OW01-綠色稻草機械漿—熱鹼及酵素預處理取代舊瓦楞紙漿之可行性探討

賴宥勲¹、彭元興^{1, *}、孫浩宸¹

¹ 國立中興大學森林學系。402台中市南區興大路145號。

^* 通訊作者：ysperng@nchu.edu.tw

2019年台灣紙與紙板生產量約為4,250,000 t，其中舊瓦楞紙箱(OCC)使用量約為4,040,000 t，可見台灣造紙工業相當依賴廢紙。在臺灣地區，稻米為最重要之糧食作物，2019年約產生1,800,000 t的稻草。稻草與造紙常見的木材纖維相比有較低的木質素含量，主要透過鹼法進行製漿，但同時面臨廢水污染的問題。


本實驗透過將稻草以熱鹼及酵素預處理方式，初步破壞稻草之木質素並鬆散其纖維素結構，再以磨漿機進行機械法製漿，避免使用化學製漿法所產生的廢液問題，最後與舊瓦楞紙箱(OCC)漿混合製成手抄紙，探討其取代舊瓦楞紙(OCC)漿應用於造紙產業之可行性，盼能以較環保的製程，有效利用農業廢棄物於造紙產業。


本實驗主要分為三階段進行，第1階段為原料的預處理，將稻草依條件於定溫下加入NaOH及酵素各反應2小時，完成稻草原料的預處理。第2階段為磨漿作業，將預處理稻草以荷蘭式打漿機在固定砝碼重為1 kg及不同磨漿時間下進行磨漿作業，且磨漿後的纖維進行纖維型態分析、良漿率、游離度測量以及手抄紙物性檢測。第3階段為放大試驗，將最佳條件之預處理稻草以模廠級單盤磨漿機進行磨漿，最後再以不同比例的稻草機械漿(0%、25%、50%、75%、100%)混合OCC漿抄造成手抄紙，檢測紙張之抗張指數、破裂指數及環壓指數等性質。


在熱鹼/酵素預處理稻草機械漿實驗中，透過2^{3}階層設計規劃實驗並將NaOH添加量、酵素添加量及磨漿時間設為變因。對不同製漿條件的稻草機械漿進行漿料性質與紙張強度檢測，並且與藥品添加量的適當性進行綜合評估。當NaOH添加量、酵素9888添加量及磨漿時間分別為10%、0.2%及2 hr時，使用了低用量的酵素達到了較佳的帚化度、良漿率及游離度等漿料性質，篩選出最佳製漿條件。將最佳條件預處理稻草透過模廠級單盤式磨漿機製成的稻草機械漿，與OCC漿以不同比例混合造成100 gsm手抄紙，與100% OCC手抄紙相比，摻混稻草漿的手抄紙紙力皆明顯提升，隨著稻草漿添加比例的增加(25%-100%)，抗張指數、破裂指數及環壓指數分別提升了8.9%-99.8%、24.3%-86.6%及12.4%-96.0%，具備成為OCC替代原料之潛力。