímž vzniká termomechanická papírová drť (anglicky thermomechanical pulp - TMP), která se kvalitativně liší od dřevoviny.
- Na rozrušení vláken celulózy mohou být použity i chemikálie. Dřevovina produkována tímto způsobem se nazývá chemotermomechanická papírová drť (anglicky chemithermomechanical pulp - CTMP). Uvedené 3 druhy dřevoviny jsou označovány jako mechanické papírové drtě a mají tendenci časem zežloutnout pro obsah ligninu jako vazebného materiálu.
- Chemická dřevovina je produkována varem dřevěných třísek a chemikálií ve velkých nádržích zvaných vařáky (na buničinu). Efekt tepla a chemikálií eliminuje lignin, který svazuje vlákna celulózy dohromady, bez narušení dřevěných vláken. Kapalina obsahující lignin a jiný rozpuštěný materiál je pak vysušena a použita jako palivo. Chemická dřevovina je používána pro materiály vyžadující pevnost nebo v kombinaci s mechanickou dřevovinou pro produkty různých charakteristik. Chemické dřevoviny zahrnují kraftovou buničinu (nebo sulfátovou buničinu).
- Zkoumá se proces zvaný biologické rozvlákňování podobný chemickému rozvlákňování, ale s použitím určitých druhů hub, které jsou schopné eliminovat nežádoucí lignin i uchovat vlákna celulózy. To může mít důležité environmentální výhody při redukci splodin spojených s chemickým odvlákňováním.
Vyprodukovaná dřevovina může být bělena na produkci bílého papíru. Chemikálie použité na bělení dřevoviny byly zdrojem environmentálních problémů a v současnosti papírenský průmysl používá alternativy ke chlóru jako kyslík, ozón a peroxid vodíku.
Dřevovinová směs je teď dopravena do papírového stroje, kde je formována a usušena.

[editovat] Historie

Použití dřeva na výrobu papíru je poměrně nová inovace. Počátkem 19. století plodinová vlákna jako lněná vlákna byly primárním materiálovým zdrojem, ale jejich nedostatek vedl k experimentování s jinými materiály. Kolem roku 1850 Němec Friedrich Gottlob Keller drtil dřevo mokrým drtičem na zisk dřevoviny. Další experimenty, které prováděl americký chemik C.B. Tilghman a švédský vynálezce C.F. Dahl, umožnily výrobu dřevoviny použitím chemikálií na oddělení vláken.

[editovat] Environmentální dopady

Hlavní environmentální dopady rozvlákňování dřeva zahrnují dopad na lesní zdroje a vznik odpadních produktů.

Když je papír bělen elementárním chlórem, vznikají vedlejší produkty jako chlórové sloučeniny, např. dioxiny a furany. V některých zemích jako např. Britská Kolumbie, vedly v roce 1992 vysoké koncentrace těchto kontaminantů k uzavření některých rybářství. Inovace technologií ale eliminovala používání elementárního chlóru - 1. Technologie bez elementárního chlóru (Elemental Chlorine Free - ECF) nebo 2. Bezchlórová technologie (Totally-Chlorine Free - TCF). Obě tyto technologie redukují množství sloučenin chlóru uvolněných do prostředí. Technologie bez elementárního chlóru (ECF) využívá oxid chloričitý (ClO₂) namísto chlóru (Cl₂). Kompletně bezchlórové bělení (TCF) vynechalo z bělícího procesu chlor úplně.

Odpadní voda též může být velkým zdrojem znečištění pro vysoký obsah ligninu, velkou potřebu biologického kyslíku (biological oxygen demand - BOD) a rozpuštěný organický uhlík (dissolved organic carbon - DOC), spolu s alkoholy, chlorečnany, těžkými kovy a chelatujícími činidly. Redukce environmentálního dopadu této odpadní vody je dosaženo uzavřením cyklu a recyklací výtoku, všude tam kde je to možné, stejně jako použitím méně škodlivých činidel v procesu rozvlákňování.

V Kraftově procesu tvoří největší objem vedlejších produktů z rozvlákňování slabý černý roztok, který obsahuje rozvlákňovací chemikálie a lignin ze stromů. Tento slabý černý roztok obsahující asi 15% rozpuštěných látek je koncentrován do těžkého černého roztoku (obvykle 68% - 75%) technologií vícenásobného odpaření. Vícenásobné odpaření je proces, ve kterém 1 kg páry se použije na vaření 4,5 - 5,5 kg vody. Těžký černý roztok je zahříván v destilačním kotli a chemikále padají na dno kotle v polotekutém stavu zvaném „smelt“. Ten pak proudí ven z kotle a je rozpouštěn ve vodě nebo omýván na formování zeleného roztoku. Zelený roztok je pak pročištěn. Oxid vápenatý (CaO) se přidá na čištění zeleného roztoku na přeměnu většiny uhličitanu sodného (Na₂CO₃) na hydroxid sodný (NaOH). Zelený roztok s CaO je pak pročištěn a výsledná kapalina je bílý roztok. Bílý roztok se používá jako rozvlákňovací chemikálie a proces začína v novém cyklu. Vzniklý uhličitan vápenatý (CaCO₃) se pak vypaluje při teplotě asi 1000 stupňů Celsia za vzniku CaO, který může být znovu použit na čištění zeleného roztoku.

Papír vyrobený z dřevoviny typicky může být recyklován 4 až 7 krát, než se vlákna příliš zkrátí. Pro vyřešení tohoto problému se recyklovaný papír obvykle míchá s novou dřevovinou pro dosažení vysoké kvality papíru.