Nghiên cứu ứng dụng enzyme để tẩy mực trong xử lý giấy tái chế

Năm 2015, TS. Cao Văn Sơn, Công ty TNHH Viện công nghiệp Giấy và Xenluylô, Tổng công ty Giấy Việt Nam và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng enzyme để tẩy mực trong xử lý giấy tái chế với mục tiêu xây dựng được quy trình công nghệ và mô hình thiết bị ứng dụng chế phẩm enzyme để tẩy mực trong xử lý giấy tái chế (giấy báo loại và giấy loại môi trường) nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi bột giấy và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Giấy loại thường có ba loại chính: hỗn hợp các tông cũ (OCC), giấy báo cũ (ONP), tạp chí cũ, sách cũ.... và hỗn hợp giấy loại văn phòng.

Các dây chuyền khử mực giấy loại hiện nay phần lớn đều sử dụng tác nhân hóa học cho quá trình xử lý ban đầu. Việc sử dụng hóa chất trong quá trình khử mực giấy loại cho phép cải thiện mức độ loại mực và tăng độ trắng của bột DIP. Tuy nhiên, những hóa chất này có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý triệt để. Những phương pháp này chi phí thường rất cao, hiệu suất thu hồi bột thấp, ngoài ra các hóa chất sử dụng trong quá trình khử mực còn tác động, làm ảnh hưởng tới tính chất cơ lý của xơ sợi.

Nhóm nghiên cứu chọn phương pháp tuyển nổi để khử giấy loại, Đây là phương pháp phổ biến, hiệu quả, đang được sử dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Nghiên cứu tập chung chủ yếu vào xác lập điều kiện công nghệ (pH, nhiệt độ, thời gian xử lý mức dùng các enzym, tỷ lệ các enzym cellulase, xylanase, lipase hoặc α-amylase trong hỗn hợp enzyme) phù hợp nhất để thay thế một phần hoặc toàn bộ tác nhân hóa học trong công đoạn xử lý nguyên liệu ban đầu đối với hai loại nguyên liệu: giấy báo loại và giấy loại văn phòng trong quá trình khử mực nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi bột giấy, giảm hàm lượng bụi, nâng cao chất lượng bột DIP và giảm hàm lượng chất thải trong nước thải của quá trình sản xuất. Đồng thời tiến hành xác lập quy trình công nghệ, mô hình thiết bị sử dụng enzyme cho khử mực giấy loại văn phòng và giấy báo loại. Tiến hành chạy thử nghiệm quá trình khử mực giấy loại văn phòng và giấy báo loại tại 02 đơn vị sản xuất.

Các kết quả đạt được qua quá trình nghiên cứu như sau:
- Đã nghiên cứu và lựa chọn được 4 loại enzym khác nhau phù hợp cho quá trình khử mực giấy báo loại và giấy loại văn phòng: enzyme lipase SUKALip - Trung Quốc; Enzyme amylase AU-PEA550- Trung Quốc; Enzym cellulase AU-PEA 91 - Trung Quốc; Enzym xylanase Papyrase IL 403 (UAE).

- Đã nghiên cứu, lựa chọn được tổ hợp enzym và các điều kiện công nghệ phù hợp nhất để thay thế các hóa chất của giai đoạn xử lý nguyên liệu trong khử mực giấy báo loại; mức dùng enzym xylanase/ cellulase/lipase theo khối lượng là: 0,0105%/0,006%/0,010% với hoạt tính Enzym lipase 1078,5U/g mẫu khô theo phương pháp Quyen DT et al,. (2005); Enzym cellulase 285,76U/g mẫu khô theo phương pháp Serief et al (2010), Enzym xylanase 342,52 U/g mẫu khô theo phương pháp Belfaquih et al (2002); pH=7; thời gian xử lý 40 phút; Nhiệt độ xử lý 40oC. Chất lượng bột giấy đạt: Hiệu suất thu hồi 86,3%; chiều dài đứt 4119m; Chỉ số xé 8,56 mN.m2/g; Chỉ số chịu bục 2,21kPa.m2/g; Chỉ số Eric 456ppm (mức độ loại mực>90%); Độ trắng đạt 58,6% ISO.

- Đã xây dựng được quy trình công nghệ quy mô phòng thí nghiệm (công suất 280g/mẻ) ứng dụng tổ hợp enzym xylanase/cellulase/lipase cho khử giấy báo loại đạt yêu cầu về chất lượng và hiệu suất thu hồi bột cao hơn 3% so với phương pháp truyền thống.

- Nghiên cứu, lựa chọn được tổ hợp enzym và các điều kiện công nghệ phù hợp nhất để thay thế các hóa chất của giai đoạn xử lý nguyên liệu trong khử mực giấy văn phòng; mức dùng enzyme xylanase/ cellulase/lipase/α-amylase trên dây chuyền sản xuất bột DIP và dây chuyền sản xuất giấy vệ sinh của Công ty giấy tissue Sông Đuống và chi nhánh Công ty Diana Bắc Ninh. Chất lượng bộ DIP thu được tương đương với quy trình thông thường, các chỉ số về nước thải đều thấp hơn. Chi nhánh Công ty Diana Bắc Ninh: TSS giảm 7,6%; COD giảm 13,7%; BOD5 giảm 16,7% và chi phí giá thành sản phẩm lần lượt là 104.907 đồng và 42.000 đồng.

- Nghiên cứu, ứng dụng thành công enzym vào trong quá trình khử mực giấy loại sẽ mở ra một hướng mới trong nghiên cứu và ứng dụng các chế phẩm sinh học dùng cho công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nguyên - nhiên - vật liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hạ giá thành sản phẩm và tăng tính cạnh tranh của các sản phẩm giấy. Các kết quả của đề tài sẽ là cơ sở khoa học cho việc chuyển giao công nghệ vào thực tế sản xuất tại các nhà máy sản xuất giấy có dây chuyền khử mực giấy loại như: Công ty cổ phần Giấy BBP, Công ty Cổ phần Diana, Công ty giấy Tissue Sông Đuống, Công ty cổ phần giấy Sài Gòn,...