Целлюлозно-бумажная промышленность

Целлюлозно-бумажная промышленность — это отрасль промышленности, включающая производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них (бумажно-беловых товаров, упаковки, санитарно-гигиенических изделий). Является одной из базовых отраслей лесного комплекса, тесно связанной с лесозаготовкой, деревообработкой и химической промышленностью.

История

Зарождение бумажного производства

Первая бумага была изобретена в Китае около 105 года н. э. Цай Лунем. Технология производства основывалась на переработке растительных волокон (конопли, шелковицы, старой ткани). В течение нескольких столетий секрет бумажного производства распространился по Азии, а затем через арабский мир попал в Европу (XII век).

Развитие в Европе и России

В Европе бумажные мельницы появились в XIII–XIV веках (Италия, Франция, Германия). Основным сырьём служило тряпьё (лён, хлопок). В России первая бумажная мельница была построена в XVI веке (примерно 1567 год) в селе Кантемирово, но массовое производство началось при Петре I. В 1703 году была основана Красносельская бумажная мануфактура, а в 1714 году — Дудергофская.

Индустриализация и изобретение целлюлозы

Ключевым этапом стало изобретение в середине XIX века химических способов получения целлюлозы из древесины. В 1840-х годах Фридрих Келлер (Германия) разработал механический способ получения древесной массы. В 1851 году Хью Бёрджесс (Англия) и Чарльз Уатт (США) запатентовали первый химический способ варки целлюлозы — сульфитный. В 1879 году шведский химик Карл Даль изобрёл сульфатный (крафт-) процесс, который до сих пор является доминирующим в мире. Эти изобретения позволили заменить дорогое тряпьё дешёвой древесиной, что привело к стремительному росту производства бумаги и появлению целлюлозно-бумажной промышленности как самостоятельной отрасли.

XX век и современность

В XX веке отрасль развивалась по пути укрупнения комбинатов, увеличения скорости бумагоделательных машин и внедрения замкнутых циклов водопользования. После Второй мировой войны лидерами стали США, Канада, Швеция, Финляндия, СССР. В конце XX века произошёл перенос мощностей в страны с дешёвым сырьём и рабочей силой (Китай, Бразилия, Индонезия). В XXI веке ключевыми тенденциями являются цифровизация (снижение спроса на печатную бумагу), рост потребления упаковки (из-за электронной коммерции) и повышение экологических требований.

Сырьё и ресурсы

Основные виды сырья

Древесина хвойных пород (ель, сосна, пихта) — даёт длинные волокна, обеспечивающие высокую прочность бумаги. Используется для производства крафт-бумаги, тарного картона, газетной бумаги.
Древесина лиственных пород (берёза, осина, эвкалипт, тополь) — даёт короткие волокна, придающие бумаге гладкость и однородность. Используется для офсетной бумаги, бумаги для печати, санитарно-гигиенических изделий.
Макулатура — вторичное сырьё, составляющее до 50–60% сырьевого баланса в некоторых странах. Используется для производства картона, гофроупаковки, газетной бумаги.
Не древесное сырьё — солома злаков, тростник, хлопок, лён, конопля, бамбук. Имеет локальное значение (Китай, Индия, страны Южной Америки).

Водные и энергетические ресурсы

Целлюлозно-бумажное производство является одним из самых водоёмких (до 100–300 м³ воды на тонну продукции) и энергоёмких (до 10–20 ГДж на тонну) в промышленности. Крупные комбинаты обычно строятся вблизи источников воды (реки, озёра) и используют собственные теплоэлектростанции, работающие на кородревесных отходах и чёрном щёлоке.

Технология производства

Основные стадии

Подготовка сырья: окорка, измельчение древесины в щепу.
Варка целлюлозы: химическая обработка щепы в варочных котлах с использованием реагентов (сульфатный или сульфитный методы) для растворения лигнина и выделения целлюлозных волокон.
Промывка и сортировка: отделение целлюлозы от отработанного варочного раствора (чёрного щёлока) и удаление непроваренных частиц.
Отбелка: многоступенчатая обработка целлюлозы хлором, диоксидом хлора, кислородом, перекисью водорода для достижения требуемой белизны.
Размол и приготовление бумажной массы: измельчение волокон, добавление наполнителей (каолин, карбонат кальция), проклеивающих веществ, красителей.
Формование и обезвоживание: подача массы на сетку бумагоделательной машины, где формируется влажное полотно.
Прессование и сушка: удаление воды механическим и термическим способами.
Отделка: каландрирование (придание гладкости), намотка в рулоны, резка, упаковка.

Виды продукции

Целлюлоза товарная (рыхлая, листовая, сухая) — полуфабрикат для продажи другим производителям.
Бумага — листовой материал массой от 25 до 250 г/м². Подразделяется на:
Печатные виды (офсетная, газетная, мелованная).
Писче-чертёжные (тетрадная, чертёжная, копировальная).
Санитарно-гигиенические (туалетная, салфетки, полотенца).
Технические (электроизоляционная, фильтровальная, папиросная).
Картон — материал массой свыше 250 г/м². Основные виды:
Тарный (для производства гофрокартона, ящиков).
Упаковочный (для коробок, складной тары).
Строительный (гипсокартон, облицовочный).

География и экономика

Мировые лидеры

По данным на 2023–2024 годы, крупнейшими производителями целлюлозно-бумажной продукции являются:

Китай — абсолютный лидер по объёму производства бумаги и картона (более 120 млн тонн в год).
США — второй по величине производитель, традиционно сильны в производстве крафт-бумаги и упаковки.
Япония — крупный производитель высококачественных видов бумаги.
Германия, Швеция, Финляндия — европейские лидеры, специализирующиеся на высокотехнологичной продукции и упаковке.
Бразилия, Индонезия, Чили — быстрорастущие производители, использующие быстрорастущие породы (эвкалипт, акация).