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把纸张重新变为木材

2022年04月28日 松原机械设备网

把纸张重新变为木材

科学家开辟木材资源循环利用新路通常的造纸过程是这样的,人们首先将木材碾碎,然后取出纤维造纸。纸张被使用后,可多次作为再生纸重复利用,直到纤维变得过短而无法再生。这时,唯一的出路就是付之一炬。

前不久,科学家发明了一种将这样的纸张重新变为木材的新方法,为循环利用木材资源开辟了一条新路。 “无论是将废纸制成再生纸,还是将废木料碾碎后制成木屑板或纤维板,其实都称不上是真正的循环利用。将眼前的垃圾加工成其它制品,总有一天还是会变成垃圾。如果在生产过程中使用了粘合剂,就几乎无法分离了。只有实现了‘木材→纸张→木材’这样一个循环过程,才称得上真正的循环利用。”科学家这番言简意赅的解释,令人茅塞顿开。 接着,科学家向人们展示了一块褐色的半圆形物质,无论外观和触感,和木材几乎一模一样。稍稍用力挤压,尽管出现少许变形,但十分坚硬。截面当然没有年轮,但能看到类似柳桉木那样的花纹。如果不听介绍,你肯定不会相信组成这种物质的材料就是废纸。

研究人员在实验中发现,将浸湿的滤纸重叠在一起,就会生成由氢的结合产生的纤维聚合体。少许用力,这种聚合体就会断裂。不过,只要在其空隙渗透少量木质素,就能包覆纤维后成为木质,并具有较高的疏水性和耐久性。 木质,由纤维素、半纤维素等纤维质和将其结合在一起的高分子化合物木质素组成。它们之间的关系,就如同钢筋与混凝土。纤维只有被称作木质素的“混凝土”包覆后,才能成为具有奇异性能的木材。但是,在对木材进行化学加工的过程中,最多考虑的是如何提取纤维,并不注意木质素。随着对木质素研究的不断深入,科学家开始考虑如何将木质素的独特性能应用于木材资源的循环利用之中。迄今为止的造纸工艺为了提取纤维,使用高温高压破坏与纤维形成一体的木质素。为了提取木质素,只能采取破坏纤维质的方法。首先,在小块植物体添加与木质素有着良好亲和性的苯酚化合物,另外再添加酸水溶液后,纤维素等就很快变成了碳水化合物。由于碳水化合物具亲水性,木质素具疏水性,两者可在溶液中进行分离。木质素因为被苯酚化合物所包覆,不仅不会受到酸的攻击,而且会在与酸的界面出现选择性变换,受到较为稳定的木质素苯酚的诱导。 天然木质素结构复杂,特性模糊。成为木质素苯酚后,分子呈线状,结构均等,具有130℃的明确熔点,冷却后成为单一的固体。科学家将上述转化过程命名为“相互分离系统”。实现该过程除原材料和化学试剂外,只需烧杯和玻璃棒,并可在常温下进行。既不需要高温高压处理,也不需要耗费大量时间,这为花费较少投资进入大规模生产提供了可能。 前面介绍的特种物质,就是首先将由废纸制成的纸浆定形,然后再加入木质素,待出现木质化后,就成为形状各异的产品了。一旦再次废弃,只要分离纤维和木质素,就能进行下一次循环利用。

利用这一原理,科学家为人们描绘了这样一幅美好的前景:森林资源,首先将作为木材加以利用;在该过程中产生的废料和木制品废弃物,利用“相互分离系统”分解为碳水化合物和木质素苯酚;木质素苯酚与废纸纤维结合后,成为复合植物材料,该产品一旦废弃,仍可重新分离后使用;碳水化合物,则作为分子原材料使用,除可分解为低聚糖和葡萄糖外,发酵后成为乙醇,脱水后则成为乙烯,这些都是十分重要的工业原料。因为处理装置的低能耗和低成本,几乎所有的砍伐现场和木材加工厂都可配备这样的装置。在现场直接生产碳水化合物和木质素苯酚后,材料的运输成本也将大大降低。由于95%的石油制品均来自木材成份,木材加工业今后也许将成为足以与石油化学工业相抗衡的新兴工业。 对木材资源进行循环利用,将有效减少煤炭和石油资源的消耗,从而大量降低二氧化碳的排放。一旦实现了真正意义上的森林资源保护,必将构筑起人与森林的新型关系,地球也将变得更加美好。

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