Материал к уроку
Как это устроено: Утилизация бумаги
Утилизация бумаги. По оценкам, благодаря усилиям общественности, сейчас утилизируется около 50% использованной бумаги. Сеть предприятий вторичной обработки непрерывно расширяется. Однако пока отказаться от вырубки лесов – основного источника древесной, наиболее качественной, целлюлозы – невозможно из-за особенностей древесных волокон. Исходная целлюлозная масса (кашица из размельчённой в воде древесины) богата водой, что позволяет образовываться огромному количеству водородных связей, которые и удерживают древесные волокна в листе бумаги вместе. В ходе вторичной обработки бумажной макулатуры волокна обесцвечиваются и высушиваются, в результате чего 20% связей не восстанавливаются. После четырёх-пяти процессов переработки бумаги водородные связи утрачиваются окончательно, и материал уже абсолютно непригоден для использования. Инженеры пока не могут предложить никакого экономически эффективного процесса для восстановления исходных свойств многократно использованной целлюлозы, поэтому они сосредоточились на удешевлении первых этапов процесса переработки бумаги. Одно из основных направлений исследований – найти способ убирать включения типа клеев, этикеток, скрепок и т. п. Бумажная масса распускается, т. е. заливается большим количеством воды, размельчается и пропускается через систему сит с разным размером отверстий. Одно из направлений удешевления конечной продукции – уменьшать загрязнение воды, используемой в процессе утилизации макулатуры, чтобы эту воду можно было использовать вторично. Снизить стоимость вторичной переработки можно и за счёт более тщательной первичной сортировки макулатуры. Это повлечёт за собой повышение спроса на изготовленные из этой макулатуры картон и мягкие кровельные материалы и сокращение площади свалок. Администрация некоторых городских округов требует, чтобы жители складывали раздельно использованные картон и газеты, однако, как правило, результат плачевный – приходится всю макулатуру сортировать вручную, а это очень и очень дорого. В последнее время в продаже появились автоматы по сортировке макулатуры, однако они очень несовершенны. На очереди – разработка удовлетворительных датчиков.
• В древесных волокнах (целлюлозе) содержится большое количество молекул воды, что облегчает образование водородных связей между соседними волокнами, когда они спрессовываются в бумажный лист. При каждом процессе утилизации волокна разрушаются, так что в конце концов площадь «обрезков» становится настолько маленькой, что водородным связям уже негде образоваться. На микрофотографиях представлены поперечные срезы волокон, длина волокон не показана.
• В машине для автоматической сортировки бумаги макулатура выкладывается на ленту конвейера в один слой. С помощью лучей видимого и инфракрасного света бумажные листы сортируются по цвету и блеску и направляются с помощью воздушных струй в соответствующие сборники макулатуры.
Знаете ли вы, что?..
• Чем выше качество готовой продукции, тем она дороже, т. к. приходится вводить всё новые технологические операции. Картон из вторичного сырья для упаковок пищевых продуктов или обуви значительно дешевле, чем картон из древесной целлюлозы. Несколько меньше разница в стоимости гофрированного картона или газетной бумаги. На офисной бумаге вообще нельзя сэкономить.
• По данным Американской ассоциации леса и бумаги, 86% частных лиц легко могут сдать использованную бумагу для переработки, что, как правило, и делают. Школы менее охотно участвуют в этом процессе, а бизнес вообще не заинтересован в сдаче макулатуры. Однако быстро развивающиеся страны, например Китай, весьма заинтересованы в макулатуре как дешёвом сырье.
Scientific American, 2006, November, p. 102–103.
Сокр. пер. с англ. Н.Д. Козловой