Кто-то живёт в квартире в городе, а кто-то — в загородном доме. Некоторые люди продолжают работать из дома на удаленке, а некоторые проводят большую часть жизни вне дома. Однако вне зависимости от места и образа жизни кое-что нас всех объединяет — почти наверняка в туалете любого человека вы обнаружите рулон туалетной бумаги. Вместе с «Сыктывкар Тиссью Груп» рассказываем о технологии производства туалетной бумаги и ее особой роли в нашей жизни.

Белоснежная или цветная, гладкая или с причудливым тиснением, возможно, даже ароматизированная — в каком-то виде, скорее всего, она есть в туалете у вас дома, на работе, учебе или в любимом кафе. Без туалетной бумаги можно жить, однако она уже настолько тесно связана с комфортом и повседневной жизнью человека, что успела стать непродовольственным товаром первой необходимости.

Панические покупки в первые несколько месяцев 2020 года в начале пандемии COVID-19 значительно увеличили спрос на товары первой необходимости, включая туалетную бумагу. Несмотря на локальные вспышки повышенного спроса, объем мирового рынка туалетной бумаги в 2020 году незначительно отличался от 2019 года. Согласно данным Российского института стратегических исследований (РИСИ), рынок санитарно-гигиенических изделий представлен примерно 37–40 миллионами тонн продукции в 2020 году, причем больше половины составила туалетная бумага. При средней розничной цене в 1600–1700 долларов в год объем рынка туалетной бумаги в 2020 году составил не менее 30 миллиардов долларов США. По прогнозам, к 2027 году он должен достигнуть 38,34 миллиарда долларов США.

Туалетная бумага — довольно современное изобретение, вышедшее в свет примерно во второй половине XIX века. Первые рулоны туалетной бумаги были намного грубее, чем современные. Кроме того, они не имели перфорации, а в туалетных держателях специально делали зазубрины, чтобы самостоятельно разрезать бумагу (подобные устройства можно и сегодня встретить в некоторых общественных туалетах).

Первая уже привычная нам бумага производилась американской компанией Kimberly-Clark, которая стала использовать целлюлозу вместо хлопка в санитарно-технических изделиях во время Первой мировой войны. Их главным нововведением стало крепирование бумаги. Этот процесс необходим для придания полотну бумаги «микроскладчатости» с целью повышения ее мягкости, растяжимости, способности впитывать влагу.

Как целлюлозу превращают в бумажные изделия

Целлюлоза содержится в клеточных стенках растений и широко используется человеком для различных целей. Древесную целлюлозу используют для производства различной бумаги, пластмасс, пленок и так далее. В частности, целлюлоза — основной компонент современной туалетной бумаги и бумажных полотенец.

Для получения целлюлозы большинству производителей приходится использовать древесину — деревья срубаются, из заготовленных бревен получается древесная щепа, необходимая для получения целлюлозного волокна, из которого формируется бумага. С целью сохранения лесов следует отдавать предпочтение производителям бумаги, которые прошли сертификацию Лесного попечительского совета (Forest Stewardship Council, FSC). Такая продукция произведена из древесины, которая была заготовлена легально и с соблюдением экологических и социальных требований в лесах, где бережно относятся к лесным ресурсам.

На производстве в течение нескольких часов древесная щепа варится вместе со специальными веществами, это необходимо для отделения целлюлозы от лигнина — целого класса органических полимеров, содержащихся в древесине. Полученная целлюлоза имеет коричневый цвет — для некоторых целей, например для производства картона, подходит и такая. Однако для получения бумаги для печати или санитарно-гигиенических изделий целлюлозу необходимо отбелить. После волокно распускают в большом объеме воды и формируют бумажное полотно — взвесь волокна в воде прессуется и сушится. С помощью специальных скребков бумага удаляется из барабанов, на которых она сохла. Позже формируют большие рулоны, которые затем разрезают на рулоны поменьше. Они упаковываются для продажи и поступают на полки магазинов.

Что из себя представляет технология производства бумажной продукции

Для производства санитарно-гигиенических изделий есть два основных источника сырья: целлюлоза (первичное сырье) и макулатура. Принципиально они отличаются только тем, что использование макулатуры требует предварительной стадии очистки и подготовки материала. В частности, из макулатуры удаляются все ненужные вещества, а бумажное волокно, которое содержится в макулатуре, переводится в суспензию и дальше идет на переработку. Целлюлоза же является чистым продуктом, то есть она не содержит дополнительных примесей и не требует дополнительной очистки.

На следующем этапе удаляются наполнители, например мел, который присутствует в бумаге. Самым сложным этапом является отделение печатной краски. Сейчас качество печати очень высокое, и просто погружение в воду не избавляет бумагу от краски. Поэтому есть специальные методы очистки — например, можно использовать поверхностно-активные вещества, которые обхватывают частички краски и поднимают их на поверхность, после чего их можно снять специальным скребком.

Далее будущая бумага отбеливается. Облагораживание бумажной массы, как правило, происходит в основном за счет физических процессов, но есть и химическая стадия отбелки, например, если необходим высокобелый сорт бумаги с белизной больше 75%. СТГ для этих целей использует пероксид водорода. На сегодняшний день это самая деликатная отбелка, потому что перекись не содержит никаких иных элементов (в частности, хлора), кроме водорода и кислорода, то есть на выходе не образуются вещества, негативно влияющие на бумагу и окружающую среду.

Затем волокно помещается в бумагоделательную машину — основной с точки зрения и технологии, и финансовых вложений инструмент для производства бумаги. Здесь формируется будущее бумажное полотно из взвеси волокна в воде, из которого удаляется вся лишняя влага. Так как туалетная бумага очень тонкая (на СТГ, например, один слой может весить всего 15 грамм), это непростой процесс, ведь она должна быть достаточно прочной, чтобы не порваться в процессе сушки и дальнейшей намотки. Во всем мире используется технология crescent former: влажная масса поступает в огромный металлический цилиндр («янки»), разогретый паром или газом, где бумажная масса нагревается до 500 °C. На раскаленных стенках цилиндра буквально за секунды бумажная масса высыхает. Очень важно, чтобы этот процесс происходил быстро, поскольку скорость современных бумагоделательных машин превышает 2000 метров в минуту, соответственно, бумага должна успевать высохнуть за такое короткое время. Поэтому диаметры цилиндров достигают 5-6 метров, и это самый большой и дорогостоящий узел бумагоделательной машины, обеспечивающий быструю и равномерную сушку.

Важную роль играет процесс высокоградусного крепирования бумаги, которое мы упоминали ранее. Несмотря на то что данная технология уже успела себя зарекомендовать годами ее существования и успешного применения, используют крепирование далеко не все производители, в том числе поэтому бумажные изделия могут сильно различаться по качеству и цене. Крепирование заключаются в изменении структуры бумаги с приданием ее поверхности малозаметных складок. При этом бумага приобретает повышенное удлинение при ее растяжении, то есть способность растягиваться под сильной нагрузкой без разрыва, становиться мягче, впитывает больше влаги.

После сушки бумага наматывается на большие рулоны, которые называются jumbo roll, и далее поступает на линию конвертинга. В зависимости от того, сколько слоев мы хотим получить, эти рулоны устанавливаются на раскаты, разматываются, объединяются в несколько слоев и затем соединяются в общий слой.

С помощью металлических валов на бумагу наносится декоративное тиснение. Оно нужно для двух целей: во-первых, для придания эстетических свойств бумаге, во-вторых, для того, чтобы сделать ее пышнее и мягче. Воздействие на структуру бумажного волокна помогает придать бумаге желаемые свойства.

Дальше слои скрепляются с помощью минимального количества клея. Этот клей — производное целлюлозы и очень напоминает используемый в кондитерских изделиях. После скрепления наматываются логи — рулоны длиной до 30 конечных изделий, которые дальше разрежут. Дальше заготовленная туалетная бумага идет на упаковку.

Прочная и хрупкая: как туалетная бумага одновременно хорошо впитывает влагу и распускается в воде

Бумага впитывает влагу, потому что по своей структуре она капиллярно-пористая. В данном случае поры представляют собой небольшое пространство внутри бумаги между ее волокнами. Впитываемость бумаги зависит от количества этих пор: чем их больше, тем бумага лучше впитывает влагу. Интересно, что количество пор не зависит от сырья — первичного или вторичного. Количество пор и впитываемость бумаги зависят от технологического процесса — вышеописанного крепирования, которым пренебрегают в случае производства недорогой бумаги низкого качества. Поэтому бумага из первичного сырья или хорошо обработанной и отбеленной макулатуры, на самом деле, почти не отличается — визуально и на ощупь вы вряд ли почувствуете разницу.

Если бумага соответствует ГОСТу, вы не почувствуете разницу и в ее свойствах вне зависимости от сырья, из которого она была изготовлена. В соответствии с принятыми стандартами туалетная бумага должно впитывать 0,1 миллилитра воды не дольше чем за 5 секунд. Кроме того, подвешенные полоски бумаги должны вбирать в себя воду на высоту не менее 35 миллиметров.

Еще одно важное свойство туалетной бумаги — ее распускаемость в воде. С одной стороны, бумага должна быть достаточно прочной и способной быстро впитать влагу, с другой — в воде она должна легко и быстро распускаться на волокна, чтобы не засорять канализационные трубы. Александр Каган отмечает, что для производства бумажных полотенец используется не та же самая бумага — она толстая и очень влагопрочная, так как у полотенца в бытовых условиях принципиально другое назначение: оно должно хорошо впитывать влагу и не рассыпаться в руках. Подобные свойства полотенцу придаются путем добавления водопрочной смолы, поэтому полотенца категорически нельзя смывать в канализацию.

Чтобы в этом убедиться, вы можете самостоятельно провести дома простой тест на распускаемость бумажных изделий. Возьмите лист туалетной бумаги и лист бумажного полотенца, поместите их в емкости с чистой водой и немного взболтайте воду, имитируя смыв воды в унитазе. Качественная туалетная бумага распадется на мелкие фрагменты, которые не способны засорить трубы. Бумажные полотенца, напротив, останутся в виде цельных листов даже после интенсивного размешивания воды.

Экологичность производства

Международные законы о производстве туалетной бумаги регулируют использование и содержание таких соединений, как полихлорированные бифенилы (ПХБ) и пентахлорфенолы (ПХФ), которые могут встречаться в бумаге в результате отбеливания целлюлозы. Однако современные стандарты предполагают отказ от использования хлорсодержащих веществ для отбеливания целлюлозы.

В ряде стран использование, очистка и переработка макулатуры плохо регулируются. Неправильно или недостаточно очищенная бумага, используемая в производстве, может содержать чернила для принтеров, краски и нежелательные механические включения (клейкая лента, скрепки и подобное). Однако макулатуру поставляют проверенные сертифицированные поставщики, поэтому системных токсичных отходов в ней нет и ее использование безопасно.

Даже фабрики, которые тщательно следят за качеством очистки бумаги, все равно тратят кубометры воды и киловатты электрической энергии на ее производство. Однако современные тенденции «озеленения» производств распространяются и на отрасль изготовления бумажной продукции. Ответственные производители все больше используют вторичное сырье, делают упаковку туалетной бумаги перерабатываемой, а отходы производства стараются не утилизировать, а также возвращать в оборот.

О преимуществах продукции из вторсырья

Применение вторсырья в отрасли изготовления бумажной продукции в первую очередь направлено на сохранение лесов. Для производства бумаги не спиливается дерево, а волокно берется из отходов уже использованной когда-то бумаги. Соответственно, каждая тонна произведенной продукции из вторсырья экономит определенное количество древесины.

Второй очень важный аспект — помимо того что для производства бумаги из дерева необходимо его спилить, надо также из древесины выделить целлюлозу. Целлюлоза производится на целлюлозно-бумажных комбинатах, которые оказывают значительное воздействие на окружающую среду в виде сброса сточных вод, выбросов в атмосферу, отходов производства. Соответственно, при производстве бумаги из вторсырья целлюлозно-бумажные комбинаты из этой цепочки исключаются.

Третий немаловажный аспект — бумажные отходы, которые образуются в хозяйстве, не вывозятся на полигон, а возвращаются в оборот. Бумажных отходов в России образуется порядка 7 миллионов тонн в год, это очень большие цифры, поэтому все, что возвращается в оборот, снижает и без того высокую нагрузку на полигоны.

Для производства бумажной продукции используется много воды. Однако важен не столько объем воды, которая требуется для производства, сколько объем и качество возвращаемой в окружающую среду. Для обработки макулатуры требуется на 30–40% воды больше, чем для обработки целлюлозного волокна. Исходя из этого объем сточной воды тоже увеличивается.

Чтобы снизить нагрузку на окружающую среду на площадках СТГ, вода проходит тщательную очистку. На площадке в Сыктывкаре сточная вода направляется на очистные сооружения централизованных сетей, которые очищают весь город. Вторая площадка находится в поселке Семибратово Ростовского района Ярославской области. Александр Борков делится тем, что на этой площадке пришлось самостоятельно устанавливать собственные очистные сооружения, причем на них помимо классических технологий (очистка с помощью активного ила) использованы и передовые технологии, которые на территории России пока не распространены.

Используется очистка в четыре ступени: сначала с помощью флотатора из сточной воды удаляются взвешенные вещества. Далее происходит очистка в биореакторе, которая снимает до 70% загрязнений. После этого сточные воды проходят через аэротенки. Разделение образовавшейся в аэротенках водно-иловой смеси происходит на установке микрофлотации, после чего вода направляется на доочистку в сорбционные фильтры. Внедрение этих решений к 2021 году позволило снизить нагрузку на окружающую среду в 83 раза. Сейчас сотрудники СТГ проводят испытания по организации оборотного водоснабжения.

Александр Борков рассказывает, что совсем безотходных производств не бывает. Первый вид отходов на СТГ — технические отходы производства бумаги, брак продукции, обрезки от рулонов. Такие отходы распускаются на волокно и используются повторно. При переработке макулатуры образуется бумажный шлам (смесь волокна и неорганических соединений, которая по своим качествам не подходит для производства бумажной продукции), его отправляют на керамический завод в Ярославле, который использует его в качестве добавки при производстве кирпичей. Конечно, также есть отходы, типичные для всех видов предприятий, — упаковочная пленка, доски, поддоны. Эти отходы сдаются в специализированные организации в основном для вторичного использования и переработки. На полигон отправляют только твердые коммунальные отходы.

У СТГ накоплен большой опыт успешного внедрения современных передовых технологий в области производства санитарно-гигиенической бумажной продукции. СТГ охотно делится своими разработками, регулярно приглашает посетить производство представителей других организаций из отрасли, а те, в свою очередь, смотрят на работу, перенимают опыт. Александр Борков отмечает, что СТГ преследует цель, чтобы мир вокруг был чище не только за счет работы СТГ, но и за счет других производителей, поэтому они с радостью готовы с этим помогать другим.

Не стоит забывать, что ответственность за сохранность окружающей среды лежит не только на производителях, но и на потребителях. Пока есть спрос на бумагу из первичного сырья — ее производят, что приводит к дополнительной вырубке лесов. При этом на сегодняшний день бумага из переработанных материалов практически не уступает по качеству той, что сделана из древесной целлюлозы. Кроме того, отдавая предпочтение многослойной бумаге, следует использовать ее соизмеримо количеству слоев. Также важно учитывать назначение бумажного изделия: с виду похожие друг на друга туалетная бумага и бумажные полотенца изготовлены для разных целей, в силу чего наделены производителями совершенно разными свойствами, о которых надо помнить при их использовании.

Кьяра Макиевская