Een van de problemen bij papierrecycling is dat de vezels verstijven tijdens het ontwaterings- en droogproces, ook wel verhoorning genoemd. Hetzelfde gebeurt bijvoorbeeld met vaatdoeken; ze verstijven na verloop van tijd. Nieuw onderzoek kan nu de mechanismen van verhoorning verklaren, kennis die ons in staat zal stellen papiervezels nog veel vaker te recyclen vergeleken met de huidige limiet van tussen de vijf en zeven keer.

Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Cellulose .

"Door onze onderzoeken weten we nu bij welk droogteniveau het verhoorningsproces begint, al bij een drogestofgehalte van 20 procent", zegt Björn Sjöstrand, docent chemische technologie van de Zweedse Onderzoeksraad.

“We weten ook bij welke temperaturen de verhoorning begint, al bij temperaturen zo laag als 40° C, maar de grootste veranderingen zien we bij temperaturen boven de 100° C. Ook het oplosmiddel speelt een rol; als we het water in de papierpulp vervangen door andere oplosmiddelen vermindert het de verhoorning. Dit houdt in dat de waterstofbruggen die zich in de wateromgeving vormen, bijdragen aan de verhoorning van de vezels."

De onderzoeksresultaten werden gepresenteerd tijdens Ekmandagarna 2024, een jaarlijkse conferentie georganiseerd door de Zweedse Vereniging van Pulp- en Papieringenieurs (SPCI). De bevindingen zijn ook te vinden in verschillende nieuw gepubliceerde wetenschappelijke artikelen.

“Het was een grote eer om onze resultaten te mogen presenteren op de Ekmandagarna van dit jaar, waar veel deelnemers uit de hele papierindustrie, zowel academici als vertegenwoordigers van de industrie, samenkomen. Onze hoop is dat dit onderzoek kan bijdragen aan een betere papierrecycling waar de vezels kunnen nog veel vaker worden gerecycled", zegt Sjöstrand. "Bovendien kan deze nieuwe kennis van het verhoorningsproces leiden tot een verminderd gebruik van grondstoffen bij de papierproductie, omdat het een betere controle van de duurzaamheidseigenschappen van papiermaterialen mogelijk maakt."

Een groter inzicht in het proces van verhoorning heeft veel voordelen. Het onderzoek kan hopelijk bijdragen aan nieuwe ontwateringsprocessen voor de industrie, die op hun beurt meer recyclingmogelijkheden en verbeterde producteigenschappen zullen creëren.

Papieringenieurs hebben goede hoop dat het mogelijk zal zijn om de vezel tot 25 keer te laten circuleren, vergeleken met vijf tot zeven keer vandaag. De belangrijkste gebieden waar kennis van verhoorning kan worden toegepast zijn marktpulp, dry break, recycling, oplossende pulp en micro- en nano-cellulosetoepassingen.

Het onderzoek levert nieuwe inzichten op in verhoorning, een onderzoeksgebied met het potentieel om de bosbouwindustrie meer mogelijkheden te bieden om de veranderingen in het bindingsvermogen van houtvezels tijdens het ontwateringsproces te begrijpen. Bij hoornvorming ontstaan ​​er chemische bindingen in de vezels.

Dit voorkomt dat de vezels opzwellen en vermindert hun flexibiliteit en externe fibrillen. Flexibele vezels en externe fibrillen zijn belangrijk voor het ontwikkelen van sterkte-eigenschappen bij de productie van karton en papier.

"Door minder vezels te gebruiken en toch hetzelfde niveau van mechanische prestaties in de producten te behouden, krijg je een meer geoptimaliseerd gebruik van de grondstoffen", zegt Sjöstrand. "Dit betekent dat de resultaten van ons project zullen bijdragen aan zowel meer recycling als een duurzamer gebruik van hulpbronnen."

Meer informatie: Mozhgan Hashemzehi et al, Mate van verhoorning in kraftpulp van zacht en hardhout tijdens het drogen met verschillende oplosmiddelen, Cellulose (2024). DOI:10.1007/s10570-023-05657-z

Geleverd door de Zweedse Onderzoeksraad