竹子制漿造紙——新時(shí)代竹纖維高效利用技藝

造紙是我國的四大發(fā)明之一，東漢時(shí)期，蔡倫在總結(jié)前人制造絲織晶的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，用樹皮、破漁網(wǎng)、破布、麻頭等作為原料，制造成了適合書寫的植物纖維紙，改進(jìn)了造紙術(shù)，才使紙成為人們普遍使用的書寫材料，被稱為“蔡侯紙”。從晉代開始，竹子被發(fā)現(xiàn)可作為造紙?jiān)�料使用。由此，中國的造紙術(shù)歷史也翻開了新的一頁。

在福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院有個(gè)對(duì)竹子情有獨(dú)鐘的科技專家，此人十多年來“與竹為伍”，潛心研究，尤其是對(duì)于竹纖維造紙工藝技術(shù)的研究可謂鞭辟入里，他就是福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院輕工技術(shù)與工程學(xué)科帶頭人陳禮輝教授。

竹子造紙 環(huán)保從源頭開始

近些年，隨著環(huán)保觀念的逐步深入，竹子造紙這項(xiàng)傳承至今已有近千年歷史的工藝技術(shù)再次引起了大眾的關(guān)注。對(duì)比傳統(tǒng)的木纖維造紙，竹子造紙到底有何不同?日前，中紙網(wǎng)記者采訪了福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院陳禮輝教授。

據(jù)陳禮輝介紹，中國竹纖維造紙始于晉代（公3世紀(jì)中后期），而歐洲人直到19世紀(jì)才掌握用竹料及茅草等非麻料造紙的技術(shù)。從制作技藝產(chǎn)生的時(shí)間來看，中國的竹子造紙工藝比歐洲早了一千多年。起初，古人無法將竹纖維分絲帚化，以致造出來的紙粗糙，后來隨著技術(shù)的進(jìn)步，用竹漿生產(chǎn)的紙變得越發(fā)細(xì)膩柔韌，備受文人青睞。

陳禮輝告訴記者，“竹材主要化學(xué)成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。在制漿造紙的過程中，通常需要除去木質(zhì)素，保留纖維素和半纖維。跟木材相比，竹材密度更高，蒸煮藥液更難滲透，脫除木質(zhì)素更加困難。古代，通常選用嫩竹進(jìn)行制漿造紙，嫩竹密度低、木質(zhì)素含量低，有利于蒸煮藥液的滲透和木質(zhì)素脫除。當(dāng)今，隨著制漿造紙技術(shù)創(chuàng)新，用竹材制造漂白竹漿，可以采用深度脫木質(zhì)素技術(shù)蒸煮和多段無素氯漂白技術(shù)漂白，碳水化物降解少，漂白竹漿得率高、強(qiáng)度高，生產(chǎn)過程污染負(fù)荷低�！�

對(duì)于造紙行業(yè)來說，木材是優(yōu)良的造紙?jiān)�料，然而我國森林覆蓋率遠(yuǎn)低于全球31%的平均水平，人均森林面積僅為世界人均水平的1/4。目前看來，以“退耕還林”為主的生態(tài)保護(hù)勢在必行，那木材需求缺口由誰來填?

《林業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，大力發(fā)展森林旅游、林下經(jīng)濟(jì)和木竹產(chǎn)品加工園區(qū)，發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效竹林，強(qiáng)化竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)縣建設(shè)，加強(qiáng)竹林資源定向培育，大力發(fā)展竹子加工產(chǎn)業(yè)，提高竹產(chǎn)業(yè)集約化經(jīng)營水平。到 2020 年，竹產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 3000 億。

我國竹子種質(zhì)資源、竹林面積、蓄積量均居世界首位，素有“竹子王國”之稱。在這一背景下，發(fā)展竹材制漿造紙有助于緩解我國制漿造紙工業(yè)木材短缺的矛盾，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。陳禮輝告訴記者，“竹子具有生長快、周期短、可再生等優(yōu)點(diǎn)，竹材是優(yōu)良的造紙?jiān)�料，�?chuàng)新竹材制漿造紙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)竹材資源的高值化利用，對(duì)調(diào)整竹產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)竹產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)農(nóng)民致富具有重要意義！”

矢志不移 千年技藝發(fā)揚(yáng)光大

真正的成功者并非是從未遇到過困難的人，只是他們會(huì)直面各種挑戰(zhàn)，一路奮殺，途中沒有退縮，沒有放棄，因而才會(huì)有如今的成就，成為眾人所望的佼佼者。陳禮輝正是這樣一個(gè)人。

“竹材纖維形態(tài)介于針葉木材纖維與闊葉木材纖維之間，竹漿性能介于針葉木漿與闊葉木漿之間。以竹材為原料可以生產(chǎn)出紙漿和溶解漿。紙漿可以用來造紙，而溶解漿則可做紡織材料。以竹材為原料生產(chǎn)溶解漿，不僅需要脫除木質(zhì)素，還需要脫除半纖維素。以竹溶解漿為原料生產(chǎn)粘膠纖維，傳統(tǒng)的工藝是采用二硫化碳為溶劑，存在生產(chǎn)周期長、纖維強(qiáng)度低和生產(chǎn)過程污染嚴(yán)重等缺陷，而且生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生二硫化碳和硫化氫等有毒氣體污染�！闭勂鹬窭w維的利用陳禮輝如數(shù)家珍。

“我們項(xiàng)目組通過技術(shù)創(chuàng)新，采用無污染有機(jī)溶劑代替二硫化碳，解決了竹再生纖維生產(chǎn)核心關(guān)鍵技術(shù)——無法連續(xù)紡絲和溶劑回收率低的技術(shù)難題，研發(fā)出生產(chǎn)過程無污染的竹再生纖維紡織材料�！睂�(duì)陳禮輝而言，這已經(jīng)不是他第一次接受這種挑戰(zhàn)了。

機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備的人，唯有堅(jiān)持才會(huì)有成功的希望。這句話用在陳禮輝身上再合適不過。夢想一旦萌芽，就很難淺嘗輒止。由于陳禮輝的不懈努力，2015年，由他主持的“竹纖維制備關(guān)鍵技術(shù)及功能化應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2014年度國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。這是福建省林業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域主持項(xiàng)目中所獲的第一個(gè)國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，也是福建農(nóng)林大學(xué)迄今為止在工科領(lǐng)域中的唯一一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。這份殊榮象征著福建省在竹材精深加工，尤其是在竹纖維制備技術(shù)及其功能化材料的研究與產(chǎn)業(yè)開發(fā)方面已居于國際先進(jìn)水平。“這個(gè)項(xiàng)目有兩處創(chuàng)新。一是開發(fā)出了竹漿和溶解漿制備的關(guān)鍵技術(shù);另一個(gè)是開發(fā)出了竹漿賽萊爾短纖維紡織材料，取代生產(chǎn)過程污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)黏膠纖維生產(chǎn)工藝。”陳禮輝解說道，該項(xiàng)目研發(fā)的竹纖維制備關(guān)鍵技術(shù)能解決傳統(tǒng)竹纖維性能差、能耗高、污染重等難題，實(shí)現(xiàn)其在紡織、包裝、裝飾等行業(yè)的高值化應(yīng)用。

相信在竹子造紙道路上，陳禮輝教授會(huì)繼續(xù)走下去，矢志不移創(chuàng)新竹纖維精煉技術(shù)及其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在擴(kuò)展竹材料應(yīng)用范圍、提升竹產(chǎn)業(yè)價(jià)值的道路上繼續(xù)探索，傾其所能把我國這一千年造紙技藝發(fā)揚(yáng)光大。

人物檔案：

陳禮輝：福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師、院長，國家林業(yè)與草原局植物纖維功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任；國家萬人計(jì)科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才， 百千萬人才工程國家級(jí)人選，國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，國務(wù)院特殊津貼專家；中國造紙學(xué)會(huì)理事，中國林學(xué)會(huì)竹藤資源利用分會(huì)副主任委員，福建省造紙學(xué)會(huì)副理事長；主持國家自然科學(xué)基金、 “十二五”科技支撐計(jì)劃專題、“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃任務(wù)、科技部農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化、中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范等項(xiàng)目；獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，福建省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；授權(quán)國家發(fā)明專利20多件；出版專著1部；發(fā)表SCI、EI收錄論文60多篇，起草國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。