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不过,既然这些高分子有粘性,那么由此造出的纸张就容易粘合到一起,最终的产品质量也就不容乐观。不过所幸的是,只需过一遍热水,这些粘液就能被洗去,纸张也就不会因此粘连了。
在造纸机刚刚引进到清帝国之时,第一种人工高分子材料——硝化纤维素才刚刚问世,所以不同于其他物质,纸药并没有新型的替代品,所以还是只能采用这些天然的植物粘液。
植物粘液虽然好用,却也不是完美无缺,一来是这些植物原料的产量与品质受季节影响大,这个月刚用得好好的,可能下个月就断货了;还有一个问题就是这些天然原料的耐热性不佳,在造纸的过程中就有可能会失效。所以说,如果有了合适的替代品,这些天然“纸药”的配方也会逐渐退出历史舞台。
1953年,高分子材料技术已经逐步走向成熟,日本的一位科学家在对“纸药”进行了充分研究之后,采用聚乙二醇替代天然纸药,大获成功。在这种人工纸药的辅助之下,纸浆中的纤维素能够均匀地悬浮,过滤的效果也令人满意,唯一的不足就是容易产生气泡。
如今,常见的纸药几乎都已是人工材料,在聚乙二醇的基础又有了改进,通常是聚丙烯酰胺、改性淀粉这类高分子,季节的更迭不再是问题,而且也能更好地耐受高温。
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实际上,现代造纸工艺远比一百年前更复杂,为了让纸张的品质更优异,几乎各个环节都有化学助剂的参与:蒸煮原料时,会加入蒽醌作为催化剂,这样有助于使一些还原糖转化为糖酸,进一步有助于纤维素的脱离;漂白的过程中则会加入一些尿素,从而可以让纤维素在漂白过程中不至于过度降解。
而介于纸张在受潮之后强度下降的问题,现代造纸术中还采用了湿补强剂,通常是脲醛树脂这类的高分子,纸张经过这么处理之后,就会变得不那么容易受潮,受潮之后也不至于毫无强度……粗粗统计下来,从树木被砍倒到最终的成品纸,需要二十余种助剂才能实现,而这有赖于如今成熟的化学原理及技术。
有了这样不受制于一时一地的生产技术,古老的纸张如今仍然活跃在历史舞台,是人类社会中最重要的材料之一。每一年,这颗星球上都会生产多达4亿吨的各类纸张,用于书写、印刷与包装,当然厨房卫生间里也是少不了它们的身影。也许只有这些纸的存在,才能让我们真正体会到什么叫做“文明”。
但,文明也是有代价的。
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2012年7月,正是一年中长江流域最炎热的时期。然而就是在月末的一天,位于长江尾的小城市启东,却发生了一件震惊全国的大事,近十万人潮不顾烈日灼射,涌上街头,只为迫使当地政府改变一个决定:不要将造纸污水直排入海。
同年,我国的造纸总量突破1亿吨。抗议排污的人群中,既有指点江山的学生,也有诲人不倦的老师,还有餐风饮雨的渔民,甚至不少基层公务员也参与其中,只为了给市民们讨个公道。
与以往污染事件不同的是,这一次的污染源距离市民游行的地点足有110公里,那是一家由日本投资的大型造纸厂,每天排放十多万吨污水,没有办法彻底处理,只好开挖一条巨型管道,同时接纳沿途的一些污水,直到汇入大海。
在环境意识日益增强的今天,如此公然污染近海的行为,遭到市民们的反对,实属必然。面对他们的维权行为,当地政府最终妥协,答应了市民要求,并且也没有追究活动组织者的责任。显然,在这件事上,控制污染是唯一正确的途径,可既然如此,为何企业最初会与地方政府达成那么伤天害理的排污方式呢?
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说到底,就是因为造纸业的水污染问题解决起来,成本实在是太高了。
前面提到,造纸术其实就是将纤维素从植物残渣中提取出来,这就必然会抛弃大量的非纤维素成分,主要是一些木质素与半纤维素,它们溶解或悬浮在水中,从造纸厂中源源不断地排放出来。每生产一吨纸,差不多就要排放40吨废水,因此造纸污染是个十分严峻的问题。
更严峻的是,以木质素为代表的这些污染物,自然降解时会消耗大量的氧气,如果排入水体,必然会导致水中的溶解氧不足,鱼虾也会面临生存压力,这也就难怪启东的渔民们会对排污的计划如此敏感了。
不仅如此,在造纸过程中需要添加很多种添加剂,其中大部分也进入到了废水之中,它们对于水体和土壤的危害也是不容小觑,比方说所有造纸厂都会大量添加的氢氧化钠,如果不进行回收,毫无疑问会污染周边大片土地。
如今,碱的回收并无太大的技术性困难,并且可以提取烧碱、白泥等等材料反哺工业,但成套设备的投资却不是一笔小的数目,因此不少企业目前并没有安装这样的处理装置,结果自然是污水横流。
然而,污水耗氧量太大的问题依然需要技术方面的创新。近年来,更多的人将这一问题的答案交给了生物化学的方法,采用真菌、细菌或是酶对这些有机物进行降解。这其中最有发展前景的还要说是生物厌氧发酵技术,通过微生物的作用,这些还原性的有机物可以被发酵为沼气,不需要消耗太多的氧气,产物还可以用来燃烧发电,当然是一举两得的好办法。
不过,这种方法无论是从成本控制还是技术难度而言,都还称不上完全成熟,比方说微生物必须在适当的温度条件下发挥最大效力,但室外温度会随着季节而变化,冬季的发酵时间会大大延长,这显然不利于工业生产,而给污水池保温又是一个耗费大量能源的工作。
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除了环境污染,造纸术还给地球带来了另一个压力,那就是局部生态系统可能变得更脆弱。
为了能够更大规模地获得造纸原料,3-5年的速生林已经成为上个世纪重点发展的资源。然而,人类无节制地发展,导致大片森林被迫换上了这些速生林,也带来了更多生态隐患。由于生长速度远快于一般树种,速生林需要施更多的肥,也需要更多的水实现植物的蒸腾作用,土地养分也因此严重透支。
同时,有些速生林还会产生化感作用,比方说桉树,就会生成一些特殊的化学物质,从而与其他个体或种群之间产生联系。不少化感物质对于竞争性植物来说都是毒药,也就是说,种过桉树之后,土壤成分发生了变化,生物多样性也会因此受到影响。
所以说,造纸术虽然显著推动了文明发展,但由此带来的环境问题,却是令人有些始料未及的。不过话说回来,这些问题也并非是技术的原罪,究其根本也还是有些人的贪婪在作祟,只不过,这些人的贪,却需要全体人类为之买单。
更让人感到有些伤感的是,尽管纸的产量还在连年增长,但它最引以为傲的功能——知识传播,如今却呈现“无纸化”的趋势,比方说这篇文章,谈的是纸,可最先实现的传播载体却是液晶显示屏。这样的变化趋势究竟是利是弊,也许只有几百年之后的未来人才能评价,不过闲来无事之时,泡开一杯绿茶,翻开一本由纸装订而成的书,恐怕也不失为一种消遣的良方吧。
编辑:刘伟琼
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