De papierproductie met bamboe kent een lange geschiedenis in China. Bamboevezels hebben bijzondere morfologie en chemische samenstelling. De gemiddelde vezellengte is lang en de microstructuur van de vezelcelwand is uniek, wat de sterkte van de pulp bevordert en de gebleekte pulp goede optische eigenschappen geeft: een hoge opaciteit en een hoge lichtverstrooiingscoëfficiënt. Het ligninegehalte van bamboe (ongeveer 23% tot 32%) is hoger, waardoor de pulp na het koken een hoger alkali- en sulfidegehalte heeft (over het algemeen 20% tot 25%), vergelijkbaar met naaldhout. Het gehalte aan hemicellulose en silicium is ook hoger, wat de normale werking van de pulpwas-, zwarteloogverdampings- en concentratiesystemen bemoeilijkt. Desondanks is bamboe geen geschikte grondstof voor de papierproductie.
Toekomstige bleeksystemen voor bamboepulp, zowel middelgrote als grote, zullen in principe gebruikmaken van het TCF- of ECF-bleekproces. Over het algemeen kan, in combinatie met de diepte van delignificatie en zuurstofdelignificatie tijdens het pulpproces, met behulp van de TCF- of ECF-bleektechnologie, afhankelijk van het aantal bleeksecties, bamboepulp gebleekt worden tot een ISO-witheid van 88% tot 90%.
Vergelijking van het bleken van bamboe ECF en TCF
Vanwege het hoge ligninegehalte van bamboe is het noodzakelijk om diepe delignificatie en zuurstofdelignificatie te combineren met andere technologieën om de Kappa-waarde van de slurry die de ECF- en TCF-processen ingaat te beheersen (aanbevolen <10). Hierbij kan gebruik worden gemaakt van een met Eop verbeterde tweetraps ECF-bleeksequentie, een zure voorbehandeling of een met Eop verbeterde tweetraps TCF-bleeksequentie. Al deze methoden kunnen gesulfateerde bamboepulp bleken tot een hoge witheidsgraad van 88% ISO.
De bleekprestaties van verschillende bamboe-grondstoffen variëren sterk, met een Kappa-waarde van ongeveer 11 tot 16. Zelfs met een tweetrapsbleekproces (ECF en TCF) bereikt de pulp slechts een witheidsniveau van 79% tot 85%.
Vergeleken met TCF-bamboepulp heeft ECF-gebleekte bamboepulp minder bleekverlies en een hogere viscositeit, die over het algemeen meer dan 800 ml/g kan bereiken. Zelfs de verbeterde, moderne TCF-gebleekte bamboepulp bereikt echter slechts een viscositeit van 700 ml/g. De kwaliteit van ECF- en TCF-gebleekte pulp is onbetwistbaar, maar een alomvattende afweging van de pulpkwaliteit, investerings- en operationele kosten, en de voordelen van het bleken van bamboepulp met ECF- of TCF-bleking is nog niet gemaakt. Verschillende bedrijfsleiders hanteren verschillende processen. Gezien de toekomstige ontwikkelingstrend zullen ECF- en TCF-bleking van bamboepulp echter nog lange tijd naast elkaar bestaan.
Voorstanders van ECF-bleektechnologie zijn van mening dat ECF-gebleekte pulp een betere kwaliteit heeft, met minder chemicaliën, een hoge bleekefficiëntie en een volwassen en stabiel werkend apparatuursysteem. Aanhangers van TCF-bleektechnologie stellen echter dat deze technologie voordelen biedt zoals een lagere afvalwaterlozing, lage eisen aan corrosiebestendigheid van de apparatuur en een lage investering. De chloorvrije TCF-bleeklijn voor sulfaatbamboepulp maakt gebruik van een semi-gesloten bleeksysteem, waardoor de afvalwaterlozing van de bleekinstallatie beperkt kan worden tot 5 tot 10 m³/ton pulp. Afvalwater uit de (PO)-sectie wordt naar de zuurstofdelignificatiesectie geleid voor hergebruik, afvalwater uit de O-sectie wordt naar de zeefwassectie geleid voor hergebruik en komt uiteindelijk in de alkaliterugwinning terecht. Zuur afvalwater uit de Q-sectie wordt afgevoerd naar een extern afvalwaterzuiveringssysteem. Omdat er geen chloor wordt gebruikt voor het bleken, zijn de chemicaliën niet-corrosief en hoeft de bleekapparatuur geen titanium of speciaal roestvrij staal te gebruiken; gewoon roestvrij staal is voldoende, waardoor de investeringskosten laag zijn. Vergeleken met een TCF-pulp productielijn liggen de investeringskosten voor een ECF-pulp productielijn 20% tot 25% hoger. Ook de investering in de pulp productielijn zelf is 10% tot 15% hoger, de investering in het chemisch terugwinningssysteem is groter en de bedrijfsvoering is complexer.
Kortom, de productie van bamboepulp met TCF- en ECF-bleking, waarbij een hoge witheid van 88% tot 90% wordt bereikt, is haalbaar. Bij de pulpverwerking moet gebruik worden gemaakt van diepgaande delignificatietechnologie, zuurstofdelignificatie vóór het bleken, controle van de Kappa-waarde van de pulp in het bleeksysteem en bleken met een bleekproces met drie of vier bleekstappen. De voorgestelde ECF-bleekstap voor bamboepulp is OD(EOP)D(PO), OD(EOP)DP; de L-ECF-bleekstap is OD(EOP)Q(PO); de TCF-bleekstap is Eop(ZQ)(PO)(PO), O(ZQ)(PO)(ZQ)(PO). Omdat de chemische samenstelling (met name het ligninegehalte) en de vezelmorfologie sterk variëren tussen verschillende bamboevariëteiten, is het noodzakelijk om vóór de bouw van de fabriek systematisch onderzoek te doen naar de pulp- en papierproductieprestaties van verschillende bamboevariëteiten. Dit onderzoek biedt richtlijnen voor de ontwikkeling van redelijke procesroutes en -omstandigheden.
Geplaatst op: 14 september 2024
