Khóa luận: Nghiên cứu tổ thành hóa học và nấu bột giấy từ gỗ tràm

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu tổ thành hóa học và khảo nghiệm nấu bột giấy từ nguyên liệu gỗ tràm ngập mặn melaleuca, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Vũ Minh Chương
• Người hướng dẫn: TS. Cao Quốc An
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Chế Biến Lâm Sản
• Đề tài: Nghiên cứu tổ thành hóa học và khảo nghiệm nấu bột giấy từ nguyên liệu gỗ tràm ngập mặn (Melaleuca leucadrendron –Linn)
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá tiềm năng của gỗ tràm làm bột giấy hóa học

Ngành công nghiệp giấy và bột giấy toàn cầu đang đối mặt với áp lực lớn về nguồn cung nguyên liệu. Rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt, trong khi rừng trồng chưa thể đáp ứng hoàn toàn nhu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng. Điều này thúc đẩy việc tìm kiếm và nghiên cứu các nguồn nguyên liệu thay thế, đặc biệt là các loài cây sinh trưởng nhanh và có khả năng thích ứng cao. Gỗ tràm ngập mặn (Melaleuca leucadendron Linn) nổi lên như một ứng cử viên sáng giá. Đây là loài cây phổ biến tại các vùng đất ngập mặn của Việt Nam, đặc biệt là khu vực U Minh và Long An, với trữ lượng ước tính lên đến hàng trăm nghìn hecta. Nghiên cứu tổ thành hóa học gỗ tràm và khảo nghiệm nấu bột giấy từ loại gỗ này không chỉ mở ra hướng đi mới cho ngành giấy mà còn góp phần tận dụng hiệu quả nguồn sinh khối gỗ tràm dồi dào. Nghiên cứu tập trung vào việc xác định các thành phần hóa học cơ bản, từ đó lựa chọn phương pháp nấu bột phù hợp để đánh giá chất lượng và hiệu suất bột giấy. Kết quả từ nghiên cứu này sẽ là cơ sở khoa học quan trọng, cung cấp dữ liệu thực tiễn để các doanh nghiệp trong công nghiệp giấy và bột giấy có thể xem xét đầu tư, đa dạng hóa nguồn cung và phát triển bền vững. Việc tận dụng gỗ tràm không chỉ giải quyết bài toán kinh tế mà còn mang ý nghĩa lớn về môi trường, khai thác một nguồn tài nguyên tái tạo hiệu quả.

1.1. Tổng quan về cây tràm ngập mặn Melaleuca Leucadendron

Melaleuca leucadendron, hay còn gọi là tràm, là loài cây thân gỗ thuộc họ Sim, có khả năng sinh trưởng tốt trên các vùng đất ngập phèn, ngập mặn theo mùa. Cây có chiều cao trung bình từ 4-5m, vỏ thân đặc trưng với các lớp mỏng bong ra. Các nghiên cứu gần đây cho thấy tràm có khả năng thích nghi với nhiều điều kiện lập địa khắc nghiệt, từ đất có độ pH axit (3-4) ở đồng bằng sông Cửu Long đến đất pH kiềm (7.5) ở vùng núi đá vôi. Với trữ lượng lớn và tốc độ sinh trưởng nhanh, tiềm năng của gỗ tràm trong việc cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là sản xuất bột giấy hóa học, là rất lớn. Đây được xem là nguồn nguyên liệu thay thế bền vững cho các loại gỗ truyền thống.

1.2. Lý do lựa chọn sinh khối gỗ tràm cho công nghiệp giấy

Việc lựa chọn sinh khối gỗ tràm xuất phát từ nhu cầu cấp thiết về nguồn nguyên liệu ổn định và hiệu quả. So với các loại nguyên liệu phi gỗ như tre, nứa, rơm rạ, gỗ tràm có thành phần hóa học đồng đều hơn, giúp quá trình sản xuất bột giấy dễ kiểm soát và đạt chất lượng cao hơn. Hơn nữa, việc khai thác và chế biến gỗ tràm có thể được cơ giới hóa, nâng cao năng suất. Nghiên cứu này đặt mục tiêu xác định chính xác các thông số hóa học và vật lý của gỗ tràm từ rừng U Minh, tỉnh Cà Mau, để làm cơ sở cho việc áp dụng vào sản xuất quy mô công nghiệp, góp phần giảm sự phụ thuộc vào bột giấy nhập khẩu và bình ổn thị trường giấy trong nước.

II. Phân tích thách thức nguyên liệu tiềm năng của gỗ tràm

Ngành giấy Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhưng lại đối mặt với sự mất cân đối nghiêm trọng giữa sản xuất giấy và sản xuất bột giấy. Hiện tại, phần lớn bột giấy, đặc biệt là bột tẩy trắng, phải nhập khẩu, khiến chi phí sản xuất bị phụ thuộc nhiều vào biến động giá thế giới. Thách thức lớn nhất là sự thiếu hụt nguồn nguyên liệu gỗ chất lượng cao và ổn định. Rừng trồng hiện có chủ yếu là keo, bạch đàn, nhưng việc mở rộng gặp nhiều khó khăn. Các loại nguyên liệu phi gỗ tuy dồi dào nhưng chất lượng bột thường không cao và quy trình xử lý phức tạp hơn. Trong bối cảnh đó, tiềm năng của gỗ tràm trở nên đặc biệt quan trọng. Gỗ tràm không chỉ có trữ lượng lớn mà còn sở hữu những đặc tính phù hợp cho sản xuất bột giấy. Đặc tính sợi cellulose của tràm, mặc dù cần được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng sơ bộ cho thấy có thể sản xuất được các loại bột giấy làm giấy in, giấy viết và giấy bao bì. Việc nghiên cứu thành công quy trình nấu bột giấy từ gỗ tràm sẽ là một bước đột phá, giúp các nhà máy chủ động được nguồn cung, giảm giá thành sản phẩm và tăng sức cạnh tranh trên thị trường. Đây là hướng đi chiến lược nhằm xây dựng một nền công nghiệp giấy và bột giấy tự chủ và bền vững.

2.1. Thực trạng thiếu hụt gỗ và nguyên liệu phi gỗ chất lượng

Sự phát triển của ngành giấy đòi hỏi một lượng lớn bán thành phẩm xơ sợi. Tuy nhiên, nguồn cung trong nước còn hạn chế. Rừng tự nhiên đã cạn kiệt, còn rừng trồng chưa đáp ứng đủ cả về số lượng và chủng loại. Các nguyên liệu phi gỗ như rơm rạ, tre nứa có nhược điểm là hàm lượng silic cao, gây khó khăn cho quá trình thu hồi hóa chất, và chất lượng xơ sợi không đồng đều. Sự thiếu hụt này dẫn đến tình trạng nhập siêu bột giấy, gây áp lực lên cán cân thương mại và làm giảm tính cạnh tranh của sản phẩm giấy Việt Nam. Do đó, việc tìm kiếm nguồn thay thế như gỗ tràm là yêu cầu cấp bách.

2.2. Đặc tính sợi cellulose của tràm Ưu điểm và nhược điểm

Chất lượng bột giấy phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính sợi cellulose. Theo kết quả nghiên cứu hình thái sợi, gỗ tràm ngập mặn có chiều dài sợi trung bình là 1072.99µm (1.07 mm). Theo phân cấp của Hội giải phẫu gỗ Quốc Tế, đây là loại sợi có chiều dài trung bình, phù hợp để sản xuất nhiều loại giấy. Ưu điểm này giúp giấy có độ bền cơ lý tốt. Tuy nhiên, vách tế bào và các đặc tính khác cần được phân tích sâu hơn để xác định chính xác khả năng ứng dụng cho từng loại sản phẩm giấy cụ thể, từ đó tối ưu hóa công nghệ chế biến để phát huy tối đa tiềm năng của loại nguyên liệu này.

III. Phương pháp phân tích tổ thành hóa học gỗ tràm chi tiết

Để đánh giá toàn diện tiềm năng của gỗ tràm, việc xác định chính xác tổ thành hóa học gỗ tràm là bước đi nền tảng và bắt buộc. Các thành phần chính quyết định đến quá trình nấu và chất lượng bột giấy bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin và các chất chiết xuất. Một nguyên liệu lý tưởng cho sản xuất bột giấy cần có hàm lượng cellulose cao, hàm lượng lignin thấp và ít chất chiết xuất. Nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm theo những tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam (TCVN) để đảm bảo tính chính xác và tin cậy. Mẫu gỗ tràm từ rừng U Minh được xử lý và phân tích để xác định tỷ lệ phần trăm của từng thành phần. Kết quả cho thấy hàm lượng cellulose của gỗ tràm ở mức 40,19%, một con số khả quan. Trong khi đó, hàm lượng lignin là 30,54%, tương đối cao, đòi hỏi điều kiện nấu khắc nghiệt hơn để loại bỏ. Các chất chiết xuất trong gỗ, đặc biệt là chất tan trong dung dịch NaOH 1% (17,12%), cũng là một yếu tố cần lưu ý vì nó ảnh hưởng đến lượng hóa chất tiêu thụ và hiệu suất của quá trình nấu. Những dữ liệu này là thông tin đầu vào quan trọng để thiết kế quy trình nấu bột giấy tối ưu.

3.1. Xác định hàm lượng cellulose và hemicellulose trong mẫu

Hàm lượng cellulose là chỉ tiêu quan trọng nhất, quyết định đến hiệu suất và độ bền của bột giấy. Nghiên cứu sử dụng phương pháp Kiursher-Hofft, dùng hỗn hợp axit HNO3 và etanol để loại bỏ các thành phần khác và thu lại cellulose. Kết quả xác định được hàm lượng cellulose trong gỗ tràm là 40,19%. Con số này tuy thấp hơn một số loài gỗ lá kim nhưng hoàn toàn đủ tiêu chuẩn để sản xuất bột giấy hóa học. Hàm lượng hemicellulose, mặc dù không được xác định trực tiếp, nhưng sự tồn tại của nó cũng ảnh hưởng đến khả năng ngấm hóa chất và đặc tính của bột giấy thành phẩm.

3.2. Đo lường hàm lượng lignin và chất chiết xuất trong gỗ

Hàm lượng lignin, chất keo gắn kết các sợi cellulose, cần được loại bỏ tối đa trong quá trình nấu. Phương pháp sử dụng axit H2SO4 nồng độ 72% đã xác định hàm lượng lignin trong gỗ tràm là 30,54%. Tỷ lệ này cao hơn một số loại gỗ lá rộng khác, cho thấy quá trình nấu bột sẽ tiêu tốn nhiều hóa chất và năng lượng hơn. Bên cạnh đó, các chất chiết xuất trong gỗ được xác định bằng cách hòa tan trong nước nóng (9,3%) và dung dịch NaOH 1% (17,12%). Hàm lượng chất chiết xuất cao có thể gây ra các vấn đề như tạo bọt, ăn mòn thiết bị và làm giảm hiệu suất bột giấy.

IV. Hướng dẫn quy trình nấu bột giấy từ gỗ tràm tối ưu nhất

Quy trình nấu bột giấy là công đoạn trung tâm, quyết định đến việc có tách được xơ sợi cellulose ra khỏi các thành phần khác một cách hiệu quả hay không. Dựa trên kết quả phân tích thành phần hóa học, đặc biệt là hàm lượng lignin tương đối cao, nghiên cứu đã lựa chọn phương pháp Kraft (còn gọi là phương pháp sulfate) để tiến hành khảo nghiệm. Đây là phương pháp nấu kiềm phổ biến nhất trên thế giới, có khả năng khử lignin hiệu quả và tạo ra bột giấy có độ bền cao. Tác nhân nấu chính là hỗn hợp Natri hydroxit (NaOH) và Natri sunfua (Na2S). Na2S đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế sự ngưng tụ của lignin và bảo vệ mạch cellulose khỏi sự phân hủy, từ đó cải thiện cả hiệu suất bột giấy và độ bền bột giấy. Quá trình khảo nghiệm được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm với các thông số được kiểm soát chặt chẽ như nhiệt độ, thời gian và lượng hóa chất sử dụng. Cụ thể, nhiệt độ bảo ôn được duy trì ở 160°C trong 90 phút, với các mức dùng kiềm khác nhau (16%, 18%, 20%) để tìm ra điều kiện tối ưu, cân bằng giữa mức độ khử lignin và hiệu suất thu hồi bột.

4.1. Tổng quan về quy trình nấu bột giấy bằng phương pháp Kraft

Phương pháp Kraft là một quá trình hóa học sử dụng dung dịch kiềm (gọi là dịch trắng) chứa NaOH và Na2S để xử lý dăm gỗ ở nhiệt độ và áp suất cao. Mục tiêu của quá trình này là hòa tan lignin và hemicellulose, giải phóng các sợi cellulose. Các phản ứng hóa học phức tạp xảy ra, phá vỡ các liên kết ete trong phân tử lignin. Sự có mặt của ion hydrosulfua (HS-) từ Na2S giúp tăng tốc độ khử lignin và sản xuất ra loại bột giấy hóa học có độ bền vượt trội so với các phương pháp khác như phương pháp soda.

4.2. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình nấu bột giấy

Chất lượng và hiệu suất bột giấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ. Nhiệt độ nấu (thường từ 160-180°C) ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng. Thời gian bảo ôn quyết định mức độ loại bỏ lignin. Lượng kiềm sử dụng phải đủ để phản ứng với các thành phần trong gỗ nhưng không quá dư thừa để tránh làm suy giảm mạnh cellulose. Độ sulfua (tỷ lệ Na2S trong tổng kiềm hoạt tính) là một thông số đặc trưng của phương pháp Kraft, ảnh hưởng lớn đến chất lượng bột. Tỷ lệ dịch (tỷ lệ giữa thể tích dịch nấu và khối lượng gỗ) cũng cần được tối ưu để đảm bảo hóa chất tiếp xúc đều với nguyên liệu.

V. Đánh giá kết quả khảo nghiệm nấu bột giấy từ gỗ tràm

Kết quả khảo nghiệm nấu bột là thước đo thực tế nhất về tiềm năng của gỗ tràm. Sau khi tiến hành các mẻ nấu bằng phương pháp Kraft với các mức dùng kiềm khác nhau, bột giấy thu được được rửa sạch, sàng lọc và đánh giá các chỉ tiêu chất lượng quan trọng. Hai chỉ tiêu hàng đầu được quan tâm là hiệu suất bột giấy và chỉ số Kappa của bột giấy. Hiệu suất phản ánh lượng bột thu được từ một đơn vị nguyên liệu khô, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế. Chỉ số Kappa là đại lượng biểu thị lượng lignin còn sót lại trong bột sau khi nấu; chỉ số này càng thấp, bột càng sạch và dễ tẩy trắng hơn. Bên cạnh đó, các đặc tính cơ lý như độ bền bột giấy (độ bền kéo, bền xé, bền gấp) cũng được kiểm tra để xác định khả năng ứng dụng của sản phẩm. Các phân tích về hình thái sợi sau nấu cũng cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự thay đổi của sợi cellulose trong quá trình xử lý hóa học. Tổng hợp các kết quả này cho phép đưa ra kết luận về điều kiện nấu tối ưu và chất lượng bột giấy từ gỗ tràm so với các nguyên liệu truyền thống, từ đó khẳng định giá trị ứng dụng thực tiễn của nó.

5.1. Phân tích hiệu suất bột giấy và chỉ số Kappa của bột giấy

Hiệu suất nấu là tỷ số giữa lượng bột giấy khô tuyệt đối thu được so với lượng dăm gỗ khô tuyệt đối ban đầu. Hiệu suất bột giấy cao là mục tiêu của mọi nhà sản xuất. Trong khi đó, chỉ số Kappa của bột giấy là một chỉ tiêu quan trọng để kiểm soát quá trình nấu. Một quy trình nấu hiệu quả phải đạt được chỉ số Kappa thấp (lignin được loại bỏ tốt) trong khi vẫn duy trì hiệu suất ở mức cao. Việc khảo nghiệm với các mức dùng kiềm khác nhau giúp tìm ra điểm cân bằng này, đảm bảo chất lượng bột đầu ra phù hợp cho các công đoạn sản xuất tiếp theo như tẩy trắng bột giấy ECF.

5.2. Các đặc tính cơ lý và độ bền bột giấy thu được sau nấu

Độ bền bột giấy là yếu tố quyết định giá trị sử dụng cuối cùng của sản phẩm. Các chỉ số như độ bền kéo, độ bền xé và độ bền chịu gấp phản ánh khả năng của giấy chống lại các lực tác động bên ngoài. Các đặc tính này phụ thuộc vào chiều dài sợi, mức độ liên kết giữa các sợi và mức độ suy giảm của cellulose trong quá trình nấu. Bột giấy sản xuất theo phương pháp Kraft thường có độ bền cơ lý rất tốt, và kết quả từ gỗ tràm được kỳ vọng sẽ không là ngoại lệ, mở ra khả năng sản xuất các loại giấy bao bì công nghiệp đòi hỏi độ bền cao.

VI. Tương lai và ứng dụng của gỗ tràm trong công nghiệp giấy

Nghiên cứu về tổ thành hóa học gỗ tràm và khảo nghiệm nấu bột giấy đã cung cấp những bằng chứng khoa học vững chắc, khẳng định gỗ tràm ngập mặn (Melaleuca leucadendron Linn) là một nguồn nguyên liệu đầy hứa hẹn cho công nghiệp giấy và bột giấy Việt Nam. Với các đặc tính hóa học và hình thái sợi phù hợp, gỗ tràm hoàn toàn có khả năng sản xuất ra các loại bột giấy hóa học chất lượng, đặc biệt là bột kraft không tẩy dùng làm giấy bao bì hoặc bột tẩy trắng dùng làm giấy in, giấy viết. Việc đưa gỗ tràm vào chuỗi cung ứng nguyên liệu sẽ giúp ngành giấy giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, tăng tính tự chủ và ổn định sản xuất. Hơn nữa, việc khai thác và trồng rừng tràm một cách bền vững còn mang lại lợi ích kinh tế cho người dân địa phương và góp phần bảo vệ môi trường sinh thái các vùng đất ngập mặn. Tương lai của gỗ tràm trong ngành giấy phụ thuộc vào việc tiếp tục hoàn thiện công nghệ, tối ưu hóa quy trình sản xuất ở quy mô công nghiệp và phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng. Đây là một hướng đi chiến lược, phù hợp với xu hướng phát triển kinh tế xanh và tuần hoàn.

6.1. Khả năng thay thế nguyên liệu trong công nghiệp giấy và bột giấy

Với kết quả nghiên cứu khả quan, gỗ tràm có thể được quy hoạch để trở thành một trong những nguồn cung cấp nguyên liệu chính cho công nghiệp giấy và bột giấy trong nước. Nó có thể thay thế một phần gỗ keo, bạch đàn hoặc các loại gỗ rừng trồng khác, giúp đa dạng hóa nguồn cung và giảm rủi ro. Việc phát triển vùng nguyên liệu tràm chuyên canh sẽ đảm bảo sự ổn định và chất lượng đồng đều cho các nhà máy sản xuất bột giấy quy mô lớn.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo Tẩy trắng bột giấy ECF và cải tiến

Nghiên cứu này đã đặt nền móng cho việc sản xuất bột chưa tẩy. Hướng đi tiếp theo là nghiên cứu quy trình tẩy trắng bột giấy ECF (Elemental Chlorine Free), một công nghệ tẩy trắng hiện đại và thân thiện với môi trường. Việc tối ưu hóa các giai đoạn tẩy trắng sẽ giúp tạo ra sản phẩm bột giấy có độ trắng cao, đáp ứng yêu cầu của thị trường giấy viết, giấy in cao cấp. Ngoài ra, các nghiên cứu cải tiến nhằm nâng cao hiệu suất bột giấy và giảm tiêu thụ hóa chất cũng cần được tiếp tục thực hiện.

6.3. Ý nghĩa kinh tế và môi trường của việc tận dụng sinh khối gỗ tràm

Việc sử dụng hiệu quả nguồn sinh khối gỗ tràm không chỉ mang lại giá trị kinh tế trực tiếp thông qua sản phẩm bột giấy. Nó còn tạo ra việc làm, thúc đẩy phát triển kinh tế vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Về mặt môi trường, việc trồng và khai thác rừng tràm một cách bền vững giúp duy trì hệ sinh thái đất ngập mặn, giảm phát thải khí nhà kính và tận dụng một nguồn tài nguyên tái tạo, phù hợp với định hướng phát triển bền vững của quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày càng phát triển nhu cầu sử dụng nguồn nguyên liệu trong các ngành công nghiệp và sinh hoạt ngày càng cao. Trong khi nguồn nguyên liệu truyền thống là điện và than ngày một cạn kiệt không có khả năng tái tạo, do đó nguyên liệu gỗ được lựa chọn do tính năng phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như các đặc tính cơ học của gỗ là nguồn tài nguyên được tái tạo và sử dụng rộng rãi. Trong thực trạng hiện nay do nhiều nguyên nhân khác nhau rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt không còn là nơi giữ vai trò chủ yếu cung cấp nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến gỗ, còn rừng trồng vẫn chưa thay thế được rừng tự nhiên trong vai trò cung cấp nguồn nguyên liệu. Mặt khác nhu cầu sử dụng sản phẩm từ gỗ ngày một tăng về cả số lượng và chất lượng.Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra nguồn nguyên liệu mới cũng như sử dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu sẵn có có ý nghĩa rất quan trọng.

Tràm (Melaleuca leucadrendron –Linn) là loài cây mọc chủ yếu ở các khu rừng ngập mặn với trữ lượng lớn khoảng trên 120.000 ha, trong đó riêng tỉnh Long An chiếm hơn 60.000 ha và U Minh chiếm hơn 30. Với trữ lượng và các đặc điểm sinh thái của gỗ tràm có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp và sản xuất bột giấy. Xuất phát từ nhu cầu thực tế về nguồn nguyên liệu và các sản phẩm từ gỗ thì cây tràm là nguồn nguyên liệu việc sử dụng nguyên liệu gỗ Tràm không chỉ tận dụng được nguồn nguyên liệu mà nó còn phù hợp với các đặc tính, yêu cầu sản xuất. Từ những lí do đó em đã lựa chọn cây tràm là nguồn nguyên liệu làm đề tài trong khóa luận tốt nghiệp : “Nghiên cứu tổ thành hóa học và khảo nghiệm nấu bột giấy từ nguyên liệu gỗ Tràm” 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.

Mục tiêu nghiên cứu Tìm ra nguồn nguyên liệu sử dụng trong công nghệ sản xuất bột giấy 1. Đối tƣợng nghiên cứu Gỗ Tràm ngập mặn (Melaleuca leucadrendron –Linn) tại rừng U Minh tỉnh Cà Mau 1. Nội dung nghiên cứu - Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu - Nấu bột từ nguyên liệu gỗ Tràm - Đánh giá kết quả nấu bột - Kiểm tra tính năng của bột sau khi nấu - So sánh chất lượng bột từ gỗ Tràm với các nguyên liệu khác có tính chất tương tự 1. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: Tiến hành thu thập tài liệu liên quan làm cơ sở lý luận và phân tích kết quả nghiên cứu.

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thí nghiệm xác định thành phần hóa học của nguyên liệu và nấu bột giấy. - 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 ở trong và ngoài nước có liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Ý nghĩa của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở căn cứ để tiến hành sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ Tràm trong sản xuất bột giấy đạt hiệu quả cao. 3 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.

Lịch sử phát triển của ngành giấy Giấy là những vật liệu thiết yếu trong việc đăng tải những thông tin, văn hóa của nhân loại và là vật liệu cần thiết cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp, khoa học đời sống. Thời cổ đại trước khi phát minh ra giấy người Trung Quốc đã biết dùng dây tết lại để ghi nhớ những sự việc, sau đó là viết lên những vật liệu như tre, gỗ đá,…và lụa mỏng để viết chữ, người Ấn Độ thì lấy lá cây, người Hy Lạp dùng đồ gốm sứ làm vật liệu để viết. Phải đến năm 105 trước công nguyên Thái Luân ở Trung Quốc là người đầu tiên hoàn thiện chu trình xeo giấy bằng phương pháp thủ công đã được lịch sử ngành giấy ghi nhận và góp phần đưa nghề giấy lên một giai đoạn phát triển mới. Những tờ giấy đầu tiên xuất hiện ở Lôi Dương –Trung Quốc được làm từ vỏ cây dâu được ngâm vào nước và đập rã ra.

Sơ sợi lơ lửng trong nước được vớt lên bằng một cái sàng kết bằng các nan tre và lông ngựa. Quá trình này tuy không được ghi lại cụ thể nhưng đã được bảo mật hàng trăm năm, cho đến khi được lan truyền đi khắp nơi nhờ các cuộc xâm lược và giao lưu thương mại, cho đến năm 384 trước công nguyên nghề làm giấy từ Trung Quốc đã lan truyền vào Triều Tiên, năm 610 Lan đến Nhật Bản thế kỷ thứ VII truyền vào Việt Nam, Miến Điện từ đây nghề làm giấy lan truyền đến các nươc Châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ như: Ả Rập (751), Mỹ (1690), Canada (1830). Ở Việt Nam theo các nghiên cứu lịch sử từ thế kỷ thứ III người Việt ở Giao Châu đã biết dùng vỏ cây mật hương làm thành thứ giấy bản rất tốt gọi là giấy mật hương. Sau đó nhiều loại giấy khác nhau đã được làm từ vỏ gió, rêu biển, từ vỏ trầm,… kỹ nghệ làm giấy ở nươc ta gắn liền với nhu cầu của xã hội và liên tục được phát triển suốt qua các thời Lý, Trần, Lê, Nguyễn.

Bằng chứng là lịch sử đã ghi chép các địa danh có nghề làm giấy truyền thống còn lưu tên đến tận ngày nay như Yên Hòa – Kẻ Bưởi (ngoại vi phía tây thành 4 Thăng Long), Làng Xuân Ô (Tiên Sơn) và Dương Ô (Yên Phong),… ngày nay vào tháng giêng hàng năm người dân làng An Cốc (Hồng Minh, Phú Xuyên, Sơn Tây) và Yên Thái (Yên Hòa, Nghĩa Đô, Hà Nội) vẫn làm giỗ tổ của mình, được coi là những cụ tổ nghề giấy Việt Nam. Giấy luôn đồng hành với sự phát triển của văn hóa dân tộc, góp phần tạo nên những Chiếu dời Đô, những kì thi chọn nhân tài cho đất nước, những tranh Đông Hồ. Khởi đầu của nền công nghiệp giấy và bột giấy của nhà nước được xem là việc dựng nhà máy giấy Đáp Cầu (nay Công ty cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, Thái Nguyên) do thực dân Pháp đầu tư vào năm 1913 cùng với việc thành lập Công ty giấy Đông Dương thời đó. Bên cạnh nhà máy giấy còn có nhà máy bột giấy ở Việt Trì (nay là Công ty giấy Việt Trì).

Ngành công nghệ giấy và bột giấy ở Việt Nam Ở Việt Nam giấy xuất hiện cách đây hơn 1000 năm. Từ chỗ ban đầu chỉ là những phiên bản quý hiếm trong đời sống, những sản phẩm giấy ban đầu chỉ phục vụ một số nhu cầu sinh hoạt của con người. Cùng với sự phát triển của xã hội việc sản xuất giấy dưới nhiều hình thức khác nhau cũng phát triển. Đến nay giấy đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu của con người.

Mức sử dụng giấy bình quân trên thế giới đạt 50kg/đầu người. Cùng với việc sử dụng đa nguồn nguyên liệu làm bột giấy là sự phát triển không ngừng của kỹ nghệ, công nghệ, trang thiết bị sản xuất bộ giấy. Vào thập niên cuối thế kỷ XX trên thế giới có khoảng gần 6000 nhà máy, xí nghiệp sản xuất các bán thành phần xơ sợi với tổng công suất gần 250 triệu tấn/ năm. Hàng ngàn doanh nghiệp, cơ sở sản xuất giấy đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nhân loại về giấy và các sản phẩm về giấy.

Các vùng trọng điểm của công nghiệp giấy và bột giấy thế giới có thể phân bố như sau: Vùng Bắc Mỹ (Mỹ và Canada); Bắc Âu, Tây Âu; Đông Âu, Mỹ La Tinh; Trung Quốc và Nhật Bản. Trong đó vai trò chủ đạo thuộc về các tập đoàn xuyên quốc gia. Theo dự đoán sản lượng giấy cat tông trên thế giới đến năm 2010 có thể đạt 420 triệu tấn. 5 Sự tăng tưởng về sản lượng cùng với việc thúc đẩy khai thác lâm sản, đồng thời sự tụt hậu của công nghệ sản xuất giấy một thời đã nảy sinh nhận thức xã hội về mối đe dọa của công nghiệp xenlulo và giấy đối với môi trường sống và sức khỏe của nhân loại.

Do đó, những nỗ lực của ngành giấy thế giới mấy thập kỷ gần đã tạo ra sự chuyển biến mạnh mẽ cả về số lượng cũng như chất lượng trên toàn bộ các công đoạn sản xuất. Ba nguồn nguyên liệu xơ sợi chủ yếu của công nghiệp xenlulo-giấy bao gồm: gỗ, phi gỗ, giấy phế liệu. Trong đó nguyên liệu gỗ vẫn là nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp bột giấy và giấy. Những thập kỷ gần đây sử dụng nguyên liệu gỗ vẫn tiếp tục tăng đều.

Thế giới nói chung và Việt nam nói riêng đã mở rộng quy hoạch, cải tạo, trồng thêm rừng, nhằm duy trì sự sống và đảm bảo sự phát triển ổn định của rừng. Nhiều nhà máy sản xuất bột giấy đã quy hoạch vùng nguyên liệu lâm sản cho chính doanh nghiệp của mình. Về nguyên tắc bột giấy sản xuất từ rừng trồng có chất lượng kém hơn so với gỗ rừng trồng tự nhiên, song theo dự đoán, trong những năm tới nguồn nguyên liệu này vẫn tiếp tục được mở rộng. Một số nhà máy chuyển sang sử dụng 100% nguyên liệu là các phế thải của chế biến gỗ như dăm gỗ, mùn cưa,… Mức sử dụng nguyên liệu ngoài gỗ (các loại cây ngắn ngày: tre nứa, lau sậy, bông, rơm, rạ,…) trong tổng thể nguyên liệu ngành giấy trong vòng 30 năm trở lại đây giảm rỏ rệt từ 10% đến 3% theo Hiệp hội giấy và bột giấy Việt Nam (VPPA) Tổng lượng giấy phế liệu trong tổng thể bán thành phần sợi trong vòng 30 năm gần đây tăng gấp 3 lần và chiếm tới 45%.

Chế biến giấy loại không nhừng tăng trưởng một phần do nguồn nguyên liệu sinh khối thực vật bị cạn kiệt, song chủ yếu là do sự cần thiết phải giải quyết vấn đề giảm lượng phế thải sinh hoạt, đặt biệt là ở thành phố lớn và các vùng dân cư đông đúc. Sự bùng nỗ phát triển lĩnh vực sản xuất này ở Việt Nam chủ yếu gắn liền với sự gia tăng nhanh nhu cầu các sản phẩm giấy mà ngành chế biến giấy có thể đáp ứng, như giấy vệ sinh, giấy bao bì chất lượng thấp. Mặc dù vậy, công 6 nghệ chế biến giấy sau khi tinh chế và tẩy trắng có giá trị ngành với bột tẩy trắng sản xuất từ gỗ cây lá rộng. Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, việc phát triển ngành công nghiệp phụ trợ ngày càng tăng cùng với bảo vệ môi trường và tiết kiệm chi phí nước thải đang là xu hướng của thế giới và đã ảnh hưởng trực tiếp tới Việt Nam.

Bước ngoặt của nền kinh tế đã cho nền kinh tế Việt Nam đang dần có bộ mặt qui mô và hiện đại.