ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ МАКУЛАТУРЫ: ХИМИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ПЕРЕРАБОТКИ

Одной из проблем бумажной промышленности является поиск сырья. Из-за истощения невозобновляемых ресурсов растет роль переработки макулатуры, которая составляет около 7% твердых бытовых отходов и содержит ценную целлюлозу. В развитых странах ежегодно производятся миллионы тонн бумажных упаковок, создавая большие объемы макулатуры [1].

Переработка бумаги играет значительную роль в снижении экологической нагрузки, сокращении объемов отходов и минимизации использования первичных ресурсов. Однако, несмотря на достижения в переработке макулатуры, проблема очистки от загрязнителей, таких как химические вещества, краски и пигменты, остаётся актуальной. Данные загрязнители снижают качество переработанного материала и увеличивают сложность производственного процесса. В данной статье рассматриваются современные методы очистки макулатуры, такие как использование поверхностно-активных веществ, химических реагентов и комбинированных подходов для улучшения эффективности переработки. В рамках исследования был выбран комплекс химических реагентов, включая додецилсульфат натрия (SDS) и гипохлорит натрия, для оценки их воздействия на очистку макулатуры. Для оценки эффективности очистки макулатуры использовались физико-химические методы, включая УФ-спектроскопию, ИК-спектроскопию, термогравиметрический анализ и дифференциальный термоанализ, что позволило получить всестороннюю информацию о составе и изменениях в материале в ходе обработки.

1. Egamberdiev, E A. and Norboyev, S K. (2022) "Extraction of cellulose nanocrystals from secondary paper waste and their use in paper production" Technical science and innovation: Vol. 2022: Iss. 3, Article 12. DOI: https://doi.org/10.51346/tstu-01.22.3-77-0195

2. deOliveira, D.M.; de Bomfim, A.S.C.; de Benini, K.C.; Cioffi, M.O.H.; Voorwald, H.J.C.; Rodrigue, D. Waste Paper as a Valuable Resource: An Overview of Recent Trends in the Polymeric Composites Field. Polymers 2023, 15, 426. https://doi.org/10.3390/polym15020426

3. Józwiak, T.; Filipkowska, U.; Bednarowicz, A.; Zieli´ nska, D.; Wi´ sniewska-Wrona, M. The Use of Various Types of Waste Paper for the Removal of Anionic and Cationic Dyes from Aqueous Solutions. Molecules 2024, 29, 2809. https:// doi.org/10.3390/molecules29122809

4. Abushammala, H.; Masood, M.A.; Ghulam, S.T.; Mao, J. On the Conversion of Paper Waste and Rejects into High-Value Materials and Energy. Sustainability 2023, 15, 6915. https://doi.org/10.3390/su15086915

5. Pivnenko, K., Eriksson, E., & Astrup, T. F. (2015). Waste paper for recycling: Overview and identification of potentially critical substances. Waste Management, 45, 134–142. doi:10.1016/j.wasman.2015.02.028

6. EuPIA, 2012. Inventory list - version June 2012. Comprising of packaging ink raw materials applied to the non-food contact surface of food packaging. European Printing Ink Association. Brussels, Belgium.

7. T. Indumathi, Rita Jayaraj, P. Senthil Kumar, Mary Isabella Sonali J, Veena Gayathri Krishnaswamy, Ayman A. Ghfar, Saravanan Govindaraju, Biological approach in deinking of waste paper using bacterial cellulase as an effective enzyme catalyst, Chemosphere, Volume 287, Part 2,2022, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132088.

8. Zaimoglu S. (1993). “Atık Kağıt ve Mürekkep Giderme”, SEKA Journal, Volume 46 – URL: https://dergipark.org.tr/tr/pub/jffiu/issue/18711/197339 (date of access: 17.04.2025)

9. Cicekler, M., Tutus, A., 2021. Effects of cellulase enzyme in deinking of Solvent-Based inks from mixed office wastes. Biocatal. Biotransform. 39 (2), 152–160.

10. Petzold, G., & Schwarz, S. (2015). Investigation of an improved deinking process of waste paper – The influence of surface tension and charge in suspension on ink removal. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 480, 398–404. doi:10.1016/j.colsurfa.2015.01.08

11. E. Puddington, B.D. Sparks, D. Bryan, E.A. Sexton, Ink removal from waste paper, Canadian patent 184 213.

12. B. Wasmund, R. Pelton, Model deinking studies – carbon black removal by oil coated plastic pellets, Tappi J. 77 (1994) 152–156

13. T. Handke, H. Grossmann, Method for recycling waste paper, German patent DE 102012204203 (A1)

14. Pala, H., Mota, M., Gama, F.M., 2006. Factors influencing MOW deinking: laboratory scale studies. Enzym. Microb. Technol. 38 (1–2), 81–87.

15. Qian, Y., Goodell, B., 2005. Deinking of laser printed copy paper with a mediated free radical system. Bioresour. Technol. 96 (8), 913–920.

16. Manandhar, S., Shrestha, B., Sciortino, F., Ariga, K., & Shrestha, L. K. (2022). Recycling Waste Paper for Further Implementation: XRD, FTIR, SEM, and EDS Studies. Journal of Oleo Science, 71(4), 619-626. DOI: 10.5650/jos.ess21396.

17. Vagnoni, M., Pitacco, W., Arpaia, V., Catelli, E., Gualandi, C., Mastroddi, R., Mezzi, A., Samorì, C., Sciutto, G., Tagliavini, E., & Galletti, P. (2023). Recycling of multilayer packaging waste with switchable anionic surfactants. Resources, Conservation & Recycling, 198, 107141. DOI: 10.1016/j.resconrec.2023.107141.

18. Chung I, Ryu H, Yoon SY, Ha JC. Health effects of sodium hypochlorite: review of published case reports. Environ Anal Health Toxicol. 2022 Mar;37(1):e2022006-0. doi: 10.5620/eaht.2022006. Epub 2022 Mar 30. PMID: 35500889; PMCID: PMC9058106.

19. Li, D., He, X. S., Xi, B. D., Wei, Z. M., Pan, H. W., & Cui, D. Y. (2014). Study on UV–Visible Spectra Characteristic of Dissolved Organic Matter during Municipal Solid Waste Composting. Advanced Materials Research, 878, 840–849.

20. Martín, A.P.-S.; Marhuenda-Egea, F.C.; Bustamante, M.A.; Curaqueo, G. Spectroscopy Techniques for Monitoring the Composting Process: A Review. Agronomy 2023, 13, 2245. https:// doi.org/10.3390/agronomy13092245

21. Souza et al Cellulose Nanostructures Obtained from Waste Paper Industry: A Comparison of Acid and Mechanical Isolation Methods // Materials Research. 2017; 20(Suppl. 2): 209-214 DOI: http://dx.doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2016-0863

22. Manandhar S, Shrestha B, Sciortino F, Ariga K, Shrestha LK. Recycling Waste Paper for Further Implementation: XRD, FTIR, SEM, and EDS Studies. J Oleo Sci. 2022 Apr 1; 71(4):619-626. doi: 10.5650/jos.ess21396. Epub 2022 Mar 14. PMID: 35283418.

23. Lu T., et al. Effects of modification of bamboo cellulose fibers on the improved mechanical properties of cellulose/poly(lactic acid) composites. Composites Part B: Engineering, 2014, 62, 191–197.

24. Yang H., et al. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel, 2007, 86, 1781–1788.

25. Delgado-Orti C., et al. Development of PLA–Waste Paper Biocomposites with High Cellulose Content. Polymers, 2024, 16, 2000. https://doi.org/10.3390/polym16142000

26. Xuan W., et al. Thermal and structural properties of cellulose fibers modified with inorganic salts. Carbohydrate Polymers, 2018, 195, 409–417.

27. Kim D., et al. Influence of chemical treatment on the thermal decomposition of lignocellulosic biomass. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2010, 89, 153–160.