Переработка бумаги — это процесс, посредством которого макулатура превращается в новые бумажные изделия. Он имеет ряд важных преимуществ: он спасает макулатуру от заселения домов людей и выделения метана при ее разложении. Поскольку бумажное волокно содержит углерод (первоначально поглощенный деревом, из которого оно было произведено), переработка удерживает углерод в запертом состоянии дольше и вне атмосферы. Около двух третей всех бумажных изделий в США в настоящее время восстанавливаются и перерабатываются, хотя не все они становятся новой бумагой. После повторной обработки волокна становятся слишком короткими для производства новой бумаги, поэтому в рецептуру целлюлозы часто добавляют первичные волокна (из деревьев, выращенных с соблюдением принципов устойчивого земледелия) . [1]
Существует три категории бумаги, которые могут использоваться в качестве сырья для производства переработанной бумаги : отходы производства, отходы до потребления и отходы после потребления . [2] Отходы производства — это обрезки бумаги и другие бумажные отходы от производства бумаги, которые перерабатываются на бумажной фабрике . Отходы до потребления — это материал, который покинул бумажную фабрику, но был выброшен до того, как он был готов к использованию потребителем. Отходы после потребления — это материал, выброшенный после использования потребителем, такой как старая гофрированная тара (OCC), старые журналы и газеты. [2] Бумага, пригодная для переработки, называется «макулатурой», часто используется для производства формованной целлюлозной упаковки. Промышленный процесс удаления типографской краски из бумажных волокон переработанной бумаги для получения очищенной от краски целлюлозы называется удалением краски , изобретение немецкого юриста Юстуса Клапрота . [3]
Процесс переработки макулатуры чаще всего включает смешивание использованной/старой бумаги с водой и химикатами для ее разрушения. Затем ее измельчают и нагревают, что еще больше расщепляет ее на нити целлюлозы, тип органического растительного материала; эта полученная смесь называется пульпой или суспензией. Ее процеживают через сита , которые удаляют пластик (особенно из бумаги с пластиковым покрытием ), который все еще может быть в смеси. Затем ее очищают, обесцвечивают (удаляют чернила), отбеливают и смешивают с водой. Затем ее можно превратить в новую переработанную бумагу. [4]
Доля чернил в макулатурной массе составляет около 2% от общего веса. [5]
В середине 19 века возрос спрос на книги и письменные принадлежности. До этого времени производители бумаги использовали выброшенные льняные тряпки для бумаги, но предложение не могло поспеть за возросшим спросом. Книги покупались на аукционах с целью переработки волокон в новую бумагу, по крайней мере в Соединенном Королевстве к началу 19 века. [6]
Промышленное производство бумаги оказывает влияние на окружающую среду как на начальном этапе (где приобретается и перерабатывается сырье), так и на конечном этапе (воздействие при утилизации отходов). [7]
Сегодня [ когда? ] , 40% бумажной массы создается из древесины (на большинстве современных заводов только 9–16% целлюлозы производится из бревен целлюлозы; остальное поступает из отходов древесины, которые традиционно сжигались) [ необходима цитата ] . Производство бумаги составляет около 35% вырубленных деревьев. [8] Переработка одной тонны газетной бумаги экономит около 1 тонны древесины, в то время как переработка 1 тонны печатной или копировальной бумаги экономит чуть более 2 тонн древесины. [9] Это связано с тем, что для сульфатной варки целлюлозы требуется в два раза больше древесины, поскольку она удаляет лигнин для получения волокон более высокого качества, чем процессы механической варки целлюлозы. Связывать тонны переработанной бумаги с количеством несрубленных деревьев бессмысленно, поскольку размер деревьев сильно различается и является основным фактором того, сколько бумаги можно сделать из какого количества деревьев. [10] Кроме того, деревья, выращенные специально для производства целлюлозы, составляют 16% мирового производства целлюлозы, старые леса — 9%, а остальное приходится на леса второго, третьего и последующих поколений. [8] Большинство операторов целлюлозных заводов практикуют лесовосстановление , чтобы обеспечить непрерывные поставки деревьев. [ требуется ссылка ] Программа поддержки лесной сертификации (PEFC) и Лесной попечительский совет (FSC) сертифицируют бумагу, изготовленную из деревьев, заготовленных в соответствии с руководящими принципами, призванными обеспечить надлежащую практику лесного хозяйства. [11]
Потребление энергии снижается за счет переработки, [12] хотя ведутся споры относительно фактической экономии энергии. Управление по энергетической информации заявляет о 40%-ном снижении энергии при переработке бумаги по сравнению с бумагой, изготовленной из непереработанной целлюлозы, [13] в то время как Бюро международной переработки (BIR) заявляет о 64%-ном снижении. [14] Некоторые расчеты показывают, что переработка одной тонны газет экономит около 4000 кВт·ч (14 ГДж ) электроэнергии, хотя это может быть слишком много (см. комментарии ниже о непереработанной целлюлозе). Этого достаточно для обеспечения электроэнергией трехкомнатного европейского дома в течение целого года или достаточно энергии для отопления и кондиционирования среднестатистического североамериканского дома в течение почти шести месяцев. [15] Переработка бумаги для производства целлюлозы на самом деле потребляет больше ископаемого топлива, чем производство новой целлюлозы с помощью крафт-процесса ; эти заводы вырабатывают большую часть своей энергии за счет сжигания древесных отходов (коры, корней, отходов лесопилки) и побочного продукта лигнина (черного щелока). [16] Целлюлозные заводы, производящие новую механическую массу, потребляют большое количество энергии; очень грубая оценка необходимой электроэнергии составляет 10 гигаджоулей на тонну целлюлозы (2500 кВт·ч на короткую тонну ). [17]
Около 35% твердых бытовых отходов (до переработки) в Соединенных Штатах по весу составляют бумага и бумажные изделия. 42,4% из них перерабатывается. [18]
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) обнаружило, что переработка загрязняет воду на 35% меньше и воздух на 74% меньше, чем производство чистой бумаги. [19] Целлюлозные заводы могут быть источниками загрязнения как воздуха, так и воды, особенно если они производят отбеленную целлюлозу. Современные заводы производят значительно меньше загрязнений, чем те, что были несколько десятилетий назад. Переработанная бумага обеспечивает альтернативное волокно для производства бумаги. Переработанную целлюлозу можно отбеливать теми же химикатами, которые используются для отбеливания чистой целлюлозы, но перекись водорода и гидросульфит натрия являются наиболее распространенными отбеливателями. Переработанная целлюлоза или бумага, изготовленная из нее, известна как PCF (процесс без хлора), если в процессе переработки не использовались хлорсодержащие соединения. [20]
Исследования производства бумаги и картона оценивают выбросы при переработке бумаги в размере от 0,2 до 1,5 кг эквивалента CO₂/кг материала. [21] [22] [23] Это составляет около 70% выбросов CO₂, связанных с производством первичного материала. [24]
Европейский совет по вторичной бумаге (ERPC) был создан в 2000 году для мониторинга прогресса в достижении целевых показателей переработки бумаги, установленных в Европейской декларации о вторичной бумаге 2000 года. С тех пор обязательства, содержащиеся в Декларации, обновляются каждые пять лет. В 2011 году ERPC взял на себя обязательство достичь и поддерживать как добровольный целевой показатель уровня переработки в 70% в тогдашних странах E-27, а также в Швейцарии и Норвегии к 2015 году, так и качественные целевые показатели в таких областях, как предотвращение отходов, экодизайн и исследования и разработки. В 2014 году уровень переработки бумаги в Европе составил 71,7%, как указано в Отчете о мониторинге за 2014 год. [26]
Переработка отходов уже давно практикуется в Соединенных Штатах . В 1690 году, почти за столетие до Американской революции, семья Риттенхаус основала первую бумажную фабрику, которая использовала переработанные льняные тряпки . [27] В 1993 году, 300 лет спустя, была достигнута еще одна веха, когда впервые было переработано больше бумаги, чем было отправлено на свалку. [28]
К 1998 году по всей стране существовало около 9000 программ переработки отходов на обочине дороги и 12000 пунктов приема вторсырья. К 1999 году было создано 480 предприятий по переработке материалов для переработки собранных материалов. [29]
В 2008 году Великая рецессия привела к падению цен на старые газеты в США со 130 до 40 долларов за короткую тонну (со 140 до 45 долларов за тонну) в октябре. [30]
В 2018 году на бумагу и картон пришлось 67,39 млн тонн твердых бытовых отходов (ТБО), произведенных в США [31] , что меньше, чем 87,74 млн тонн в 2000 году. [32] По состоянию на 2018 год бумажные изделия по-прежнему являются крупнейшим компонентом ТБО, произведенных в Соединенных Штатах, составляя 23% по весу. [32] Хотя бумага является наиболее часто перерабатываемым материалом (68,2 процента бумажных отходов было переработано в 2018 году по сравнению с 33,5 процента в 1990 году) [31] [33] в целом ее используют меньше, чем на рубеже веков. [34] По состоянию на 2018 год бумага составляла треть всех перерабатываемых материалов, собранных в США, по весу. [32] Широкое распространение Интернета и электронной почты привело к изменению состава потока макулатуры, при этом ненужная почта стала большей частью собираемых материалов, поскольку чтение газет и написание личных писем сократилось. [34]
После того, как Китай ввел ограничения на импорт отходов в январе 2018 года, много бумаги было отправлено в Индию . Однако внутренняя переработка в Индии производит только 30% от общего спроса на бумагу. [35]
В Мексике переработанная бумага, а не древесная масса, была основным сырьем на бумажных фабриках, на долю которых в 2020 году пришлось около 90% сырья. [36]
В 2018 году Южная Африка переработала 1,285 млн тонн перерабатываемой бумажной продукции, что поставило уровень переработки бумаги в стране на 71,7%. Более 90% этой переработанной бумаги используется для местного обогащения новой бумажной упаковки и салфеток. [37]
Наряду с волокнами бумага может содержать множество неорганических и органических компонентов, включая до 10 000 различных химикатов, которые потенциально могут загрязнять вновь произведенные бумажные изделия. [38] Например, бисфенол А (химическое вещество, обычно встречающееся в термобумаге ) был проверен как загрязнитель в различных бумажных изделиях, полученных в результате переработки бумаги. [39] Группы химикатов, такие как фталаты , фенолы , минеральные масла , полихлорированные бифенилы (ПХБ) и токсичные металлы, были обнаружены в бумажном материале. [40] Хотя некоторые меры могут снизить химическую нагрузку при переработке бумаги (например, улучшенная дезактивация, оптимизированный сбор бумаги для переработки), даже полное прекращение использования определенного химиката (поэтапный отказ) может по-прежнему привести к его циркуляции в бумажном цикле в течение десятилетий. [41]
В статье использованы материалы, находящиеся в открытом доступе и предоставленные правительством США.