ماذا تعرف عن صناعة اللب والورق من بقايا قصب السكر؟
ينمو الطلب على الورق والورق المقوى في حين أن الموارد ليست كافية لتلبية هذه الطلبات. من المتوقع أن يصل الطلب العالمي على الورق والورق المقوى إلى 490 مليون طن بحلول عام 2020، وهو متوسط معدل نمو قدره 2.8٪ سنويًا.
تقليديًا، تعتمد صناعة الورق بشكل كبيرعلى موارد الخشب الصلب المحلية. وفقًا لتنبؤات Jaakko Poyry فإن الطلب العالمي على اللب سيتجاوز 460 مليون طن سنويًا و215 مليون فقط يمكن تلبيتها من الغابات أو موارد الخشب الصلب.
ومع ذلك، فإن الطلب المتزايد على الألياف ومحدودية توافر موارد الغابات، جعلت الصناعة تعيد النظر في خيارات الألياف المختلفة للمواد الخام التي تشمل المخلفات الزراعية مثل القمح والجاودار والشوفان والشعير وقش الأرز أو قصب السكر والخيزران والكتان والقطن والقنب. على الصعيد العالمي نجد أن 9 ٪ من الورق يأتي من ألياف بخلاف الخشب واللبلاب وقد جذب اللب اهتمام صناعة الورق أكثر هذه الأيام.
أصبح تفل (بقايا) قصب السكر (أي مخلفات لبه الجاف) مصدرًا غنيًا سواء في صناعة قصب السكر نفسه أو الصناعات الأخرى بباقي المجالات. المخلفات المتبقية بعد سحق وتجهيز قصب السكر لإزالة العصير منها، لها طول 1.0-1.5mm وقطرها 20 ميكرون والتي تشبه الأخشاب الصلبة مثل الأوكالبتوس من 0.7-1.3mm بنسبة 20-30 ميكرون.
وبالتالي، يمكن أن يكون تفل قصب السكر قادرًا على انتاج نوعية ورق مماثلة لذلك المصنوع من لب الأخشاب الصلبة بعد الخضوع لمراحل تصنيع مناسبة. أثناء صناعة اللب والورق، يمكن تطوير مطحنة تعتمد على تفل قصب السكر بسرعة متناسبة مع القيود الزمنية المفروضة على مطحنة الخشب.
اعتبارات تُأخذ أثناء تجهيز تفل قصب السكر
تتطلب ميزات تفل قصب السكر معالجة مختلفة مقارنة مع المعالجة العامة لرقائق الخشب.
- إن تخزين القصبات لفترات أطول من اللازم يؤدي إلى تفاعل بيولوجي يمكن أن يجعل لون المواد تتدهور بشكل شديد، وفقدان المحصول وتدهور خصائص الألياف. لذلك، هناك طرق خاصة مطلوبة للتخزين .
- خلايا اللب في قصبات السكر تشكل 30٪ إلى 35٪، مما يجعلها رقيقة الجدران، ومنخفضة المحتوى من السليولوز ومع ذلك فهي فعالة، حيث تستهلك أنوية الخلايا كميات كبيرة من المواد الكيميائية، ينتج عنها عجينة تجفيف ضعيفة وهي تقلل من تناثر الطاقة في اللب الميكانيكي.
-نسبة السيليكا في مصاصة القصب الواحدة منخفضة نسبيًا مقارنة مع مكونات الألياف غير الخشبية الأخرى. ومع ذلك، محتوى السيليكا بنسبة 0.5٪ الموجود بقصبة السكر أعلى بعشرين مرة من الأوكالبتوس ويجب التحكم فيه للحفاظ على العمر الافتراضي لأقراص التكرير.
-إن الاستيراد الكيميائي للسيليكا من قصب السكر لهو قضية رئيسية. تجاريًا، يتم استخدام مصاصة القصب لإنتاج أنواع كيميائية وشبه كيميائية وعدة أنواع أخرى من اللب الميكانيكي إما أشكال مبيضة أو غير مبيضة.
مزايا تفل قصب السكر:
المادة المكررة: كثير من الألياف غير الخشبية تشبه الألياف الصلبة القصيرة وهناك القطع العادية الأخرى طويلة لدرجة أنه يجب تقصيرها لتتناسب مع معايير صناعة الورق اللازمة.
هناك تباين واسع في خصائص الألياف غير الخشبية مقارنة بألياف لب الخشب الصلب العادي لصناعة الورق. حيث أن قطر الألياف غير الخشبية صغير وينتج عنه خشونة أقل. الفائدة المحتملة لأبعاد هذه الألياف هي أنها توفر العديد من الأفكار في صناعة اللب والورق.
قابلية الطباعة: تحتوي ألياف تفل قصب السكر المعالجة على مؤشر إنسيابي منخفض ومؤشر انفجاري ذو كتلة أكبر، وأيضًا مؤشر المسيل للدموع، ومؤشر العتامة مقارنة مع مصاصة القصبات غير المعالجة. لذا، فإن الجزء الأكبر من الحجم والتعتيم يحسن قابلية الطباعة للورق، بينما لا تزال خصائص القوة مقبولة عند الكتلة كانت إزالة حوالي 10-15 ٪.
اللزوجة: ترتفع اللزوجة في تفل قصب السكر عن مثيلتها في لب الخشب العادي, كما أنَ تفل قصب السكر المُعالج يسهل سحقه(طحنه) ويلزمه القليل من التبييض نظرا لانخفاض ما يسمى رقم كابا-أقل تعقيدًا.
إن سهولة عملية استخلاص تفل قصب السكر وانخفاض نسبة السيليكون فيه يجعل متطلبات عملية تحويله أكثر بساطة، لذلك ليس هناك داع لاستخدام المراجل أو أكوام التنور لمعالجته واستخلاصه.
وقد ظهرت الحاجة إلى صناعة تحويلية مخصصة ومتطورة لمعالجة تفل قصب السكر الخالي من الألياف. على الرغم من اعتماد الصناعات على معدات مخصصة واستخدامها لنفس عملية التحويل في موسم قصب السكر، فإن هناك توجه مكثف(كبير) نحو مزيد من التطوير والتركيز على الأسواق(الجوانب) التي لم يتم استثمارها بشكل جيد في هذا المجال.
صناعة تحويلية متطورة ومتخصصة: تشتمل التجهيزات(المتطلبات) الخاصة بعملية معالجة تفل قصب السكر على العديد من الخطوات والأغراض. تزود كثير من الشركات بماكينات يمكن استخدامها مع تفل قصب السكر أو غيره من الألياف غير الخشبية.
عملت شركة فينست في فلوريدا منذ عقود كثيرة في مجال معالجة الأسماك وتحويل أعلاف المحاصيل وتفل قصب السكر. وتستطيع الشركة من خلال استخدامها للتكنولوجيا المتطورة أن تستمر في عملية التصنيع على مدار العام سواء باستخدامها الألياف المحتوية على الأخشاب أو الخالية منها.
وقد بدأت شركة فويث جي إم بي إتش المصنع الأحدث عالميًا لتصنيع الورق من تفل قصب السكر وقد حقق نجاحًا جيدًا. استطاعت الشركة أن تصنع أوراقًا للرسم ذات جودة عالية من تفل قصب السكر رغم كونه مادة خام يصعب تجهيزها ومعالجتها. تعتبر شركة فويث لتصنيع الورق موردًا(مصدرًا) شاملاً على مستوى العالم في هذا النوع من التكنولوجيا (التقنيات) حيث تغطي الحاجة من مخزون التجهيز وماكينات صناعة الورق. يوجد العديد من النباتات التي تستخدم نفس التقنيات (التكنولوجيا) كتفل قصب السكرفي دول مثل الهند، اندونيسيا، بنجلاديش، العراق وباكستان.
في خط تصنيع شركة فويث للورق أنتجت شركة ( Tamil Nadu Newsprint LT) أوراق الصحف من تفل قصب السكر في الهند منذ عام 1996. وكانت هذه هي المرة الأولى من نوعها في مجال انتاج أوراق الصحف والتي يستخدم فيها تفل قصب السكر كمادة خام بنسبة 100%. ويعد انطلاق مشروع Quena في الهند هو بداية الاستفادة بالمزيد من مزايا تلك الخبرات فيما يخص تحويل تفل قصب السكر.
تقنيات التخزين: لكي يكون تفل قصب السكر المعالج وغير المعالج متوفرًا في غير موسمه يتطلب الأمر استخدام تقنيات ومعدات خاصة بالتخزين. في سبيل التقليل من عيوب موسمية المحاصيل والحصول على إنتاج مستمر يجب زيادة الكفاءة التخزينية لتلك المحاصيل. على الرغم من ذلك مازال التحدي قائمًا بخصوص إدارة عملية تخزين تفل قصب السكر بسبب ارتفاع حجمه وانخفاض كثافته إذا ما قورن بالخشب.
يجب أن تكون الماكينات ذات كفاءة كافية تمكنها من العمل سواء مع الألياف الخشبية أو غير الخشبية لتقليل الفاقد (الخسارة) أثناء معالجة الألياف غير الخشبية.
أدت هذه العمليات الحيوية إلى توفير 50% من الطاقة المستهلكة لانتاج الورق من اللب مقارنة بما هو مطلوب لانتاج اللب من تفل قصب السكر الذي لم يخضع للمعالجة الحيوية. كما أن هناك فائدة(ميزة) أخرى حيث تطورت الخواص الميكانيكية للورق بنسبة 35% (من حيث قوة الشد ومقاومة التمزق أو التصدع) بدون خسارة (فاقد) ملحوظة في المواد.
وبذلك كلما كانت مصادر الحصول على لب الخشب مرهقة ارتفع الطلب على الألياف غير الخشبية.
ترجمة:
رميسة قرقاح
أميرة محمد عبد السميع
تقليديًا، تعتمد صناعة الورق بشكل كبيرعلى موارد الخشب الصلب المحلية. وفقًا لتنبؤات Jaakko Poyry فإن الطلب العالمي على اللب سيتجاوز 460 مليون طن سنويًا و215 مليون فقط يمكن تلبيتها من الغابات أو موارد الخشب الصلب.
ومع ذلك، فإن الطلب المتزايد على الألياف ومحدودية توافر موارد الغابات، جعلت الصناعة تعيد النظر في خيارات الألياف المختلفة للمواد الخام التي تشمل المخلفات الزراعية مثل القمح والجاودار والشوفان والشعير وقش الأرز أو قصب السكر والخيزران والكتان والقطن والقنب. على الصعيد العالمي نجد أن 9 ٪ من الورق يأتي من ألياف بخلاف الخشب واللبلاب وقد جذب اللب اهتمام صناعة الورق أكثر هذه الأيام.
أصبح تفل (بقايا) قصب السكر (أي مخلفات لبه الجاف) مصدرًا غنيًا سواء في صناعة قصب السكر نفسه أو الصناعات الأخرى بباقي المجالات. المخلفات المتبقية بعد سحق وتجهيز قصب السكر لإزالة العصير منها، لها طول 1.0-1.5mm وقطرها 20 ميكرون والتي تشبه الأخشاب الصلبة مثل الأوكالبتوس من 0.7-1.3mm بنسبة 20-30 ميكرون.
وبالتالي، يمكن أن يكون تفل قصب السكر قادرًا على انتاج نوعية ورق مماثلة لذلك المصنوع من لب الأخشاب الصلبة بعد الخضوع لمراحل تصنيع مناسبة. أثناء صناعة اللب والورق، يمكن تطوير مطحنة تعتمد على تفل قصب السكر بسرعة متناسبة مع القيود الزمنية المفروضة على مطحنة الخشب.
اعتبارات تُأخذ أثناء تجهيز تفل قصب السكر
تتطلب ميزات تفل قصب السكر معالجة مختلفة مقارنة مع المعالجة العامة لرقائق الخشب.
- إن تخزين القصبات لفترات أطول من اللازم يؤدي إلى تفاعل بيولوجي يمكن أن يجعل لون المواد تتدهور بشكل شديد، وفقدان المحصول وتدهور خصائص الألياف. لذلك، هناك طرق خاصة مطلوبة للتخزين .
- خلايا اللب في قصبات السكر تشكل 30٪ إلى 35٪، مما يجعلها رقيقة الجدران، ومنخفضة المحتوى من السليولوز ومع ذلك فهي فعالة، حيث تستهلك أنوية الخلايا كميات كبيرة من المواد الكيميائية، ينتج عنها عجينة تجفيف ضعيفة وهي تقلل من تناثر الطاقة في اللب الميكانيكي.
-نسبة السيليكا في مصاصة القصب الواحدة منخفضة نسبيًا مقارنة مع مكونات الألياف غير الخشبية الأخرى. ومع ذلك، محتوى السيليكا بنسبة 0.5٪ الموجود بقصبة السكر أعلى بعشرين مرة من الأوكالبتوس ويجب التحكم فيه للحفاظ على العمر الافتراضي لأقراص التكرير.
-إن الاستيراد الكيميائي للسيليكا من قصب السكر لهو قضية رئيسية. تجاريًا، يتم استخدام مصاصة القصب لإنتاج أنواع كيميائية وشبه كيميائية وعدة أنواع أخرى من اللب الميكانيكي إما أشكال مبيضة أو غير مبيضة.
مزايا تفل قصب السكر:
المادة المكررة: كثير من الألياف غير الخشبية تشبه الألياف الصلبة القصيرة وهناك القطع العادية الأخرى طويلة لدرجة أنه يجب تقصيرها لتتناسب مع معايير صناعة الورق اللازمة.
هناك تباين واسع في خصائص الألياف غير الخشبية مقارنة بألياف لب الخشب الصلب العادي لصناعة الورق. حيث أن قطر الألياف غير الخشبية صغير وينتج عنه خشونة أقل. الفائدة المحتملة لأبعاد هذه الألياف هي أنها توفر العديد من الأفكار في صناعة اللب والورق.
قابلية الطباعة: تحتوي ألياف تفل قصب السكر المعالجة على مؤشر إنسيابي منخفض ومؤشر انفجاري ذو كتلة أكبر، وأيضًا مؤشر المسيل للدموع، ومؤشر العتامة مقارنة مع مصاصة القصبات غير المعالجة. لذا، فإن الجزء الأكبر من الحجم والتعتيم يحسن قابلية الطباعة للورق، بينما لا تزال خصائص القوة مقبولة عند الكتلة كانت إزالة حوالي 10-15 ٪.
اللزوجة: ترتفع اللزوجة في تفل قصب السكر عن مثيلتها في لب الخشب العادي, كما أنَ تفل قصب السكر المُعالج يسهل سحقه(طحنه) ويلزمه القليل من التبييض نظرا لانخفاض ما يسمى رقم كابا-أقل تعقيدًا.
إن سهولة عملية استخلاص تفل قصب السكر وانخفاض نسبة السيليكون فيه يجعل متطلبات عملية تحويله أكثر بساطة، لذلك ليس هناك داع لاستخدام المراجل أو أكوام التنور لمعالجته واستخلاصه.
وقد ظهرت الحاجة إلى صناعة تحويلية مخصصة ومتطورة لمعالجة تفل قصب السكر الخالي من الألياف. على الرغم من اعتماد الصناعات على معدات مخصصة واستخدامها لنفس عملية التحويل في موسم قصب السكر، فإن هناك توجه مكثف(كبير) نحو مزيد من التطوير والتركيز على الأسواق(الجوانب) التي لم يتم استثمارها بشكل جيد في هذا المجال.
صناعة تحويلية متطورة ومتخصصة: تشتمل التجهيزات(المتطلبات) الخاصة بعملية معالجة تفل قصب السكر على العديد من الخطوات والأغراض. تزود كثير من الشركات بماكينات يمكن استخدامها مع تفل قصب السكر أو غيره من الألياف غير الخشبية.
عملت شركة فينست في فلوريدا منذ عقود كثيرة في مجال معالجة الأسماك وتحويل أعلاف المحاصيل وتفل قصب السكر. وتستطيع الشركة من خلال استخدامها للتكنولوجيا المتطورة أن تستمر في عملية التصنيع على مدار العام سواء باستخدامها الألياف المحتوية على الأخشاب أو الخالية منها.
وقد بدأت شركة فويث جي إم بي إتش المصنع الأحدث عالميًا لتصنيع الورق من تفل قصب السكر وقد حقق نجاحًا جيدًا. استطاعت الشركة أن تصنع أوراقًا للرسم ذات جودة عالية من تفل قصب السكر رغم كونه مادة خام يصعب تجهيزها ومعالجتها. تعتبر شركة فويث لتصنيع الورق موردًا(مصدرًا) شاملاً على مستوى العالم في هذا النوع من التكنولوجيا (التقنيات) حيث تغطي الحاجة من مخزون التجهيز وماكينات صناعة الورق. يوجد العديد من النباتات التي تستخدم نفس التقنيات (التكنولوجيا) كتفل قصب السكرفي دول مثل الهند، اندونيسيا، بنجلاديش، العراق وباكستان.
في خط تصنيع شركة فويث للورق أنتجت شركة ( Tamil Nadu Newsprint LT) أوراق الصحف من تفل قصب السكر في الهند منذ عام 1996. وكانت هذه هي المرة الأولى من نوعها في مجال انتاج أوراق الصحف والتي يستخدم فيها تفل قصب السكر كمادة خام بنسبة 100%. ويعد انطلاق مشروع Quena في الهند هو بداية الاستفادة بالمزيد من مزايا تلك الخبرات فيما يخص تحويل تفل قصب السكر.
تقنيات التخزين: لكي يكون تفل قصب السكر المعالج وغير المعالج متوفرًا في غير موسمه يتطلب الأمر استخدام تقنيات ومعدات خاصة بالتخزين. في سبيل التقليل من عيوب موسمية المحاصيل والحصول على إنتاج مستمر يجب زيادة الكفاءة التخزينية لتلك المحاصيل. على الرغم من ذلك مازال التحدي قائمًا بخصوص إدارة عملية تخزين تفل قصب السكر بسبب ارتفاع حجمه وانخفاض كثافته إذا ما قورن بالخشب.
يجب أن تكون الماكينات ذات كفاءة كافية تمكنها من العمل سواء مع الألياف الخشبية أو غير الخشبية لتقليل الفاقد (الخسارة) أثناء معالجة الألياف غير الخشبية.
أدت هذه العمليات الحيوية إلى توفير 50% من الطاقة المستهلكة لانتاج الورق من اللب مقارنة بما هو مطلوب لانتاج اللب من تفل قصب السكر الذي لم يخضع للمعالجة الحيوية. كما أن هناك فائدة(ميزة) أخرى حيث تطورت الخواص الميكانيكية للورق بنسبة 35% (من حيث قوة الشد ومقاومة التمزق أو التصدع) بدون خسارة (فاقد) ملحوظة في المواد.
وبذلك كلما كانت مصادر الحصول على لب الخشب مرهقة ارتفع الطلب على الألياف غير الخشبية.
ترجمة:
رميسة قرقاح
أميرة محمد عبد السميع
الرابط مصدر المقال
