تولید انرژی از پسماندهای زیست پلیمری طبیعی صنایع کاغذسازی برای کاهش آثار منفی زیست محیطی

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 هیات علمی دانشگاه گرگان

چکیده

کارخانه‌های خمیر کاغذ و کاغذسازی مقادیر مختلف و درخور توجهی از ضایعات زیست‌پلیمرهای سرشار از انرژی شامل ضایعات چوب، پسماندهای فرایند تولید کاغذهای بازیافتی، انواع کاغذهای بازیافتی با کیفیت ضعیف و لجن کاغذسازی را در تمام مراحل فراوری شامل آماده‌سازی چوب، تولید خمیر کاغذ و کاغذ، بازیابی مواد شیمیایی، عمل‌آوری کاغذهای بازیافتی و تصفیه پساب، ایجاد می‌کنند. مقدار این ضایعات به سطح فناوری، نوع خمیر کاغذ و کاغذ و کیفیت ماده اولیه چوبی بستگی دارد. در مجموع، فرصت‌های درخور توجهی برای بازیابی انرژی مصرفی از این ضایعات و به‌ویژه کاهش آثار منفی زیست‌محیطی در صنایع کاغذسازی ایجاد می‌شود. به‌طور کلی، امروزه در بیشتر صنایع کاغذسازی دنیا بازیابی انرژی از ضایعات زیست‌پلیمرها به‌عنوان فرایندی مطلوب مورد توجه قرار گرفته است. به‌کارگیری چنین فناوری‌های جدیدی در صنایع کاغذسازی می‌تواند به بهره‌وری بیشتر، سرمایه‌ گذاری کمتر و عملیات ایمن‌تر در مقایسه با عملیات متداول، منجر شود که از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی استفاده می‌کنند. به‌طوری که بسیاری از محصولات کارخانه‌های خمیر کاغذ و کاغذ، بیش از نیمی از انرژی مورد نیاز خود را از سوخت‌های زیست‌توده ضایعات جامد، به‌دست می‌آورند. افزون بر امکان بازیابی انرژی گرمایی، سوزاندن پسماندهای زیست‌پلیمرها دارای مزایای دیگری مانند کاهش آلودگی هوا، مقدار دفن سطحی و مقدار و حجم ضایعات است. از انرژی بازیابی‌شده می‌توان در سامانه‌های گرمایشی و تولید برق استفاده کرد. همچنین، می‌توان از بقایای چوب استفاده مناسب‌تری کرده و ارزش افزوده بیشتری به‌کمک زیست‌پالایشگاه برای آن‌ها ایجاد کرد. در این مقاله، وضعیت فعلی و چگونگی استفاده از ضایعات جامد ایجادشده به‌عنوان منبع تولید انرژی در کارخانه‌های خمیر کاغذ و کاغذسازی بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Energy Production from Natural Biopolymeric Wastes of Paper Industries to Reduce Adverse Environmental Effects

نویسنده [English]

  • Ali Ghasemian 2
1 Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
2 Faculty
چکیده [English]

Pulp and paper industries produce various and considerable amounts and types of
energy-rich natural biopolymeric wastes including wood wastes, residuals from
recycled paper production process, various low-quality recovered papers and mill broke
and papermaking sludge in all mill operations including wood preparation, pulp and paper
production, chemicals recovery, recycled papers processing and wastewater treatments.
The volume of these biopolymeric wastes depends on the technological advances, pulp
and paper grade and quality of the wood raw material, which provide notable opportunities
for the recovery of consumed energy and, especially to reduce adverse environmental
effects in paper industries. Generally, energy recovery from natural biopolymeric wastes
has been currently considered as a desirable and feasible process in most paper industries
of the world. Application of such novel technologies in paper industries can result in
higher productivity, lower investment costs and safer operations compared to conventional
productions that consume fossil fuels to produce energy. In addition to energy recovery,
burning the natural biopolymeric wastes has some advantages such as lowering the air
pollution, land-fill operations and the amount and volume of the wastes. The recovered
energy can be used in heating systems and power production. A biorefinery bears the aim at
producing high-value bio-based chemicals rather than biofuels. The current status of world
solid wastes and know-how knowledge of their use as an energy source in the pulp and
paper industries are reviewed in the present study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • biopolymer
  • natural sources
  • energy recovery
  • paper making
  • pulp
1. Jones J.M., Lea-Langton A.R., Ma L., Pourkashanian M., and Williams A., Pollutants Generated by the Combustion of Solid Biomass Fuels, Springer, London, 9-24, 2014.
2. Popa V.I. and Volf I., Contribution to the Complex Processing of Biomass, Nordic Wood Biorefinery Conference, Stockholm, 229-236, 23-24 September, 2008.
3. Kumar R., Tabatabaei M., Karimi K., and Horváth I.S., Recent Updates on Lignocellulosic Biomass Derived Ethanol. A Review, Biofuel Res. J., 9, 347-356, 2016.
4. Demirbas A., Biorefineries for Biomass Upgrading Facilities, Springer, Switzerland, 3-73, 2010.
5. Srivastava N., Srivastava M., Mishra  P.K., and Pardeep S., Applicationof Cellulases in Biofuels Industries: An Overview, J. Biofuels Bioenergy, 1, 55-63, 2015.
6. Hagelqvist A., Nilsson T., Granstrom K., Mansson B., and Mattiasson B., Sludge from Pulp and Paper Mills for Biogas Production, Ph.D. Thesis, Karlstad University Studies, Sweden, September 2013.
7. Bowyer J., Howe J., Guillery P., and Fernholz K., The US Pulp and Paper Industry: A Key Player in the Coming Bio-Revolution, Dovetail Partners, USA, 1-9, 2005.
8. Budzyn S. and Tora B., Biomass Fuel Based on Wastes from the Paper Industry, 1st International Conference on the Sustainable Energy and Environment Development (SEED 2016), 1-7, Poland, May 17-19, 2016.
9. Pandey B.K., Kumar A., and Srivastava S., Energy Generation from the Biomass in Pulp and Paper Mill, Int. J. Emerging Technol. Adv. Eng., 4, 462-473, 2014.
10. Nong G., Zhou Z., and Wang S., Generation of Hydrogen, Lignin and Sodium Hydroxide from Pulping Black Liquor by Electrolysis, Energies, 13, 1-11, 2016.
11. Hamaguchi M., Cardoso M., and Vakkilainen E., Alternative Technologies for Biofuels Production in Kraft Pulp Mills Potential and Prospects, Energies, 5, 2288-2309, 2012.
12. Handbook of Pulp, Sixta H. (Ed.), Wiley–VCH, Germany, 967-996, 2006.
13. Gavrilescu D., Energy from Biomass in Pulp and Paper Mills, Environ. Eng. Manage. J., 7, 537-546, 2008.
14. World Bank Group, Environmental, Health, and Safety Guidelines Pulp and paper mills, http://www.ifc.org/wps/wcm/connect, available in 10 December 2007.
15. Pontual L., Mainier B., and Gilson B.A.L., The Biogas Potential of Pulp and Paper Mill Wastewater: An Essay, Am. J. Environ. Eng., 5, 53-57, 2015.
16. Handbook of Paper and Board, Hamm U. and Holik H. (Eds.), Wiley-VCH, Germany, 422-445, 2006.
17. Porteous A., Dictionary of Environmental Science and Technology, John Wiley and Sons, New York, 600-700, 2007.
18. Mirshokraei S.A., Pulp and Paper Terminology (Persian), Aeeizh, Tehran, 100-350, 2013.
19. Dessbesell L., Yuan Z., Hamilton S., Leitch M., Pulkki R., and Xu Ch., Bio-Based Polymers Production in a Kraft Lignin Biorefinery: Techno-Economic Assessment, Biofuels, Bioprod. Biorefin., 12, 239-250, 2017.
20. Agrawal A., Kaushik N., and Biswas S., Derivatives and Applications of Lignin– An Insight, The Scitech, 7, 30-36, 2014.