Ny forskning afslører mekanismer for afstivning i papirmasse, kan føre til forbedret genanvendelighed

Et af problemerne ved papirgenanvendelse er, at fibrene stivner under afvandings- og tørreprocesserne, også kendt som hornificering. Det samme sker for eksempel med karklude; de stivner med tiden. Ny forskning kan nu forklare mekanismerne bag hornificering, viden der vil sætte os i stand til at genbruge papirfibre mange flere gange sammenlignet med den nuværende grænse på mellem fem og syv gange.

Værket er publiceret i tidsskriftet Cellulose .

"Gennem vores undersøgelser ved vi nu, på hvilket tørhedsniveau hornificeringsprocessen begynder, allerede ved et tørindhold på 20 procent," siger Björn Sjöstrand, Docent i Kemiteknik fra Det Svenske Forskningsråd.

"Vi ved også, ved hvilke temperaturer hornificering begynder, allerede ved temperaturer helt ned til 40° C, men de største ændringer ses ved temperaturer over 100° C. Opløsningsmidlet spiller også en rolle; hvis vi erstatter vandet i papirmassen med andre opløsningsmidler, det reducerer hornificeringen. Dette indebærer, at de brintbindinger, der dannes i vandmiljøet, bidrager til hornificeringen af ​​fibrene."

Forskningsresultaterne blev præsenteret under Ekmandagarna 2024, en årlig konference arrangeret af den svenske forening for papirmasse- og papiringeniører (SPCI). Resultaterne kan også findes i flere nyligt offentliggjorte videnskabelige artikler.

"Det var en stor ære at få muligheden for at præsentere vores resultater ved dette års Ekmandagarna, som samler mange deltagere fra hele papirindustrien, både akademikere og brancherepræsentanter. Vores håb er, at denne forskning kan bidrage til forbedret papirgenanvendelse, hvor de fibre kan genbruges mange flere gange,« siger Sjöstrand. "Derudover kan denne nye viden om hornificeringsprocessen føre til reduceret brug af råmaterialer i papirfremstilling, da det giver mulighed for tættere kontrol med papirmaterialers holdbarhedsegenskaber."

Større indsigt i hornificeringsprocessen har mange fordele. Forskningen kan forhåbentlig bidrage til nye afvandingsprocesser for industrien, som igen vil skabe flere genanvendelsesmuligheder og forbedrede produktegenskaber.

Papiringeniører håber på, at det vil være muligt at cirkulere fiberen op til 25 gange, sammenlignet med fem til syv gange i dag. De vigtigste områder, hvor viden om hornificering kan anvendes, er markedsmasse, tørbroge, genanvendelse, opløsningsmasse og mikro- og nanocelluloseapplikationer.

Forskningen giver ny indsigt i hornificering, et forskningsområde med potentiale til at give skovindustrien flere muligheder for at forstå ændringerne i træfibres bindeevne under afvandingsprocessen. Hornification er, når der opstår kemiske bindinger inde i fibrene.

Dette forhindrer fibrene i at hæve og reducerer deres fleksibilitet og ydre fibriller. Fleksible fibre og eksterne fibriller er vigtige for at udvikle styrkeegenskaber ved fremstilling af pap og papir.

"Ved at bruge færre fibre, men stadig bevare samme niveau af mekanisk ydeevne i produkterne, får du en mere optimeret udnyttelse af råvarerne," siger Sjöstrand. "Det betyder, at resultaterne af vores projekt vil bidrage til både øget genanvendelse og mere bæredygtig brug af ressourcer."

Flere oplysninger: Mozhgan Hashemzehi et al., Grader af hornificering i kraftpulp af nåletræ og hårdttræ under tørring fra forskellige opløsningsmidler, Cellulose (2024). DOI:10.1007/s10570-023-05657-z

Leveret af det svenske forskningsråd