Công nghệ sinh học mở ra hướng đi mới trong sản xuất giấy

Ông Cao Văn Sơn, Viện trưởng Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (Bộ Công Thương) nhấn mạnh trong cuộc trao đổi với phóng viên Báo Công Thương.

Giảm chi phí, tăng hiệu quả sản xuất

- Xu hướng phát triển của ngành giấy ngày càng hướng đến sản xuất xanh, sạch và sản xuất tuần hoàn. Do đó, việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ sinh học là giải pháp hữu hiệu. Ông nhận định gì về tiềm năng ứng dụng công nghệ sinh học trong ngành giấy?

Ông Cao Văn Sơn: Tại Việt Nam, ngành công nghiệp giấy trong nước có mức tăng trưởng mạnh mẽ, với tốc độ tăng trưởng hơn 10%/năm. Năm 2024, năng lực sản xuất của ngành đạt bước tiến lớn với khoảng 9 triệu tấn. Trong khi đó, tiêu dùng giấy tăng khoảng 6%/năm là tín hiệu tiềm năng cho sự phát triển của ngành trong những năm tới.

Tuy nhiên, công nghiệp giấy được biết đến là ngành sử dụng nhiều hóa chất trong các công đoạn nấu bột giấy, tẩy trắng và sản xuất giấy. Ngày nay, sản xuất bền vững và bảo vệ môi trường ngày càng trở nên cấp thiết nên ngành công nghiệp giấy đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc sử dụng nguyên liệu, năng lượng và vấn đề môi trường.

Để khắc phục những thách thức này và tạo thành cơ hội phát triển, các nhà sản xuất phải giảm sử dụng bột giấy nguyên chất, năng lượng, hóa chất độc hại, lượng khí thải cacbon và giảm chi phí sản xuất giấy.

Trong bối cảnh này, ứng dụng công nghệ sinh học đang cho thấy là giải pháp thực sự hiệu quả và ngày càng trở nên quan trọng của sản xuất giấy. Trong đó, ứng dụng vi sinh vật và enzyme đem lại những kết quả rõ rệt về hiệu quả kinh tế: Giảm chi phí đầu vào do giảm thời gian xử lý nguyên liệu, giảm tiêu thụ năng lượng, giảm hoặc thậm chí thay thế hoàn toàn hóa chất; đồng thời, tăng chất lượng sản phẩm, giảm sử dụng các hóa chất độc hại và thân thiện với môi trường.

Đặc biệt, hiện công đoạn nghiền trong sản xuất giấy chiếm đến 15-18% tổng năng lượng tiêu thụ, năng lượng cho việc nghiền chiếm một phần chi phí lớn trong giá thành sản phẩm. Xử lý bột giấy bằng enzyme trước khi nghiền giúp quá trình sản xuất có thể giảm được năng lượng nghiền, tăng khả năng thoát nước cho bột giấy và làm sạch nước quay vòng.

Enzyme là các chất xúc tác sinh học, có thể thu từ các nguồn tự nhiên hoặc biến đổi ở cấp độ di truyền hoặc ở mức protein để tạo ra các chức năng mong muốn. Chúng có thể thay thế các hóa chất độc hại và điều kiện công nghệ khắc nghiệt sử dụng trong ngành công nghiệp giấy là hướng đi hiện nay và trong tương lai cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy

- Những năm qua, số lượng các ứng dụng của enzym trong bột giấy và sản xuất giấy đã phát triển ổn định, nhận được sự chấp nhận rộng rãi và đang dần phát triển ở quy mô công nghiệp với các sản phẩm được thương mại hóa. Xin ông chia sẻ thêm?

Ông Cao Văn Sơn: Ứng dụng nổi bật nhất của công nghệ sinh học trong ngành giấy là sử dụng enzyme α –amylase thay thế hoàn toàn cho axit, APS để biến tính (cắt mạch) tinh bột trong công đoạn chuẩn bị dung dịch gia keo bề mặt giấy (giấy bao bì công nghiệp, giấy in, viết). Hiện nay, đa số các nhà máy sản xuất giấy bao bì công nghiệp đều sử dụng enzyme α - amylase để biến tính tinh bột.

Ngoài ra, enzyme α - amylase còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất nhũ tương copolyme styren acrylate làm chất chống thấm bề mặt trong sản xuất giấy bao bì công nghiệp. Quy trình công nghệ đang được Công ty cổ phần Giấy Vạn Điểm sản xuất và thương mại hóa sản phẩm tại thị trường trong nước.

Một số loại enzyme được biết đến tại thị trường Việt Nam như: Pulpzyme HC, Catazyme HS10, Papyrase DR, Papyrase RF có xuất xứ từ Ấn Độ, Trung Quốc, được một số hãng nổi tiếng đại diện ở Việt Nam như Amazon, Buckman cung cấp, giới thiệu. Một số doanh nghiệp đã thử nghiệm như Tổng công ty Giấy Việt Nam, Công ty Giấy Tissue sông Đuống, Công ty TNHH Pulppy Corelex Việt Nam, Công ty cổ phần Giấy Vạn Điểm, đều cho hiệu quả nhất định. Tuy nhiên, giá thành enzyme còn cao nên chưa được sử dụng rộng rãi.

Trong thời gian qua, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã triển khai một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong ngành giấy như: Sản xuất bột giấy sinh học từ rơm rạ và bã mía; công nghệ sản xuất enzyme trợ nghiền, ứng dụng trong sản xuất giấy tissue để giảm năng lượng nghiền, tăng độ mềm mại của sản phẩm; công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học để giảm hàm lượng chất trích ly trong nguyên liệu sản xuất bột giấy hóa học tẩy trắng; sử dụng hệ enzyme (esterase, amylase, cellulase) để kiểm soát stickies, hạn chế khả năng bám dính, đứt giấy trong sản xuất giấy bao bì công nghiệp.

Cùng với đó, nghiên cứu công nghệ sản xuất enzyme lignin peroxidase và laccase từ vi sinh vật để ứng dụng trong công nghiệp sản xuất giấy; sản xuất cellulose từ vi khuẩn từ bùn thải nhà máy giấy; sử dụng chế phẩm enzyme hemicellulase và pectinase hỗ trợ cho quá trình bóc vỏ gỗ trục; sử dụng chất phân tán sinh học để làm giảm mảng bám sinh học trên dây chuyền sản xuất giấy bao bì công nghiệp cũng đã và đang được triển khai nghiên cứu trong nước.

Đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng công nghiệp sinh học 

- Để thúc đẩy việc nghiên cứu công nghệ sinh học phục vụ cho ngành giấy trong thời gian tới, theo ông, nên tập trung vào những định hướng nào?

Ông Cao Văn Sơn: Theo tôi, cần tập trung vào một số nội dung như sau: Đẩy mạnh hoàn thiện quy trình và sản xuất enzyme α - amylase cung cấp cho thị trường trong nước, cạnh tranh giá với Trung Quốc. Hoàn thiện quy trình và sản xuất enzyme trợ nghiền phục vụ cho các doanh nghiệp sản xuất giấy tissue.

Hoàn thiện công nghệ và sản xuất chế phẩm sinh học xử lý các chất nhựa trong dăm mảnh nguyên liệu, định hướng đến xử lý mùn gỗ, phế phẩm phục vụ cho các ngành công nghiệp phụ trợ; sản xuất chế phẩm sinh học cho xử lý nước thải ngành giấy (phân hủy xơ sợi mịn và bùn thải thành CO2 và nước).

Bên cạnh đó, ứng dụng công nghệ sinh học (vi sinh vật và enzyme) trong các công đoạn xử lý nguyên liệu (thô, tinh) và kết hợp với điều chỉnh công nghệ để sản xuất thành công bột giấy sinh học từ các nguồn nguyên liệu khác nhau (dăm mảnh, bã mía, các nguồn xơ sợi khác), với lượng hóa chất và năng lượng sử dụng đều giảm.

Sản xuất chế phẩm sinh học hiếu khí và kỵ khí cho xử lý nước thải ngành giấy (bột giấy, giấy tissue, giấy bao bì). Xử lý triệt để các nguồn phế thải của ngành công nghiệp sản xuất giấy, tạo sản phẩm có chất lượng nâng cao như xử lý mùn gỗ và vỏ cây ứng dụng trong tạo đệm lót sinh học và phân bón; phát triển các sản phẩm an toàn, hiệu quả nhằm ứng dụng trong nông nghiệp, lâm nghiệp và công nghiệp từ nhân nuôi vi sinh vật trên các nguồn bùn thải và nước thải của nhà máy sản xuất giấy.

Mặt khác, ứng dụng công nghệ sinh học và các công nghệ tiên tiến trong sản xuất các sản phẩm giấy đặc biệt phục vụ cho công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và an ninh quốc phòng.

Sản xuất và ứng dụng chế phẩm chất phân tán sinh học để loại bỏ các mảng bám sinh học trong dây chuyền sản xuất giấy bao bì công nghiệp; sản xuất và thương mại chế phẩm sinh học ứng dụng cho khử mùi để xử lý triệt để vấn đề mùi trong giấy bao bì và tăng khả năng tuần hoàn nước trắng.

Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh nhằm giảm thiểu hoá chất và ô nhiễm môi trường tại các cơ sở chế biến giấy tiểu thủ công nghiệp góp phần sản xuất sạch hơn cho ngành công nghiệp giấy...

Trong tương lai, ngành công nghiệp giấy cần đẩy mạnh hơn nữa các nghiên cứu và ứng dụng triển khai công nghiệp sinh học và kinh tế sinh học trên mọi mặt, từ nguyên liệu sản xuất, quá trình sản xuất và xử lý chất thải rắn và lỏng. Có như vậy, mới có thể phát triển bền vững, tiến tới nền kinh tế tuần hoàn, sản xuất xanh, sạch và cân bằng lượng phát thải (Net zero).

Ông Cao Văn Sơn: Công nghiệp giấy được biết đến là ngành sử dụng nhiều hóa chất trong các công đoạn nấu bột giấy, tẩy trắng, sản xuất giấy. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ sinh học, sử dụng enzyme hoặc vi sinh vật ở một công đoạn nhất định với mục tiêu thay thế một phần hoặc hoàn toàn hóa chất, giảm tối đa các khuyết tật trên sản phẩm…

- Xin cảm ơn ông!