עיסת תאית

עיסת תאית היא חומר סיבי ליגנוצלולוזי המופק ממקורות צמחיים שונים, בראשם עצים, אך גם גידולי סיבים חקלאיים (כגון פשתן, קנבוס ובמבוק), פסולת נייר וסמרטוטי כותנה. תהליך הפקת העיסה נעשה באמצעים כימיים, חצי-כימיים או מכניים, שמטרתם להפריד את סיבי התאית – המרכיב המרכזי בדופן התא של צמחים – מהמרכיבים האחרים, בעיקר ליגנין וחומרים תאיים נוספים.

עיסת תאית מהווה את חומר הגלם הבסיסי בתעשיית הנייר, שבה היא משולבת עם מים ולעיתים עם כימיקלים או תוספים צמחיים נוספים ליצירת מגוון רחב של מוצרי נייר, בהם נייר כתיבה, נייר טואלט, קרטון גלי, נייר עטיפה ועוד. תעשיית העיסה והנייר היא תעשייה גלובלית רחבת היקף, הכוללת מפעלים רבים ברחבי העולם ומתמודדת עם אתגרים סביבתיים וכלכליים הנוגעים לשימוש במשאבי טבע, פליטות מזהמים ודרישות למחזור וחדשנות.

הפקת עיסת תאית היא שלב מרכזי בשרשרת הייצור של מוצרים מבוססי תאית, ומשמשת גם כחומר מוצא לתעשיות נוספות, כגון טקסטיל (במיוחד בבדים סינתטיים דמויי כותנה) ותעשייה כימית.

 היסטוריה 
ממוזער|עיסת נייר במפעל נייר ליד פנסקולה, 1947
עוד לפני פיתוח טכנולוגיית עיסת התאית כפי שהיא מוכרת כיום, השתמשו תרבויות עתיקות במגוון חומרים דמויי נייר, אשר יוצרו מצמחים ללא עיבוד לעיסה. במצרים העתיקה, יוצר הפפירוס מגבעולי צמח הפפירוס שנחתכו לרצועות, הונחו בשכבות מוצלבות, נדחסו, יובשו ולוטשו. במרכז אמריקה השתמשו בני המאיה והאצטקים בנייר אמאטה, שיוצר מקליפת עצים מקומית בתהליך שכלל ריכוך והקשה של הסיבים ליצירת יריעות כתיבה. בתרבויות נוספות נעשה שימוש ברצועות סיבים צמחיים, בדים ישנים או קליפות עצים, שנארגו או נדחסו ליצירת משטחי כתיבה פשוטים.

המעבר מתהליכים אלה להפקת עיסה אחידה מסיבים צמחיים סימן מהפכה טכנולוגית. תהליך זה מיוחס לפקיד הסיני צאי לון, אשר במאה ה-2 לספירה פיתח שיטה חדשה לייצור נייר באמצעות כתישת שאריות צמחים, סמרטוטים וקליפות עץ ליצירת עיסה דקה שהונחה להתייבש כיריעה אחידה. השיטה הסינית הפכה לבסיס לייצור נייר במשך מאות שנים והתפשטה בהדרגה דרך אסיה, המזרח התיכון ואירופה.

הנייר המוקדם ביותר שהופק בסין כלל סיבי בסט מעץ התות (תות נייר) יחד עם סמרטוטי קנבוס ושאריות רשתות דיג. עד המאה ה-6, עץ התות בוית על ידי חקלאים בסין במיוחד לצורך הפקת עיסה לייצור נייר. בנוסף לתות, הופקה עיסה גם מבמבוק, קליפת היביסקוס, עץ אלמוג כחול, קש וכותנה. טכניקת ייצור הנייר באמצעות עיסה מסיבי קנבוס ופשתן, שהופקו מבגדים קרועים, רשתות דיג ושקיות בד, התפשטה לאירופה במאה ה-13, כאשר השימוש בסמרטוטים היה מרכזי בייצור נייר סמרטוטים ובמחירו הנגיש, תורם להתפתחות הדפוס. במאה ה-19, הדרישות הגוברות של תעשיות ייצור הנייר והדפוס, שהפכו לתעשייתיות, הובילו לשינוי בחומרי הגלם, ובמיוחד לשימוש בעץ לעיסה, המהווה כיום מעל 95% מייצור העיסה העולמי.

השימוש בעיסת עץ והמצאת מכונות נייר אוטומטיות בסוף המאה ה-18 ותחילת המאה ה-19 תרמו למעמדו של הנייר כמוצר זול בעידן המודרני.Burger, PeterCharles Fenerty and his Paper Invention. Toronto: Peter Burger, 2007.  pp.25–30 בין הדוגמאות המוקדמות ביותר לנייר מעיסת עץ ניתן למצוא עבודות שפורסמו על ידי יעקב כריסטיאן שפר ב-1765 ומתיאס קופס ב-1800. ייצור נייר מעץ בקנה מידה גדול החל בשנות ה-40 של המאה ה-19 עם התפתחויות ייחודיות ומקבילות בעיבוד מכני של עיסה על ידי פרידריך גוטלוב קלר בגרמניה ועל ידי צ'ארלס פנרטי בנובה סקוטיה.

כעשור לאחר מכן, הוקם מפעל העיסה הסולפיטית המסחרי הראשון בשוודיה, שהשתמש במגנזיום כנגד יונים והתבסס על עבודתו של קרל דניאל אקמן. עד 1900, עיבוד סולפיט הפך לשיטה הדומיננטית לייצור עיסת עץ, ועקף את השיטות המכניות. התהליך הכימי המתחרה, תהליך הסולפט, או תהליך קראפט, פותח על ידי קרל פ. דאהל ב-1879; מפעל הקראפט הראשון הוקם בשוודיה ב-1890. המצאת דוד השחזור על ידי ג.ה. טומלינסון בתחילת שנות ה-30 אפשרה למפעלי קראפט למחזר כמעט את כל הכימיקלים שלהם. תכונה זו, יחד עם יכולתו של תהליך הקראפט לקבל מגוון רחב יותר של סוגי עץ ולייצר סיבים חזקים יותר,History of Paper. indiapapermarket.com הפכה את תהליך הקראפט לשיטת העיבוד הדומיננטית החל משנות ה-40.

ייצור עיסת העץ העולמי ב-2006 הסתכם ב-175 מיליון טון (160 מיליון טונות). בשנה הקודמת, 63 מיליון טון (57 מיליון טונות) של עיסה שווקית (שלא הפכה לנייר באותו מפעל) נמכרו, כאשר קנדה הייתה המקור הגדול ביותר עם 21% מהסך, ואחריה ארצות הברית עם 16%. מקורות סיבי עץ לעיבוד עיסה כללו "45% שאריות ממנסרות, 21% גזעים ושבבים, ו-34% נייר ממוחזר" (קנדה, 2014). עיסה כימית היוותה 93% מעיסת השוק.

 עיסת עץ 
ממוזער|סיבים בעיסת עץ
משאבי העץ המשמשים לייצור עיסת עץ מכונים עץ לעיסה. תאורטית, כל עץ יכול לשמש לייצור עיסה, אך עצים מחטנאים מועדפים מפני שסיבי התאית בעיסה של מינים אלה ארוכים יותר, ולכן מייצרים נייר חזק יותר. בין העצים הנפוצים ביותר לייצור נייר נמנים עצים רכים כגון אשוח, אורן, אשוחית, ארזית וצוגה, וכן עצים קשים כגון אקליפטוס וצפצפה). ישנו עניין גובר גם במיני עצים מהונדסים גנטית (כגון אקליפטוס וצפצפה מהונדסים), בשל יתרונות משמעותיים כגון פירוק קל יותר של ליגנין וקצב צמיחה מואץ.

מפעל עיסה הוא מתקן ייצור הממיר שבבי עץ או מקורות סיבים צמחיים אחרים ללוח סיבים עבה, הנשלח לטחנת נייר לעיבוד נוסף. ניתן לייצר עיסה בשיטות מכניות, חצי-כימיות או כימיות לחלוטין (תהליכי קראפט וסולפיט). המוצר הסופי עשוי להיות מולבן או לא מולבן, בהתאם לדרישות הלקוח.

חומרי הגלם הצמחיים, כגון עץ, מכילים שלושה מרכיבים עיקריים (מלבד מים): סיבי תאית (הרצויים לייצור נייר), ליגנין (פולימר תלת-ממדי המקשר בין סיבי התאית) והמיצלולוז (פולימרים פחמימתיים מסועפים וקצרים יותר). מטרת הערבוב היא לפרק את המבנה הכולל של מקור הסיבים – בין אם שבבים, גבעולים או חלקי צמחים אחרים – לסיבים המרכיבים אותו.

עיבוד כימי משיג זאת על ידי פירוק הליגנין וההמיסלולוזה למולקולות קטנות, מסיסות במים, שניתן לשטוף אותן מהסיבי תאית מבלי לגרום ל  פירוק פולימרי של התאית (פירוק כימי של התאית מחליש את הסיבים). שיטות עיבוד מכניות, כגון עיבוד מכני קמסד (GW) ועיבוד מכני מטחנה (RMP), קורעות פיזית את סיבי התאית זה מזה. חלק גדול מהליגנין נותר דבוק לסיבים, והחוזק נפגע לעיתים משום שהסיבים עלולים להיחתך. קיימות גם שיטות עיבוד היברידיות המשלבות טיפול כימי ותרמי להתחלת תהליך עיבוד כימי מקוצר, ולאחריו טיפול מכני להפרדת הסיבים. שיטות אלה כוללות עיבוד תרמו-מכני (TMP) ועיבוד כימי-תרמו-מכני (CTMP). הטיפולים הכימיים והתרמיים מפחיתים את כמות האנרגיה הדרושה בטיפול המכני ומפחיתים את אובדן החוזק של הסיבים.

קישורים חיצוניים

 הערות שוליים 

קטגוריה:נייר
קטגוריה:סין: היסטוריה