Бумага из соломы: технология производства, оборудование, рентабельность бизнеса

Подобно древесине, солома хорошо подходит для создания различной бумаги, ведь у них одна основа – целлюлоза.

Изготовление бумаги из соломы не только сохраняет экологию (ведь чем больше будет использовано соломы, тем меньше срубят деревьев), но и может оказаться довольно прибыльным бизнесом.

Особенно если позиционировать бумагу в качестве натурального продукта.

Технология

Благодаря тому, что основным компонентом соломы является целлюлоза, технология изготовления бумаги из этого материала во многом сходна с той, что используют при переработке древесины.

Упрощенно технология получения бумаги или картона из соломы выглядит следующим образом:

• измельчение исходного сырья;
• замачивание в растворе щелочи или кислоты (гидролиз);
• обработка паром с последующей промывкой;
• повторное измельчение и очищение от примесей;
• обработка препаратами, придающими смеси необходимые свойства;
• удаление лишней влаги и прессование;
• утилизация стоков.

Измельчение исходного сырья

Несмотря на то, что бумага выглядит целостной, она состоит из небольших обрезков целлюлозы, длина которых находится в диапазоне от долей до единиц миллиметра. Кроме того, небольшие кусочки соломы легче перерабатывать, чем целые стебли, поэтому их измельчают с помощью различных механизмов, например, тех, о которых мы рассказывали в этой статье.

Выбор таких механизмов зависит от многих факторов, поэтому их подбирают под конкретную линию производства бумаги или картона.

Гидролиз

Солома – это стебли злаковых и других растений, отделенные от корней и плодов, а также обладающие невысокой влажностью.

Чем меньше их влажность, тем более жесткими становятся волокна целлюлозы и лигнина, поэтому перед дальнейшей обработкой исходный материал замачивают, но не в воде, а в растворе щелочи.

Это необходимо для уничтожения всех патогенных микроорганизмов, а также расщепления связанных с гемицеллюлозой кислот и разделения материала на целлюлозу и лигнин (гидролиз). Выбор реактива для раствора зависит от свойств конечного продукта, поэтому применяют как щелочи, так и кислоты.

Обработка паром с последующей промывкой

Этот этап необходим для удаления лигнина, являющегося смесью ароматических веществ, причем именно во время него образуются наиболее токсичные стоки, представляющие серьезную угрозу для окружающей среды.

Раствор, применяемый для обработки, сливают, а полученную массу тщательно пропаривают, продолжая сливать токсичную жидкость. Пропаренную массу промывают, чтобы удалить остатки химикатов или промежуточных продуктов.

Повторное измельчение и очищение от примесей

Промытую частично измельченную солому направляют на повторное измельчение, где ее не только рубят на мелкие кусочки, но и растрепывают, чтобы приготовить к последующей очистке.

Без такого измельчения можно получить лишь крайне грубый картон, поэтому даже для получения туалетной или обойной бумаги измельчение необходимо.

После измельчения смесь очищают от всего, что может ухудшить качество готового продукта. Для изготовления некоторых видов грубой бумаги и картона этот этап необязателен.

Измельченный материал снова смешивают с водой, чтобы придать ему пластичность и подвижность, а также обеспечить возможность передвижения по трубам. Чаще всего именно эту смесь называют пульпой, хотя иногда этот термин применяют и к промытой массе, подвергнутой щелочному или кислотному гидролизу с последующим пропариванием.

Обработка препаратами

Склеивающие (вяжущие) свойства целлюлозы не слишком велики, поэтому смесь обрабатывают препаратами, которые сделают будущую бумагу более прочной.

На этом же этапе добавляют реагенты, которые придают готовому продукту те или иные свойства, то есть:

• упрочняют;
• окрашивают;
• отбеливают;
• придают глянец;
• делают пригодным или непригодным для письма обычными ручками.

Удаление лишней влаги и прессование

Эту операцию, вне зависимости от типа исходного сырья, выполняют с помощью бумагоделательных или картоноделательных машин, которые удаляют из смеси лишнюю воду, а затем прессуют бумажную массу до необходимой плотности.

Тип машин зависит от того, какой продукт должен быть на выходе, поэтому правильно подобрать такое оборудование может лишь квалифицированный технолог.

Это же в полной мере относится и к остальному оборудованию, которое должно соответствовать:

• исходному сырью;
• готовому продукту;
• объему производства;
• технологии производства бумаги.

Очистка и утилизация отходов

Отходы, возникающие при переработке соломы в бумагу, равно как на любом другом целлюлозном производстве, очень токсичны, причем довольно большая доля приходится на лигнин и его производные.

Во времена СССР такие жидкости сливали в реки или высушивали для получения порошкового лигнина, что приводило к серьезному загрязнению природы, однако сейчас существуют технологии, способные во много раз снизить токсичность стоков.

Эти технологии основаны на природном механизме перегнивания органики, то есть лигнин и его производные превращаются в гумус, то есть перегной, с помощью определенных бактерий и микроорганизмов.

Такие технологии позволяют не только снизить токсичность стоков, но и превратить лигнин в удобрение, ведь гумусообразующие бактерии перерабатывают его столь же эффективно, как и целлюлозу, единственное отличие в том, что для переработки лигнина требуется больше времени.

Если правильно организовать процесс перегнивания и добавить к лигнину необходимые компоненты, то готовое удобрение можно будет продавать не только на территории РФ, но и за границей.

Прибыльность бизнеса

Стабильно высокий спрос на бумагу и упаковочные материалы позволяет наладить прибыльный бизнес, однако для этого необходимо сочетание следующих факторов:

• бесплатной соломы в достаточном объеме;
• наличия помещений или земельных участков, оборудованных для долговременного хранения соломы;
• электроэнергии по низкому тарифу;
• воды по низкому тарифу;
• расположения всего комплекса на собственной земле;
• наличия хороших дорог;
• наличия постоянных покупателей, готовых сразу же забирать весь объем продукции по хорошей цене;
• наличия квалифицированного персонала, особенно технологов и наладчиков оборудования;
• достаточного финансирования;
• доступа к современному оборудованию по минимальной цене (без цепочки посредников);
• хорошего отношения с руководством района, города и области.

Если любой из этих факторов отсутствует, то запустить прибыльный бизнес вряд ли получится. Одной из проблем, которые будут стоят перед таким бизнесом, является конкуренция с уже существующими целлюлозно-бумажными комбинатами (ЦБК) и другими предприятиями, работающими в этой сфере.

Несмотря на очень высокую цену традиционного сырья, то есть древесины, они могут снижать стоимость продукции за счет:

• отлаженной технологии;
• хорошо налаженной логистики;
• устоявшихся торговых связей;
• использования макулатуры и других видов вторичного сырья.

Стоимость оборудования

Мы подготовили небольшой обзор установок оборудования, необходимого для получения целлюлозы и производства бумаги из соломы. В него вошли не все устройства, необходимые для такого производства, однако это поможет вам оценить общий уровень затрат.

Бумагоделательная установка ZYDF4000E-4

Эта китайская машина производит туалетную бумагу из любой пульпы, в том числе соломенной.

Вот ее характеристики:

Линия по производству

Эта линия полного цикла оснащена всем оборудованием и подходит для переработки любых целлюлозосодержащих материалов в бумагу. Ей уже 9 лет и по производительности она сопоставима с описанной выше бумагоделательной машиной, однако даже сейчас ее цена составляет 50 миллионов рублей, поэтому стоимость такой же, но полностью новой, линии будет в 2–3 раза выше.

Как сделать бумагу в домашних условиях?

Если вы решили сделать бумагу из соломы самостоятельно, то вам потребуются следующие инструменты:

• соломорезка или ножницы для измельчения материала;
• пластиковые ведра для воды и щелочного раствора;
• кастрюля из нержавеющей стали для вываривания;
• мелкое неметаллическое сито для оцеживания пульпы;
• блендер для финишного измельчения;
• черпак;
• деревянную рамку с мелкой неметаллической сеткой по размеру будущего листа;
• ровные деревянные доски, размером немного больше листа готовой бумаги;
• войлочные или матерчатые полотенца;
• электрическая или газовая печка.

Кроме того, вам потребуются следующие материалы:

• каустическая сода или древесная зола;
• чистая вода;
• средства для отбеливания (если вы хотите сделать беленую бумагу);
• акварельные краски (если вам нужна цветная бумага);
• крахмал или клей ПВА (если вы хотите увеличить прочность бумаги).

Порядок действий

Чтобы превратить солому в бумагу, действуйте так:

1. Переберите материал, чтобы удалить из него листья, а также убрать все соломинки, пораженные вредителями или болезнями, а также сильно отличающиеся по цвету.
2. Измельчите материал. Если его немного, то используйте ножницы, если же вы запланировали изготовление большого объема бумаги, то лучше выполнить эту операцию с помощью соломорезки.
3. Сделайте щелочной раствор, для этого добавьте в воду каустическую соду или золу (без древесного угля) в соотношении 10:1, то есть на 1 л воды берите 100 грамм препарата.
4. Замочите в этом растворе измельченную солому. Чем больше времени она проведет в растворе, тем мягче будет бумага. Оптимально двое суток. Если для вас это слишком долго, то поставьте емкость с раствором на печку, затем доведите до кипения и кипятите 3–5 часов.
5. Слейте раствор в пластиковую емкость для последующей утилизации.
6. Промойте размягченную солому водой чтобы удалить щелочь и часть лигнина.
7. Залейте готовый материал водой в соотношении 1:10, на 1 кг соломы 10 л воды.
8. Измельчите полученную смесь с помощью кухонного блендера или любого другого аналогичного устройства.
9. Если вы хотите изменить цвет бумаги, то добавьте в смесь отбеливатель или краситель, затем подождите 1–2 часа. Если хотите сделать бумагу прочней, то добавьте крахмал или клей в соотношении 100:1, то есть на 10 л раствора 100 гр клея или крахмала.
10. Установите деревянную рамку над тазиком или иной емкостью, затем черпаком набирайте смесь и выливайте в рамку. Помните, чем больше смеси вы нальете, тем толще получится бумага.
11. Когда большая часть воды стечет и на рамке останется оцеженная солома, осторожно переверните рамку и поставьте на ровный кусок войлока или иного впитывающего материала, чтобы эта оцеженная масса листом упала на него.
12. Прикройте сверху вторым куском впитывающего материала.
13. Через 5–10 мин снимите верхний лист материала и накройте массу доской.
14. Осторожно переверните доску, чтобы она оказалась снизу, а будущая бумага сверху, затем накройте второй доской.
15. Положите обе доски на ровный пол и встаньте на них. Чем больший вес будет приложен, а также, чем дольше бумага будет под давлением, тем меньше будет ее толщина и выше плотность.
16. Через 5–15 минут сойдите с досок, снимите верхнюю доску и снимите с нижней доски почти готовую бумагу.
17. Положите бумажный лист в проветриваемое и не слишком светлое помещение без сквозняков и уже на следующий день бумажный лист будет готов.

Меры безопасности

Приступая к самостоятельному изготовлению бумаги, помните: водный раствор каустической соды или золы является очень сильной щелочью, которая, попав на кожу или в глаза, приводит к появлению химических ожогов.

Поэтому при работе с ней необходимо не только максимальное внимание, но и специальная одежда.

Лучшим выбором для этого является общевойсковой защитный комплект (ОЗК). Кроме того, во время кипения, смесь выделяет ядовитые вещества, поэтому нельзя работать с ней без противогаза или респиратора с защитой глаз.

Не разводите и не используйте щелочной раствор в алюминиевой или эмалированной кастрюле, применяйте только стеклянную посуду или емкости из специальной нержавеющей стали, устойчивой к воздействию щелочей.

Такие емкости можно найти в химических лабораториях и на различных химических производствах. После окончания процесса гидролиза у вас останется довольно много токсичной жидкости, которую можно вывезти на свалку или утилизировать в своем огороде.

Если вы решите утилизировать ее самостоятельно, то вам потребуется большая компостная куча, в которой послойно уложены:

• различные органические отходы;
• садовый грунт;
• навоз или помет.

Разбавляйте эту жидкость чистой не хлорированной водой в соотношении 1:10, затем выливайте на компостную кучу по 5–10 л 1–2 раза в неделю и сразу же поливайте кучу любыми биодеструкторами, например, препаратом Тамир от российского производителя «ЭМ технологии».

Уже через полгода вылитая на компостную кучу жидкость перестанет быть токсичной, а через 2–3 года полностью превратится в гумус, пригодный для внесения под любые растения.

Видео по теме

В данном видео описан процесс изготовления бумаги из соломы на специальном оборудовании:

Заключение

Солома хорошо подходит для изготовления бумаги, однако для организации и запуска такого бизнеса потребуется вложение десятков, а то и сотен миллионов рублей.

Преимущество такого производства в том, что оно:

• использует почти бесплатное возобновляемое сырье;
• обеспечивает утилизацию отходов выращивания злаковых и иных культур;
• при правильной организации оказывает минимальное негативное влияние на окружающую среду, ведь даже соломенный лигнин превращается из яда в натуральное удобрение.