LA POLPA DELLA CANAPA E LA PRODUZIONE DI CARTA - 2

La polpa (dalla fonte di fibra alla polpa)

Pulitura: tutti i componenti non fibrosi devono essere eliminati dal materiale grezzo, e le fibre rimanenti devono essere ripulite dallo sporco, pietre ed altro materiale estraneo. Estrazione della polpa: le fibre elementari sono separate o chimicamente rimuovendo la colla che le tiene assieme, o meccanicamente strappando la struttura.
Da questo momento in poi il materiale prende il nome di "polpa".

Taglio: specialmente le fibre di canapa sono troppo lunghe per fare un foglio di carta omogeneo, così le fibre devono essere tagliate della giusta lunghezza.
Classificazione: le fibre adatte per l'uso nella carta sono separate da quelle troppo corte, troppo lunghe, troppo larghe, troppo sottili, troppo arrotolate, troppo sporche o troppo vecchie. Le fibre possono essere classificate per peso (con processo di centrifuga e gravitazionale) e taglia (vari processi di setacciamento).
Sbiancamento: alternativamente le fibre adatte possono essere sbiancate per raggiungere un maggior tono di "bianco". Più bianco il foglio, maggiore è il contrasto con l'inchiostro. Gli impianti di vecchio tipo usano un composto a base di clorurato con pericolosi effetti collaterali. Gli impianti moderni usano invece composti come l'ossigeno, l'ozono e il perossido (a base di ossigeno). La polpa di canapa può essere sbiancata con il perossido di ossigeno relativamente innocuo. Per alcune applicazioni non è richiesto la sbiancatura, ad esempio per la carta da pacchi e cartoncino.
Raffinazione: questo è una fase separata del processo in cui le superfici delle fibre sono rese "ruvide". Maggiore è la ruvidezza di una superficie e meglio aderisce ad altre fibre nel foglio di carta e maggiore diventa la forza della carta. Per la carta.
Diluizione: per stendere le fibre uniformemente in un foglio omogeneo, la polpa viene diluita con una gran quantità d'acqua (a volte fino a 200 volte la quantità di polpa di fibra).
Formazione: l'impasto fibra-acqua viene versato su di una struttura a reticolo. La maggior parte dell'acqua cadrà attraverso tale reticolo lasciando la fibra arrangiarsi in un foglio piatto.
Asciugatura: nelle fasi successive il foglio bagnato viene asciugato tramite pressatura e riscaldamento a vapore.
I fogli: finalmente, formati, questi vengono tagliati nella forma desiderata.

Questi processi sono fondamentalmente gli stessi per la produzione manuale di carta e per le attrezzature moderne, con la differenza che le vecchie macchine sfornavano un foglio fatto a mano al minuto, mentre la nuovissima macchina per la carta Fourdrinier ne produce 15.000 metri quadri al minuto: un foglio largo 10 metri a 90 km all'ora!

Benché vi siano migliaia di cartiere nel mondo che non necessitano del legno per le loro macchine, solo poche di esse usano la canapa come fonte di fibra. Attualmente 23 cartiere usano la fibra di carta, per una produzione mondiale stimata a 120.000 tonnellate all'anno. La maggior parte delle cartiere sono dislocate in Cina e in India, e producono carta da stampa e da scrivere di discreta qualità. Abbastanza ovviamente, queste cartiere non hanno una fonte stabile di fibra, ma utilizzano semplicemente tutto quello che possono reperire nella regione. Circa 10 cartiere sono dislocate nell'emisfero occidentale (Stati Uniti, Regno Unito, Francia, Spagna, Europa Orientale, Turchia), e queste producono tipi di carta particolare come:

carta da sigarette: persino marche conosciute di sigarette americano hanno il 50% di carta e filtro fatti con la canapa. Alcuni paesi hanno ancora leggi che prevedono l'uso della canapa nella carta da sigarette in quanto altre fibre (come l'abete) producono fumi pericolosi quando sono bruciati (!).
carta per filtri (usi tecnici e scientifici)
filtri per caffè e sacchetti del Tè
specialità non tessuti
carta isolante (per condensazioni elettriche)
carta di sicurezza
vari tipi di carta artistica particolare

Queste carte possono generalmente essere prodotte solamente da fibre speciali come la canapa, il lino, il cotone ed altre fonti di fibre non a base di legno. La cartiera media di polpa e carta di canapa produce circa 5.000 tonnellate all'anno. Questo dovrebbe essere paragonato ad una cartiera normale per fibre legnose, che non è mai inferiore alle 250,000 tonnellate annue. L'unica ragione per cui le cartiere rimaste riescono ancora a produrre quantità così piccole è che c'è un uso molto speciale per la polpa.

Ciò spiega parzialmente l'alto costo per la polpa di canapa: circa 2500 $ a tonnellata contro i 400 $ della polpa media sbiancata del legno. Le cartiere rimanenti nel mondo occidentale sono incapaci di reagire alle regolamentazioni ambientali occidentali perché sono troppo piccole e per la loro tecnologia antiquata. Alcune sopravvivono spedendo la loro acqua di scarico alle grosse cartiere che lavorano il legno nelle vicinanze, altre hanno dovuto chiudere.

C'è un netto spostamento della cartiere di una certa capacità verso quei paesi che non prendono ancora seriamente in considerazione i problemi ambientali. Una ragione per l'alto prezzo della polpa di canapa è l'inefficienza dei processi per estrarre la polpa che vengono utilizzati. Un'altra ragione è che la canapa viene raccolta una volta l'anno (in Agosto) ed essere poi messa in deposito per alimentare la cartiera durante tutto il resto dell'anno.

Questo canapa in deposito richiede molto lavoro (la maggior parte manodopera) per muovere i grossi covoni, il che va ad incidere molto sul costo della materia prima.

Tecnologia tradizionale per ottenere la polpa

La maggior parte delle cartiere lavora la lunga rafia della canapa, che arriva sotto forma di balle di nastro pulito da fabbriche che la prelavorano e che sono dislocate presso le zone di coltivazione. Le balle sono pulite e introdotte in un contenitore sferico, chiamato il digerente. Viene aggiunta dell'acqua (dalle 5 alle 10 volte il peso delle fibre) assieme alle sostanze chimiche di cottura per rimuovere i componenti "collosi", la lignina e la pectina, dalle fibre. Molte cartiere usano l'idrossido di sodio ed un coctktail a base di zolfo.

Le fibre sono cotte per diverse ore (a volte fino a otto ore) ad alte pressioni e temperature, fino a quando tutte le fibre sono separate le une dalle altre. Dopo la cottura, le sostanze chimiche di cottura ed i componenti di legatura sono separati dalle fibre tramite un lavaggio con l'acqua in eccesso. Questa fase è quella in cui emergono la maggior parte dei rifiuti inquinanti.

Spesso tali rifiuti sono scaricati così come sono nei bacini d'acqua locali. Le rimanenti fibre pulite sono poi introdotte in un battitore Hollander, paragonabile ad una vasca da bagno gigante, con una larga ruota che gira attorno ad un asse orizzontale in un punto della vasca. La ruota pompa il materiale "polpa" su se stesso e contemporaneamente taglia le fibre della giusta lunghezza, dando anche alle fibre la ruvidità richiesta della superficie per una miglior legatura. Tale battitura prosegue anche sino a dodici ore per partita di canapa.

Alcune cartiere aggiungono sbiancanti chimici durante questa fase, altre passano la polpa dalle macchine battitrici a contenitori separati per la sbiancatura. Il processo di sbiancatura separato spesso impiega composti a base di clorurato, che poi sono scaricati con il resto nell'ambiente. La polpa sbiancata è poi pronta per essere pompata nella macchina della carta, o può essere pressata per una asciugatura che la renda adatta al trasporto ad una cartiera situata altrove.

Le più di ventiquattro ore di tempo richiesto da tutto il processo lo rendono molto costoso, dato che il trasporto ed i costosi macchinari devono essere ammortizzati.

Necessità di nuove tecnologie

Nuove applicazioni della canapa come materiale grezzo per la produzione della carta richiedono una nuova tecnologia di estrazione della polpa che sia in grado di utilizzare la canapa dal deposito umido.Alcune nuove tecniche sono state sviluppate, anche se in laboratorio o su scala pilota.

Riferimenti

La polpa della canapa e la produzione di carta 1