Отходы целлюлозно бумажной промышленности: Отходы целлюлозно-бумажного производства | Корона

Превращение отходов целлюлозно-бумажного производства в новое сырье для химической промышленности

Исследователи из Стелленбошского университета в Западно-Капской провинции Южной Африки разработали метод деполимеризации фенольных полимеров для переработки целлюлозных отходов в новое сырье для химической промышленности. Имена этих исследователей: Хелен Пфуква, Ндумисо Сибанда и Харальд Паш.

(Фото: catalby / iStock / Getty Images Plus)

Расскажите о вашей технологии

При помощи этой технологии лигнин превращается в ценные соединения с низкой молярной массой. Этот метод умеренно-селективной переработки используется для производства функционализированных ароматических соединений, которые являются ценными компонентами, используемыми в химической и полимерной промышленности.

Какие проблемы она решает?

Химическая и полимерная промышленность в значительной степени зависят от переработки невозобновляемых видов топлива, таких как нефть и уголь, в сырье. Использование этих видов сырья не является экологически устойчивым, поскольку запасы нефти и угля истощаются, и их добыча и переработка в нужные функционализированные химикаты оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Лигнин, один из компонентов лигноцеллюлозной биомассы, является перспективной альтернативой, будучи наиболее распространенным ароматическим функционализированным полимером, и, что еще важнее, он не нужен обществу для каких-либо других целей.

При помощи селективных технологий, таких как окислительная полимеризация, лигнин может перерабатываться в ценные химические вещества, имеющие ароматические качества (исходное сырье для широкого ассортимента потребительской продукции). Как правило, полимеры, синтезированные из выделенных из лигнина мономеров и их производных, характеризуются высокой Tg (температурой стеклования или перехода в стеклообразное состояние) и химической стабильностью, а также хорошими механическими качествами, поэтому их можно использовать вместо стирола, получаемого из ископаемого топлива, для синтеза высокотермостойких пластмасс, высококачественных композитов и смол.

Что вдохновило вас на это изобретение?

Каждый год целлюлозно-бумажная промышленность Южной Африки производит миллионы тонн отходов в виде лигнина. Значительная часть этого лигнина используется в качестве сырья для производства электроэнергии. Использование биотоплива, изготовленного из лигниновых отходов, чрезвычайно выгодно в плане снижения зависимости целлюлозно-бумажного производства от национальной энергосети, значительную пользу также можно получить, используя лигниновые отходы в качестве источника химических веществ. В нашем обществе, перед которым стоят проблемы, связанные с истощением запасов сырой нефти и накоплением отходов, важно изучить вопрос о том, как отходы, образующиеся в различных отраслях, потенциально можно использовать в качестве сырья вместо сырой нефти.

Как ваша инновация способствует построению «зеленого» будущего?

Эта инновация имеет большое значение для «зеленого» будущего, поскольку она позволяет перерабатывать то, что считается отходами производства, в ценные ароматические соединения, которые могут использоваться в химической промышленности и/или для производства полимеров. Цепь создания добавленной стоимости лигнина, который в одной отрасли является отходом производства, фактически продолжается в виде его использования в качестве сырья в другой отрасли. Это способствует экологически устойчивому развитию.

Как охраняется ваша технология?

Мы подали патентную заявку в Южной Африке (2019/02602) и в ближайшем будущем планируем запросить международную охрану нашей технологии, подав международную патентную заявку в рамках Договора о патентной кооперации (PCT).

Почему изобретателям важно обеспечивать охрану своих изобретений при помощи прав интеллектуальной собственности?

Это способствует дальнейшим исследованиям и инновациям, что приносит пользу экономике. Охрана интеллектуальной собственности (ИС) служит для изобретателей и авторов стимулом к постоянному поиску инновационных решений в интересах общества. Положительные результаты инноваций помогают владельцам лицензий и фирмам получать конкурентные преимущества на рынке, поскольку они не позволяют другим использовать охраняемые правами ИС изобретения в коммерческих целях без их разрешения.

В чем заключались главные проблемы, с которыми пришлось столкнуться, разрабатывая это изобретение?

Лигнин – весьма сложная макромолекула с уникальной структурой, которая зависит от источника и процедуры предварительной обработки. β-эфирная связь (β-O-4) составляет 40 60 процентов всех связей, а это значит, что большинство методов умеренного окисления конкретно этих связей для получения карбоксилированных соединений не обеспечивают полное преобразование лигнина. Мы также выяснили, что важно эффективно контролировать условия деполимеризации во избежание чрезмерного окисления, которое может привести к появлению структур, еще более сложных по своему составу, чем сам исходный лигнин.

В чем заключается ваш призыв к действиям в Международный день ИС?

Химическая промышленность может войти в «зеленое» будущее, если правительства будут проводить политику, которая способствовала бы тому, чтобы производящие материалы отрасли учитывали соображения экологически устойчивого развития в своих долгосрочных планах. Со временем это будет стимулировать отрасли к тому, чтобы уделять особое внимание производству продуктов такого же качества, но экологически устойчивыми методами, включая эффективное использование возобновляемого сырья. Для этого необходимо использовать новые возможности для сотрудничества в области научных исследований между отраслями и научно-исследовательскими учреждениями. Механизмы стимулирования потребителей и производителей к принятию таких мер должны быть неотъемлемой частью политики в отношении науки, технологии и инноваций.

Как используется ваше изобретение и в чем его потенциальное значение?

Сейчас мы стараемся поставить нашу технологию на коммерческую основу. Мы наладили отношения с местной (находящейся в Южной Африке) целлюлозно-бумажной компанией, которая хочет применить эту технологию для переработки своих лигниновых отходов (лигносульфоната). Цель этого проекта заключается в том, чтобы оценить эффективность нашего метода для переработки лигносульфоната в плане того, какого рода продукты можно получить и в каком объеме.

Подробнее

За более подробной информацией просьба обращаться по следующему адресу: [email protected]

Отходы — целлюлозно-бумажная промышленность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Отходы целлюлозно-бумажной промышленности — гексозы, пентозы, лигнин и лигносульфонаты — также подвержены биохимической деструкции. Пентозы и гексозы окисляются аэробными микроорганизмами Pseudomonas, Acetobacter, Acetomonas и др. до пиро-виноградной кислоты, которая метаболирует в уксусную кислоту, ацетальдегид и этанол. В анаэробных условиях гексозы и пентозы разлагаются бактериями Clostridium, которые продуцируют жирные кислоты ( масляную, пропионовую, уксусную) и спирты. Жирные спирты разлагаются другими бактериями до соответствующего жирного альдегида, а затем и до уксусной, пировиноградной или щавелевой кислот.
 [1]

Вообще говоря, главное в переработке отходов целлюлозно-бумажной промышленности — это понижение энергозатрат, а какой химический принцип при этом используется — менее существенно.
 [2]

Определенным пенообразующим эффектом обладают ПАВ, получаемые из отходов целлюлозно-бумажной промышленности. При сульфитной варке бумажного сырья образуется в больших количествах сульфитный щелок, содержащий лигносульфоновый комплекс. Эти ПАВ характеризуются постоянством состава и свойств, т.е. способны выдерживать длительное хранение. Они представляют собой соли лиг-носульфоновых кислот: ССБ-кальциевых, а С ДБ-смесь кальциевых, натриевых и аммониевых солей; пенообра-зующая способность СДБ несколько выше, чем у ССБ. На всех крупных целлюлозно-бумажных комбинатах сульфитно-спиртовую барду и сульфитно-дрожжевую бражку выпускают в виде жидких концентратов или твердого порошкообразного продукта.
 [3]

В Советском Союзе в качестве поверхностно-активного пластификатора применяется стандартный продукт из отходов целлюлозно-бумажной промышленности — сульфитно-спиртовая барда ( ССБ) — остаток после отгонки спирта из сброженного сульфитцеллюлозного экстракта. Активным началом в этом пластификаторе являются лиг-носульфонаты кальция, а также вещества типа углеводов. Хотя такой пластификатор весьма эффективен, особенно в оптимальной комбинации с электролитами, в будущем его полностью заменят синтетическими поверхностно-активными веществами типа алкилсульфатов, алкил-арилсульфонатов или неионогенных веществ ( полиэтиленгликолевых эфиров, алкилфенолов или цетилового спирта), или поверхностно-активных сополимеров в оптимальных сочетаниях со стабилизаторами типа карбоксиметилцеллюлозы и модифицирующими электролитами.
 [4]

В Советском Союзе в качестве поверхностно-активного пластификатора применяют достаточно стандартный продукт из отходов целлюлозно-бумажной промышленности — сульфит-спиртовую барду ( ССБ), являющуюся остатком после отгонки спирта из сброженного сульфитцеллюлозного экстракта. Активным началом в этом пластификаторе являются лигносульфонаты кальция, а также вещества типа углеводов.
 [5]

Для алкилирования толуола можно использовать водные ферментационные среды, получаемые при переработке отходов сельскохозяйственной и целлюлозно-бумажной промышленности, содержащие до 10 % ( мае.
 [6]

В промышленном масштабе его получают в качестве побочного продукта из сульфитных щелоков — отходов целлюлозно-бумажной промышленности.
 [7]

В то же время огромные запасы сернистых нефтей в нашей стране, сернистые компоненты углей и сланцев, отходы целлюлозно-бумажной промышленности являются богатейшим, пока еще мало используемым ресурсом получения полезных для шродногс хозяйства веществ.
 [8]

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности, становятся причиной органического загрязнения водоемов.
 [9]

НИИЖТ рекомендует использовать дешевые и массовые остаточные продукты химической промышленности ( битуминозные материалы, глицериновый гудрон, кубовые остатки синтетических жирных кислот, отходы целлюлозно-бумажной промышленности и талловый пек) в качестве исходных веществ для получения уплотнителей.
 [10]

В настоящее время для производства алкидов взамен растительных жиров все в большей мере начинают использоваться талловое масло ( например, в лаке ПЭ-9153) или жирные кислоты таллового масла — отходы целлюлозно-бумажной промышленности, содержащие в основном олеиновую и линолевую кислоты, а тайже синтетические насыщенные одноосновные жирные кислоты, получаемые окислением нефтяных парафинов. Синтетические кислоты, получаемые из парафинов, дают невысыхающие самостоятельно алкиды. Последние используются в основном в сочетании с меламиноформальдегидными смолами.
 [12]

С другой стороны, в процессе деятельности человека образуется большое количество горючих отходов, которые не считаются топливом в общепринятом смысле: хвосты углеобогащения, отвалы при добыче угля, многочисленные отходы целлюлозно-бумажной промышленности и других отраслей народного хозяйства. Парадоксально, например, что порода, которую около угольных шахт складывают в огромные терриконы, зачастую самовозгорается и длительное время загрязняет дымом и пылью окружающее пространство, но ни в слоевых, ни в камерных топках ее не удается сжечь из-за большого содержания золы. В слоевых топках зола, спекаясь при горении, препятствует проникновению кислорода к частицам горючего, в камерных не удается получить нужную для устойчивого горения в них высокую температуру.
 [13]

Выбор метода обезвреживания и утилизации отходов зависит от их химического состава и степени влияния на окружающую среду. Так, отходы металлообрабатывающей, металлургической, угольной, целлюлозно-бумажной промышленности, содержащие частицы песка, породы и механические примеси, изменяют структуру, физико-химические свойства и механический состав почв. Указанные отходы используют при строительстве дорог, засыпке котлованов и отработанных карьеров после обезвоживания. В то же время отходы машиностроительных заводов и химических предприятий, содержащие соли тяжелых металлов, цианиды, щелочи, кислоты, токсичные органические и неорганические соединения, утилизации не подлежат. Эти виды отходов собирают в шламонакопители, после чего их засыпают, утрамбовывают.
 [14]

В СССР в раствор добавляют отходы целлюлозно-бумажной промышленности.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

Бумажные и целлюлозные отходы | Эксперты по опасным отходам

перейти к содержанию

Предыдущий Следующий

• Посмотреть увеличенное изображение

По данным Агентства по охране окружающей среды [EPA], 27% твердых бытовых отходов (ТБО) состоит из бумажных отходов. Волокно является основным компонентом в производстве бумаги и извлекается из двух основных источников: древесины и переработанной бумажной продукции (United States Environmental, 2012).

Существуют различные виды бумажных фабрик, и в зависимости от источника волокна производственные процессы и побочные продукты также будут различаться (United States Environmental, 2012). Три основных типа бумажных фабрик — это целлюлозные фабрики (свежее волокно), фабрики по переработке макулатуры и гибридные фабрики, использующие вторичное и свежее волокно.

В производстве бумаги есть два основных этапа:  варка целлюлозы  и  отбеливание . Производство целлюлозы является начальным этапом и источником большей части загрязнения, создаваемого бумажной промышленностью (Ince, Cetecioglu, & Ince 2011). Целлюлоза представляет собой смесь волокон целлюлозы и воды и используется в качестве основы для всех бумажных изделий (United States Environmental, 2012). Целлюлоза производится путем механического или химического отделения древесных волокон от щепы в процессе, называемом производство целлюлозы .

Изображение: Производство целлюлозы в Северной Америке и Европе (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, база данных 2004 г.) источники загрязнения на различных стадиях процесса (Ince, Cetecioglu, & Ince 2011). Ежегодно бумажная промышленность выбрасывает около 100 миллионов кг токсичных загрязнителей (Ince, Cetecioglu, & Ince 2011).

 Изображение: типы и источники загрязнителей воздуха на целлюлозно-бумажных комбинатах (United States Environmental, 2002)

Экологические проблемы целлюлозно-бумажной промышленности не ограничиваются высоким потреблением воды (Ince, Cetecioglu, & Ince 2011 ). Твердые отходы, в том числе ил, образующийся на очистных сооружениях, и выбросы в атмосферу вызывают дополнительные проблемы, поэтому крайне важен эффективный подход к удалению и очистке (Ince, Cetecioglu, & Ince, 2011).

Бумага является товаром первой необходимости, который используется во всем мире. Эксперты по опасным отходам не хотят прекращать производство бумаги; мы хотим предоставить средства для надлежащей и законной утилизации целлюлозно-бумажных промышленных отходов экологически безопасным способом за символическую плату. Кроме того, большая часть отходов, которыми мы управляем, будет переработана. Позвоните нам сегодня по телефону 800-936-2311.

(Статья Дугласа Маклина)

Ссылки: Ince, B.K., Cetecioglu, Z., Ince, O. (2011). Предотвращение загрязнения в целлюлозно-бумажной промышленности, Экологический менеджмент на практике. DOI: 10.5772/23709. Получено с: http://www.intechopen.com/books/environmental-management-in-practice/pollution-prevention-in-the-pulp-and-paper-industries

Агентство по охране окружающей среды США. (2012). Производство и переработка бумаги. Получено с веб-сайта Агентства по охране окружающей среды:

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США/Центр оценки и исследования лекарственных средств. (1995). Информационный центр сети передачи технологий для запасов и факторов выбросов: Промышленность изделий из дерева Консультации FDA по общественному здравоохранению. Том I Глава 10: Вашингтон

Фото: nathansnider через Compfight cc

Поиск:

Последние сообщения

• Услуги по обращению с опасными отходами и их переработка могут помочь вам справиться с большой нехваткой американских мусоросжигательных заводов
• Являются ли солнечные батареи опасными отходами? Пригодны ли солнечные батареи для повторного использования?
• Зачем вам нужна программа аварийного реагирования Hazmat
• Как классифицируют легковоспламеняющиеся жидкости?
• Не обожгитесь из-за растущей нехватки установок для сжигания опасных отходов
• Что такое паспорта безопасности?
• Выращивание рекреационной марихуаны требует обращения с отходами каннабиса
• Как Vac Trucks может помочь вам справиться с обязанностями RCRA по перевозке опасных отходов
• Грунтовка для опасных отходов для утилизации краски
• Срок действия дезинфицирующего средства для рук истекает?

Категории

• Утилизация химических отходов (20)
• электронный манифест (2)
• Восстановление окружающей среды (16)
• Агентство по охране окружающей среды (65)
• Опасные отходы (145)
• Контейнеры для опасных отходов (2)
• Утилизация опасных отходов (15)
• Профили опасных отходов (1)
• Контейнеры для опасных отходов (3)
• Бытовые отходы (16)
• Неправильное хранение опасных отходов (1)
• Утилизация керосина (1)
• Медицинские отходы (27)
• Стихийные бедствия (4)
• Неопасные отходы (28)
• Утилизация масла (1)
• Пестициды (1)
• подкастов (4)
• RCRA (3)
• Переработка (35)
• Регулятор (78)
• Розница (5)
• Розничные отходы (6)
• Безопасность (35)
• Сезонный (5)
• Хранение опасных отходов (2)
• Устойчивое развитие (35)
• Технологии (5)
• Без рубрики (45)
• Обновление (3)

Отходы целлюлозного завода отправляются на дорогу вместо захоронения — ScienceDaily

Science News

от исследовательских организаций

Дата:

8 апреля 2021 г.

Источник:

Кампус Университета Британской Колумбии в Оканагане

Резюме:

Отходы целлюлозно-бумажной промышленности долгое время рассматривались как возможные наполнители для таких строительных материалов, как цемент, но в течение многих лет эти материалы оказывались на свалке. Теперь исследователи разрабатывают рекомендации по использованию этих отходов для строительства дорог экологически безопасным способом.

Поделиться:

ПОЛНАЯ ИСТОРИЯ

Отходы целлюлозно-бумажной промышленности долгое время рассматривались как возможные наполнители для таких строительных материалов, как цемент, но в течение многих лет эти материалы оказывались на свалке. Теперь исследователи из UBC Okanagan разрабатывают рекомендации по использованию этих отходов для строительства дорог безвредным для окружающей среды способом.

реклама

Исследователей особенно интересовала летучая зола целлюлозных заводов (PFA), которая является неопасным коммерческим отходом. Целлюлозно-бумажная промышленность Северной Америки ежегодно производит более миллиона тонн золы в результате сжигания древесины в энергетических котлах для производства энергии. При отправке на свалку производитель берет на себя расходы в размере от 25 до 50 долларов за тонну, поэтому заводы ищут альтернативные варианты использования этих побочных продуктов.

«Всякий раз, когда мы можем перенаправить отходы на устойчивую альтернативу, мы движемся в правильном направлении», — говорит д-р Суми Сиддиква, доцент Инженерной школы Университета Британской Колумбии в Оканагане. Доктор Сиддиква возглавляет Лабораторию передовых испытаний геоматериалов, где исследователи открывают различные варианты повторного использования побочных продуктов промышленности.

Это новое исследование, опубликованное в соавторстве с научным сотрудником доктором Чинчу Чериан, исследовало использование необработанного PFA в качестве экономически устойчивого низкоуглеродистого вяжущего для дорожного строительства.

«Пористая природа PFA действует как шлюз для адгезии других материалов в цементе, что позволяет общей структуре быть более прочной и эластичной, чем материалы, изготовленные без PFA», — говорит доктор Чериан. «Благодаря нашей характеристике материала и токсикологическому анализу мы обнаружили дополнительные экологические и социальные преимущества, заключающиеся в том, что производство этого нового материала было более энергоэффективным и производило меньше выбросов углерода».

Но д-р Сиддиква отмечает, что строительная промышленность обеспокоена тем, что токсины, используемые на целлюлозно-бумажных комбинатах, могут выделяться из повторно используемого материала.

«Наши результаты показывают, что поскольку цементирующие соединения, образованные при использовании необработанного PFA, настолько прочны, выделение химических веществ практически отсутствует. Следовательно, его можно рассматривать как безопасное сырье для экологических целей.»

В то время как д-р Чериан объясняет, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить руководящие принципы для модификаций PFA, чтобы обеспечить их согласованность, она уверена, что их исследования находятся на правильном пути.

«В целом, наше исследование подтверждает, что использование переработанной древесной золы с целлюлозных заводов для строительных работ, таких как строительство экологичных дорог и экономичных зданий, может принести огромные экологические и экономические выгоды», — говорит она. «И не только преимущества для отрасли, но и для общества в целом за счет сокращения отходов, попадающих на свалки, и уменьшения нашего экологического следа».

Пока производители цемента могут начать добавлять PFA в свою продукцию, д-р Чериан говорит, что они должны постоянно тестировать и оценивать свойства PFA для обеспечения общего качества.

изменить мир к лучшему: спонсируемая возможность

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Британской Колумбии в кампусе Оканаган . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Номер журнала :

1. Чинчу Чериан, Суми Сиддиква. Инженерно-экологическая оценка использования переработанной летучей золы целлюлозных заводов в качестве связующего в экологически безопасном дорожном строительстве . Журнал чистого производства , 2021; 298: 126758 DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.126758

Цитировать эту страницу :

• MLA
• АПА
• Чикаго

Кампус Университета Британской Колумбии в Оканагане. «Отходы целлюлозного завода попадают на дорогу, а не на свалку». ScienceDaily. ScienceDaily, 8 апреля 2021 г. .

Кампус Университета Британской Колумбии в Оканагане. (2021, 8 апреля). Отходы целлюлозного завода попадают на дорогу, а не на свалку. ScienceDaily . Получено 25 ноября 2022 г. с сайта www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210408152301.htm

Кампус Университета Британской Колумбии в Оканагане.