石頭造紙：里程碑式科技新突破
2010-03-16 00:00 來源：北京周報 責編：Quincy
【CPP114】訊：最近，一種“新”紙引人矚目:用它可畫滿“綠”色，書寫攻克污染問題的“大文章”。
這種紙是由石頭做成的。更確切地說，它們以石灰石為主要原材料(碳酸鈣含量70—80%)，地球上常見，中國儲量極為豐富。
不過，“石頭紙”的意義倒不僅僅是今后原料不愁，而是更為重要的“可持續”。
“造紙業是污染很大的一個產業。”中國科學院地理科學與資源研究所博士生導師董鎖成研究員指出。長期以來，造紙需要大量木材和水，生產過程中又要排放污水和有毒有害物質，會對環境和人的健康造成嚴重危害。據有關方面統計，運用傳統技術，每生產1噸紙要用3.7噸木片，相當于砍伐生長期在20至40年的大樹20棵，同時使用淡水200噸，消耗標準煤1.8噸、耗電600千瓦/時，并排放大量廢水和多種有害廢氣。為此，中國已先后關停了一大批小造紙廠。“如果石頭紙在一定程度上能夠替代傳統的紙張，那么其經濟效益、生態效益，尤其對節能減排的影響是相當大的。”董研究員表示。
具體而言，石頭紙并非木漿紙，亦非塑膠膜，它是把石頭礦物研磨成粉末，添加一定比例的無毒性的高分子聚合物加工而成，無須用水洗滌，也不用添加強酸、強堿、漂白劑以及眾多有機氯化物，因此沒有廢水排放的問題，不會染污河川、大海等水資源，同時省去了以往蒸煮、洗滌、漂白等環節，而且對能源的耗用量也比傳統的木漿造紙要低得多——單位能耗僅為傳統造紙工藝的2/3.
如果用過的石頭紙經過回收或被當作垃圾處理，進焚化爐焚燒時只有無毒樹脂可以燃燒，石粉則能夠促進樹脂與空氣的接觸，加速完全燃燒，不會因缺氧悶燒產生黑煙，燃燒后沒有毒性廢氣，二氧化碳的排出量極少，有助于減緩與改善二氧化碳所造成的全球暖化等問題。即便丟棄于室外，石頭紙在陽光下照射約6個月就會自動脆化成破碎蛋殼狀，還原大地與回歸自然 (紙張放在室內沒有陽光中的紫外線破壞，樹脂是不會脆化的);埋在地下1年可以降解，變成粉末(無機礦粉)，也不會造成環境污染。
在外觀無異于傳統紙張的石頭紙上面寫字兒，感覺會挺舒服。如果有“好事者”使之“掉”進水里，那么10分鐘后拿出來，用手抹，字不但不會暈開，擦干了水還可以接著書寫。若用于印刷，具有“納米”級的石粉漿讓石頭紙吸墨更牢，卻不會被浸蝕;因無纖維，噴墨列印之后清晰度更高;加上表面不覆膜，不會與墨發生化學作用，導致偏色、脫色等現象。
石頭紙也有望代替用塑料做成的各種購物袋、食品袋、垃圾袋、桌布、雨衣乃至建材裝飾、工業包裝物等，既防止“白色污染”，又節約了大量石油資源。而若收集后加以粉碎、擠壓、制粒，還能夠作為良好添加料，生產出塑膠袋、桶和花盆等。
造紙術是中國古代四大發明之一。105年，蔡倫用樹皮、麻頭及敝布、魚網等植物原料，經過挫、搗、抄、烘等工藝制造的紙，是現代紙的淵源。而石頭紙則突破了沿用近2000年的以木漿、草漿為原料的造紙方式。其實，早在上世紀60、70年代，便有科技工作者開始研究這項技術，90年代以后，中國臺灣地區和美、日等都有突破。可嚴格地說，石頭造紙大都沒有走出“過去”，一直采用碳酸鈣和纖維進行混合的模式，難以實現真正意義上的石頭紙——按照傳統觀念，紙是離不開纖維的，并且，碳酸鈣含量不到60%，還得大量采用其它添加元素才能“合成”成紙。同時，限于成本、工藝等多方面原因，一直停留在“概念”階段，沒有得到推廣。直到近年，隨著“綠色”環保觀念的深入和石頭造紙工藝的突破，生產成本出現逆轉，石頭紙技術逐漸成熟。
石頭造紙技術所采用的方法與工藝各不相同。其中，遼寧信德控股集團投資組建的集石頭紙產品研發、生產、銷售于一體的企業——地球衛士(大連)石頭紙業科技股份有限公司，在各方的鼎力支持與積極配合下，經過數十家大專院校、科研機構2年多時間的艱苦研發與攻關和1年多的工程建設，于吉林省延邊朝鮮族自治州的汪清縣開發出具有自主知識產權的環保石頭紙系列產品(目前有80余種)。科技人員在中國內地首次破解高碳酸鈣產品成膜和石頭紙超高強度等技術難關，達到了國內領先、國際先進的技術水平(已擁有2項石頭紙世界性發明專利，6項實用新型專利)。
據介紹，石頭造紙術主要利用了“高分子界面化學原理”。任何物體都有一個表面，但是，除非在高真空下，一般都不是真正的表面。據專家解釋，自然界的物質均是以固、液、氣三態出現的，所以暴露在大氣中的物體表面實際上是和空氣形成的固—氣界面而非單純的表面。而高分子材料也存在著界面，界面和大分子聚集的本體內部具有不同的特性，這些界面特性早就為人們所利用，為了更好地發揮其利用效果，高分子界面化學這一門新學科應運而生，并不斷開辟高分子材料的廣闊用途，石頭紙便又成一例。
“地球衛士”還運用了“高分子填充改性技術”。在加工石頭紙制品時，適當地加入各種不同的填充劑，不但可以提高其剛度和硬度，同時也可以大幅度地降低原料成本。與傳統紙張相比，目前的石頭紙系列產品除了具有環保、防水、防潮、防油、防霉、防蟲蛀等優點之外，還耐折，抗拉、抗卷曲強度高，很不容易被撕破。另外，如果同時燃燒石頭紙和一般的紙，后者一下子就燒完了，但石頭紙的火卻會慢慢變小而熄滅。
未來5到8年，“地球衛士”總投資138.75億元人民幣，計劃建設20個石頭紙生產基地，截止去年10月，已在汪清等地建設了3個。“這一產業符合國家節能、環保、減排的產業政策，利潤空間比較大，未來的利潤足以支撐其可持續發展。”地球衛士石頭紙業科技股份有限公司董事局主席宋旭表示，“作為社會的一分子，我們決心把石頭紙產業做強、做大，為中國產業結構調整、低碳經濟的發展做出貢獻，致力于‘科技含量高、經濟效益好、資源消耗少’的科學發展探索。”
其汪清石頭紙生產基地位于該縣工業集中區，總占地面積340萬平方米，建筑面積135萬平方米，去年4月1日開工，明年建成投產。項目分3期，一期工程年產108萬噸，實現年銷售收入70億元、稅金14億元。今年準備上120條生產線(每條生產線3000噸/年)，實現年產36萬噸石頭紙的生產能力。“這36萬噸的項目所實現的產值，就相當于再造一個汪清。”吉林省延邊朝鮮族自治州汪清縣副縣長郭洪祥說。
吉林省人民政府2010年《政府工作報告》也提到，今年將推動環保石頭紙規模化生產，并將其列入戰略性新興產業中的新材料產業加以培育。
“我們省總建設規模將達到年產石頭紙540萬噸。”吉林省延邊朝鮮族自治州人民政府州長李龍熙介紹道。而這一產量與同等傳統紙張相比，每年可以節約864萬立方米的木材，相當于減少砍伐1016平方公里的森林，每年還可節約水資源10.8億立方米，減排廢水6.5億噸，節電18.9億度，減少排放有毒有害物質和氣體300多種。
如今在中國，生產石頭紙的企業遠不只一家。去年7月，內蒙古自治區宣布投資60億元人民幣，與香港龍盟環保紙集團有限公司合作，規劃建設規模為年產72萬噸石頭紙高科技項目;同年8月，位于安徽淮北的天象集團也宣布，總投資3.6億美元建設石頭造紙項目，預計今年4月項目一期年產6萬噸環保紙生產線將順利投產。
不過，有專家表示，盡管中國廠商持有石頭紙的核心技術，未來這種產品的市場容量和各種效益也很可觀，但目前它仍處于產業化的發展初期。“今年春天時分，我們將組織召開‘全國低碳經濟論壇’，對石頭紙這個新生事物的技術創新和產業革命進一步論證與研討。”董鎖成研究員透露說，有關專家還將到生產和原材料基地去考察與調研，“對石頭紙的能耗、效能、污染物排放與降解等做一系列的檢測、實驗與分析。”
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不過，“石頭紙”的意義倒不僅僅是今后原料不愁，而是更為重要的“可持續”。
“造紙業是污染很大的一個產業。”中國科學院地理科學與資源研究所博士生導師董鎖成研究員指出。長期以來，造紙需要大量木材和水，生產過程中又要排放污水和有毒有害物質，會對環境和人的健康造成嚴重危害。據有關方面統計，運用傳統技術，每生產1噸紙要用3.7噸木片，相當于砍伐生長期在20至40年的大樹20棵，同時使用淡水200噸，消耗標準煤1.8噸、耗電600千瓦/時，并排放大量廢水和多種有害廢氣。為此，中國已先后關停了一大批小造紙廠。“如果石頭紙在一定程度上能夠替代傳統的紙張，那么其經濟效益、生態效益，尤其對節能減排的影響是相當大的。”董研究員表示。
具體而言，石頭紙并非木漿紙，亦非塑膠膜，它是把石頭礦物研磨成粉末，添加一定比例的無毒性的高分子聚合物加工而成，無須用水洗滌，也不用添加強酸、強堿、漂白劑以及眾多有機氯化物，因此沒有廢水排放的問題，不會染污河川、大海等水資源，同時省去了以往蒸煮、洗滌、漂白等環節，而且對能源的耗用量也比傳統的木漿造紙要低得多——單位能耗僅為傳統造紙工藝的2/3.
如果用過的石頭紙經過回收或被當作垃圾處理，進焚化爐焚燒時只有無毒樹脂可以燃燒，石粉則能夠促進樹脂與空氣的接觸，加速完全燃燒，不會因缺氧悶燒產生黑煙，燃燒后沒有毒性廢氣，二氧化碳的排出量極少，有助于減緩與改善二氧化碳所造成的全球暖化等問題。即便丟棄于室外，石頭紙在陽光下照射約6個月就會自動脆化成破碎蛋殼狀，還原大地與回歸自然 (紙張放在室內沒有陽光中的紫外線破壞，樹脂是不會脆化的);埋在地下1年可以降解，變成粉末(無機礦粉)，也不會造成環境污染。
在外觀無異于傳統紙張的石頭紙上面寫字兒，感覺會挺舒服。如果有“好事者”使之“掉”進水里，那么10分鐘后拿出來，用手抹，字不但不會暈開，擦干了水還可以接著書寫。若用于印刷，具有“納米”級的石粉漿讓石頭紙吸墨更牢，卻不會被浸蝕;因無纖維，噴墨列印之后清晰度更高;加上表面不覆膜，不會與墨發生化學作用，導致偏色、脫色等現象。
石頭紙也有望代替用塑料做成的各種購物袋、食品袋、垃圾袋、桌布、雨衣乃至建材裝飾、工業包裝物等，既防止“白色污染”，又節約了大量石油資源。而若收集后加以粉碎、擠壓、制粒，還能夠作為良好添加料，生產出塑膠袋、桶和花盆等。
造紙術是中國古代四大發明之一。105年，蔡倫用樹皮、麻頭及敝布、魚網等植物原料，經過挫、搗、抄、烘等工藝制造的紙，是現代紙的淵源。而石頭紙則突破了沿用近2000年的以木漿、草漿為原料的造紙方式。其實，早在上世紀60、70年代，便有科技工作者開始研究這項技術，90年代以后，中國臺灣地區和美、日等都有突破。可嚴格地說，石頭造紙大都沒有走出“過去”，一直采用碳酸鈣和纖維進行混合的模式，難以實現真正意義上的石頭紙——按照傳統觀念，紙是離不開纖維的，并且，碳酸鈣含量不到60%，還得大量采用其它添加元素才能“合成”成紙。同時，限于成本、工藝等多方面原因，一直停留在“概念”階段，沒有得到推廣。直到近年，隨著“綠色”環保觀念的深入和石頭造紙工藝的突破，生產成本出現逆轉，石頭紙技術逐漸成熟。
石頭造紙技術所采用的方法與工藝各不相同。其中，遼寧信德控股集團投資組建的集石頭紙產品研發、生產、銷售于一體的企業——地球衛士(大連)石頭紙業科技股份有限公司，在各方的鼎力支持與積極配合下，經過數十家大專院校、科研機構2年多時間的艱苦研發與攻關和1年多的工程建設，于吉林省延邊朝鮮族自治州的汪清縣開發出具有自主知識產權的環保石頭紙系列產品(目前有80余種)。科技人員在中國內地首次破解高碳酸鈣產品成膜和石頭紙超高強度等技術難關，達到了國內領先、國際先進的技術水平(已擁有2項石頭紙世界性發明專利，6項實用新型專利)。
據介紹，石頭造紙術主要利用了“高分子界面化學原理”。任何物體都有一個表面，但是，除非在高真空下，一般都不是真正的表面。據專家解釋，自然界的物質均是以固、液、氣三態出現的，所以暴露在大氣中的物體表面實際上是和空氣形成的固—氣界面而非單純的表面。而高分子材料也存在著界面，界面和大分子聚集的本體內部具有不同的特性，這些界面特性早就為人們所利用，為了更好地發揮其利用效果，高分子界面化學這一門新學科應運而生，并不斷開辟高分子材料的廣闊用途，石頭紙便又成一例。
“地球衛士”還運用了“高分子填充改性技術”。在加工石頭紙制品時，適當地加入各種不同的填充劑，不但可以提高其剛度和硬度，同時也可以大幅度地降低原料成本。與傳統紙張相比，目前的石頭紙系列產品除了具有環保、防水、防潮、防油、防霉、防蟲蛀等優點之外，還耐折，抗拉、抗卷曲強度高，很不容易被撕破。另外，如果同時燃燒石頭紙和一般的紙，后者一下子就燒完了，但石頭紙的火卻會慢慢變小而熄滅。
未來5到8年，“地球衛士”總投資138.75億元人民幣，計劃建設20個石頭紙生產基地，截止去年10月，已在汪清等地建設了3個。“這一產業符合國家節能、環保、減排的產業政策，利潤空間比較大，未來的利潤足以支撐其可持續發展。”地球衛士石頭紙業科技股份有限公司董事局主席宋旭表示，“作為社會的一分子，我們決心把石頭紙產業做強、做大，為中國產業結構調整、低碳經濟的發展做出貢獻，致力于‘科技含量高、經濟效益好、資源消耗少’的科學發展探索。”
其汪清石頭紙生產基地位于該縣工業集中區，總占地面積340萬平方米，建筑面積135萬平方米，去年4月1日開工，明年建成投產。項目分3期，一期工程年產108萬噸，實現年銷售收入70億元、稅金14億元。今年準備上120條生產線(每條生產線3000噸/年)，實現年產36萬噸石頭紙的生產能力。“這36萬噸的項目所實現的產值，就相當于再造一個汪清。”吉林省延邊朝鮮族自治州汪清縣副縣長郭洪祥說。
吉林省人民政府2010年《政府工作報告》也提到，今年將推動環保石頭紙規模化生產，并將其列入戰略性新興產業中的新材料產業加以培育。
“我們省總建設規模將達到年產石頭紙540萬噸。”吉林省延邊朝鮮族自治州人民政府州長李龍熙介紹道。而這一產量與同等傳統紙張相比，每年可以節約864萬立方米的木材，相當于減少砍伐1016平方公里的森林，每年還可節約水資源10.8億立方米，減排廢水6.5億噸，節電18.9億度，減少排放有毒有害物質和氣體300多種。
如今在中國，生產石頭紙的企業遠不只一家。去年7月，內蒙古自治區宣布投資60億元人民幣，與香港龍盟環保紙集團有限公司合作，規劃建設規模為年產72萬噸石頭紙高科技項目;同年8月，位于安徽淮北的天象集團也宣布，總投資3.6億美元建設石頭造紙項目，預計今年4月項目一期年產6萬噸環保紙生產線將順利投產。
不過，有專家表示，盡管中國廠商持有石頭紙的核心技術，未來這種產品的市場容量和各種效益也很可觀，但目前它仍處于產業化的發展初期。“今年春天時分，我們將組織召開‘全國低碳經濟論壇’，對石頭紙這個新生事物的技術創新和產業革命進一步論證與研討。”董鎖成研究員透露說，有關專家還將到生產和原材料基地去考察與調研，“對石頭紙的能耗、效能、污染物排放與降解等做一系列的檢測、實驗與分析。”
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