- Gazety - Czasopisma - Książki - Wydruki komputerowe - Kserokopie - Wkładki - Ilustracje

Transkrypt

1 Rozdział 1 1. Informacje ogólne 1.1 Zużycie papieru w Europie W rozwiniętych społeczeństwach większość osób codziennie korzysta z wielorakich produktów na bazie papieru i tektury. Papier, zgodnie z naszą dzisiejszą wiedzą, jest używany od ponad dwóch tysięcy lat i skutecznie konkuruje z nowoczesnymi, elektronicznymi nośnikami informacji oraz z najnowszymi materiałami opakowaniowymi plastikowymi i wieloskładnikowymi. Przegląd głównych zastosowań papieru i tektury ukazuje różnorodność produktów. Dziedzina stosowania Informacja - gromadzenie - dystrybucja - przechowanie Opakowania - transport - dystrybucja - ochrona Higiena - higiena osobista - czystość - zapobieganie chorobom Zastosowania specjalne - wielka różnorodność Typowe rodzaje Typowe produkty finalne - Papier gazetowy - Drzewne powlekane i niepowlekane (SC i LWC) do drukowania czasopism ilustrowanych - Bezdrzewne powlekane i niepowlekane do drukowania i pisania - Papier workowy - Na warstwę płaską tektury falistej - Na warstwę pofalowaną - Tektura pudełkowa - Tektura do pakowania cieczy - Papier pakowy Tissue - marszczone na sucho - marszczone na mokro - Papiery urzędowe - Papiery filtracyjne - Papiery ognioodporne - Gazety - Czasopisma - Książki - Wydruki komputerowe - Kserokopie - Wkładki - Ilustracje - Worki - Torby - Pudełka - Pudła z tektury falistej - Opakowania z papieru pakowego - Papier toaletowy - Ręczniki kuchenne - Chusteczki do odświeżania twarzy - Serwetki - Ścierki do rąk - Odzież szpitalna - Ściereczki - Banknoty - Znaczki pocztowe i skarbowe - Filtry powietrza - Filtry do parzenia kawy - Papier do pieczenia Ważne tendencje Wzrost stosowania wielobarwnego drukowania i kopiowania; Media elektroniczne przejmują dokumenty bankowe i handlowe; Wzrost udziału włókien wtórnych; Wzrost udziału środków pomocniczych. Wzrost zastosowania w dystrybucji żywności; Ogólny wzrost recyklingu materiałów opakowaniowych; Wzrost stosowania kompozytów. Stosowanie rośnie wraz z ogólnym poziomem życia; Koniec łańcucha włókien wtórnych; Stosowanie włókien pierwotnych do wyrobu produktów finalnych o najwyższej jakości. Ciągle rosnąca liczba nowych zastosowań. Tabela 1.1: Dziedziny stosowania papieru i tektury [Końcowy raport BAT, 1997, zmodyfikowany przez Europejskie Biuro IPPC] Tendencją niewymienioną powyżej jest łączenie w wielu produktach kilku funkcji, jak na przykład drukowanie na opakowaniach czy ręcznikach. Zużycie papieru i tektury są ściśle związane z poziomem życia. Można zaobserwować, że dla długich okresów istnieje wyraźna zależność między zwiększeniem zużycia tych produktów, a wzrostem PKB (Produkt Krajowy Brutto). Jak pokazano w tabeli 1.2, istnieją znaczące różnice w zużyciu papieru na głowę mieszkańca na świecie. Duże różnice występują nawet w Europie. 1

2 Rozdział 1 Kraje europejskie o najwyższym zużyciu papieru, to Niemcy (23,4%), Zjednoczone Królestwo (17,5%), Francja (14,3%), Włochy (12,6%), Hiszpania (7,9%) oraz Holandia (4,8%). Należy spodziewać się, że kraje Unii Europejskiej, które są aktualnie poniżej średniej unijnej, zwiększą swoje zużycie papieru do obecnego poziomu średniego. Można przewidywać, że wytwarzanie papieru będzie rozwojowym przemysłem w nadchodzących latach. Region Państwo Zużycie papieru na głowę mieszkańca [kg/rok] 95 Zużycie papieru w 1000 t (1995) Europa Zachodnia Austria Belgia * Dania Finlandia Francja Niemcy Grecja Irlandia Włochy Luksemburg 168 * patrz Belgia Holandia Norwegia Portugalia hiszpania Szwecja Zjednoczone Królestwo Europa Wschodnia 19 USA Chiny Indonezja 14 brak danych Japonia Brazylia Egipt 9 brak danych Ogółem świat Uwaga: * Dysponowano tylko wspólnymi danymi dla Belgii I Luksemburga Tabela 1.2: Zużycie papieru na głowę mieszkańca, 1995 [Pulp and Paper International (PPI), 1996], [Verband Deutscher Papierfabriken, Papier 97] 1.2 Europejski przemysł mas włóknistych Europa odgrywa znaczącą rolę w światowym przemyśle celulozowo-papierniczym; jest drugim co do wielkości producentem oraz konsumentem papieru i tektury po Stanach Zjednoczonych zajmujących pozycję lidera. Jej rola w produkcji mas włóknistych jest znacząca - roczna produkcja mas z drewna wynosi około 35 milionów ton, co odpowiada około 1/5 światowych dostaw. Dostawy mas włóknistych pochodzą od wytwórców produkujących na rynek oraz z zakładów, które zużywają większość swojej produkcji masy we własnym, zintegrowanym procesie produkcji papieru, a na otwartym rynku sprzedają jedynie nadwyżki. W Europie Zachodniej dostawy masy włóknistej towarowej pochodzą z kilku wielkich wytwórni w Finlandii, Szwecji, 2

3 Rozdział 1 Portugalii, Hiszpanii, Austrii, Belgii i Francji. Na rynku mas włóknistych dominuje bielona masa siarczanowa, która stanowi ponad trzy czwarte całkowitej produkcji mas towarowych wynoszących 9 milionów ton. Udziały innych gatunków mas dostarczonych na otwarty rynek papieru wynoszą: 11,4% masy siarczynowej, 7% masy mechanicznej i półchemicznej oraz 3,2% niebielonej masy siarczanowej. Finlandia i Szwecja są głównymi producentami mas celulozowych zarówno z drewna iglastego, jak i liściastego, natomiast Portugalia i Hiszpania dostarczają znaczące ilości gatunków mas z drewna liściastego. Praktycznie cała masa siarczanowa bielona z drewna iglastego oraz prawie 90% masy bielonej z drewna liściastego zużywane w Europie Środkowej, to masa towarowa. Około 3,5 miliona ton masy rocznie pochodzi z Finlandii i Szwecji, podczas gdy Portugalia i Hiszpania rocznie eksportują do krajów Europy Środkowej około 1,5 miliona ton masy. Cztery największe rynki dla masy włóknistej towarowej stanowią Niemcy, Francja, Włochy oraz Zjednoczone Królestwo. Głównymi gatunkami mas z surowców drzewnych, przeznaczonymi do wyrobu papieru w Europie w roku 1996, były: bielona masa siarczanowa (13 Mt/rok, co odpowiada 40,8%), masy mechaniczne i półchemiczne (12,3 Mt/rok, co odpowiada 38,3%), następnie 4,1 Mt/rok masy siarczanowej niebielonej (12,7%) oraz 2,4 Mt/rok masy siarczynowej (7,5%). Rysunki 1.1 oraz 1.2 przedstawiają dominację Szwecji (30,2%) i Finlandii (29,9%) na rynku mas z drewna przeznaczonych do wytwarzania papieru w kontekście geograficznym. Półwysep Iberyjski wytwarza 9,4%, Francja 8%, Norwegia 7%, a Niemcy 5,6% mas z surowców drzewnych. Miliony ton na rok Całkowita europejska produkcja mas włóknistych według ich rodzajów Masy mechaniczne i półchemiczne Masa celulozowa siarczynowa Masa celulozowa siarczanowa niebielona Masa celulozowa siarczanowa bielona Papiernicze masy celulozowe z drewna 0 Austria Belgia Dania Finlandia Francja Niemcy Grecja Irlandia Holandia Norwegia Portugalia Hiszpania Szwecja U.K. Rysunek 1.1: Przegląd rozmieszczenia w Europie przemysłu wytwarzającego masy włókniste [CEPI 1997, Statystyki roczne 1996] W odniesieniu do wyrobu różnych gatunków mas włóknistych, w Europie większość produkcji masy siarczanowej (łącznie 67 zakładów) jest zlokalizowana w Finlandii i Szwecji, a Hiszpania, Portugalia, Francja i Austria dopełniają bilans. Większość produkcji masy siarczynowej (łącznie 24 zakłady) jest zlokalizowana w Szwecji, Niemczech, Austrii i Francji oraz pewne ilości we Włoszech i w Portugalii. 3

4 Rozdział 1 W Europie Zachodniej znajduje się 101 zakładów produkujących masę mechaniczną, zlokalizowanych głównie w Finlandii, Niemczech, Szwecji, Francji, Włoszech i Norwegii. Głównymi producentami masy półchemicznej (łącznie 23 zakłady) są Szwecja, Finlandia, Norwegia i Włochy. U.K. Szwecja Struktura wielkości wytwórni mas włóknistych w Europie (1996) Hiszpania Portugalia Norwegia Holandia Włochy Irlandia Grecja <10000 ton/rok: 16 wytwórni do ton/rok: 18 wytwórni do ton/rok: 29 wytwórni do ton/rok: 40 wytwórni do ton/rok: 65 wytwórni > ton/rok: 51 wytwórni Niemcy Francja Finlandia Dania Belgia Austria Liczba wytwórni w każdej kategorii wielkości Rysunek 1.2: Przegląd rozkładu wielkości zakładów w Europie produkujących masy włókniste [CEPI 1997, Statystyki roczne 1996] Szwecja i Finlandia posiadają większość dużych zakładów o wydajności ponad ton na rok i jedynie kilka małych, o rozmiarach mniejszych niż ton na rok. Przeciętna wydajność celulozowni w Europie Zachodniej wynosi ton na rok [PPI, 1996]. Z 222 celulozowni w Zachodniej Europie 74 produkuje masę towarową. W Europie Zachodniej oprócz włókien pierwotnych zużywa się rocznie około 30 mln ton włókien wtórnych, co stanowi około 45% całkowitej ilości włókien zużywanych do wytwarzania papieru. Stopień wykorzystania jest stosunkowo wysoki przy produkcji papieru gazetowego (49%), tissue oraz innych papierów higienicznych (66,9%), papieru na warstwę płaską i pofalowaną tektury falistej (liner i fluting) (85,9%), jak również tektury pudełkowej (52,2%). Produkcja włókien wtórnych jest duża w krajach o wysokim zagęszczeniu ludności oraz o wysokim zużyciu papieru na mieszkańca, takich jak Niemcy, Francja, Włochy oraz Holandia, co pokazano na rysunku 1.3. Około dwie trzecie odzyskanego papieru (makulatury) jest wykorzystywane w formie nieodbarwionej (22 Mt), a około jedna trzecia (10 Mt) - do gatunków papierów odbarwionych, jak papier gazetowy, inne papiery graficzne oraz papiery higieniczne. 4

5 Rozdział 1 Miliony ton na rok Całkowite wykorzystanie papieru odzyskanego* w Europie Austria Belgia Dania Finlandia Francja Niemcy Grecja Irlandia Holandia Norwegia Portugalia Hiszpania Szwecja Szwajcaria * Wykorzystanie oznacza ilość odzyskanego papieru dowolnego rodzaju, wprowadzoną do rozwłókniacza w papierni U.K. Rysunek 1.3: Wykorzystanie odzyskanego papieru (makulatury) w Europie w roku 1996 [CEPI, Statystyki roczne, 1996] 1.3 Rozmieszczenie geograficzne europejskiego przemysłu papierniczego Produkcja papieru w Europie w roku 1996 osiągnęła poziom około 75 milionów ton, co w przybliżeniu odpowiada jednej czwartej światowej produkcji papieru i tektury. Termin papier obejmuje papier oraz tekturę wszystkich gramatur. Głównymi producentami papieru są: Niemcy (20,2%), Finlandia (14,2%), Szwecja (12,4%), Francja (11,7%), Włochy (9,6%) oraz Zjednoczone Królestwo (8,5%). W roku 1996 całkowity eksport wyniósł 41 milionów ton, a import doszedł do 34 milionów ton (dane liczbowe w tym punkcie pochodzą głównie z [CEPI, Statystyki roczne 1996]). Z ogólnej produkcji papieru około 40% stanowiły papiery opakowaniowe, 13% papier gazetowy, 38% inne papiery graficzne (do pisania i drukowania) oraz 6% bibułka tissue. Około połowę produkcji papieru do pisania i drukowania stanowił papier powlekany (12,8 Mt/rok). Głównymi producentami papierów graficznych są Niemcy i Finlandia, a następne w kolejności Szwecja, Francja, Włochy oraz Zjednoczone Królestwo. Produkcja papieru gazetowego tradycyjnie koncentruje się w Finlandii oraz w Szwecji. Zwiększone zużycie włókien wtórnych przez producentów w Europie Środkowej spowodowało przesunięcie lokalizacji przemysłu do dużych centrów konsumpcji, takich jak Niemcy. Ze względu na naturę papieru gazetowego, jako artykułu powszechnego użytku, instalacje produkcyjne charakteryzują się dużą wydajnością maszyn wynoszącą średnio t/rok w całej Europie Zachodniej. Papiery drzewne do pisania i drukowania produkowane są głównie w Finlandii i Niemczech, ich udział w ogólnej produkcji tych gatunków wynosi około 60%. Papiery drzewne są dostarczane przez duże, zintegrowane fabryki. Największymi wytwórcami papierów bezdrzewnych do pisania i drukowania są Niemcy, Francja, Finlandia, Włochy, Szwecja i Austria, przy znaczącej ilości papieru produkowanego w wielu innych krajach europejskich. Przeważająca część rynku należy do małej liczby skoncentrowanych producentów. 5

6 Rozdział 1 Głównymi producentami papierów na warstwę płaską oraz na warstwę pofalowaną tektury falistej są Niemcy i Francja, które wytwarzają w przybliżeniu 35% całkowitej produkcji. Skupiająca się w Europie Środkowej produkcja wykorzystująca włókna wtórne z recyklingu rośnie szybciej niż produkcja papieru z włókien pierwotnych. Do wyrobu tektur pudełkowych jako surowca używa się zarówno włókien wtórnych oraz pierwotnych. Tektury z włókien wtórnych są dostarczane przeważnie z regionu Europy Środkowej, podczas gdy produkcja z włókien pierwotnych tektury pudełkowej oraz tektury do pakowania cieczy skupia się w krajach skandynawskich. W tym wypadku największą zdolność produkcyjną mają raczej małe papiernie i maszyny o średniej zdolności produkcyjnej wynoszącej ton rocznie; z wyjątkiem papierni usytuowanych w Finlandii oraz w Szwecji o średniej zdolności produkcyjnej maszyny ton rocznie. Produkcja tissue koncentruje się we Francji, Niemczech, Włoszech oraz w Zjednoczonym Królestwie; te cztery kraje wytwarzają ponad 70% europejskiego tissue. Chociaż działa ponad 60 spółek produkujących wyłącznie tissue, to dominują trzy wielonarodowościowe, dwie amerykańskie i jedna szwedzka, posiadające ponad 60% udział w tej produkcji. Nadal istnieje wiele małych spółek produkujących rocznie ton lub mniej, które są prywatnymi firmami lub przedsiębiorstwami rodzinnymi. Średnia zdolność produkcyjna maszyny jest bardzo mała, w przybliżeniu ton rocznie. Rysunek 1.4 oraz rysunek 1.5 pokazują, że wyrób papieru jest znacznie bardziej rozpowszechniony w Europie niż wytwórnie mas włóknistych. Na rysunku 1.4 wyróżniono papiery graficzne (papier gazetowy, niepowlekane drzewne, niepowlekane bezdrzewne, papiery powlekane), papiery sanitarne i dla gospodarstwa domowego (tissue i inne papiery higieniczne) oraz papiery opakowaniowe (papiery do wyrobu tektury falistej i pudeł, tektura pudełkowa, pakowe do 150 g/m 2, a także inne papiery głównie na opakowania). U.K. Szwecja Hiszpania Całkowita europejska produkcja papieru według jego głównych rodzajów (1996) Portugalia Norwegia Holandia Papiery drukowe (graficzne) Papiery do celów sanitarnych i gospodarstwa domowego Papiery pakowe Włochy Irlandia Grecja Niemcy Francja Finlandia Dania Belgia Austria Miliony ton na rok Rysunek 1.4: Przegląd rozmieszczenia w Europie przemysłu produkującego papier [CEPI 1997, Annual Statistics 1996] 6

7 Rozdział 1 Struktura wielkości wytwórni mas włóknistych w Europie (1996) U.K. Szwecja Hiszpania Portugalia Norwegia Holandia <10000 ton/rok: łącznie 311 papierni do ton/rok: łącznie 196 papierni do ton/rok: łącznie 198 papierni do ton/rok: łącznie 149 papierni do ton/rok: łącznie 135 papierni > ton/rok: 72 papierni Włochy Irlandia Grecja Niemcy Francja Finlandia Dania Belgia Austria Łączna liczba papierni: Liczba wytwórni w każdej kategorii wielkości Rysunek 1.5: Przegląd rozkładu wielkości zakładów produkujących papier w Europie Nie dostarczono danych o strukturze wielkości papierni greckich [CEPI 1997, Annual Statistics 1996] Całkowita liczba papierni w Europie Zachodniej wynosi 1064, a większość z nich jest rozmieszczona we Włoszech, Niemczech, Francji oraz Hiszpanii, łącznie 679 papierni. Tylko 66 bardzo dużych papierni znajduje się w kategorii o zdolności produkcyjnej ponad ton rocznie, a 342 papiernie w najniższej kategorii zakładów produkujących wytwarzają mniej niż ton rocznie. Liczba funkcjonujących małych i średniej wielkości instalacji do wyrobu papieru jest relatywnie wysoka w porównaniu z wielkością produkcji mas włóknistych. Około 30% papierni jest zintegrowanych z produkcją masy włóknistej. Zakłady wyrabiające papiery drzewne, takie jak papier gazetowy, papier drukowy drzewny satynowany (SC) i papier powlekany o niskiej gramaturze powłoki (LWC) - są zazwyczaj zintegrowane z produkcją masy mechanicznej, a często dokupują one tylko niewielkie ilości masy celulozowej. Stopień integracji jest wysoki zwłaszcza dla zakładów wyrabiających papier z włókien wtórnych; niemal wszystkie zakłady wykorzystujące odzyskany papier stosują jego przetwarzanie na wtórną masę włóknistą. Niektóre z nich dodają do niej dokupioną masę. Jednakże w Europie Środkowej podstawę dla wyrobu bezdrzewnych papierów drukowych stanowi zakupiona masa celulozowa, co wpływa na duży udział zakładów nie zintegrowanych w tym regionie, podczas gdy w krajach skandynawskich w wielu przypadkach papiernie zostały zbudowane obok celulozowni. Wytwórnie mas włóknistych i papieru były, a większości nadal są, zlokalizowane w pobliżu obfitości wody, jako że dostępność wody odgrywa główną rolę w procesie produkcyjnym. Dawniej używano rzek do wytwarzania energii potrzebnej przy wyrobie masy włóknistej, do zaopatrywania w wodę produkcyjną, a także jako odbiornika ścieków z tych zakładów. Drogi wodne służyły do transportu zarówno surowców oraz produktów. Wraz ze wzrostem zużycia papieru i tektury zaczęła wzrastać wielkość tych zakładów, które często rozwijały się w pobliżu zasobów surowca. Obecnie globalny marketing masy włóknistej oraz narastające zużycie odzyskiwanych włókien skłaniają do popierania lokalizacji nowych papierni w pobliżu rynku zbytu. 7

8 Rozdział Sytuacja ekonomiczna Przemysł wytwarzający masy włókniste oraz przemysł papierniczy przechodzą proces konsolidacji i globalizacji, który jak dotąd nie osiągnął jeszcze stabilizacji. Proces koncentracji będzie prowadził do redukcji liczby spółek. W wyniku zmian struktura przemysłu wyraźnie się zmienia. W ciągu 25 lat liczba maszyn papierniczych w Europie została zmniejszona o 60%, podczas gdy zdolność produkcyjna została niemal podwojona. Wiele spółek rozrosło się inwestując w nowe zdolności produkcyjne, ale także konsolidując dużą liczbę małych i przestarzałych wytwórni papieru i tektury. Tak więc europejski przemysł papierniczy obejmuje jak dotąd względnie małą liczbę bardzo dużych wielonarodowych grup na jednym końcu skali, a na drugim dużą liczbę małych przedsiębiorstw. Ta duża liczba względnie małych papierni wykorzystuje niszę na rynku. W ciągu ostatnich dziesięciu lat struktura własności bardzo zmieniła się. Typowymi cechami tej przemiany pozostają: łączenie się producentów w większe spółki, integracja papierni z zamorskimi producentami masy włóknistej w większe spółki, integracja papierni z zamorskimi wytwórcami mas w celu zacieśnienia współpracy handlowej lub finansowej pomiędzy europejskimi oraz zamorskimi producentami. Spółki ze Stanów Zjednoczonych, Republiki Południowej Afryki lub Indonezji zostały zintegrowane lub ustanowiły bliższe relacje biznesowe z europejskimi producentami papieru i tektury. Podobnie istnieje więcej regionalnych i lokalnych trendów do integracji wewnątrz niektórych krajów, takich jak Szwecja i Finlandia. Odzwierciedla to globalny charakter interesów w dzisiejszym przemyśle celulozowopapierniczym. Przewiduje się, że do 2010 roku do głównych rynków USA, Europy i Japonii dołączą inne kraje azjatyckie, w szczególności Chiny oraz Indonezja. Prawdopodobnie rozrosną się południowo-wschodnie rynki azjatyckie i będą przodowały w światowym zużyciu papieru. Międzynarodowy handel papierem i papierniczymi masami włóknistymi prawdopodobnie będzie nadal oddawał charakter tego przemysłu z jego wzrostem postępującym we wszystkich głównych obszarach produkcji. Najszybszy wzrost będzie można zaobserwować w handlu papierem i tekturą, jako że kraje produkujące nadwyżkę mas włóknistych dodają ich wartość przed eksportem. Typowym dla przemysłu celulozowo-papierniczego jest występowanie skrajnych odchyleń cen dla produktów z tej branży, np. fluktuacje ceny towarowej masy siarczanowej, wynikające z nadmiernych zdolności produkcyjnych oraz z równoczesnych spadków chwilowego zapotrzebowania. Te odchylenia cen nie są takie same dla wszystkich produktów celulozowopapierniczych. Ceny wynikają z odległości pomiędzy daną spółką, a ostatecznym odbiorcą. Na przykład cena masy włóknistej jest bardziej zmienna niż cena tissue. Występuje następująca tendencja: im mniejsze są transakcje oraz im mniejszy odbiorca, tym mniejsze wahania cen. Na ogół wzrasta całkowite zapotrzebowanie na papier i tekturę. W światowej skali zużycie papieru wzrosło z 30 milionów ton w 1946 r. do 214 milionów ton w 1987r. Szybkość wzrostu od 1987 r. nieco się obniżyła i światowe zużycie papieru w 1996 r. osiągnęło w przybliżeniu 280 milionów ton. Czy wzrost będzie kontynuowany, zależy to w dużym stopniu od rozwoju gospodarczego świata. Eksperci zajmujący się przemysłem produkującym papier i tekturę spodziewają się, że średni roczny wzrost wyniesie około 3% do roku 2010, chociaż nie oczekuje się, że zmiany będą takie same dla różnych rodzajów papieru. Głównymi producentami mas włóknistych są uprzemysłowione kraje północnej hemisfery, to jest USA, Kanada, Szwecja, Japonia i Finlandia. W Europie zwłaszcza Finlandia oraz Szwecja czerpią duże zyski z eksportu produktów przemysłu celulozowo-papierniczego. Dzieje się tak dzięki wysoce natywnemu charakterowi tych produktów w wyżej wymienionych krajach, to znaczy niemal nie potrzebują one importu dla podtrzymania tej produkcji. 8

9 Rozdział 1 W 1996 r. przemysł celulozowo-papierniczy Europy Zachodniej zapewnił miejsca pracy około ludzi czyli zgodnie z arytmetyką, jedna zatrudniona osoba wytwarza około 280 ton papieru rocznie. To wyróżnia przemysł papierniczy jako przemysł, który gwarantuje liczne miejsca pracy. 1.5 Oddziaływanie przemysłu celulozowo-papierniczego na środowisko wymagał znacznych nakładów zasobów naturalnych (drewno, woda) oraz energii (paliwa kopalne, elektryczność), a także miał znaczący udział w odprowadzaniu zanieczyszczeń do środowiska. Jednakże w regionach o dobrze rozwiniętym przemyśle, począwszy od 1980 r, emisje do środowiska były redukowane na ogół o 80-90% lub więcej. Uzyskano to przy użyciu zespołu działań mających na celu ograniczenie emisji poprzez zastosowanie środków wewnętrznych i zewnętrznych. Dla celulozowni główny surowiec (drewno) pochodzi z odnawialnych zasobów. W niektórych krajach zostały wdrożone metody zrównoważonej gospodarki leśnej. W 1966 r. całkowite zużycie papierówki do przerobu na masy włókniste wyniosło w Europie Zachodniej 119,5 milionów m 3 (drewno lite pod korą). Zużycie surowców dla papiernictwa osiągnęło 81,6 milionów ton, z czego 45,9% stanowiły masy włókniste z drewna, 39,3% odzyskany papier (makulatura), 14,3% materiały niewłókniste (jak wypełniacze, barwniki, itd.), a 0,5% inne masy włókniste (bawełna, len, łyko, konopie, juta, słoma i szmaty). Dokonuje się postęp w zakresie zamykania obiegów wodnych w celulozowni oraz w papierni i można oczekiwać dalszej redukcji emisji (zmierzając do zakładu bez ścieków). Jednakże dzisiaj nie ma celulozowni siarczanowej pracującej w sposób ciągły, która by całkowicie regenerowała wszystkie ścieki z bielarni. Ideę wytwórni bezściekowej zero ścieków zrealizowali dotychczas: jedna wytwórnia masy chemo-termo-mechanicznej (CTMP), jedna celulozownia siarczynowa o zasadzie sodowej oraz kilku producentów papieru na warstwę pofalowaną i warstwę płaską tektury falistej stosujących odzyskane włókna. Od kilku lat toczy się debata na temat wytwarzania masy włóknistej z minimalnym oddziaływaniem na środowisko [Axegård, 1997]. Taka fabryka o zminimalizowanym oddziaływaniu gwarantowałaby minimalizację emisji i zużycia zasobów, minimalizację oddziaływania na procesy i środowisko, uwzględnienie aspektów ekonomicznych oraz środowiska pracy. Niedawno celulozownie były poważnymi emitentami związków siarki (zakwaszania). Podczas ostatnich lat szczególnie te emisje (związków siarki do atmosfery) zostały znacznie zredukowane w wyniku dużego postępu w technologii. Zawracanie włókien ze zużytego papieru osiągnęło w Europie Zachodniej dosyć zaawansowany poziom, a dla niektórych rodzajów papieru można oczekiwać dalszego wzrostu w tym zakresie. Możliwe jest odzyskiwanie energii z odpadów powstających w przemyśle celulozowo-papierniczym (odrzuty, osady), przy czym unika się problemu składowania odpadów. W tym zakresie występują potencjalnie duże możliwości zwiększonego stosowania efektywnych technik na miejscu w zakładzie. Proces wytwarzania masy celulozowej nie wymaga doprowadzenia energii z zewnątrz, ale całkowite zapotrzebowanie energii dla tego procesu jest wciąż duże. Najbardziej energochłonnym procesem jest wyrób masy mechanicznej, wynika to z zapotrzebowania rafinerów na energię elektryczną. Także przerób odzyskanego papieru (makulatury) oraz wyrób papieru są procesami energochłonnymi. Przyczyną tego jest fakt, że w procesie wyrobu papieru zawartość substancji stałej, początkowo bardzo niska w rozcieńczonej zawiesinie włókien i ewentualnie wypełniaczy, 9

10 Rozdział 1 musi być podniesiona do około 95% (typowa zawartością suchej substancji w papierze) przy użyciu operacji prasowania oraz suszenia (odparowanie wody). W okresie przed przemysł celulozowo-papierniczy był producentem dużych emisji ścieków do odbiorników wodnych. Skutki niekiedy miały dramatyczny charakter, emisje ścieków powodowały niedobór tlenu w odbiornikach wodnych i śnięcie ryb. Od końca lat 1970 aż do niedawna głównie ograniczano chlorowane substancje powstające w bielarni. W niektórych ściekach z celulozowni zostały wykryte dioksyny oraz furany, a publiczna debata skupiła się na szkodliwych skutkach bielenia chlorem. Ogólna troska wynikająca z potencjalnego zagrożenia dla środowiska wywołanego stosowaniem chloru w bielarniach spowodowała w ciągu ostatniej dekady gwałtowny spadek zużycia cząsteczkowego chloru jako czynnika bielącego. W wielu krajach organy ochrony środowiska wprowadziły surowe restrykcje w zakresie emisji do środowiska wodnego chlorowanych związków organicznych, mierzonych jako AOX. Redukcję AOX osiągnięto w wyniku połączenia kilku działań: chlor cząsteczkowy został w dużym stopniu zastąpiony dwutlenkiem chloru oraz wprowadzono inne chemikalia zawierające tlen, takie jak tlen cząsteczkowy, nadtlenek wodoru i ozon. Dzięki wyraźnemu zmniejszeniu zawartości chlorków w ściekach stało się możliwe zamknięcie układu celulozowni i zawrócenie ścieków z bielarni do układu regeneracji chemikaliów. Zmniejszenie zawartości zarówno chlorowanych oraz nie chlorowanych substancji organicznych w ściekach z celulozowni zostało osiągnięte w dużej mierze poprzez zmiany w procesie produkcyjnym, jak na przykład: zwiększenie delignifikacji przed bielarnią poprzez pogłębione lub zmodyfikowane roztwarzanie i dodatkowe stopnie tlenowe, układy gromadzenia przelewów, wydajność mycia, a także odpędzanie i ponowne wykorzystanie kondensatów. Innym czynnikiem mającym udział w obniżeniu emisji AOX oraz nie-chlorowanych toksycznych związków organicznych do odbiorników wodnych było instalowanie zewnętrznych oczyszczalni ścieków o różnych konstrukcjach. W celu dostosowania się do wymagań rynku i ochrony środowiska obecne tendencje w przemyśle celulozowo-papierniczym wykazują domykanie układu bielarni przez stosowanie w produkcji mas celulozowych bielenia ECF (wolnego od chloru pierwiastkowego) lub TCF (całkowicie pozbawionego chloru i jego związków). W papierniach będzie możliwe zwiększenie ponownego użycia oczyszczonych wód produkcyjnych (obiegowych) poprzez wdrożenie zaawansowanych układów oczyszczania ścieków. Oczekuje się, iż w przemyśle celulozowo-papierniczym - także w przyszłości - priorytetami działań na rzecz ochrony środowiska pozostaną: emisje ścieków, przyjazna środowisku gospodarka odpadami, oszczędzanie i odzyskiwanie energii, a także likwidacja występującego lokalnie przykrego zapachu z celulozowni siarczanowych. 1.6 Przegląd produkcji celulozowo-papierniczej Papier to arkusz włókien celulozowych z pewną liczbą dodanych składników mających wpływ na jakość tego arkusza i jego przydatność do zamierzonego końcowego zastosowania. Te dwa terminy: papier i tektura (nr 6.1 b, załącznik 1 dyrektywy IPPC) ogólnie biorąc odróżnia się w zależności od masy arkusza produktu (jego gramatury). Papier jest arkuszem o gramaturze w zakresie do około 150 g/m 2, a cięższe arkusze uważa się za tekturę. Masa do wyrobu papieru może być wyprodukowana sposobami chemicznym lub mechanicznym z włókien pierwotnych albo może być wytworzona przez rozczynianie odzyskanego papieru (makulatury) i dalszy przerób na włókna wtórne (RCF). W procesie wytwarzania masy włóknistej surowiec zawierający celulozę zostaje rozbity na pojedyncze włókna. Drewno jest 10

11 Rozdział 1 głównym surowcem, ale mogą również być użyte: słoma, konopie, trawa, bawełna oraz inne materiały zawierające celulozę. Dokładny skład drewna będzie się zmieniał według rodzaju i odmiany, a jego najważniejszymi składnikami są: celuloza, hemicelulozy i lignina. Drewno zawiera około 50% wody, a jego część stała zazwyczaj składa się z około 45% celulozy, 25% hemiceluloz, 25% ligniny oraz 5% innych substancji organicznych i nieorganicznych. W chemicznym roztwarzaniu drewna stosuje się chemikalia, które uwalniają włókna, przeprowadzając ligninę do roztworu, z którego mogą być odzyskane te chemikalia, a także energia zawarta w ligninie oraz innych substancjach organicznych. Zasięg regeneracji w metodzie siarczynowej zależy od rodzaju zasady i od ukształtowania procesu. W wyrobie masy mechanicznej do wyodrębnienia włókien stosuje się siły ścinające i większość ligniny pozostaje z włóknami, chociaż i tu ma miejsce przechodzenie do roztworu niektórych substancji organicznych. Masy włókniste wytwarzane różnymi metodami wykazują różne właściwości, które czynią je przydatnymi do wyrobu określonych produktów. Większość mas włóknistych wytwarza się w celu późniejszej produkcji papieru lub tektury. Niektóre są przeznaczone do innej produkcji, jak grube płyty pilśniowe lub produkty z pochodnych celulozy. W produkcji papieru z użyciem makulatury jako źródła włókna wymagane jest oczyszczenie odzyskanych włókien z zanieczyszczeń przed ich ponownym użyciem do wyrobu papieru, a niekiedy może być wymagane oddzielenie farby drukarskiej, zależnie od jakości zawracanego materiału i od wymagań, które musi spełnić finalny produkt procesu recyklingu. Włókna wielokrotnie nadają się do ponownego użytku, ale ich ponowne użycie zależy także od jakości zawracanego papieru i od przeznaczenia na produkt finalny. W wytworach papierowych do 45% ich masy mogą stanowić pigmenty, powłoki oraz inne substancje. Jest wiele różnych produktów wytwarzanych przez przemysł papierniczy, które można ogólnie sklasyfikować: Papier gazetowy Tektury opakowaniowe * Niepowlekane papiery drukowe i do pisania Powlekane papiery drukowe i do pisania Tissue Papiery opakowaniowe Papiery specjalne Papiery na warstwy płaską i pofalowaną tektury falistej * Od kartonów o wysokiej jakości wykończenia do kartonu pudełkowego o zróżnicowanej jakości Każda z tych kategorii wymaga określonych właściwości produktu. Najlepsze sposoby ich wytwarzania mogą się znacznie różnić. Na przykład, papier gazetowy jest produktem potrzebnym w wielkiej ilości i o stałej gramaturze, ale wymaga się tylko, by wykazywał umiarkowane właściwości, takie jak: wytrzymałość, nieprzezroczystość, drukowność; przy relatywnie krótkiej żywotności. Zatem w tym przypadku sposób wytwarzania prowadzący do zastosowania masy włóknistej o wysokiej wydajności z drewna kosztem takich parametrów, jak: wytrzymałość, jasność oraz gładkość, może przyczynić się do efektywnego wykorzystania surowców. W przeciwieństwie do powyższego, krytyczną cechą jakości papierów opakowaniowych jest ich wytrzymałość, jeśli mają one nadawać się do zamierzonego zastosowania. W celu osiągnięcia odpowiedniej wytrzymałości konieczne jest zaakceptowanie niższej wydajności masy z drewna, 11

12 Rozdział 1 co stanowi element właściwego, w tym przypadku, sposobu wytwarzania. Papiery drukowe i do pisania potrzebują innego wyważenia proporcji między jasnością, strukturą powierzchni oraz wytrzymałością; a czasmi niektóre z tych papierów powinny być trwałe (długowieczne). Papiery tissue wyrabia się tak, by wykazywały dobrą (jak na ich niewielką gramaturę) wytrzymałość w stanie suchym i po namoczeniu, a przeważnie wytwarza się z nich produkty jednorazowego użytku, które nie wchodzą ponownie do cyklu wykorzystania włókna. 1.7 Klasyfikacja wytwórni mas włóknistych oraz papierni Duży stopień integracji procesów w przemyśle celulozowo-papierniczym sugeruje, że koncepcja najlepszej dostępnej techniki BAT musi być odniesiona nie tylko do oddzielnych procesów, układów lub linii produkcyjnych, ale również do całych zintegrowanych instalacji. Na przykład, w celu zmniejszenia objętości ścieków wody procesowe muszą być zawracane do obiegu zazwyczaj z papierni do celulozowni, oprócz stosowania wewnętrznych pętli recyrkulacji w obu częściach zintegrowanego zakładu. W tym samym czasie dowolny produkt może być wytwarzany za pomocą rozmaitych procesów i układów, i rozważając najlepsze dostępne techniki (BAT) może być równie istotne porównanie takich odmiennych rozwiązań jakkolwiek stosujących zupełnie różne procesy. Na przykład, papier gazetowy może być wyrabiany z wykorzystaniem różnych źródeł masy włóknistej, takich jak: klasyczny ścier biały powstający na kamieniu ścieraka (angielski skrót: SGW), ścier ciśnieniowy (PGW), masa termomechaniczna (TMP), rafinerowa masa mechaniczna (RMP), masa chemo-termo-mechaniczna (CTMP), masa celulozowa siarczynowa (Si), bielona iglasta masa celulozowa siarczanowa (BSKP) i/lub masa odbarwiana z odzyskanego papieru (DIP). Różne składy włókniste będą oczywiście powodować powstanie różnych emisji. Ponieważ produkty przemysłu celulozowo-papierniczego są bardzo zróżnicowane, a stosowane procesy mogą być bardzo różne nawet dla tego samego produktu, to musi być wzięte pod uwagę wiele czynników z technologii produkcji, by zagwarantować wysoki poziom ochrony środowiska. Dla przemysłu celulozowo-papierniczego najlepsze techniki nie mogą być zdefiniowane jedynie przez opisanie procesów jednostkowych. Zamiast tego całe instalacje muszą być zbadane i ujmowane całościowo. W dokumencie dostarczonym przez Finlandię do EIPPCB [J. Pöyry, 1998 b] przedstawiono propozycję dokonania klasyfikacji przemysłu celulozowo-papierniczego, działającego w Unii Europejskiej, ze względu na techniczne właściwości instalacji oraz zakres ich produkcji. Zgodnie z tą propozycją na rysunku 1.6 przedstawiono technicznie zróżnicowane instalacje na obszarze UE stosując ich pogrupowanie w 9 głównych klas. Taki schemat klasyfikacji jest zorientowany na produkt, to znaczy wyróżnia BAT dla różnych produkowanych mas włóknistych i wytworów papierowych. Na rysunku 1.6 zilustrowano zależność pomiędzy liczbą fabryk w Europie, a ich zdolnościami produkcyjnymi stosownie do powyższej klasyfikacji. 12

13 Rozdział 1 Rysunek 1.6: Zdolności produkcyjne a liczba zakładów w Europie [Według J. Pöyry, 1998; zmiany dokonane przez EIPPCB]. W tym studium 9 głównych klas zaproponowanego schematu klasyfikacji podzielono dalej na 33 podklasy, według różnych produktów finalnych Jednakże w europejskim przemyśle papierniczym istnieje tendencja do stosowania mieszanki surowców, do komponowania składu włóknistego (np. mieszanki różnych rodzajów włókien pierwotnych oraz włókien wtórnych). W Europie znajduje się również wiele zakładów, które są tylko częściowo zintegrowane lub stosują takie mieszanki włókien, które nie są ujęte w powyższej propozycji. Na przykład, istnieją wytwórnie tissue stosujące włókna wtórne w udziale 10%, 20%, 30% i tak dalej aż do 90% lub 100%. Te zakłady nie mogą być opisane w sposób zorientowany wyłącznie na produkt finalny. Ponadto niektóre zakłady to konglomeraty, dla których powstają problemy z przypisaniem ich całkowitych emisji do określonych, proponowanych w dokumencie referencyjnym BAT rodzajów produkowanych mas włóknistych i/lub papieru. Proces wytwarzania masy włóknistej lub wyrobu papieru składa się z wielu etapów. Obok surowców włóknistych i różnych chemikaliów, procesy te wymagają wielkich ilości wody oraz energii, w postaci: pary, oleju napędowego lub energii elektrycznej. Ten szeroki zakres procesów zaangażowanych w produkcję masy włóknistej i papieru, dla dobra dyskusji, można podzielić na liczne operacje jednostkowe. Ciąg operacji może być opisany od surowców do produktu, ale poszczególne procesy nie będą zawierały wszystkich operacji, a niektóre z nich są alternatywami, które się wzajemnie wykluczają. Mając na uwadze to, że nie ma jednej słusznej lub błędnej propozycji, a tylko propozycje rozsądne i wykonalne, poniżej przedstawiono preferowany sposób sklasyfikowania europejskiego przemysłu papierniczego. Aby uzyskać klarowniejsze ustalenia co do różnorodności występujących procesów, najważniejsze procesy wytwarzania masy włóknistej, papieru i tektury przedstawiono oddzielnie dla pięciu głównych klas, które opisano w oddzielnych rozdziałach tego dokumentu. Główne rodzaje produkcji mas włóknistych i papieru 13

14 Rozdział 1 podzielono dodatkowo na kilka pod-klas. Tak zaproponowana struktura europejskiego przemysłu celulozowo-papierniczego, a zarazem układ tego dokumentu BREF pokazano na rysunku 1.7. Układ ten wydaje się właściwy do opisu najważniejszych różnic, z punktu widzenia ochrony środowiska, występujących w produkcji celulozowo-papierniczej. WYTWÓRNIE MASY CELULOZOWEJ SIARCZANOWEJ I PAPIERU (Rozdział 2) Niezintegrowane celulozownie produkujące masę celulozową siarczanową bieloną Zintegrowane wytwórnie masy celulozowej siarczanowej bielonej i papieru (patrz także rozdział 6) Zintegrowane wytwórnie masy cel. siarczanowej niebielonej i papieru (patrz także rozdział 6) WYTWÓRNIE MASY CELULOZOWEJ SIARCZYNOWEJ I PAPIERU (Rozdział 3) Zintegrowane wytwórnie masy celulozowej siarczynowej bielonej i papieru (patrz rozdział 6) WYTWÓRNIE MASY MECHANICZNEJ I PAPIERU (Rozdział 4) Niezintegrowane wytwórnie masy CTMP Zintegrowane wytwórnie papieru gazetowego (patrz również rozdział 6) Zintegrowane wytwórnie papieru LWC (patrz również rozdział 6) Zintegrowane wytwórnie satynowanych papierów drukowych drzewnych (patrz również rozdział 6) WYTWÓRNIE PAPIERU Z WŁÓKIEN WTÓRNYCH (Rozdział 5) Zintegrowane wytwórnie nie stosujące odbarwiania makulatury (patrz również rozdział 6) Zintegrowane wytwórnie stosujące odbarwianie makulatury (patrz również rozdział 6) NIE ZINTEGROWANE PAPIERNIE (Rozdział 6) Papiernie produkujące bezdrzewne papiery niepowlekane Papiernie produkujące bezdrzewne papiery powlekane Wytwórnir bibułki tissue z nabytej masy celulozowej Papiernie produkujące papiery specjalne z nabytej masy celulozowej Rysunek 1.7: Klasyfikacja wytwórni mas włóknistych i papieru proponowana w tym dokumencie z podaniem odniesień do rozdziałów właściwych dla tych wytwórni W rozdziale 2 opisano proces roztwarzania siarczanowego. W roztwarzaniu siarczanowym wyróżniono poziomy emisji związane ze stosowaniem najlepszych dostępnych technik BAT do produkcji mas bielonych i niebielonych. W rozdziale tym podano poziomy emisji BAT dla niezintegrowanych oraz zintegrowanych celulozowni siarczanowych. Prawdopodobnie w przypadku niekorzystnego oddziaływania papierni na środowisko znaczący wpływ mają zrzuty ścieków. Z drugiej strony dane dotyczące zużycia energii oraz emisji do atmosfery będą różne dla zintegrowanych i niezintegrowanych wytwórni mas włóknistych. Wynika to z faktu, że podczas suszenia papieru zużywa się więcej energii niż podczas suszenia masy włóknistej. Te problemy są omawiane w tym rozdziale. Niemniej określając BAT dla zintegrowanych zakładów celulozowo-papierniczych z celulozownią siarczanową należy wziąć pod uwagę odpowiednie części rozdziału 6 traktujące o wyrobie papieru (rozdział 6 - dostępne techniki dla wyrobu papieru). Niektóre etapy procesu roztwarzania siarczanowego są takie same dla wszystkich sposobów wytwarzania mas włóknistych (np. przygotowanie drewna, suszenie) i dlatego opisano je tylko raz podając odniesienia do innych części tego dokumentu. Proces roztwarzania siarczynowego opisano w rozdziale 3. Proces siarczynowy jest dużo mniej jednolity (np. różne zasady oraz wartości ph) niż proces roztwarzania siarczanowego, co 14

15 Rozdział 1 sprawia, że trudniej jest wyselekcjonować BAT w procesie siarczynowym. Jego opis koncentruje się na głównie stosowanym w Europie procesie roztwarzania siarczynowego z zasadą magnezową. W tym rozdziale podano również nieco dodatkowych informacji odnoszących się do wytwarzania masy półchemicznej metodą obojętnego siarczynu (NSSC) oraz masy celulozowej do przerobu chemicznego. W rozdziale 4 opisano wytwarzanie mas mechanicznych i chemo-mechanicznych. Wyróżniono otrzymywanie ścieru, masy termo-mechanicznej (TMP) oraz masy chemo-termo-mechanicznej (CTMP). Większość wytwórni mas mechanicznych jest zintegrowana z produkcją papieru. Zatem w rozdziale 4 podano poziomy emisji związane ze stosowaniem BAT zarówno dla wytwarzania mas mechanicznych, jak i przy wyrobie papieru. Jednakże należy uwzględniać także rozdział o wyrobie papieru (rozdział 6), aby rozpoznać te techniki, które należy wziąć pod uwagę w określaniu BAT dla zintegrowanych wytwórni masy mechanicznej i papieru. Podano odniesienia do innych sekcji tego dokumentu, do ewentualnego rozważenia. Przerób włókien wtórnych opisano w rozdziale 5. Wyróżniono przy tym poziomy emisji związane ze stosowaniem BAT dla procesów z odbarwianiem oraz bez odbarwiania w związku z omawianiem niektórych dalszych różnic w przygotowaniu masy z odzyskanych włókien do produkcji, np. tissue, papierów drzewnych powlekanych o niskiej gramaturze (LWC) lub drzewnych satynowanych (SC) czy kartonu na pudełka składane. Przedstawione poziomy emisji, związane ze stosowaniem BAT odnoszą się do zintegrowanych wytwórni masy włóknistej i papieru, ponieważ większość zakładów stosujących odzyskane włókna to fabryki zintegrowane. Należy brać również pod uwagę odpowiedni rozdział o wyrobie papieru (rozdział 6). Opisano tam techniki, które należy rozważać przy określaniu BAT, o ile dotyczą wyrobu papieru. Podano odnośniki do tych sekcji, które należy mieć na uwadze. W rozdziale 6 opisano papiernictwo i procesy pokrewne dla głównych rodzajów papieru wytwarzanych w europejskich papierniach. W tym oddzielnym rozdziale zajęto się wyrobem papieru produkowanym niezależnie (papiernie niezintegrowane), ponieważ - ujmując rzecz w liczbach większość papierni w Europie jest właśnie takimi fabrykami. Pewne zagadnienia dotyczące papierni oraz wytwórni zintegrowanych, które produkują masę włóknistą oraz papier w tym samym miejscu, częściowo się pokrywają. W tych przypadkach podano odnośniki do odpowiednich sekcji. Nie dostarczono szczególnych informacji o technikach, które należy wziąć pod uwagę przy określaniu BAT dla wyrobu tektury. Zatem dokument ten nie daje odrębnego opisu produkcji tektury. Z punktu widzenia ochrony środowiska najważniejsze różnice występują między produkcją tissue, a innymi gatunkami papieru, jak również między powlekanymi oraz niepowlekanymi rodzajami papieru i tektury. Z tych względów w rozdziale 6 wyróżniono następujące rodzaje wytwórni: wytwórnie powlekanych papierów drukowych i do pisania, jak na przykład powlekany papier wysokogatunkowy bezdrzewny do drukowania, pisania i kopiowania, wytwórnie niepowlekanych papierów drukowych i do pisania, jak na przykład niepowlekany papier wysokogatunkowy bezdrzewny, wytwórnie papierów tissue, wytwórnie papierów specjalnych. Ta grupa fabryk (głównie gatunki papierów bezdrzewnych) jest najlepszym przykładem głównych rodzajów niezintegrowanych papierni w Europie. Oczywiście w grupie tej znajdują się również wytwórnie zintegrowane. 15

16 Rozdział 1 Fabryki produkujące papiery specjalne, to najbardziej zróżnicowane zakłady, gdzie wyrabia się duże ilości różnych produktów. Fabryki te często dokonują więcej niż jedną zmianę rodzaju produkcji w ciągu dnia roboczego. Wiele z tych zakładów, to również fabryki niezintegrowane. Ze względu na różnorodność ich produktów nie zostaną przedstawione poziomy emisji związane ze stosowaniem BAT dla fabryk produkujących papiery specjalne. Produkcja tak zróżnicowanego asortymentu papierniczego powoduje specyficzne problemy środowiskowe. Wartości oraz wyjaśnienia przedstawione w rozdziale o BAT winny być wzięte jako przykłady co do poziomów emisji spodziewanych dla niektórych typów fabryk produkujących papiery specjalne. Informacje te nie wyczerpują całości problematyki związanej z grupą papierów specjalnych. 1.8 Przedstawienie najlepszych dostępnych technik (BAT) Aby uniknąć powtórzeń, niektóre ogólne uwagi dotyczące wyboru najlepszych dostępnych technik (BAT) stosują się do całego sektora celulozowo-papierniczego. W celu opisania najlepszych dostępnych technik dla przemysłu celulozowo-papierniczego, należy rozważyć następujące aspekty: nie istnieje pojedynczy przykład najlepszych dostępnych technik w przemyśle celulozowopapierniczym. W przeciwieństwie do tego lista technik, które należy wziąć pod uwagę w określaniu BAT dostarcza wiele różnych opcji całkowitego BAT dla danych wytwórni, które to opcje mogą być łączone na różne sposoby, koncepcja BAT odnosi się do procesów wytwórczych, takich jak na przykład: gotowanie, bielenie, odbarwianie, powlekanie, itd., jako że oddziaływanie na środowisko dokonuje się na poziomie wyżej wymienionych procesów. Te pojedyncze procesy, użyte surowce oraz właściwości produktu, które należy osiągnąć wyznaczają emisję danej wytwórni. To oznacza, że w podejściu do przemysłu celulozowo-papierniczego należy wyróżnić różne rodzaje zastosowanych surowców oraz zaangażowanych procesów, ponieważ produkty przemysłu celulozowo-papierniczego są wysoce zróżnicowane, a wykorzystywane procesy mogą się wielce różnić nawet dla jednego i tego samego produktu wiele czynników z technologii produkcji musi być wziętych pod uwagę, by zagwarantować wysoki poziom ochrony środowiska. Dla przemysłu celulozowopapierniczego te najlepsze dostępne techniki nie mogą być zdefiniowane jedynie przez opisanie procesów jednostkowych. Zamiast tego całe instalacje muszą być oceniane i traktowane jako niezależne jednostki. Najlepsze dostępne techniki (BAT) w przemyśle celulozowo-papierniczym są związane z osiągnięciami fabryk w zakresie ochrony środowiska, istnieją różne możliwości stosownych połączeń procesów, zależnie od obok innych spraw właściwości produktu, jakie należy osiągnąć. W konsekwencji, to zorientowane na proces podejście należy rozszerzyć do koncepcji zorientowanej na produkt, tzn. podejście BAT musi mieć związek z wynikami w zakresie ochrony środowiska określonych rodzajów fabryk, w których wytwarzane są określone produkty. Tak więc w tym dokumencie najlepsze dostępne techniki przedstawia się oddzielnie dla głównych klas wytwórni (patrz sekcja 1.7). Osiągany przez wytwórnie papieru wynik w zakresie ochrony środowiska jest wyrażony jako zakres wartości zamiast pojedynczych wartości charakterystycznych. Odzwierciedla to fakt, że wyrób różnych rodzajów papieru wymaga różnych ilości oraz jakości surowców (np. masa siarczanowa, różne ściery, mieszanka mas, itd.), konsekwencją czego są różne poziomy emisji w odniesieniu do produktu finalnego. Wyższe emisje spowodowane przez stosowanie bardziej 16

17 Rozdział 1 zanieczyszczających surowców lub procesów, mogą być w pewnym stopniu skompensowane przez intensywniejsze wysiłki na rzecz zapobiegania i ograniczania zanieczyszczeń. W przedstawionych zakresach wzięto pod uwagę również to, że emisje do pewnego stopnia wahają się w czasie, np. między poszczególnymi latami nawet, gdy została zastosowana ta sama technika. Może występować znaczna liczba wytwórni, które najpierw skoncentrowały się na emisjach do wody oraz na zużyciu wody osiągając w tej dziedzinie bardzo dobre efekty. Następnie zakłady te zajęły się emisjami do atmosfery. Wytwórnie mogą być mniej skuteczne w redukcji odpadów stałych. Jednak spełniając cel IPPC, winny próbować prowadzić i zarazem kontrolować cały układ w sposób zintegrowany, by zredukować emisje oraz oddziaływanie na środowisko jako całość. Stosując zasadę zintegrowanego podejścia staje się oczywiste, że poziomy emisji odpowiadające BAT mogą być osiągnięte na różne sposoby, to znaczy istnieje kilka opcji dla osiągnięcia podobnych poziomów emisji. Ostateczny wybór stosownej kombinacji środków zapobiegania i ograniczania zanieczyszczeń jest na ogół nieco odmienny w istniejących fabrykach i w nowych wytwórniach. Ponadto zainstalowanie BAT w istniejących fabrykach jest bardziej kosztowne. Jest to spowodowane ograniczeniami w dokonywaniu zmian już utrwalonych rozwiązań, kosztami montażu, gdy zakład jest w ruchu (koszty postojów), a także faktem, że niektóre techniki mogą być użytkowane w krótszym czasie niż w nowych wytwórniach (krótszy czas amortyzacji). Ale poza tym i pomijając kwestie możliwych ograniczeń miejsca w istniejących fabrykach, podane poniżej najlepsze dostępne techniki nadają się do zastosowania w istniejących oraz w nowych wytwórniach, o ile nie stwierdzono, że jest inaczej. Należy zauważyć, iż brak harmonizacji metod analizy stosowanych w Europie oraz zmienność użytkowanych systemów procesowych i paliw utrudniają czasami bezpośrednie porównanie poziomów emisji pomiędzy krajami. W kontekście wymiany informacji na temat BAT występuje potrzeba poprawy porównywalności danych odnoszących się do wyników osiąganych przez fabryki w zakresie ochrony środowiska. W ogólnym ujęciu zapobieganie jest najbardziej efektywną i preferowaną metodą obniżania emisji. Obok zapobiegania zmniejszenie emisji może być osiągnięte przez wdrażanie odpowiednich technologii procesowych. Ponadto istnieje kilka technik zewnętrznego oczyszczania emisji, tzw. technik oczyszczania na wyjściu dostępnych dla ograniczenia zanieczyszczeń. 17

18 18

19 2. Proces roztwarzania metodą siarczanową Proces siarczanowy lub kraft szacowany na ok. 80% światowej produkcji mas włóknistych jest najczęściej stosowaną metodą spośród procesów wytwarzania mas włóknistych metodami chemicznymi. Znaczenie procesu siarczynowego w ciągu ostatnich lat ulegało ciągłemu zmniejszeniu. Obecnie tylko 10% światowej produkcji mas jest otrzymywanych tą metodą. Termin siarczanowa pochodzi od siarczanu sodowego stosowanego jako chemikalia uzupełniające, jest dodawany w cyklu regeneracji w celu skompensowania strat chemikaliów. W procesie roztwarzania chemicznego włókna są uwalniane z matrycy drzewnej, podczas gdy lignina jest usuwana przez rozpuszczenie w roztworze chemikaliów warzelnych w wysokiej temperaturze. Podczas roztwarzania rozpuszczana jest również część hemicelulozy. W procesie siarczanowym aktywnymi chemikaliami warzelnymi (ług biały) są: wodorotlenek sodowy (NaOH) i siarczek sodowy (Na 2 S). W wyniku zastosowania dużych ilości wodorotlenku sodowego wartość ph na początku roztwarzania zawiera się pomiędzy 13 i 14 (proces roztwarzania alkalicznego). W trakcie roztwarzania ph ulega stopniowemu, ciągłemu obniżaniu, ponieważ w wyniku zachodzących reakcji z ligniną i węglowodanami powstają kwasy organiczne. Obecnie metoda siarczanowa jest dominującym w skali światowej procesem roztwarzania chemicznego. Wpłynęły na to przewaga własności wytrzymałościowych masy w porównaniu z procesem siarczynowym, przydatność dla wszystkich gatunków drewna, jak również skuteczne systemy regeneracji chemikaliów, które zostały opracowane i wdrożone. Z drugiej strony chemia procesu siarczanowego jest odpowiedzialna za potencjalny problem związków złowonnych. W wyniku reakcji chemicznych, w stopniu roztwarzania tworzą się grupy chromoforowe resztkowej ligniny powodując, że masa staje się ciemniejsza pod względem barwy niż pierwotne drewno. Ze względu na wyższe ph proces roztwarzania siarczanowego indukuje więcej grup chromoforowych niż roztwarzanie siarczynowe i niebielona masa siarczanowa ma znacząco niższą początkową białość niż niebielona masa siarczynowa. 2.1 Stosowane procesy i techniki Rysunek 2.1 przedstawia przegląd procesów celulozowni siarczanowej [SEPA Report , 1997 raport SEPA , 1997]. 19

20 Rysunek 2.1: Przegląd procesów celulozowni siarczanowej [SEPA Report , 1997 raport SEPA , 1997]. Często występuje również sortowanie po bieleniu. Celulozownię siarczanową można podzielić na cztery główne części: przygotowanie surowca, chemiczne rozwłóknianie (delignifikacja) z prawie całkowicie zamkniętym systemem regeneracji chemikaliów i energii, bielenie z otwartym układem wodnym oraz zewnętrzny system oczyszczania ścieków poprodukcyjnych (procesowych). Z głównymi oddziałami celulozowni związane są pewne pomocnicze układy, jak usuwanie odrzutów, wytwarzanie chemikaliów bielących i generowanie pomocniczej energii elektrycznej Przyjęcie i magazynowanie drewna Drewno może być odbierane jako kłody bezpośrednio z lasu lub jako produkt uboczny w postaci zrębków z niektórych innych zakładów przemysłu drzewnego, jak tartaki i wytwórnie sklejki. Kłody są najczęściej dostarczane z korą i muszą być okorowane przed dalszym przerobem. Zrębki są na ogół pozbawione kory i mogą być użyte po przesortowaniu i ewentualnie myciu. Drewno transportuje się do celulozowni statkami, ciężarówkami lub koleją, ale również w pewnym ograniczonym zakresie poprzez spływ kłód bezpośrednio na miejsce do celulozowni. W tym ostatnim przypadku wystąpi pewne wypłukanie kwasów żywicznych i pożywek w czasie, gdy drewno znajduje się w kontakcie z wodą. 20