Чем вредит бумага природе
Бумага: как ее производство влияет на окружающую среду
Репост
Современный мир сложно представить без бумаги. Считается, что по сравнению с пластиком бумага – более экологичный материал, но рассмотрим подробнее, как выглядит процесс ее производства и какой он оставляет экологический след.
Главный элемент в производстве бумаги – древесина. Обычно используется древесина хвойных деревьев, таких как ель, сосна и пихта, а также некоторых быстрорастущих лиственных пород, таких как эвкалипт. Древесина любого типа состоит из целлюлозных волокон, связанных между собой натуральным клеем – лигнином. Таким образом, первый этап заключается в удалении большей части лигнина, чтобы позволить целлюлозным волокнам отделиться и принять другую форму.
Но не так легко обработать материал, который достаточно прочен, чтобы поддерживать гигантские стволы и кроны деревьев. Сначала идет процесс «варки целлюлозы», который обычно включает дробление древесины на щепки, а затем ее варку с гидроксидом натрия и сульфидом натрия. Это мощные щелочи, способные оставить серьезные ожоги, растворить алюминий и камень, а также – лигнин в древесине. Другой вариант – оставить лигнин и просто измельчить древесину вместе с ним, но это приведет к получению бумаги низкого качества, которая подойдет только для газет.
По завершении этого этапа получается смесь коричневого цвета – это цвет лигнина, который невозможно удалить весь за один раз. Затем добавляется диоксид хлора, который отбеливает смесь и придает ей белый цвет. Наконец, смесь распыляется тонким слоем, высушивается и прессуется, чтобы вытеснить из нее воду.
Вода, которая остается после завершения варки и отбеливания, содержит смесь органических соединений, щелочей и отбеливателя, которую необходимо обработать, чтобы ее можно было безопасно утилизировать. Технически это довольно сложно, и некоторые бумажные фабрики просто сбрасывают свои сточные воды прямо в местные системы водоснабжения, делая воду в них крайне токсичной для рыб и других диких животных.
С водой связан почти каждый этап производства бумаги – отрасль использует этот ценный ресурс в огромных количествах. Чтобы сделать всего один лист А4, нужно от 2 до 13 литров воды. В Китае, который является одним из ведущих лидеров в сфере торговли бумагой, в 2014 году промышленность использовала 3,35 миллиарда тонн (примерно 3 триллиона литров) воды – таким количеством можно было бы заполнить 37 миллиардов ванн.
Еще одна проблема бумажной промышленности – это колоссальные затраты энергии. Одно исследование показало, что мировая бумажная промышленность потребляет около 6,4 экзаджоулей (ЭДж) энергии в год – этого бы хватило на то, чтобы согреть воду примерно для 87 триллионов чашек чая. По оценкам, на долю бумажной промышленности приходится 2% общего мирового углеродного следа.
Несмотря на ряд экологических проблем, связанных с бумажной промышленностью, индустрия предпринимает меры по улучшению технологий производства и делает их более экологичными и устойчивыми – об этом в следующей части статьи!
Что экологичнее — бумага или пластик?
С недавних пор в нашем сознании прочно закрепилась взаимосвязь: всё, что имеет маркировку «эко», — заведомо полезно и наносит меньше вреда экологии. Особенно стойкая ассоциация появляется, когда речь идёт о бумажной продукции — упаковке, посуде. Со всех сторон звучат лозунги: «стоп использованию пластика».
Во многих странах действует запрет на пакеты из пластика, в Великобритании даже ввели налог на их использование. Во многих европейских супермаркетах уже давно перестали выдавать пластиковые пакеты, заменив их на бумажные. В ЕС производство и продажа изделий из пластика (пакетов, посуды, соломинок для напитков) будет полностью запрещена к концу 2020 года. Однако надо сказать: пластик — необыкновенно удачное изобретение человечества.
Чтобы понять, действительно ли бумага достойна приставки «эко», сравним её производство с изготовлением пластика.
Когда придумали бумагу и пластик
Материал для письма появился около 4000 лет назад в Древнем Египте, изготавливался он из папируса. Египтяне снимали кожицу, распрямляли полоски тростника и прессовали. Этот материал употребляли для письма и даже упаковки. Однако это ещё не была бумага, т.к. папирус легко рассыпался. Бумагу изобрёл в 105 году китаец Цай Лунь из бамбука, золы, отходов шёлка и тряпок (до этого момента китайцы писали тексты на шёлковой ткани). И лишь в 15-м столетии для производства бумаги перестали использовать ткань, перейдя на древесину. Тогда же было изобретено книгопечатание.
По сравнению с бумагой, пластик — совсем юный. Изобретателем пластмассы является британский химик Александр Паркс, изготовивший её из нитроцеллюлозы, камфоры и спирта. Полиэтилен был случайно, в результате неудачного эксперимента, изобретён в конце 19-го столетия, но только в 30-х годах прошлого века он стал распространён и лишь в 50-е годы стал использоваться в качестве пищевой упаковки.
Современную бумагу производят из целлюлозы, добываемой из ценных пород дерева. Пластик же — продукт переработки нефти, газа и угля.
Как и сколько бумаги и пластика потребляет человечество
С начала массового производства пластика в 50-х годах его было произведено более восьми миллиардов тонн. За 50 лет производство выросло с двух миллионов до более 400 миллионов тонн в год. Каждую минуту мы используем около одного миллиона пластиковых пакетов.
Потребление бумаги с каждым годом растёт: 40 лет назад население Земли расходовало примерно 170 миллионов тонн бумаги, сейчас же её потребление выросло до примерно 450 миллионов тонн. Лидерами по потреблению бумаги на душу населения стали Германия (около 250 килограмм) и США (примерно 220 килограмм).
Хотя использование бумаги в полиграфии уменьшается (люди стали больше читать электронные книги), количество бумажной посуды и упаковки из бумаги постоянно растёт (последнее – за счёт развития Интернет-торговли: иногда упаковка больше, чем размер содержимого).
Какой материал экологичнее?
Так всё-таки: действительно ли так полезна бумага? А что, если пластик окажется лучшее? Чтоб понять, какой материал экологичнее, проведём простой сравнительный анализ.
Статьи
Многие современные люди считают, что старая использованная бумага и картон не могут сделать ничего плохого для состояния окружающей среды. Они утверждают, что раз данная продукция производится из древесины, то является абсолютно экологически безопасной. Соответственно, можно не беспокоиться и отправлять старую упаковочную бумагу, газеты, книги, листовки и другую отслужившую свой век полиграфию на полигоны для хранения твердых бытовых отходов.
В реальности же дело обстоит намного сложнее. Экологи говорят, что некоторые виды макулатуры являются довольно токсичными. Ученые выяснили, что при разложении бумага выделяет большое количество метана, который, по сравнению с углекислым газом, почти в 25 раз быстрее способствует развитию парникового эффекта на нашей планете.
ОТКУДА ЖДАТЬ ОПАСНОСТЬ?
Целлюлозно-бумажные комбинаты относятся к третьей по величине и значимости категории крайне опасных промышленных загрязнителей, которые отравляют воздух, почву и воду.
В связи с этим многие развитые государства проводят политику стимулирования сбора макулатуры у населения и промышленных предприятий, с целью ее безопасной переработки. В противном случае, если этим фактом пренебрегать, придется тратить огромные деньги на очистку природы и восстановление экологического баланса.
Население планеты должно принимать непосредственное участие в реализации экологических проектов. Для этого достаточно приучить себя выполнять ряд простых действий:
Следуя данным рекомендациям, вы сможете внести свой небольшой, но значимый вклад в улучшение экологии родного города.
По словам канадской организации граждан, «людям нужны бумажные изделия, а нам необходимо устойчивое, экологически безопасное производство».
Для сбора и оценки экологических и социальных показателей бумажной продукции доступны экологические декларации продукции или оценочные листы продукции, такие как Paper Calculator, Environmental Paper Assessment Tool (EPAT) или Paper Profile.
И США, и Канада создают интерактивные карты экологических показателей, которые показывают выбросы загрязняющих веществ отдельными объектами.
СОДЕРЖАНИЕ
Проблемы
Целлюлоза и бумага генерируют третье место по объему промышленных выбросов в атмосферу, воду и почву в Канаде и шестое по величине в США. В 2015 году отрасль произвела 174 000 тонн выбросов в атмосферу, воду и землю (или 5,3%) из 3,3 миллиона тонн выбросов, выпущенных всеми отраслями промышленности в Канаде. В Соединенных Штатах целлюлозно-бумажная промышленность выпустила около 79000 тонн или около 5% всех промышленных выбросов загрязняющих веществ в 2015 году. Из общего количества отходов, выпущенных целлюлозно-бумажной промышленностью в США, 66% были выброшены в воздух10. % в воду и 24% на сушу, тогда как в Канаде большая часть отходов (96%) выбрасывалась в воздух.
Целлюлозно-бумажная промышленность во всем мире является пятым по величине потребителем энергии, на нее приходится четыре процента всего мирового потребления энергии. Тем не менее, весь сектор бумаги и полиграфии вносит менее 1% в глобальные запасы парниковых газов из-за очень высокого использования возобновляемых источников энергии, в основном биомассы.
В целлюлозно-бумажной промышленности для производства тонны продукции используется больше воды, чем в любой другой отрасли.
Процесс удаления краски во время переработки бумаги также является источником выбросов из-за химических веществ, выделяемых в сточные воды. Европейский совет по рекуперированной бумаге разработал «карту оценки способности к удалению краски», чтобы можно было идентифицировать печатные бумажные изделия, которые лучше всего подходят для вторичной переработки после удаления краски.
В 2006 году было срублено более 6,5 миллионов деревьев, чтобы сделать 16 миллиардов бумажных стаканчиков, используемых потребителями в США только для кофе, с использованием 4 миллиардов галлонов США (15 000 000 м 3 ) воды, в результате чего образовалось 253 миллиона фунтов отходов. В целом жители Северной Америки используют 58% всех бумажных стаканчиков, что составляет 130 миллиардов стаканчиков.
Загрязнение воздуха
В США общие промышленные выбросы токсичных отходов в воздух составили 690 миллионов фунтов (313 000 тонн) в 2015 году, а на целлюлозно-бумажную промышленность приходилось 20%. Из выбросов в атмосферу целлюлозно-бумажной промышленностью 60% приходилось на метанол, который не является стойким, биоаккумулирующимся и токсичным (PBT) химическим веществом и не является канцерогеном. Целлюлозно-бумажная промышленность выбрасывает несколько СБТ на измеримых уровнях, включая свинец, гексахлорбензол (ГХБ), диоксины, фураны и полициклические ароматические углеводороды. В Канаде выбросы этих химикатов промышленностью составили менее 2% от общего объема выбросов в 2015 году. В США на целлюлозно-бумажную промышленность приходилось 22% общих выбросов ГХБ, но выбросы других ПБТ составляли менее 2% от общенациональных выбросов.
Загрязнение воды
Целлюлозно-бумажная промышленность также связана с серьезными выбросами тяжелых металлов. В Канаде, например, эта промышленность является третьим источником выбросов свинца (Pb) в воду. В США на целлюлозно-бумажную промышленность приходится 9% промышленных выбросов в воду. В 2015 году целлюлозно-бумажный сектор занял первое место по количеству токсичных взвешенных фунтовых эквивалентов (TWPE), сброшенных в воду промышленностью. Более 92% этого TWPE было получено из сероводорода, диоксинов и диоксиноподобных соединений, а также соединений марганца (Mn) и марганца. Обратите внимание, что на 7 целлюлозно-бумажных предприятий приходилось 80% сбрасываемого сероводорода, а на 5 предприятий приходилось 93% сбрасываемого диоксина из 226 предприятий. В последний раз, когда Агентство по охране окружающей среды рассматривало соединения Mn и Mn (2006 г.), оно пришло к выводу, что выбросы были ниже излечимых уровней. Уровни сброса с того времени существенно не изменились.
Повторное использование сточных вод (см. Черный щелок ) и его сжигание с использованием прудов для биоремедиации и применением менее повреждающих агентов в процессах варки целлюлозы и отбеливания может помочь снизить загрязнение воды.
Вытоки также могут обесцветить воду, что приведет к ухудшению ее внешнего вида. Так случилось с рекой Таравера в Новой Зеландии, которая впоследствии стала известна как «черная канализация».
Бумажные отходы
Процесс варки древесины
Хлор и материалы на его основе
Отбеливание TCF за счет удаления хлора из процесса снижает содержание хлорированных органических соединений в стоках целлюлозных заводов до фоновых уровней. Отбеливание ECF может существенно снизить, но не полностью удалить хлорированные органические соединения, включая диоксины, из сточных вод. Хотя современные заводы ECF могут обеспечивать выбросы хлорированных органических соединений (АОХ) на уровне менее 0,05 кг на тонну произведенной целлюлозы, большинство из них не достигают такого уровня выбросов. В ЕС средний уровень выбросов хлорированных органических соединений для установок ECF составляет 0,15 кг на тонну.
Сера, сероводород и диоксид серы
Современный завод по производству крафт-целлюлозы более чем самодостаточен в производстве электроэнергии и обычно обеспечивает чистый поток энергии в местную электрическую сеть. Кроме того, остатки коры и древесины часто сжигаются в отдельном энергетическом котле для выработки пара.
Диоксины очень токсичны, и их воздействие на здоровье человека включает репродуктивные, связанные с развитием, иммунные и гормональные проблемы. Они известны своим канцерогенным действием. Более 90% воздействия на человека происходит через пищу, в первую очередь мясо, молочные продукты, рыбу и моллюски, поскольку диоксины накапливаются в пищевой цепи в жировой ткани животных.
Выбросы парниковых газов
69% парниковых газов в мире приходится на энергетику и транспорт. На мировую полиграфическую и бумажную промышленность приходится около 1% мировых выбросов углекислого газа.
Выбросы парниковых газов в целлюлозно-бумажной промышленности образуются в результате сжигания ископаемого топлива, необходимого для производства и транспортировки сырья, очистных сооружений, покупной энергии, транспортировки бумаги, транспортировки печатной продукции, утилизации и переработки.
Вывоз бумаги на свалки и последующее разложение и образование метана (мощного парникового газа) также увеличивают углеродный след бумажных изделий. Это еще одна причина, по которой переработка бумаги приносит пользу окружающей среде. Рекуперация бумаги вместо захоронения может снизить потенциал бумажной продукции к глобальному потеплению на 15-25%.
На целлюлозно-бумажных комбинатах в США уровень выбросов парниковых газов, выраженный в тоннах эквивалента диоксида углерода на тонну произведенной продукции, снизился на 55,8% с 1972 года, на 23,1% с 2000 года и на 3,9% по сравнению с 2010 годом. Потребление энергии (из ископаемых видов топлива) на целлюлозно-бумажном комбинате США на тонну продукции сократилось на 8,8%.
Невозобновляемые ресурсы
Инвазивные виды деревьев
Смягчение
Некоторые из воздействий целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду были устранены, и наблюдается движение к экологически безопасным методам. Использование древесины из плантационных лесов устраняет опасения по поводу потери старовозрастных лесов.
Устойчивое лесопользование
В Канаде устойчивое лесопользование поддерживается процессом планирования лесопользования; научно обоснованный подход к принятию решений, оценке и планированию, а также нормативным актам и политике.
Лесная сертификация
Поощрение и поддержка сертификации лесов, а также возможность отслеживать происхождение древесного волокна помогает обеспечить устойчивое лесопользование и законные лесозаготовки. В настоящее время наиболее часто используются следующие системы лесной сертификации:
Программа одобрения лесной сертификации (PEFC) в большинстве европейских стран, а также в других регионах мира.
Инициатива устойчивого лесного хозяйства (SFI),
Американская система лесных ферм (ATFS)
Канадская ассоциация стандартов (CSA).
Лесной попечительский совет (FSC).
Отбеливание целлюлозы
Переработка
Одна из проблем, связанных с переработкой бумаги из древесной массы, заключается в том, что волокна разрушаются с каждым из них, и после четырех-пятикратной переработки волокна становятся слишком короткими и слабыми, чтобы их можно было использовать в производстве бумаги.
Переработанная бумага и бумажные фабрики
Правила
Целлюлозно-бумажная промышленность в Северной Америке является строго регулируемой отраслью. Ниже приводится краткое изложение правил США и Канады.
Соединенные Штаты
Загрязнение воздуха и воды
Управление лесным хозяйством
Канада
В Канаде федеральное и провинциальное экологическое законодательство является основным источником нормативных актов для целлюлозно-бумажных комбинатов. Следующие три перечисленных федеральных постановления относятся к выбросам в воду:
Существуют также правила по контролю за выбросами загрязняющих веществ в воздух, включая твердые частицы и приземный озон, и к ним относятся Канадские нормы качества окружающего воздуха. На федеральном уровне Управление по окружающей среде и изменению климата Канады (ECCC) имеет законодательно установленный общедоступный реестр выбросов загрязняющих веществ в воздух, воду и землю, а также их утилизацию и переработку, а именно Национальный реестр выбросов загрязняющих веществ, о котором компании обязаны сообщать. каждый год. Операторы предприятий, отвечающих критериям отчетности, обязаны ежегодно сообщать в ECCC о выбросах парниковых газов (ПГ).
В некоторых провинциях есть свои собственные нормативно-правовые базы для управления качеством воздуха, такие как стандарты провинции Онтарио, а также для контроля выбросов парниковых газов, включая налог на выбросы углерода в Британской Колумбии, План управления климатом Альберты и Системы ограничения и торговли Онтарио и Квебека.
В Канаде, где 94% лесов страны находятся на государственной земле, система федеральных, провинциальных и территориальных законов, постановлений и политик обеспечивает соблюдение и направляет практики устойчивого лесопользования.
Международный
Механические целлюлозные заводы
Чернила
В 1970-х годах федеральные правила для чернил в США регулировали использование токсичных металлов, таких как свинец, мышьяк, селен, ртуть, кадмий и шестивалентный хром.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
Примеры из практики
День без бумаги: почему переработка бумаги лучше вырубки лесов и что экологичнее — пакет из целлюлозы или пластика
Около 35% всех вырубленных деревьев используются для изготовления бумаги — это почти 160 000 км² леса. Одно дерево — это 16,67 пачки копировальной бумаги или 8 333,3 листа формата А4, а 2 т древесины примерно равны 680 кг бумаги. При этом вырубка деревьев причиняет долгосрочный ущерб экологии — животные и птицы теряют естественную среду обитания, а объем поглощенного углекислого газа уменьшается. «Хайтек» подготовил к Российскому дню без бумаги материал о том, чего стоит производство бумаги, можно ли использовать ее повторно и что лучше для экологии — бумажный или пластиковый пакет.
Читайте «Хайтек» в
Сколько бумаги используется по всему миру?
Мировое потребление бумаги за последние 40 лет выросло на 400% — до 300 млн т в год. Сейчас для удовлетворения потребностей бумажной промышленности на всех континентах необходимо более 4 млрд деревьев в год.
Лесозаготовительная индустрия огромна — по данным PwC, только на биржах по всему миру зарегистрировано 245 компаний, занимающихся изготовлением древесины и производством бумаги, а счет непубличных компаний идет на тысячи. Большая часть из них (136 из 245 зарегистрированных на биржах) находится в Китае.
Тремя крупнейшими странами-производителями бумаги в мире являются Китай, США и Япония. На эти три страны приходится более половины мирового производства бумаги, в то время как ведущими странами-импортерами и экспортерами бумаги являются Германия и США.
По данным AIIM (Ассоциации по вопросам управления информацией и изображениями), снижение потребления или переработка тонны бумаги позволяет сохранить 17 деревьев, 26 тыс. л воды, 3 куб. м земли, 240 л горючего и 4 тыс. кВт⋅ч электричества. Однако в последнее время производство и потребление бумаги только растет — за последние 20 лет ее расход увеличился примерно на 26%.
Как производится бумага?
Путь от производства до доставки бумажного пакета, книги или газеты в магазин включает много ступеней: он требует большого количества ресурсов и приводит к большому ущербу для экологии.
На первом этапе деревья маркируются и вырубаются — чаще всего методом сплошной рубки. Следствием этого становится нарушение среды обитания растений, животных и птиц.
Спиленные деревья сохнут в течение трех лет: после этого со стволов удаляют кору и распиливают их на квадраты высотой в 2,5 см. Затем древесина подвергается обработке смесью из известняка и соляной кислоты — после нескольких часов варки в этом растворе древесина превращается в целлюлозу.
Получившееся сырье промывают и отбеливают — обе стадии требуют тысяч литров чистой воды. В процессе промывки, отбеливания и окрашивания используется соотношение — 1 часть целлюлозы на 400 частей воды.
Все эти ресурсы требуются только для превращения целлюлозы в бумагу — и не учитывают объем электричества и ископаемого топлива, которое используется для транспортировки сырья, превращения бумаги в пакет или книгу и последующей транспортировки к точке продажи.
Кроме того, производство бумаги приводит к большому экологическому ущербу из-за используемых в процессе химических веществ на основе хлора, серы, сероводорода и диоксида серы.
Как перерабатывается бумага?
Переработка бумаги приводит к меньшему на 35% загрязнению воды и на 74% отравлению воздуха, чем ее первичное производство. С одной стороны, переработка может снизить потребность в первичной целлюлозе и вырубке деревьев. С другой, при переработке тоже используется множество различных химикатов.
Сначала бумагу необходимо подвергнуть повторной варке, для чего обычно требуется химический процесс с участием таких соединений, как перекись водорода, силикат натрия и гидроксид натрия, которые отбеливают и отделяют волокна целлюлозы. Затем волокна очищают и просеивают, чтобы убедиться: на них нет ничего, что могло бы загрязнить процесс изготовления бумаги, — а затем промывают, чтобы удалить остатки чернил, прежде чем прессовать и сворачивать в бумагу, как раньше.
Что лучше — бумага или пластик?
Согласно анализу жизненного цикла пластиковых и бумажных пакетов, проведенному компанией Franklin Associates, изделия из пластика приводят к меньшему объему выбросов в атмосферу и требуют меньше энергии для переработки, чем бумажные.
В отличие от полиэтиленовых пакетов, которые производятся из отходов нефтепереработки, для производства пакетов из бумаги требуется вырубка лесов. Согласно исследованию, во втором случае производственный процесс требует использование более высокой концентрации токсичных химикатов по сравнению с производством одноразовых пластиковых пакетов.
Кроме того, бумажные пакеты весят больше — это значит, что для их транспортировки требуется больше энергии, и это увеличивает углеродный след. Однако пластиковые пакеты без переработки разлагаются от 450 до 1 000 лет, тогда как бумажные коробки и офисная бумага — от трех месяцев до двух лет соответственно.
Для производства одноразовых бумажных и пластиковых пакетов требуется много ресурсов и энергии — в конечном итоге те не являются лучшим выбором с точки зрения экологичности. Для того, чтобы минимизировать ущерб от производства бумажного пакета, его необходимо использовать хотя бы три раза — на один меньше, чем пластиковый пакет (для которого этот критерий составляет четыре раза), подсчитало Агентство по охране окружающей среды.
В исследовании говорится, что оптимальным является использование многоразовых пакетов из органического хлопка и холщовых сумок — на их производство тратится в несколько раз меньше ресурсов, а экологический ущерб от этого процесса несоизмеримо ниже.