В развитых странах, по разным оценкам, сейчас утилизируется около 50% макулатуры. Развиваются бумагоперерабатывающие предприятия. Однако из-за особенностей бумажных волокон полностью отказаться от вырубки лесов невозможно.
Целлюлоза богата водой, что позволяет образовываться огромному количеству водородных связей, которые и удерживают бумажные волокна в листе бумаги вместе. «Однако при каждой новой переработке такой бумаги восстанавливается лишь 80 процентов этих связей», — говорит Юйлинь Дэн, специалист по химической и биомолекулярной инженерии, профессор Технологического института Джорджии.
Древесное или целлюлозное волокно (вверху) содержит большое количество молекул воды, обеспечивающих водородные связи с соседними волокнами в готовой бумаге. При каждой новой переработке это волокно все более деформируется, обезвоживается, теряет эластичность и, наконец, не имея достаточных по площади поверхностей для такого рода связывания (справа), превращается в отходы. (На снимке показаны поперечные срезы — целые волокна имеют характерную удлиненную форму.)
Инженеры пока не могут предложить экономически эффективного процесса для восстановления исходных свойств многократно использованной целлюлозы, поэтому они сосредоточились на снижении стоимости переработки более свежих волокон бумаги.
Главная задача заключается в совершенствовании способа избавления от «липучек»: массы всевозможных клейких веществ от почтовых марок, этикеток, изолент, скотча, журнальных корешков и множества других вещей. Эти посторонние примеси легко разрушаются. Проникая сквозь крупноячеистое сито, они забивают собой оборудование. Для их улавливания приходится пропускать макулатурные массы через медленнодействующее и энергоемкое мелкоячеистое сито.
Как заметил Дэн, в бумажной промышленности уже целое десятилетие пытаются найти химический процесс, который бы разрушал подобные клейкие вещества, однако эта проблема «так и не решена полностью». Сложной задачей стало также сведение до минимума загрязнения воды, которая используется в процессе переработки бумажных волокон и требует очистки перед повторным использованием.
Снизить затраты на переработку помогла бы более тщательная предварительная сортировка макулатуры, способствующая увеличению спроса на бумагу из вторичного сырья и сокращению размеров свалок мусора.
Хотя городская администрация нередко обязывает жителей рассортировывать выбрасываемую бумагу по категориям (например, картон, газеты и пр.), большая часть отходов все равно доставляется в центры сбора вторичного сырья в перемешанном состоянии. До 95% поступающей макулатуры приходиться сортировать по сортам вручную, что увеличивает затраты.
Лишь совсем недавно появились машины для автоматической сортировки отходов, причем более совершенные сенсоры к таким машинам по-прежнему находятся в стадии разработки. Как заметил Ричард Вендитти, доцент Университета штата Северная Каролина и эксперт по древесине и бумаге, улучшенное сортировочное оборудование не только снизило бы затраты на переработку макулатуры. С его помощью можно было бы направлять на переработку куда более однородный материал, расходовать в этом технологическом процессе меньшее количество химикатов, воды и электроэнергии.
В автоматических сортировочных машинах поток бумажных отходов, проходя через наклонный дисковый сепаратор (не показан), равномерным тонким слоем распределяется на ленте конвейера . Видимые и инфракрасные лучи света идентифицируют каждую деталь по цвету или блеску, а воздушные струи отбрасывают ее в соответствующий лоток.
Знаете ли вы, что?..
- Чем выше качество готовой продукции, тем она дороже, т. к. приходится вводить всё новые технологические операции. Картон из вторичного сырья для упаковок пищевых продуктов или обуви значительно дешевле, чем картон из древесной целлюлозы. Несколько меньше разница в стоимости гофрированного картона или газетной бумаги. На офисной бумаге вообще нельзя сэкономить.
- По данным Американской ассоциации леса и бумаги, 86% домовладельцев участвуют в муниципальных программах сбора вторичного сырья. Школы менее охотно участвуют в этом процессе, а бизнес вообще не заинтересован в сдаче макулатуры. Однако быстро развивающиеся страны, например Китай, весьма заинтересованы в макулатуре как дешёвом сырье.
- В первых автоматических сортировочных машинах сенсоры способны распознавать главным образом цвет проходящей на ленте конвейера бумаги, что позволяет отделять, скажем, коричневые пакеты от листов копировальной бумаги. Разработкой более совершенных сенсоров занимаются сейчас такие компании, как MSS, Inc. в городе Нэшвилл, штат Теннесси, а также университетские лаборатории, чья работа финансируется Министерством энергетики США. Эти новые образцы смогут отличать черно-белые листы офисных документов от такого же цвета газетных полос, а также выявлять разницу в глянце у различных видов потребительской упаковки.
Scientific American, 2006, November, p. 102–103.