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產業關注:造紙工業的“酶”好未來

2015-01-27 15:13 來源:中國科學報 責編:顧穎瑩

摘要:
近年來隨著生物技術的發展,生物酶制劑的生產水平不斷提高,不僅促進了酶制劑在生物制漿、生物漂白、廢紙生物脫墨、酶法紙漿改善性能及樹脂生物控制等方面的應用,還體現出酶技術在減輕制漿造紙工業環境污染、改善紙漿性能等方面的潛力。
    【CPP114】訊:近年來隨著生物技術的發展,生物酶制劑的生產水平不斷提高,不僅促進了酶制劑在生物制漿、生物漂白、廢紙生物脫墨、酶法紙漿改善性能及樹脂生物控制等方面的應用,還體現出酶技術在減輕制漿造紙工業環境污染、改善紙漿性能等方面的潛力。
  
  傳統工業化學品消耗嚴重
  
  造紙工業中的制漿工段是通過機械或化學方法破壞植物細胞壁,去除木質纖維素原料中纏繞著纖維素的木質素及半纖維素等,使纖維素得到分離和利用。因此,造紙制漿工段需要消耗大量能量和化學品,同時可能對纖維素產生損害。
  
  以木材纖維為原料的制漿造紙工業為例,為了溶解除去木質素和半纖維素,釋放纖維素,利用化學法制漿時需要在木屑蒸煮制漿過程中大量使用氫氧化鈉、硫化鈉、亞硫酸鈉等化學品;使用廢紙為原料的制漿和脫墨過程,則主要使用氫氧化鈉、硅酸鈉和表面活性劑等;在制漿漂白工段則主要使用含氯化合物、過氧化氫、臭氧等氧化劑。
  
  為了改善造紙工藝及紙漿性能,造紙過程還使用各種化學助劑、增強劑、漿紗助劑及涂布膠黏劑等化學品,使得制漿造紙工業成為化學品使用及排放的主要輕工業之一。
  
  酶制劑助力綠色發展
  
  隨著工業生物技術的不斷發展,新的酶分子逐步被挖掘,高效的酶制劑發酵生產及應用水平的不斷提升,如何提高酶制劑在制漿造紙工業的應用效率、降低生產成本成為科學家與工業界關注的熱點。
  
  近十年來,通過生物科學家與制漿造紙工程人員的協同,酶制劑應用于制漿造紙,并在生物制漿中減少能耗及有害物質的使用等方面取得顯著性成果。
  
  生物制漿是指通過產酶微生物或酶制劑對木質纖維的預處理,破壞木質素或半纖維素的結構,促進其在機械或化學制漿過程中的脫落速度,有利于纖維素的分離,同時達到減少能量和堿的消耗,縮短制漿時間,改善制漿質量的目的。
  
  例如,白腐菌就已被廣泛應用于生物制漿的研究。白腐菌含有豐富的漆酶,可以有效分解木質纖維中的木質素,更重要的是白腐菌作為擔子菌綱絲狀真菌,在木材等原材料混合培養預處理中能穿透木質原材料釋放胞外酶,促進木質素分解。
  
  隨著人們環保意識的增強,為了減少造紙工業中氯排放對環境的影響,開發無氯漂白工藝也是制漿造紙工業的重點,紙漿生物酶漂白是具有開發前景的無氯漂白途徑之一。木聚糖酶和漆酶就是造紙工業中應用于生物漂白主要酶種。
  
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