เรื่องของกระดาษ : วิธีทำเยื่อเชิงกล

เป็นวิธีการดั้งเดิมสำหรับเปลี่ยนชิ้นไม้ให้เป็นเยื่อกระดาษ  เส้นใยจะถูกแยกจากเนื้อไม้โดยการใช้หินบดบดไม้ซุงที่ลอกเปลือกไม้ออกแล้วเพื่อให้ได้เยื่อบด (Groundwood pulp) ปัจจุบันมีการปรับปรุงวิธีการทำเยื่อเชิงกลโดยการใช้แผ่นโลหะหมุนที่เรียกว่าเครื่องย่อย (Refiners) แทนหินบด ทำให้สามารถผลิตเยื่อกระดาษที่มีความแข็งแรงกว่าเยื่อบดเล็กน้อย

โรงงานผลิตเยื่อเคมีนั้น เกือบจะพึ่งตนเองได้ในเรื่องพลังงานที่ใช้ในการผลิตซึ่งได้มาจากการเผาไม้ ในขณะที่โรงงานผลิตเยื่อเชิงกลต้องการพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากจากแหล่งพลังงานภายนอกโรงงาน   แต่ในอีกด้านหนึ่งแล้ว เยื่อกระดาษที่ได้จากการทำเยื่อเชิงกลมีปริมาณสูงกว่าเยื่อที่ได้จากการทำเยื่อเคมีมาก  คือจะได้เยื่อเชิงกลถึงร้อยละ 95 จากวัตถุดิบเนื้อไม้  เปรียบเทียบกับการทำเยื่อคราฟท์ซึ่งได้เยื่อคราฟท์เพียงร้อยละ 45 ถึง 50 ของวัตถุดิบ  ดังนั้นการผลิตเยื่อเชิงกลจึงมีต้นทุนต่ำกว่าการผลิตเยื่อเคมี และสิ้นเปลืองต้นไม้น้อยกว่า

อย่างไรก็ตาม เยื่อเชิงกลมีคุณภาพต่ำกว่าเยื่อเคมี  เนื่องจากหินบดจะบดเซลลูโลสจนฉีกขาด รวมทั้งจะมีลิกนินหลงเหลืออยู่ภายในและรอบๆ เส้นใย   ด้วยเหตุนี้กระดาษซึ่งผลิตจากเยื่อเชิงกลจึงไม่สู้จะทนทาน ฉีกขาดได้ง่าย  ดังนั้น เยื่อกระดาษชนิดนี้ส่วนใหญ่จึงใช้ในการพิมพ์หนังสือพิมพ์  สมุดโทรศัพท์ และผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการความแข็งแรงและคุณภาพสูง  ปริมาณลิกนินที่เจือปนอยู่สูงทำให้ผลิตภัณฑ์มีสีเข้มเมื่อโดนแส

ยังมีวิธีการทำเยื่อเชิงกลอีกวิธีหนึ่งซึ่งเรียกว่า การทำเยื่อความร้อน-เชิงกล (Thermo-Mechanical Pulping: TMP) ซึ่งลดปริมาณการใช้พลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ  โดยทำให้ชิ้นไม้สับอ่อนตัวด้วยไอน้ำก่อนที่จะผ่านเข้าไปสู่เครื่องย่อย โดยสามารถนำความร้อนที่ได้จากไอน้ำทำให้เยื่อกระดาษแห้งได้อีกด้วย

ถ้าทำให้ชิ้นไม้สับอิ่มตัวด้วยสารเคมีที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบก่อนอบไอน้ำจะเรียกว่า การทำเยื่อเคมี-ความร้อนเชิงกล (Chemo-thermo Mechanical Pulping: CTMP) สารเคมีช่วยแยกลิกนินและยางไม้บางส่วนออกจากไม้ได้ ผลลัพธ์ก็คือเยื่อมีความแข็งแรงขึ้น   เยื่อเคมี-ความร้อน เชิงกล สามารถใช้ทดแทนเยื่อเคมีในการผลิตกระดาษที่ไม่ต้องการคุณภาพสูงมากนัก เช่น ผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพอนามัย  กระดาษเขียนหนังสือ และกระดาษนิตยสารอาบมันหรือสิ่งพิมพ์อื่นๆ   วิธีการทำเยื่อแบบนี้ใช้ได้ทั้งกับไม้เนื้ออ่อนและไม้เนื้อแข็ง  ในขณะที่วิธีการทำเยื่อความร้อน-เชิงกลใช้ได้เฉพาะไม้เนื้ออ่อนเท่านั้น

การทำเยื่อเชิงกลมีข้อด้อยอยู่ที่ต้องใช้พลังงานมาก  โรงงานทำเยื่อเชิงกลและเยื่อเคมี-ความร้อน-เชิงกล มักจะทิ้งสารเคมีในไม้ที่ถูกแยกออกมา  มากกว่าการนำไปเผาเป็นเชื้อเพลิงเหมือนในโรงงานทำเยื่อเคมี   และเนื่องจากมีการใช้กำมะถันในกระบวนการผลิต  จึงมีการปลดปล่อยสารที่เป็นปัญหาออกมาเช่นกัน  ในปัจจุบันปริมาณการใช้กำมะถันยังคงน้อยเกินกว่าที่ธุรกิจระบบบำบัดของเสียในเชิงพาณิชย์จะหันมาให้ความสนใจ

สารประกอบกำมะถันที่เป็นพิษ กรดยางไม้และของเสียจากไม้ที่ปล่อยจากโรงงาน ทำให้การทำเยื่อเคมี-ความร้อน-เชิงกล เป็นวิธีที่เป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำ  นอกจากนี้แล้วของเสียดังกล่าวยังย่อยสลายได้ยาก การใช้วิธีการบำบัดทางชีวภาพทั้งชนิดใช้แบคทีเรียที่ต้องการออกซิเจนและไม่ต้องการออกซิเจน (Aerobic และ Anaerobic biological treatment)  ดูเหมือนจะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด

เรื่องของกระดาษ : วิธีทำเยื่อเคมี

ปัจจุบัน การทำเยื่อเคมีแบ่งเป็น 2 กระบวนการหลักๆ และทั้งสองกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้สารที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ โรงงานผลิตเยื่อเคมีจึงมักส่งกลิ่นก๊าซไข่เน่า การทำเยื่อเคมีจะให้เส้นใยที่บริสุทธิ์ กล่าวคือเส้นใยจะมีส่วนของลิกนินและสารอื่นๆ เหลือน้อยมาก เนื่องจากเนื้อไม้ร้อยละ 50 เท่านั้นที่มีเซลลูโลสเป็นส่วนประกอบ ดังนั้นเนื้อไม้ไม่ถึงครึ่งจึงแปรรูปเป็นกระดาษ ส่วนที่เหลือจะถูกเผาเป็นเชื้อเพลิง ให้พลังงานและไอน้ำสำหรับการใช้ในกระบวนการทำเยื่อต่อไป

เยื่อเคมีและเฉพาะอย่างยิ่งเยื่อคราฟท์ มีความแข็งแรงกว่าเยื่อเชิงกล จึงเหมาะสำหรับทำกระดาษแข็ง กระดาษลูกฟูก รวมทั้งกระดาษพิมพ์และกระดาษชำระลิกนินที่เจือปนอยู่ในเส้นใยมีผลให้เนื้อกระดาษมีสีเหลืองเวลาถูกแสง กระบวนการนี้เรียกว่าความขาวสว่างคืนตัว (Brightness reversion) กระดาษที่ผลิตด้วยเยื่อเคมีประกอบด้วยลิกนินปริมาณน้อยจึงไม่มีปัญหาในเรื่องสีเหลืองเวลาที่กระดาษถูกแสง เยื่อเคมียังสามารถทำให้บริสุทธิ์มากยิ่งขึ้นสำหรับใช้ผลิตสารเสริมแต่งอาหาร พลาสติกสำหรับห่อหุ้มอาหาร และใยสังเคราะห์จำพวกเรยอง

กระดาษ – เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจริงหรือ ?

หากตั้งคำถามว่า  อะไรเป็นที่ยอมรับได้มากกว่ากันต่อสิ่งแวดล้อมระหว่างถุงพลาสติกและถุงกระดาษ  แน่นอนว่าพวกเราเกือบทุกคนจะเลือกถุงกระดาษ  กระดาษเป็นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่ย่อยสลายได้ด้วยจุลินทรีย์  และผลิตจากทรัพยากรที่สร้างทดแทนขึ้นใหม่ได้  กระดาษเติมเต็มข้อเรียกร้องทุกประการของผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม  แต่ทว่าเป็นเช่นนั้นจริงหรือ?

จากข้อเท็จจริงพบว่า เยื่อกระดาษสมัยใหม่และเทคโนโลยีการผลิตกระดาษก่อให้เกิดสารพิษร้ายแรงที่สุดหลายชนิดเช่นเดียวกับที่อุตสาหกรรมอื่นผลิตและปลดปล่อยออกมา  โรงงานผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษใช้พลังงานจำนวนมหาศาลและน้ำบริสุทธิ์ปริมาณสูงมาก  การตัดไม้ การจัดการป่าไม้วิธีสมัยใหม่  และระบบการปลูกพืชเชิงเดี่ยวสร้างความหายนะใหญ่หลวงต่อสภาพแวดล้อม

ท่ามกลางการเจริญเติบโตของการหมุนเวียนกระดาษกลับเข้าสู่ระบบการผลิตใหม่ของประเทศทางตะวันตกส่วนใหญ่นั้น  พบว่า อัตราการเจริญเติบโตของการผลิตและการบริโภคเยื่อกระดาษคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทุกปี   ความต้องการด้านการพิมพ์จากคอมพิวเตอร์และการทำสำเนาเอกสารสูงขึ้น  การโฆษณาและการส่งไปรษณีย์จากผู้ผลิตโดยตรงถึงลูกค้าเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วควบคู่ไปพร้อมกับเศรษฐกิจ   ตามท้องตลาดมีผลิตภัณฑ์สิ้นเปลืองที่ผลิตจากกระดาษชนิดที่ใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้งเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์ที่ไม่จำเป็นต้องใช้แล้วทิ้งและผลิตภัณฑ์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้  ในขณะเดียวกัน มีปริมาณกระดาษราว  40 เปอร์เซ็นต์จากขยะทั้งหมดที่ถูกนำไปฝังกลบหรือเผาของประเทศตะวันตก

เราใช้ผลิตภัณฑ์กระดาษที่มีคุณภาพและความขาวเพิ่มขึ้นทุกปี   ปัจจุบันมีการฟอกขาวเยื่อกระดาษสูงมากในระดับที่ไม่อาจเป็นไปได้ในช่วงระยะเวลาเพียงแค่ 20 ปีก่อน  ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นจากการใช้คลอรีนหรือสารเคมีฟอกขาวที่มีคลอรีนเป็นสารประกอบหลัก  และสารเคมีเหล่านี้ทำลายสภาพแวดล้อม  ถ้าความต้องการความขาวลดระดับน้อยลงดังเช่นที่เคยยอมรับในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา  สารเคมีฟอกขาวชนิดที่ไม่เป็นภัยต่อสิ่งแวดล้อมอาจจะถูกใช้มากขึ้นอย่างรวดเร็วและง่ายดาย

กระดาษที่เป็น “มิตรต่อสิ่งแวดล้อม” ผลิตขึ้นได้  โดยใช้พลังงานและสารเคมีให้น้อยที่สุด  และผลิตอย่างดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จากทรัพยากรป่าไม้  ควรยกเลิก ละเว้น หรือลดการฟอกขาว, การเคลือบ อาบมัน และการเติมสารเคมีอื่นๆ ลงในกระดาษ  ถ้ากระบวนการเหล่านี้มีความสำคัญและจำเป็นต่อผลิตภัณฑ์กระดาษขั้นสุดท้าย  ควรใช้สารเคมีที่ไม่เป็นพิษภัยต่อสิ่งแวดล้อม  กระดาษเป็นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ  ผลิตจากทรัพยากรที่สร้างทดแทนขึ้นใหม่ได้  และกระดาษไม่จำเป็นต้องมีผลกระทบที่เลวร้ายต่อโลกรอบๆ ตัวเรา  –ถ้าเพียงแต่เราผลิตกระดาษและใช้ในวิถีทางที่ยั่งยืน