Nghiên cứu sản xuất bột giấy từ rơm rạ bằng phương pháp sunfit trung tính

Tối ưu sản xuất bột giấy từ rơm rạ hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm. Khám phá giải pháp bền vững, thân thiện môi trường cho ngành giấy.

• Tác giả: Trần Thị Viên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt
• Trường học: Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Chế biến Lâm sản
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến hiệu suất bột giấy sản xuất từ phế liệu nông nghiệp (rơm rạ) bằng phương pháp sunfit trung tính ít gây ô nhiễm môi trường
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Bí quyết tận dụng phế liệu nông nghiệp rơm rạ sản xuất giấy

Ngành công nghiệp giấy toàn cầu đang đối mặt với thách thức kép: đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và giảm thiểu tác động đến môi trường. Nguồn nguyên liệu phi gỗ, đặc biệt là các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, nổi lên như một giải pháp chiến lược. Việt Nam, một quốc gia nông nghiệp, sở hữu nguồn sinh khối rơm rạ dồi dào, ước tính hàng năm có thể thu được từ 20 đến 25 triệu tấn. Việc tận dụng phế liệu nông nghiệp này không chỉ giải quyết bài toán nguyên liệu cho ngành giấy mà còn góp phần vào việc sản xuất giấy bền vững. Thay vì đốt bỏ gây ô nhiễm không khí, rơm rạ được chuyển hóa thành bột giấy, một sản phẩm có giá trị kinh tế cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng công nghệ sản xuất bột giấy tiên tiến, cụ thể là phương pháp sunfit trung tính, để tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất. Phương pháp này được lựa chọn vì khả năng xử lý hiệu quả các loại nguyên liệu thân thảo và đặc tính thân thiện với môi trường, phù hợp với xu hướng công nghệ xanh ngành giấy trên thế giới. Việc khai thác tiềm năng từ rơm rạ sẽ mở ra một hướng đi mới, giúp ngành giấy Việt Nam tự chủ nguồn cung, giảm phụ thuộc vào nguyên liệu gỗ và nhập khẩu, đồng thời tạo ra một mô hình kinh tế tuần hoàn hiệu quả.

1.1. Tiềm năng của sinh khối rơm rạ trong ngành công nghiệp giấy

Rơm rạ là một nguồn tài nguyên tái tạo dồi dào. Theo các nghiên cứu, thành phần hóa học của rơm rạ khá phù hợp cho sản xuất bột giấy. Cụ thể, hàm lượng cellulose từ rơm rạ chiếm khoảng 37%, là thành phần chính tạo nên cấu trúc xơ sợi của giấy. Hàm lượng Lignin (18,3%) và Pentozan (22%) ở mức trung bình, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu và tách sợi. So với gỗ, rơm rạ có cấu trúc tơi xốp hơn, giúp hóa chất thẩm thấu nhanh chóng, có thể rút ngắn thời gian nấu và tiết kiệm năng lượng. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này giúp giảm áp lực lên tài nguyên rừng, hạn chế nạn phá rừng và thúc đẩy một nền kinh tế nông nghiệp bền vững.

1.2. Xu hướng sử dụng nguyên liệu phi gỗ trên thế giới

Trên toàn cầu, việc sử dụng nguyên liệu phi gỗ như bã mía, tre, rơm rạ... để sản xuất bột giấy đang trở thành một xu hướng tất yếu. Các quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ đã đi đầu trong việc phát triển công nghệ và xây dựng các nhà máy quy mô lớn sử dụng nguồn nguyên liệu này. Theo thống kê của FAO, Trung Quốc là nước sử dụng rơm rạ nhiều nhất để sản xuất giấy. Xu hướng này không chỉ xuất phát từ sự khan hiếm của gỗ mà còn từ các cam kết quốc tế về bảo vệ môi trường và giảm phát thải carbon. Sản xuất giấy thân thiện môi trường từ phế phẩm nông nghiệp được xem là một giải pháp quan trọng để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững.

II. Thách thức trong sản xuất bột giấy từ rơm rạ và môi trường

Mặc dù sở hữu tiềm năng lớn, việc sử dụng rơm rạ trong công nghệ sản xuất bột giấy cũng đối mặt với không ít thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là hàm lượng tro và silic (SiO2) trong rơm rạ tương đối cao, có thể lên đến 14,2%, trong đó silic chiếm 12,2%. Silic gây ra nhiều vấn đề trong quá trình sản xuất, đặc biệt là ở khâu thu hồi hóa chất. Nó có thể tạo ra các hợp chất Na2SiO3 kết tủa, gây tắc nghẽn và ăn mòn thiết bị, làm giảm hiệu quả của hệ thống thu hồi kiềm. Bên cạnh đó, các phương pháp sản xuất truyền thống thường gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc xử lý nước thải nhà máy giấy từ các quy trình cũ rất tốn kém và phức tạp. Do đó, việc tìm kiếm một công nghệ xanh ngành giấy vừa hiệu quả về kinh tế, vừa đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm ngành giấy là yêu cầu cấp thiết. Bài toán đặt ra là phải lựa chọn được phương pháp nấu phù hợp có khả năng loại bỏ Lignin hiệu quả mà không làm suy giảm quá nhiều độ bền bột giấy và giải quyết được vấn đề silic, đồng thời phải có quy trình xử lý dịch thải khả thi.

2.1. Vấn đề giảm thiểu ô nhiễm ngành giấy truyền thống

Các phương pháp sản xuất bột giấy truyền thống như phương pháp kiềm (sunfat) thường phát thải các hợp chất lưu huỳnh có mùi khó chịu và độc hại như mercaptan và H2S. Dịch đen thải ra chứa hàm lượng lớn hóa chất và chất hữu cơ hòa tan, có chỉ số COD và BOD cao, gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng nếu không được xử lý triệt để. Áp lực từ các quy định môi trường ngày càng khắt khe buộc ngành giấy phải chuyển đổi sang các công nghệ sạch hơn, ít phát thải hơn.

2.2. Đặc tính hóa học của rơm rạ ảnh hưởng đến sản xuất

Ngoài hàm lượng silic cao, rơm rạ còn có cấu trúc không đồng nhất. Sợi rơm rạ ngắn hơn so với sợi gỗ (trung bình khoảng 0.9 mm), điều này ảnh hưởng đến một số tính chất cơ lý của giấy thành phẩm. Hàm lượng các chất tan trong dung dịch NaOH 1% cao (43,9%) cũng cho thấy rơm rạ rất dễ bị nấm mốc, mục nát trong quá trình bảo quản, đòi hỏi phải có các biện pháp lưu trữ và xử lý sơ bộ phù hợp để đảm bảo chất lượng nguyên liệu đầu vào ổn định.

III. Phương pháp sunfit trung tính Sản xuất giấy ít ô nhiễm

Để giải quyết các thách thức nêu trên, phương pháp sunfit trung tính (NSSC – Neutral Sulfite Semi-Chemical) được lựa chọn làm trọng tâm nghiên cứu. Đây là một công nghệ xanh ngành giấy đã được chứng minh hiệu quả, đặc biệt với các loại nguyên liệu phi gỗ. Quy trình NSSC sử dụng dung dịch nấu bao gồm Natri sunfit (Na2SO3) và Natri cacbonat (Na2CO3), hoạt động trong môi trường pH gần trung tính (pH=7-9). So với phương pháp sunfat có tính kiềm cao, phương pháp này ít gây suy thoái cellulose hơn, do đó cho hiệu suất thu hồi bột giấy cao hơn. Quá trình nấu ít thải ra các hợp chất khí lưu huỳnh có mùi độc hại, góp phần giảm thiểu ô nhiễm ngành giấy. Bột giấy thu được từ phương pháp này có màu sáng tự nhiên, dễ tẩy trắng hơn, giúp tiết kiệm hóa chất ở công đoạn sau. Đặc biệt, phương pháp sunfit hóa này có tính chọn lọc cao trong việc phân tách Lignin, giữ lại được hemicellulose ở mức độ cao, giúp tăng cường liên kết giữa các xơ sợi và cải thiện một số chỉ số về độ bền bột giấy.

3.1. Nguyên lý cơ bản và cơ chế của quy trình NSSC

Cơ chế chính của quy trình NSSC là phản ứng sunfo hóa Lignin. Ion HSO3- và SO32- từ hóa chất nấu bột giấy sẽ tấn công vào các nhóm chức trong phân tử Lignin, tạo thành Ligninsulfonat. Hợp chất này dễ dàng hòa tan trong dịch nấu, tách Lignin ra khỏi mạng lưới xơ sợi cellulose. Quá trình này diễn ra hiệu quả ở nhiệt độ cao. Môi trường trung tính giúp hạn chế tối đa phản ứng thủy phân và "bóc vỏ" (peeling reaction) trên mạch cellulose, một hiện tượng thường gặp trong môi trường kiềm mạnh, qua đó bảo toàn được chiều dài mạch và khối lượng của cellulose, dẫn đến hiệu suất bột cao hơn.

3.2. So sánh ưu nhược điểm với các phương pháp sản xuất khác

So với phương pháp sunfat, NSSC có ưu điểm là hiệu suất cao hơn, bột sáng màu hơn và ít gây ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, thời gian nấu của NSSC thường dài hơn và quá trình thu hồi hóa chất phức tạp hơn, đặc biệt khi có sự hiện diện của silic từ rơm rạ. So với phương pháp xút (soda), NSSC cho chất lượng bột giấy tốt hơn và hiệu suất cao hơn, nhưng yêu cầu về thiết bị chống ăn mòn cao hơn do bản chất của các hợp chất sunfit.

IV. Cách tối ưu hóa thông số công nghệ sản xuất bột giấy rơm rạ

Hiệu quả của quá trình nấu bột không chỉ phụ thuộc vào phương pháp mà còn bị ảnh hưởng sâu sắc bởi các thông số vận hành nhà máy giấy. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất là chìa khóa để đạt được hiệu suất thu hồi bột giấy cao nhất với chi phí thấp nhất. Trong khuôn khổ nghiên cứu này, ba thông số công nghệ quan trọng đã được khảo sát, bao gồm: nhiệt độ bảo ôn, thời gian bảo ôn và mức dùng hóa chất. Mỗi thông số đều có tác động riêng biệt và tương hỗ lên quá trình phân tách Lignin và mức độ bảo toàn cellulose. Nhiệt độ quá cao hoặc thời gian quá dài có thể làm tăng tốc độ phân hủy Lignin nhưng đồng thời cũng làm suy giảm mạnh cellulose, dẫn đến giảm hiệu suất. Ngược lại, nếu các thông số này quá thấp, Lignin sẽ không được loại bỏ triệt để, làm giảm chất lượng bột giấy. Mức dùng hóa chất cũng cần được tính toán chính xác để đảm bảo phản ứng diễn ra hoàn toàn mà không gây lãng phí và tăng gánh nặng cho khâu xử lý nước thải. Mục tiêu là tìm ra một "điểm ngọt" - một tổ hợp các thông số tối ưu.

4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo ôn đến quá trình nấu bột

Nhiệt độ là yếu tố quyết định tốc độ phản ứng hóa học. Nghiên cứu khảo sát ở các mức nhiệt độ 150°C, 160°C và 170°C. Kết quả cho thấy khi nhiệt độ tăng từ 150°C lên 160°C, hiệu suất bột tăng lên, cho thấy ở dải nhiệt này, tốc độ hòa tan Lignin chiếm ưu thế. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tiếp tục tăng lên 170°C, hiệu suất bột giảm mạnh. Điều này được giải thích là do ở nhiệt độ quá cao, phản ứng phân hủy carbohydrate (cellulose và hemicellulose) diễn ra mạnh mẽ hơn, làm tổn thất lượng lớn xơ sợi.

4.2. Tác động của thời gian bảo ôn lên hiệu suất thu hồi bột giấy

Thời gian bảo ôn (thời gian duy trì ở nhiệt độ nấu cao nhất) cho phép hóa chất có đủ thời gian để khuếch tán vào sâu bên trong cấu trúc dăm và phản ứng với Lignin. Nghiên cứu thực hiện với các mốc thời gian 60, 90 và 120 phút. Kết quả chỉ ra rằng, với các điều kiện nhiệt độ và hóa chất nhất định, việc kéo dài thời gian bảo ôn không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả tích cực. Ở nhiệt độ 160°C, thời gian bảo ôn 60 phút cho hiệu suất cao nhất. Khi kéo dài thời gian lên 90 và 120 phút, hiệu suất có xu hướng giảm, cho thấy sự phân hủy cellulose bắt đầu vượt trội so với sự hòa tan Lignin.

4.3. Vai trò của mức dùng hóa chất trong việc phân tách Lignin

Mức dùng hóa chất (tính theo % Na2O trên khối lượng nguyên liệu khô) ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng loại bỏ Lignin. Thí nghiệm được tiến hành ở hai mức dùng hóa chất là 18% và 20%. Kết quả cho thấy ở mức dùng hóa chất 20%, hiệu suất thu hồi bột giấy cao hơn đáng kể so với mức 18% ở hầu hết các chế độ nhiệt độ và thời gian. Điều này chứng tỏ lượng hóa chất đủ lớn sẽ đảm bảo phản ứng sunfo hóa diễn ra triệt để hơn, giải phóng được nhiều xơ sợi cellulose hơn.

V. Kết quả nghiên cứu hiệu suất bột giấy từ rơm rạ tối ưu

Sau quá trình khảo sát và phân tích thực nghiệm, nghiên cứu đã xác định được tổ hợp các thông số công nghệ tối ưu để sản xuất bột giấy từ rơm rạ bằng phương pháp sunfit trung tính. Chế độ nấu phù hợp nhất cho hiệu suất thu hồi bột giấy cao nhất là: nhiệt độ bảo ôn 160°C, thời gian bảo ôn 60 phút và mức dùng hóa chất 20% (tính theo Na2O). Ở chế độ này, hiệu suất bột giấy đạt mức ấn tượng là 70,08%. Đây là một con số rất cao, cho thấy tiềm năng kinh tế vượt trội của quy trình. Về chất lượng bột giấy, kết quả phân tích cho thấy hàm lượng α-cellulose, thành phần quyết định độ bền bột giấy, đạt 83,52%. Hàm lượng Lignin còn lại trong bột rất thấp, chỉ 3,10%, chứng tỏ quá trình nấu đã loại bỏ Lignin rất hiệu quả. Bột giấy thu được có màu sáng, sợi mịn và chín đều. Những kết quả này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc áp dụng phương pháp sunfit trung tính để tận dụng phế liệu nông nghiệp rơm rạ, mở ra hướng đi đầy hứa hẹn cho sản xuất giấy bền vững tại Việt Nam.

5.1. Thông số vận hành nhà máy giấy được đề xuất

Dựa trên kết quả thực nghiệm, các thông số vận hành tối ưu cho một quy trình sản xuất bột giấy từ rơm rạ được đề xuất như sau:

• Nguyên liệu: Rơm rạ, cắt dăm dài 20-30 mm.
• Hóa chất nấu bột giấy: Na2SO3 và Na2CO3 (tỷ lệ 9:1).
• Mức dùng hóa chất: 20% (quy theo Na2O).
• Tỷ lệ dịch: 1/8.
• Thời gian tăng ôn: 60 phút.
• Nhiệt độ bảo ôn: 160°C.
• Thời gian bảo ôn: 60 phút. Việc áp dụng các thông số này trong sản xuất thực tế có thể giúp các nhà máy đạt được hiệu suất và chất lượng sản phẩm cao, đồng thời kiểm soát tốt chi phí vận hành.

5.2. Đánh giá chất lượng bột giấy α cellulose Lignin và tro

Chất lượng bột giấy được đánh giá qua các chỉ tiêu hóa học quan trọng. Tại điều kiện tối ưu (160°C, 60 phút), hàm lượng α-cellulose cao (83,52%) đảm bảo bột có độ bền tốt. Hàm lượng Lignin thấp (3,10%) giúp bột có độ trắng của giấy tự nhiên cao và dễ dàng cho quá trình tẩy trắng sau này, tiết kiệm được hóa chất tẩy. Hàm lượng tro trong bột sau nấu cũng giảm đáng kể, chỉ còn 0,31%, cho thấy quá trình nấu và rửa đã loại bỏ phần lớn các hợp chất vô cơ, bao gồm cả silic, giúp cải thiện chất lượng giấy và giảm các vấn đề kỹ thuật trong quá trình xeo giấy.

VI. Hướng đi tương lai cho sản xuất giấy thân thiện môi trường

Kết quả của nghiên cứu này đã chứng minh rõ ràng tiềm năng to lớn của việc tận dụng phế liệu nông nghiệp rơm rạ để sản xuất bột giấy theo hướng công nghệ xanh ngành giấy. Việc áp dụng thành công quy trình NSSC không chỉ mang lại lợi ích kinh tế thông qua hiệu suất thu hồi bột giấy cao mà còn đóng góp tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Hướng đi tương lai đòi hỏi sự đầu tư đồng bộ từ nghiên cứu đến ứng dụng thực tiễn. Cần có các nghiên cứu sâu hơn về khả năng tẩy trắng của bột giấy (ví dụ như sử dụng các phương pháp tẩy trắng không dùng clo - ECF, TCF), đánh giá đầy đủ các tính chất cơ lý của giấy thành phẩm như độ bền kéo, độ bục, độ xé. Đồng thời, việc nghiên cứu các giải pháp xử lý nước thải nhà máy giấy và thu hồi hóa chất từ dịch đen một cách hiệu quả, đặc biệt là xử lý silic, là yếu tố then chốt để hoàn thiện một quy trình sản xuất giấy bền vững và khép kín. Với tiềm năng nguyên liệu sẵn có, Việt Nam hoàn toàn có thể trở thành một quốc gia tiên phong trong khu vực về sản xuất giấy thân thiện môi trường từ phụ phẩm nông nghiệp.

6.1. Tiềm năng ứng dụng thực tiễn của sản xuất giấy bền vững

Mô hình sản xuất này có thể được nhân rộng ở các địa phương có vùng trồng lúa lớn, tạo ra chuỗi giá trị mới cho ngành nông nghiệp. Các nhà máy giấy quy mô vừa và nhỏ có thể được xây dựng gần vùng nguyên liệu, giảm chi phí vận chuyển và tạo thêm việc làm cho lao động địa phương. Sản phẩm giấy từ rơm rạ có thể được sử dụng để làm giấy in, giấy viết, và đặc biệt là các loại bao bì giấy, đáp ứng xu hướng tiêu dùng xanh và giảm thiểu rác thải nhựa.

6.2. Các kiến nghị cải tiến quy trình sản xuất và xử lý nước thải

Để quy trình trở nên hoàn thiện hơn, các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa công đoạn rửa và sàng bột để nâng cao độ sạch. Về xử lý nước thải, cần nghiên cứu các phương pháp xử lý sinh học kết hợp hóa lý để tái sử dụng nước, giảm thiểu lượng nước thải ra môi trường. Ngoài ra, việc nghiên cứu các phương pháp tách silic khỏi dịch đen trước khi thu hồi hóa chất là một hướng đi quan trọng để nâng cao hiệu quả kinh tế và tuổi thọ của thiết bị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Giấy là một loại hình sản phẩm được sử dụng rộng rãi cho mọi đối tượng, mọi lứa tuổi và cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống. Trong cuộc sống hiện đại con người sử dụng các tiện ích của giấy vào nhiều việc như: giấy dùng để in, viết phục vụ cho ngành Gíao dục, giấy dùng để bao gói, bao bì phục vụ dân sinh, cho các ngành công thương nghiệp, du lịch, nhà hàng…và còn rất nhiều tiện ích khác của giấy mà con người phải sử dụng. Tình hình sản xuất công nghiệp ở Việt Nam trong thời điểm hiện tại nói chung là đang trong thời kỳ chuyển biến phức tạp từ trạng thái bán công nghiệp, công nghiệp có trình độ kỹ thuật, công nghiệp thấp chuyển dần sang nền công nghiệp tự động hóa có trình độ kỹ thuật cao hơn. Ngành công nghiệp giấy Việt Nam cũng vậy, các đơn vị sản xuất cũng đang thay đổi những thiết bị lạc hậu bằng những công nghệ mới để hòa nhập vào sự phát triển của cộng đồng.

Theo chiến lược phát triển thì nhu cầu về giấy các loại sẽ tăng từ 500. Để đáp ứng được kế hoạch đó, ngành giấy Việt Nam sẽ cần một lượng nguyên liệu khá lớn. Hiện nay nguồn nguyên liệu gỗ ngày càng cạn kiệt do sự khai thác và sử dụng không hợp lý cả con người. Việc nghiên cứu tìm ra các loại hình nguyên liệu là phế thải của ngành nông nghiệp đang là hướng nghiên cứu có tính chiến lược và có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.

Xuất phát từ mục tiêu trên, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Chế Biến Lâm Sản và cô giáo TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt tôi tiến hành chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng các thông số công nghệ đến hiệu suất bột giấy sản xuất từ phế liệu nông nghiệp (rơm rạ) bằng phƣơng pháp sunfit trung tính ít gây ô nhiễm môi trƣờng”. 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về ngành giấy 1.1 Lịch sử phát triển ngành công nghiệp giấy - bột giấy trên thế giới Những ký hiệu ngôn ngữ đầu tiên của loài người tìm thấy trong hang động được viết trên đá, xương, sau đó là gỗ, kim loại và thạch cao, đến những năm cuối của thời Xuân Thu dùng những tấm lụa mỏng để viết chữ.

Người Ai Cập dùng loại cỏ bên dòng sông Nile, người Ấn Độ thì sử dụng lá cây, người Hy Lạp dùng đồ gốm sứ,.làm vật liệu để viết. Đến đời Đông Hán của Trung Quốc, năm 105 sau công nguyên, ông Thái Luân đã phát minh ra cách làm giấy từ giẻ rách, lưới đánh cá cũ nghiền nhỏ làm nguyên liệu để sản xuất ra bột giấy - giấy, được thế giới công nhận là người đầu tiên phát minh ra kỹ thuật sản xuất giấy. Nhà máy giấy đầu tiên trên thế giới xuất hiện ở Châu Âu gần Cordoba, sau đó là Seville. Nhà máy đầu tiên ở Ý được xây dựng gần Fabriano khoảng năm 1250.

Vào khoảng thế kỷ XIII, xuất hiện loại giấy nghệ thuật tại Pháp, nhưng phải đến năm 1348 tại Troyes mới có nhà máy giấy, sau đó là Essones. Năm 1445 tại Gutenberg (Đức) phát minh ra máy in. Tháng giêng năm 1799, tại Louis-Nicolas Robert (1761-1828) - đốc công trẻ của nhà máy ở Essones cùng cha đã phát minh ra máy xeo giấy liên tục. Đây là mốc lịch sử quan trọng vì từ đây giấy được sản xuất nhanh hơn nhiều hơn và rẻ hơn.

Năm 1825, sản lượng giấy khổng lồ đã đạt được tại Châu Âu, Mỹ. Riêng năm 1850, có hơn 300 máy xeo giấy tại Anh và Pháp. Cùng thời gian này sử dụng giấy và bao bì carton bắt đầu phát triển mạnh. Riêng năm 1850, đã xuất hiện nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp.Haley - kỹ sư người Anh đã phát minh ra loại giấy bồi (undulated) dùng làm mũ cối.

Ngày nay, công nghệ sản xuất giấy vẫn tiếp tục phát triển cùng với sự phát triển ngành công nghiệp giấy, sự lan tỏa về kiến thức và tiêu dùng sản 2 phẩm giấy bao gói. Cuối thế kỷ XX, trên thế giới có khoảng gần 5900 nhà máy, xí nghiệp sản xuất các bán thành phẩm xơ sợi với tổng công suất gần 220 triệu tấn/năm, 8830 nhà máy sản xuất giấy và các tông các loại, tổng công suất 350 triệu tấn/năm. Hàng ngàn cơ sở sản xuất vừa và nhỏ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nhân loại. Đáp ứng nhu cầu đang tăng lên của tị trường, tính từ năm 2001 - 2005 đã có khoảng 24 triệu tấn công suất sản xuất giấy mới được lắp đặt trên toàn thế giới, trong đó có khoảng 51% lắp đặt tại Trung Quốc.

Điều này chứng tỏ tính sát thực của dự báo và tiềm năng to lớn của ngành sản xuất bột giấy - giấy trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng trong tương lai. Giấy viết ra đời thực sự đánh dấu một bước phát triển cao của khoa học-kỹ thuật và đưa loài người bước vào kỷ nguyên văn minh. Giấy là loại sản phẩm đặc biệt, phục vụ rộng rãi các lĩnh vực từ văn hóa, giáo dục, sản xuất công nông nghiệp đến những nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người. Chính vì thế đã có lúc người ta đánh giá trình độ văn minh của một quốc gia qua lượng tiêu thụ giấy bình quân đầu người của nước đó.

Thực trạng ngành giấy Việt Nam. Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn giấy/năm tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có công suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì, Nhà máy bột giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai… Năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28. Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự 3 động hóa.

Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ trợ như điện, hóa chất, và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất. Ngành kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh, các ngành công nghiệp sản xuất trong cả nước đang hướng tới hội nhập kinh tế quốc tế và khu vực. Đây là cơ hội và thách thức rất lớn đối với các ngành công nghiệp sản xuất nói chung và công nghiệp sản xuất bột giấy - giấy nói riêng. Vì phát triển dựa trên quy mô nhỏ, không tập trung, công nghệ lạc hậu, gây ô nhiễm môi trường.

Hiện nay cả nước chưa có nhà máy chuyên về sản xuất giấy và bột giấy, dẫn đến sự mất cân đối trong sản xuất. Lượng bột giấy thiếu hụt phải nhập khẩu rừ nước ngoài làm cho ngành giấy phải gánh chịu nhiều khó khăn. Tuy nhiên trong mấy năm gần đây ngành công nghiệp giấy không ngừng phát triển, cải tiến máy móc, kỹ thuật công nghệ sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng phần nào nhu cầu tiêu thụ trong nước. Việt nam đã ra nhập WTO, đồng nghĩa với việc gỡ bỏ rào cản về đầu tư, nên trong năm 2007 Ngành giấy Việt Nam luôn đón nhận những thông tin đầu tư hết sức hấp dẫn.

Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình 11%/năm trong giai đoạn 2000-2006, tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại vẫn phải nhập khẩu. Theo kế hoạch đến năm 2012 hàng loạt dự án sản xuất bột lớn, cả bột hóa (bột nấu tẩy cho sợi dài) và bột cơ (bột mài) đồng loạt đi vào hoạt động. Khi đó năng lượng sản xuất bột toàn ngành sẽ rất tăng cao. Năm 2008 Việt Nam nhập khẩu khoảng 155.000 tấn bột các loại và năm 2009 lượng bột nhập được dự đoán sẽ giảm do nhu cầu trong nước giảm và một số dự án lớn đi vào hoạt động.

Theo hiêp hội giấy Việt Nam (VPPA) năng lực sản xuất bột của Việt Nam năm 2008 đã tăng thêm 20. Từ năm 2009 đến cuối năm 2011 4 hàng loạt dự án lớn sẽ đi vào hoạt động, năng lực sản xuất bột của ngành giấy Việt Nam sẽ tăng thêm 1,9 triệu tấn vào năm 2011. Theo tính toán của VPPA, năm 2011 tổng năng lực sản xuất của ngành giấy là 2,2 triệu tấn bột trong khi tiêu dùng trong nước dự kiến là 1,6 triệu tấn năm 2015. Do đó Việt Nam hoàn toàn có thể xuất khẩu bột giấy vào tương lai không xa.

Nhìn chung từ năm 2009 đến năm 2011, công suất các nhà máy giấy của Việt Nam hiện nay sẽ tăng khoảng 100-330 nghìn tấn bột/năm. Quy hoạch điều chỉnh phát triển ngành giấy Việt Nam đến năm 2010 tầm nhìn 2020 được Bộ Công Nghiệp ra quyết định (số 07/2007/QĐ - BCN) tiếp theo là quy hoạch phát triển phía Nam đến năm 2015. Tổng mức vốn dầu tư FDI đã được cấp phép vào khoảng 1,4 tỷ đô la chiếm 7,14% tổng vốn đầu tư nước ngoài vào Việt Nam - "đây là cơ hội đầu tư vàng của ngành giấy Việt Nam". Mục tiêu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu.Mục tiêu nghiên cứu.

- Xác định được sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ nấu bột giấy (thời gian bảo ôn, nhiệt độ bảo ôn, mức dùng hóa chất) đến hiệu suất bột giấy. Đối tƣợng nghiên cứu. Rơm rạ được khai thác tại tỉnh Vĩnh Phúc. Nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. - Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng hóa chất đến hiệu suất bột giấy. - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo ôn đến hiệu suất bột giấy. - Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bảo ôn đến hiệu suất nấu bột giấy.

- Đánh giá chất lượng bột giấy: + Xác định hàm lượng α-cellulose. + Xác định hàm lượng lignin. 5 + Xác định hàm lượng tro. Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp kế thừa: kế thừa có chọn lọc các tài liệu, kết quả nghiên cứu, các đề tài và các công trình nghiên cứu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu. - Phương pháp lý thuyết: dùng để nghiên cứu các phương pháp nấu bột, quá trình phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu bột… - Phương pháp thực nghiệm: thí nghiệm nấu bột và kiểm tra chất lượng của bột giấy (phương pháp kiểm tra áp dụng tiêu chuẩn TAPPI). Tổng quan vấn đề nghiên cứu.