Công nghệ tẩy trắng không clo nguyên tố ECF (Elementary Chlorin Free) hay công nghệ TCF (Total Chlorin Free) được dự báo sẽ chiếm nhiều ưu thế trong tẩy trắng bột giấy giai đoạn 2021 - 2035. 

Tẩy trắng là công đoạn quan trọng nhằm tăng tính thẩm mỹ và duy trì độ bền của giấy. Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống sử dụng clo làm tác nhân tẩy trắng chính được xem là không mấy thân thiện môi trường.  

Từ thực tế này, nhóm tác giả Hoàng Tiến Dũng, Nguyễn Thế Sáng, Đào Ngọc Truyền (Hiệp hội giấy và bột giấy Việt Nam) đã thực hiện nghiên cứu khảo sát các công nghệ tẩy trắng thân thiện phổ biến tại các nước trong khu vực và trên thế giới, từ đó đưa ra khuyến nghị cho các cơ sở sản xuất tại Việt Nam. Nghiên cứu được thực hiện với sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài KHCN “Nghiên cứu xây dựng bộ cơ sở dữ liệu tích hợp cổng thông tin điện tử ngành giấy Việt Nam trong quá trình tái cơ cấu ngành Công Thương Việt Nam và tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0” (mã số UDKHCN.004/19).

Công nghệ tẩy trắng không clo nguyên tố ECF (Elementary Chlorin Free) hay công nghệ TCF (Total Chlorin Free) được dự báo sẽ chiếm nhiều ưu thế trong tẩy trắng bột giấy giai đoạn 2021 - 2035. 

Thước đo của sự thân thiện môi trường 

Công nghệ tẩy trắng truyền thống mà trong đó clo nguyên tố và các hợp chất của clo làm tác nhân tẩy trắng chính đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên, mặt trái của nó là nước thải quá trình này chứa nhiều hợp chất gây hại. 

Cụ thể, năm 1985, các nhà môi trường đã khẳng định nước thải của hầu hết các nhà máy sản xuất bột giấy tẩy trắng sử dụng tác nhân tẩy là clo nguyên tố đều chứa các hợp chất: 2,3,7,8-tetra-chloro-dibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD), 2,3,7,8 – tetra -chloro-dibenzo-furan (2,3,7,8-TCDF)…, với tải lượng AOX từ 1 - 8kg/ADt. Các hợp chất này rất độc và có thể gây ra bệnh ung thư ở người. 

Thêm vào đó, các hợp chất hữu cơ chứa clo cũng khó phân hủy sinh học, khiến xử lý nước thải cũng là một gánh nặng về chi phí. Do đó, việc hạn chế dần tới loại bỏ các công đoạn tẩy trắng bột giấy sử dụng clo nguyên tố đã và đang là yêu cầu bắt buộc với các cơ sở sản xuất giấy nói chung. 

ECF và TCF

Hiện có 03 công nghệ tẩy trắng bột giấy chính, gồm: tẩy sử dụng clo nguyên tố và hợp chất của clo; tẩy không sử dụng clo nguyên tố (ECF – Elementary Chlorin Free); và tẩy hoàn toàn không sử dụng clo (TCF - Total Chlorin Free). Xét về mức độ thân thiện môi trường, công nghệ TCF là lựa chọn số một. Công nghệ tẩy TCF hoàn toàn ko sử dụng clo và hợp chất của chúng mà sử dụng oxi, axit peracetic, ozone (O3), hydro perozyt (H202). Nước thải ra không có clo, trị số AOX bằng 0, và tẩy trắng bột giấy ở mức tương đối. Công nghệ TCF chủ yếu chỉ được áp dụng tại một số nước châu Âu nơi đặt những tiêu chuẩn môi trường lên hàng đầu. Tuy nhiên, nhược điểm của TCF là chi phí sản xuất rất cao, hơn 30-50% so với ECF, do thiết bị điều chế ozone đắt đỏ. 

Phương pháp cân bằng giữa yếu tố kinh tế và môi trường là sử dụng công nghệ ECF. So với TCF, công nghệ ECF có thể coi là phương án khả thi hơn, và thỏa mãn các tiêu chí môi trường khi có thể đạt mức giảm AOX tới 60%. Thay đổi lớn trong công nghệ tẩy trắng khởi nguồn từ một nghiên cứu vào thập kỷ 70 của thế kỷ trước. Lần đầu tiên, giai đoạn clo hóa được thay thế hoàn toàn bằng phương pháp tách loại lignin bằng oxy-kiềm. Sự thay thế này đã giảm đáng kể tính độc hại và lượng thải các hợp chất AOX trong nước thải. 

Tuy nhiên phải đến những năm 1990, dây chuyền tẩy trắng ECF mới được triển khai lần đầu tiên tại Canada. Từ đó đến nay, ECF dần trở nên phổ biến và thống trị công nghiệp sản xuất bột giấy hóa học tẩy trắng trên toàn thế giới với sản lượng trên 75%. 

ECF thống trị công nghiệp sản xuất bột giấy hóa học tẩy trắng trên toàn thế giới với sản lượng trên 75%.

Tiêu chuẩn nâng dần

Xu hướng chung của nền công nghiệp tẩy trắng là nâng dần các tiêu chuẩn môi trường. Cụ thể, từ 2001, yêu cầu lượng AOX trong nước thải tại Úc là <0,25 kg/ADt, Pháp < 1,0kg/ADt, Đức < 0,25kg/ADt… hay tiêu chuẩn BAT của EU yêu cầu hàm lượng AOX không vượt quá 0,25 kg/ADt hay 5,0mg/l. 

Để đáp ứng các yêu cầu này, các nhà máy nói chung vẫn đang ưu tiên ECF, nhưng với xu hướng là rút ngắn, tối ưu các giai đoạn tẩy, sử dụng dioxit clo ở nhiệt độ cao, oxy và peroxit hydro trong các giai đoạn tẩy chính nhằm hạn chế sử dụng dioxit clo. 

Theo nghiên cứu của Viện Công nghiệp giấy và xenluylô, một số nghiên cứu đáng chú ý gần đây trong cải thiện quy trình tẩy trắng theo hướng thân thiện môi trường, tăng hiệu quả có thể kể đến là công trình của M.Ragnar với một loại các quy trình rút gọn thành công đối với nguyên liệu bạch đàn Grandis và Saligna: D(EO)D, D(EOP)D, (DQ)(PO), (DQ)(PO)D, (AQ)h(PO)D, (DQ)h(PO), Dh(EO)D và (AD)h(EO)D… hay quy trình Dh(PO)D của Luiz. Các quy trình đều đạt chất lượng bột tẩy trắng từ 89 – 90% ISO và được áp dụng tại một số nhà máy tại Mỹ Latinh.

Tại Việt Nam, hiện có Tổng Công ty Giấy Việt Nam và Công ty Cổ phần giấy An Hòa sở hữu hệ thống dây chuyền sản xuất bột hóa tẩy trắng (BHKP) tương đối đồng bộ. Sau khi cải tạo, dây chuyền tại Tổng công ty Giấy Việt Nam đã có khả năng giảm 60% clo nguyên tố sử dụng và nâng công suất lên 75.000 tấn bột tẩy trắng/năm. Chất lượng bột giấy đạt trung bình 82-84% ISO. 

Dây chuyền BHKP của Công ty cổ phần Giấy An hòa được đầu tư khá hiện đại, tiên tiến với nồi nấu liên tục, tẩy trắng ECF công suất 130.000 tấn/năm. Chất lượng bột có thể đạt độ trắng lên tới trên 88% ISO.

Nhằm góp phần cải thiện công nghệ tẩy trắng trong nước cho phù hợp với đại đa số cơ sở sản xuất Việt Nam với đặc điểm là doanh nghiệp vừa và nhỏ, vốn ít, điều kiện công nghệ hạn chế; nhiều nghiên cứu đã được thực hiện. Cụ thể, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã nghiên cứu và phát triển thành công “Công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphat từ nguyên liệu gỗ cứng phương pháp ECF rút gọn”; hay “Tẩy trắng bột giấy hóa học từ gỗ cứng bằng dioxit clo kết hợp với hydro peroxit trong môi trường axit theo công nghệ ECF”. Ưu điểm các quy trình công nghệ này là rút gọn công nghệ ECF xuống còn 2-3 giai đoạn và giảm thiểu lượng AOX trong nước thải từ 22-44% so với ECF thông thường.  

Cải tiến công nghệ vào sản xuất là bước đi bắt buộc với tất cả các doanh nghiệp để nâng cao sức cạnh tranh, đảm bảo trách nhiệm môi trường.

Nhìn chung, để nâng cao sức cạnh tranh, đảm bảo trách nhiệm môi trường, cải tiến công nghệ vào sản xuất là bước đi bắt buộc với tất cả các doanh nghiệp. Một số doanh nghiệp đã nhanh nhạy cải tiến để bắt nhịp thị trường. Tuy nhiên, điểm yếu của đại đa số cơ sở sản xuất giấy trong nước là nhỏ, lẻ, thiếu vốn và chưa mạnh dạn ứng dụng KHCN. 

Để khắc phục điều này, các chuyên gia nhận định cần có những chính sách và hướng dẫn cụ thể để doanh nghiệp nhanh chóng đổi mới; bên cạnh đó là những chế tài bắt buộc để loại bỏ những công nghệ cũ, gây ô nhiễm môi trường. Mặc khác, việc tạo cầu nối giữa doanh nghiệp - nhà khoa học, đẩy nhanh quá trình ứng dụng KHCN vào sản xuất hướng đến thúc đẩy công nghiệp giấy nói chung phát triển bền vững cũng rất quan trọng. 

Hải Yến