73
27 апреля 2024
Также смотрите материал TAPPI о трендах в химии для бумажного производства.
Paper360° спросил трех крупных поставщиков химической продукции, где они видят наибольшие возможности и что им больше всего хотелось бы вывести на рынок.
Когда мы думаем о бумаге, мы представляем волокна целлюлозы — они составляют до 99 процентов большинства продуктов на основе бумаги. Однако в этом оставшемся 1 проценте заключено огромное количество возможностей.
Оценки размера рынка химикатов для бумаги различаются, но источники сходятся во мнении, что это огромный и растущий сектор. По данным Future Market Insights, мировой рынок химикатов для целлюлозы и бумаги в 2023 году достиг 38,4 млрд долларов США; FMI ожидает, что в течение следующего десятилетия эта цифра вырастет до 46,5 млрд долларов США. Химические вещества имеют жизненно важное значение для определения характеристик каждого типа целлюлозы, бумаги или упаковки, поступающей на рынок.
Для нашей отрасли «новые рынки» включают в себя нечто большее, чем просто новые продукты, созданные для удовлетворения конкретных промышленных или потребительских нужд. Быстро меняющийся мир после пандемии также создает рыночный спрос на:
- существующие целлюлозно-бумажные, упаковочные и гигиенические товары в недостаточно обслуживаемых регионах по мере роста потребления;
- улучшенные или новые свойства существующих продуктов, особенно на рынках упаковки пищевых продуктов и медицинских товаров; и
- способность соответствовать все более высоким стандартам устойчивости продукции или процессов.
Что нового происходит в производстве целлюлозы и бумаги?
Для этой статьи три крупных производителя химии рассказали о возможностях и трендах, которые они видят в использовании химии в процессе производства бумажной продукции.
«Инновации в области возобновляемой химии играют решающую роль в разработке новых, инновационных упаковочных решений из бумаги, картона и формованного волокна», — говорит Ирене Филипп, менеджер по созданию бизнеса в области биоматериалов из бумаги и картона, Kemira. «Давление как со стороны потребителей, так и со стороны регуляторов побуждает бренды переходить к упаковке, которая соответствует целям устойчивого развития и предлагает благоприятные варианты окончания срока службы».
Франклин Замбрано, доктор философии, старший научный сотрудник отдела глобальных технологий компании Solenis LLC, отмечает, что рыночные тенденции формируются под воздействием острой потребности в устойчивом развитии, энергоэффективности, более высоких стандартах качества и растущем спросе, а производители товарной целлюлозы адаптируются к ним. «Все это происходит на фоне роста цен на энергоносители и колебаний процентных ставок, которые оказывают существенное влияние на инвестиционные стратегии отрасли», — говорит Замбрано.
Несмотря на то, что за последние десятилетия в целлюлозно-бумажном оборудовании были достигнуты существенные улучшения, направленные на увеличение производственной мощности, многие целлюлозные заводы по-прежнему сталкиваются с ограничениями — «особенно в сушильных машинах, обусловленными гидравлическими ограничениями и проблемами, связанными с наличием пара», — говорит Замбрано. Вот тут-то и появляются химические инновации.
«Производительность машин по производству товарной целлюлозы во многом зависит от эффективности удаления воды в секциях формовки, пресса и сушки, причем сушка является решающим этапом», - объясняет он. «В этом контексте использование химикатов для обезвоживания может оптимизировать процесс обезвоживания целлюлозы, обеспечивая более высокую сухость листа на входе в секцию сушки. Этот подход дает ряд существенных преимуществ, в том числе:
- Снижение потребления пара, необходимого для достижения заданной сухости листа;
- Увеличенная скорость машины при сохранении целевого уровня сухости в системах с ограниченным прессованием; и
- Производство листов с более высокой плотностью при той же базовой скорости».
Снижение энергопотребления способствует достижению рыночных целей устойчивого развития. Кроме того, целлюлоза используется по-новому и для производства новых продуктов, в том числе улучшенных гигиенических продуктов, специальной упаковки и даже текстиля, что делает качество целлюлозы еще более важным.
Эдита Гарлайте, менеджер по глобальному рынку упаковки компании Buckman, видит большой потенциал в упаковочном секторе. Она отмечает, что для упаковки «легкий вес» по-прежнему является ключевым моментом для новых рыночных ниш.
«По мере роста электронной коммерции и перехода компаний на более устойчивые подходы рынок требует более легких, прочных коробок и более экологически чистых продуктов», — говорит Гарлайт. «Каждый раз, когда коробка перерабатывается, качество волокна ухудшается, что приводит к более слабому соединению волокон и необходимости использования большего количества первичного волокна для дополнительной прочности. Химические вещества, например, изготовленные на основе ферментов, могут обеспечить устойчивый подход к модификации волокон, добавляя прочность и улучшая дренаж, сделать упаковку более легкой, что позволит использовать волокно, которое было переработано несколько раз».
Более легкая, пригодная для вторичной переработки бумажная упаковка идеально подходит для удовлетворения потребностей рынка, созданных новым законодательством, таким как недавно принятый в штате Калифорния закон SB 54, «Закон о предотвращении загрязнения пластиком и ответственности производителей упаковки». С целевой датой 2032 года SB 54 стремится сократить использование пластиковой упаковки на 25 процентов и требует, чтобы 100 процентов упаковки, используемой в Калифорнии к этой дате, поддавались вторичной переработке. Поскольку уже существует надежный поток вторичной переработки, бумажная упаковка имеет явное преимущество.
«Химия играет ключевую роль в реализации концепции полностью возобновляемой, перерабатываемой и биоразлагаемой упаковки», — добавляет Филипп из Kemira. «Задача заключается в расширении использования упаковки на основе волокна для новых, более требовательных конечных применений, а также в обеспечении соответствия бумажной и картонной продукции самым строгим нормативным стандартам как сейчас, так и в будущем».
Филипп видит большое будущее у барьерных технологий на биологической основе, а также у возобновляемых добавок, которые могут помочь производителям отказаться от более проблематичных химикатов. «Эти технологии позволяют заменить широко используемые решения, такие как полиэтиленовые (полиэтиленовые) пленки на нефтяной основе, вредные PFAS (пер- и полифторалкильные вещества) или одноразовые пластмассы, такие как EPS (пенополистирол), в предметах повседневного использования, таких как чашки и их крышки, коробки и миски для еды на вынос, гибкая упаковка и упаковочная бумага», — говорит он.
Инновации, за которыми стоит следить
Эдита Гарлайте, Бакман:
«Перед бумажными фабриками стоит задача сократить потребление пресной воды, повысить эффективность машин и поддерживать или улучшать качество продукции, сводя при этом к минимуму изменчивость процесса, внеплановые остановки и дополнительные затраты. Это может привести к использованию большего количества химикатов для дополнения характеристик конечной продукции и эффективности притоков/сточных вод.
В ответ Buckman предлагает новую программу монохлорамина, Acumen™ MCA-i™, инновационное химико-цифровое решение, которое использует искусственный интеллект для стабилизации процессов проточной части. Оно сочетает в себе лучшую в своем классе химию монохлорамина Buckman с современными технологиями, передовые сенсорные технологии, облачный анализ данных, круглосуточный экспертный мониторинг и анализ, а также точное прогнозное моделирование. Этот генератор MCA может отслеживать данные нескольких датчиков и данные процесса мельницы, которые можно использовать для автоматической корректировки программы биоцидов».
Ирене Филипп, Кемира:
«Kemira в партнерстве с Danimer Scientific разрабатывает 100-процентно возобновляемую технологию дисперсионного барьера PHA для вторичной переработки бумаги и картона. Эта технология обеспечивает инновационную и более устойчивую альтернативу традиционным решениям, таким как полиэтиленовые (полиэтиленовые) пленки на основе нефти и вредные ПФАС (пер- и полифторалкильные вещества) для создания необходимых барьерных свойств против воды, жира, масла, влаги и водяного пара в упаковочных материалах на основе волокон.
Полученный из растительных масел с использованием передовой биотехнологии, PHA полностью биоразлагаем и компостируем в различных средах, не оставляя вредного воздействия, и его безопасно использовать при контакте с пищевыми продуктами. Технология водной дисперсии PHA может наноситься на различные подложки, включая бумагу и картон».
Франклин Самбрано, PHD, Solenis LLC:
«Компания Solenis разработала новаторскую химическую технологию для повышения эффективности обезвоживания целлюлозы на машинах по производству товарной целлюлозы, что является решающим фактором для целлюлозных заводов с ограниченными производственными мощностями из-за ограничений прессовой или сушильной части. Наше решение оптимизирует обезвоживание в секциях формования и прессования за счет обработки целлюлозы со специально разработанными катионными полимерами, что приводит к более высокой сухости целлюлозы на входе в сушильную секцию, что приводит к значительному повышению эффективности машины.
Промышленные испытания машин для производства товарной целлюлозы из лиственной и хвойной древесины демонстрируют замечательные преимущества: увеличение производительности (до 3 процентов), снижение потребления пара (до 8 процентов) и улучшение качества чистой воды. Это обеспечивает более высокую производительность и существенную экономию энергии».
Совместная работа
Поставщики химической продукции могут помочь в повышении устойчивости, придании продуктам новых характеристик или развитии новых побочных источников дохода. Заводам следует определить, где им больше всего необходимы рекомендации, и просто обратиться к своим поставщикам.
Цифровые технологии — отличная отправная точка, технологии могут помочь оптимизировать использование химикатов, повысить скорость производства, улучшить качество целлюлозно-бумажной продукции и оптимизировать использование таких ресурсов, как энергия и вода. Эти технологии помогают производителям бумаги обеспечить более безопасные условия труда за счет автоматизации ручной работы.
Способность предлагать проверенные решения для приложений в новых областях — это еще один навык, который привносят поставщики, — говорит Замбрано из Solenis.
«Например, хотя использование вспомогательных средств для обезвоживания широко изучается в производстве бумаги, оно остается в значительной степени неиспользованным в производстве целлюлозы, что делает его многообещающей областью возможностей. Химические методы обезвоживания не только решают критические проблемы экономии энергии, связанные с затратами на испарение, но также предлагают потенциал для повышения как устойчивости, так и производительности процесса».
В целом, отрасли необходимо переосмыслить устойчивое развитие — это необходимо для сегодняшних новых рынков. «Ключевой отправной точкой является четкое понимание целей устойчивого развития и окончания срока службы», — говорит он.
«В конечном счете, большинство возобновляемых решений приведут к созданию конечных продуктов, которые будут практически идентичны по внешнему виду устаревшим аналогам, которые они заменяют. Однако путь к этому требует открытости для сотрудничества и инноваций».
Paper360° спросил трех крупных поставщиков химической продукции, где они видят наибольшие возможности и что им больше всего хотелось бы вывести на рынок.
Когда мы думаем о бумаге, мы представляем волокна целлюлозы — они составляют до 99 процентов большинства продуктов на основе бумаги. Однако в этом оставшемся 1 проценте заключено огромное количество возможностей.
Оценки размера рынка химикатов для бумаги различаются, но источники сходятся во мнении, что это огромный и растущий сектор. По данным Future Market Insights, мировой рынок химикатов для целлюлозы и бумаги в 2023 году достиг 38,4 млрд долларов США; FMI ожидает, что в течение следующего десятилетия эта цифра вырастет до 46,5 млрд долларов США. Химические вещества имеют жизненно важное значение для определения характеристик каждого типа целлюлозы, бумаги или упаковки, поступающей на рынок.
Для нашей отрасли «новые рынки» включают в себя нечто большее, чем просто новые продукты, созданные для удовлетворения конкретных промышленных или потребительских нужд. Быстро меняющийся мир после пандемии также создает рыночный спрос на:
- существующие целлюлозно-бумажные, упаковочные и гигиенические товары в недостаточно обслуживаемых регионах по мере роста потребления;
- улучшенные или новые свойства существующих продуктов, особенно на рынках упаковки пищевых продуктов и медицинских товаров; и
- способность соответствовать все более высоким стандартам устойчивости продукции или процессов.
Что нового происходит в производстве целлюлозы и бумаги?
Для этой статьи три крупных производителя химии рассказали о возможностях и трендах, которые они видят в использовании химии в процессе производства бумажной продукции.
«Инновации в области возобновляемой химии играют решающую роль в разработке новых, инновационных упаковочных решений из бумаги, картона и формованного волокна», — говорит Ирене Филипп, менеджер по созданию бизнеса в области биоматериалов из бумаги и картона, Kemira. «Давление как со стороны потребителей, так и со стороны регуляторов побуждает бренды переходить к упаковке, которая соответствует целям устойчивого развития и предлагает благоприятные варианты окончания срока службы».
Франклин Замбрано, доктор философии, старший научный сотрудник отдела глобальных технологий компании Solenis LLC, отмечает, что рыночные тенденции формируются под воздействием острой потребности в устойчивом развитии, энергоэффективности, более высоких стандартах качества и растущем спросе, а производители товарной целлюлозы адаптируются к ним. «Все это происходит на фоне роста цен на энергоносители и колебаний процентных ставок, которые оказывают существенное влияние на инвестиционные стратегии отрасли», — говорит Замбрано.
Несмотря на то, что за последние десятилетия в целлюлозно-бумажном оборудовании были достигнуты существенные улучшения, направленные на увеличение производственной мощности, многие целлюлозные заводы по-прежнему сталкиваются с ограничениями — «особенно в сушильных машинах, обусловленными гидравлическими ограничениями и проблемами, связанными с наличием пара», — говорит Замбрано. Вот тут-то и появляются химические инновации.
«Производительность машин по производству товарной целлюлозы во многом зависит от эффективности удаления воды в секциях формовки, пресса и сушки, причем сушка является решающим этапом», - объясняет он. «В этом контексте использование химикатов для обезвоживания может оптимизировать процесс обезвоживания целлюлозы, обеспечивая более высокую сухость листа на входе в секцию сушки. Этот подход дает ряд существенных преимуществ, в том числе:
- Снижение потребления пара, необходимого для достижения заданной сухости листа;
- Увеличенная скорость машины при сохранении целевого уровня сухости в системах с ограниченным прессованием; и
- Производство листов с более высокой плотностью при той же базовой скорости».
Снижение энергопотребления способствует достижению рыночных целей устойчивого развития. Кроме того, целлюлоза используется по-новому и для производства новых продуктов, в том числе улучшенных гигиенических продуктов, специальной упаковки и даже текстиля, что делает качество целлюлозы еще более важным.
Эдита Гарлайте, менеджер по глобальному рынку упаковки компании Buckman, видит большой потенциал в упаковочном секторе. Она отмечает, что для упаковки «легкий вес» по-прежнему является ключевым моментом для новых рыночных ниш.
«По мере роста электронной коммерции и перехода компаний на более устойчивые подходы рынок требует более легких, прочных коробок и более экологически чистых продуктов», — говорит Гарлайт. «Каждый раз, когда коробка перерабатывается, качество волокна ухудшается, что приводит к более слабому соединению волокон и необходимости использования большего количества первичного волокна для дополнительной прочности. Химические вещества, например, изготовленные на основе ферментов, могут обеспечить устойчивый подход к модификации волокон, добавляя прочность и улучшая дренаж, сделать упаковку более легкой, что позволит использовать волокно, которое было переработано несколько раз».
Более легкая, пригодная для вторичной переработки бумажная упаковка идеально подходит для удовлетворения потребностей рынка, созданных новым законодательством, таким как недавно принятый в штате Калифорния закон SB 54, «Закон о предотвращении загрязнения пластиком и ответственности производителей упаковки». С целевой датой 2032 года SB 54 стремится сократить использование пластиковой упаковки на 25 процентов и требует, чтобы 100 процентов упаковки, используемой в Калифорнии к этой дате, поддавались вторичной переработке. Поскольку уже существует надежный поток вторичной переработки, бумажная упаковка имеет явное преимущество.
«Химия играет ключевую роль в реализации концепции полностью возобновляемой, перерабатываемой и биоразлагаемой упаковки», — добавляет Филипп из Kemira. «Задача заключается в расширении использования упаковки на основе волокна для новых, более требовательных конечных применений, а также в обеспечении соответствия бумажной и картонной продукции самым строгим нормативным стандартам как сейчас, так и в будущем».
Филипп видит большое будущее у барьерных технологий на биологической основе, а также у возобновляемых добавок, которые могут помочь производителям отказаться от более проблематичных химикатов. «Эти технологии позволяют заменить широко используемые решения, такие как полиэтиленовые (полиэтиленовые) пленки на нефтяной основе, вредные PFAS (пер- и полифторалкильные вещества) или одноразовые пластмассы, такие как EPS (пенополистирол), в предметах повседневного использования, таких как чашки и их крышки, коробки и миски для еды на вынос, гибкая упаковка и упаковочная бумага», — говорит он.
Инновации, за которыми стоит следить
Эдита Гарлайте, Бакман:
«Перед бумажными фабриками стоит задача сократить потребление пресной воды, повысить эффективность машин и поддерживать или улучшать качество продукции, сводя при этом к минимуму изменчивость процесса, внеплановые остановки и дополнительные затраты. Это может привести к использованию большего количества химикатов для дополнения характеристик конечной продукции и эффективности притоков/сточных вод.
В ответ Buckman предлагает новую программу монохлорамина, Acumen™ MCA-i™, инновационное химико-цифровое решение, которое использует искусственный интеллект для стабилизации процессов проточной части. Оно сочетает в себе лучшую в своем классе химию монохлорамина Buckman с современными технологиями, передовые сенсорные технологии, облачный анализ данных, круглосуточный экспертный мониторинг и анализ, а также точное прогнозное моделирование. Этот генератор MCA может отслеживать данные нескольких датчиков и данные процесса мельницы, которые можно использовать для автоматической корректировки программы биоцидов».
Ирене Филипп, Кемира:
«Kemira в партнерстве с Danimer Scientific разрабатывает 100-процентно возобновляемую технологию дисперсионного барьера PHA для вторичной переработки бумаги и картона. Эта технология обеспечивает инновационную и более устойчивую альтернативу традиционным решениям, таким как полиэтиленовые (полиэтиленовые) пленки на основе нефти и вредные ПФАС (пер- и полифторалкильные вещества) для создания необходимых барьерных свойств против воды, жира, масла, влаги и водяного пара в упаковочных материалах на основе волокон.
Полученный из растительных масел с использованием передовой биотехнологии, PHA полностью биоразлагаем и компостируем в различных средах, не оставляя вредного воздействия, и его безопасно использовать при контакте с пищевыми продуктами. Технология водной дисперсии PHA может наноситься на различные подложки, включая бумагу и картон».
Франклин Самбрано, PHD, Solenis LLC:
«Компания Solenis разработала новаторскую химическую технологию для повышения эффективности обезвоживания целлюлозы на машинах по производству товарной целлюлозы, что является решающим фактором для целлюлозных заводов с ограниченными производственными мощностями из-за ограничений прессовой или сушильной части. Наше решение оптимизирует обезвоживание в секциях формования и прессования за счет обработки целлюлозы со специально разработанными катионными полимерами, что приводит к более высокой сухости целлюлозы на входе в сушильную секцию, что приводит к значительному повышению эффективности машины.
Промышленные испытания машин для производства товарной целлюлозы из лиственной и хвойной древесины демонстрируют замечательные преимущества: увеличение производительности (до 3 процентов), снижение потребления пара (до 8 процентов) и улучшение качества чистой воды. Это обеспечивает более высокую производительность и существенную экономию энергии».
Совместная работа
Поставщики химической продукции могут помочь в повышении устойчивости, придании продуктам новых характеристик или развитии новых побочных источников дохода. Заводам следует определить, где им больше всего необходимы рекомендации, и просто обратиться к своим поставщикам.
Цифровые технологии — отличная отправная точка, технологии могут помочь оптимизировать использование химикатов, повысить скорость производства, улучшить качество целлюлозно-бумажной продукции и оптимизировать использование таких ресурсов, как энергия и вода. Эти технологии помогают производителям бумаги обеспечить более безопасные условия труда за счет автоматизации ручной работы.
Способность предлагать проверенные решения для приложений в новых областях — это еще один навык, который привносят поставщики, — говорит Замбрано из Solenis.
«Например, хотя использование вспомогательных средств для обезвоживания широко изучается в производстве бумаги, оно остается в значительной степени неиспользованным в производстве целлюлозы, что делает его многообещающей областью возможностей. Химические методы обезвоживания не только решают критические проблемы экономии энергии, связанные с затратами на испарение, но также предлагают потенциал для повышения как устойчивости, так и производительности процесса».
В целом, отрасли необходимо переосмыслить устойчивое развитие — это необходимо для сегодняшних новых рынков. «Ключевой отправной точкой является четкое понимание целей устойчивого развития и окончания срока службы», — говорит он.
«В конечном счете, большинство возобновляемых решений приведут к созданию конечных продуктов, которые будут практически идентичны по внешнему виду устаревшим аналогам, которые они заменяют. Однако путь к этому требует открытости для сотрудничества и инноваций».
Источник:
TAPPI
