石头造纸：里程碑式科技新突破
2010-03-16 00:00:00.0 来源：北京周报 责编：Quincy
【CPP114】讯：最近，一种“新”纸引人瞩目:用它可画满“绿”色，书写攻克污染问题的“大文章”。
这种纸是由石头做成的。更确切地说，它们以石灰石为主要原材料(碳酸钙含量70—80%)，地球上常见，中国储量极为丰富。
不过，“石头纸”的意义倒不仅仅是今后原料不愁，而是更为重要的“可持续”。
“造纸业是污染很大的一个产业。”中国科学院地理科学与资源研究所博士生导师董锁成研究员指出。长期以来，造纸需要大量木材和水，生产过程中又要排放污水和有毒有害物质，会对环境和人的健康造成严重危害。据有关方面统计，运用传统技术，每生产1吨纸要用3.7吨木片，相当于砍伐生长期在20至40年的大树20棵，同时使用淡水200吨，消耗标准煤1.8吨、耗电600千瓦/时，并排放大量废水和多种有害废气。为此，中国已先后关停了一大批小造纸厂。“如果石头纸在一定程度上能够替代传统的纸张，那么其经济效益、生态效益，尤其对节能减排的影响是相当大的。”董研究员表示。
具体而言，石头纸并非木浆纸，亦非塑胶膜，它是把石头矿物研磨成粉末，添加一定比例的无毒性的高分子聚合物加工而成，无须用水洗涤，也不用添加强酸、强碱、漂白剂以及众多有机氯化物，因此没有废水排放的问题，不会染污河川、大海等水资源，同时省去了以往蒸煮、洗涤、漂白等环节，而且对能源的耗用量也比传统的木浆造纸要低得多——单位能耗仅为传统造纸工艺的2/3.
如果用过的石头纸经过回收或被当作垃圾处理，进焚化炉焚烧时只有无毒树脂可以燃烧，石粉则能够促进树脂与空气的接触，加速完全燃烧，不会因缺氧闷烧产生黑烟，燃烧后没有毒性废气，二氧化碳的排出量极少，有助于减缓与改善二氧化碳所造成的全球暖化等问题。即便丢弃于室外，石头纸在阳光下照射约6个月就会自动脆化成破碎蛋壳状，还原大地与回归自然 (纸张放在室内没有阳光中的紫外线破坏，树脂是不会脆化的);埋在地下1年可以降解，变成粉末(无机矿粉)，也不会造成环境污染。
在外观无异于传统纸张的石头纸上面写字儿，感觉会挺舒服。如果有“好事者”使之“掉”进水里，那么10分钟后拿出来，用手抹，字不但不会晕开，擦干了水还可以接着书写。若用于印刷，具有“纳米”级的石粉浆让石头纸吸墨更牢，却不会被浸蚀;因无纤维，喷墨列印之后清晰度更高;加上表面不覆膜，不会与墨发生化学作用，导致偏色、脱色等现象。
石头纸也有望代替用塑料做成的各种购物袋、食品袋、垃圾袋、桌布、雨衣乃至建材装饰、工业包装物等，既防止“白色污染”，又节约了大量石油资源。而若收集后加以粉碎、挤压、制粒，还能够作为良好添加料，生产出塑胶袋、桶和花盆等。
造纸术是中国古代四大发明之一。105年，蔡伦用树皮、麻头及敝布、鱼网等植物原料，经过挫、捣、抄、烘等工艺制造的纸，是现代纸的渊源。而石头纸则突破了沿用近2000年的以木浆、草浆为原料的造纸方式。其实，早在上世纪60、70年代，便有科技工作者开始研究这项技术，90年代以后，中国台湾地区和美、日等都有突破。可严格地说，石头造纸大都没有走出“过去”，一直采用碳酸钙和纤维进行混合的模式，难以实现真正意义上的石头纸——按照传统观念，纸是离不开纤维的，并且，碳酸钙含量不到60%，还得大量采用其它添加元素才能“合成”成纸。同时，限于成本、工艺等多方面原因，一直停留在“概念”阶段，没有得到推广。直到近年，随着“绿色”环保观念的深入和石头造纸工艺的突破，生产成本出现逆转，石头纸技术逐渐成熟。
石头造纸技术所采用的方法与工艺各不相同。其中，辽宁信德控股集团投资组建的集石头纸产品研发、生产、销售于一体的企业——地球卫士(大连)石头纸业科技股份有限公司，在各方的鼎力支持与积极配合下，经过数十家大专院校、科研机构2年多时间的艰苦研发与攻关和1年多的工程建设，于吉林省延边朝鲜族自治州的汪清县开发出具有自主知识产权的环保石头纸系列产品(目前有80余种)。科技人员在中国内地首次破解高碳酸钙产品成膜和石头纸超高强度等技术难关，达到了国内领先、国际先进的技术水平(已拥有2项石头纸世界性发明专利，6项实用新型专利)。
据介绍，石头造纸术主要利用了“高分子界面化学原理”。任何物体都有一个表面，但是，除非在高真空下，一般都不是真正的表面。据专家解释，自然界的物质均是以固、液、气三态出现的，所以暴露在大气中的物体表面实际上是和空气形成的固—气界面而非单纯的表面。而高分子材料也存在着界面，界面和大分子聚集的本体内部具有不同的特性，这些界面特性早就为人们所利用，为了更好地发挥其利用效果，高分子界面化学这一门新学科应运而生，并不断开辟高分子材料的广阔用途，石头纸便又成一例。
“地球卫士”还运用了“高分子填充改性技术”。在加工石头纸制品时，适当地加入各种不同的填充剂，不但可以提高其刚度和硬度，同时也可以大幅度地降低原料成本。与传统纸张相比，目前的石头纸系列产品除了具有环保、防水、防潮、防油、防霉、防虫蛀等优点之外，还耐折，抗拉、抗卷曲强度高，很不容易被撕破。另外，如果同时燃烧石头纸和一般的纸，后者一下子就烧完了，但石头纸的火却会慢慢变小而熄灭。
未来5到8年，“地球卫士”总投资138.75亿元人民币，计划建设20个石头纸生产基地，截止去年10月，已在汪清等地建设了3个。“这一产业符合国家节能、环保、减排的产业政策，利润空间比较大，未来的利润足以支撑其可持续发展。”地球卫士石头纸业科技股份有限公司董事局主席宋旭表示，“作为社会的一分子，我们决心把石头纸产业做强、做大，为中国产业结构调整、低碳经济的发展做出贡献，致力于‘科技含量高、经济效益好、资源消耗少’的科学发展探索。”
其汪清石头纸生产基地位于该县工业集中区，总占地面积340万平方米，建筑面积135万平方米，去年4月1日开工，明年建成投产。项目分3期，一期工程年产108万吨，实现年销售收入70亿元、税金14亿元。今年准备上120条生产线(每条生产线3000吨/年)，实现年产36万吨石头纸的生产能力。“这36万吨的项目所实现的产值，就相当于再造一个汪清。”吉林省延边朝鲜族自治州汪清县副县长郭洪祥说。
吉林省人民政府2010年《政府工作报告》也提到，今年将推动环保石头纸规模化生产，并将其列入战略性新兴产业中的新材料产业加以培育。
“我们省总建设规模将达到年产石头纸540万吨。”吉林省延边朝鲜族自治州人民政府州长李龙熙介绍道。而这一产量与同等传统纸张相比，每年可以节约864万立方米的木材，相当于减少砍伐1016平方公里的森林，每年还可节约水资源10.8亿立方米，减排废水6.5亿吨，节电18.9亿度，减少排放有毒有害物质和气体300多种。
如今在中国，生产石头纸的企业远不只一家。去年7月，内蒙古自治区宣布投资60亿元人民币，与香港龙盟环保纸集团有限公司合作，规划建设规模为年产72万吨石头纸高科技项目;同年8月，位于安徽淮北的天象集团也宣布，总投资3.6亿美元建设石头造纸项目，预计今年4月项目一期年产6万吨环保纸生产线将顺利投产。
不过，有专家表示，尽管中国厂商持有石头纸的核心技术，未来这种产品的市场容量和各种效益也很可观，但目前它仍处于产业化的发展初期。“今年春天时分，我们将组织召开‘全国低碳经济论坛’，对石头纸这个新生事物的技术创新和产业革命进一步论证与研讨。”董锁成研究员透露说，有关专家还将到生产和原材料基地去考察与调研，“对石头纸的能耗、效能、污染物排放与降解等做一系列的检测、实验与分析。”
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不过，“石头纸”的意义倒不仅仅是今后原料不愁，而是更为重要的“可持续”。
“造纸业是污染很大的一个产业。”中国科学院地理科学与资源研究所博士生导师董锁成研究员指出。长期以来，造纸需要大量木材和水，生产过程中又要排放污水和有毒有害物质，会对环境和人的健康造成严重危害。据有关方面统计，运用传统技术，每生产1吨纸要用3.7吨木片，相当于砍伐生长期在20至40年的大树20棵，同时使用淡水200吨，消耗标准煤1.8吨、耗电600千瓦/时，并排放大量废水和多种有害废气。为此，中国已先后关停了一大批小造纸厂。“如果石头纸在一定程度上能够替代传统的纸张，那么其经济效益、生态效益，尤其对节能减排的影响是相当大的。”董研究员表示。
具体而言，石头纸并非木浆纸，亦非塑胶膜，它是把石头矿物研磨成粉末，添加一定比例的无毒性的高分子聚合物加工而成，无须用水洗涤，也不用添加强酸、强碱、漂白剂以及众多有机氯化物，因此没有废水排放的问题，不会染污河川、大海等水资源，同时省去了以往蒸煮、洗涤、漂白等环节，而且对能源的耗用量也比传统的木浆造纸要低得多——单位能耗仅为传统造纸工艺的2/3.
如果用过的石头纸经过回收或被当作垃圾处理，进焚化炉焚烧时只有无毒树脂可以燃烧，石粉则能够促进树脂与空气的接触，加速完全燃烧，不会因缺氧闷烧产生黑烟，燃烧后没有毒性废气，二氧化碳的排出量极少，有助于减缓与改善二氧化碳所造成的全球暖化等问题。即便丢弃于室外，石头纸在阳光下照射约6个月就会自动脆化成破碎蛋壳状，还原大地与回归自然 (纸张放在室内没有阳光中的紫外线破坏，树脂是不会脆化的);埋在地下1年可以降解，变成粉末(无机矿粉)，也不会造成环境污染。
在外观无异于传统纸张的石头纸上面写字儿，感觉会挺舒服。如果有“好事者”使之“掉”进水里，那么10分钟后拿出来，用手抹，字不但不会晕开，擦干了水还可以接着书写。若用于印刷，具有“纳米”级的石粉浆让石头纸吸墨更牢，却不会被浸蚀;因无纤维，喷墨列印之后清晰度更高;加上表面不覆膜，不会与墨发生化学作用，导致偏色、脱色等现象。
石头纸也有望代替用塑料做成的各种购物袋、食品袋、垃圾袋、桌布、雨衣乃至建材装饰、工业包装物等，既防止“白色污染”，又节约了大量石油资源。而若收集后加以粉碎、挤压、制粒，还能够作为良好添加料，生产出塑胶袋、桶和花盆等。
造纸术是中国古代四大发明之一。105年，蔡伦用树皮、麻头及敝布、鱼网等植物原料，经过挫、捣、抄、烘等工艺制造的纸，是现代纸的渊源。而石头纸则突破了沿用近2000年的以木浆、草浆为原料的造纸方式。其实，早在上世纪60、70年代，便有科技工作者开始研究这项技术，90年代以后，中国台湾地区和美、日等都有突破。可严格地说，石头造纸大都没有走出“过去”，一直采用碳酸钙和纤维进行混合的模式，难以实现真正意义上的石头纸——按照传统观念，纸是离不开纤维的，并且，碳酸钙含量不到60%，还得大量采用其它添加元素才能“合成”成纸。同时，限于成本、工艺等多方面原因，一直停留在“概念”阶段，没有得到推广。直到近年，随着“绿色”环保观念的深入和石头造纸工艺的突破，生产成本出现逆转，石头纸技术逐渐成熟。
石头造纸技术所采用的方法与工艺各不相同。其中，辽宁信德控股集团投资组建的集石头纸产品研发、生产、销售于一体的企业——地球卫士(大连)石头纸业科技股份有限公司，在各方的鼎力支持与积极配合下，经过数十家大专院校、科研机构2年多时间的艰苦研发与攻关和1年多的工程建设，于吉林省延边朝鲜族自治州的汪清县开发出具有自主知识产权的环保石头纸系列产品(目前有80余种)。科技人员在中国内地首次破解高碳酸钙产品成膜和石头纸超高强度等技术难关，达到了国内领先、国际先进的技术水平(已拥有2项石头纸世界性发明专利，6项实用新型专利)。
据介绍，石头造纸术主要利用了“高分子界面化学原理”。任何物体都有一个表面，但是，除非在高真空下，一般都不是真正的表面。据专家解释，自然界的物质均是以固、液、气三态出现的，所以暴露在大气中的物体表面实际上是和空气形成的固—气界面而非单纯的表面。而高分子材料也存在着界面，界面和大分子聚集的本体内部具有不同的特性，这些界面特性早就为人们所利用，为了更好地发挥其利用效果，高分子界面化学这一门新学科应运而生，并不断开辟高分子材料的广阔用途，石头纸便又成一例。
“地球卫士”还运用了“高分子填充改性技术”。在加工石头纸制品时，适当地加入各种不同的填充剂，不但可以提高其刚度和硬度，同时也可以大幅度地降低原料成本。与传统纸张相比，目前的石头纸系列产品除了具有环保、防水、防潮、防油、防霉、防虫蛀等优点之外，还耐折，抗拉、抗卷曲强度高，很不容易被撕破。另外，如果同时燃烧石头纸和一般的纸，后者一下子就烧完了，但石头纸的火却会慢慢变小而熄灭。
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吉林省人民政府2010年《政府工作报告》也提到，今年将推动环保石头纸规模化生产，并将其列入战略性新兴产业中的新材料产业加以培育。
“我们省总建设规模将达到年产石头纸540万吨。”吉林省延边朝鲜族自治州人民政府州长李龙熙介绍道。而这一产量与同等传统纸张相比，每年可以节约864万立方米的木材，相当于减少砍伐1016平方公里的森林，每年还可节约水资源10.8亿立方米，减排废水6.5亿吨，节电18.9亿度，减少排放有毒有害物质和气体300多种。
如今在中国，生产石头纸的企业远不只一家。去年7月，内蒙古自治区宣布投资60亿元人民币，与香港龙盟环保纸集团有限公司合作，规划建设规模为年产72万吨石头纸高科技项目;同年8月，位于安徽淮北的天象集团也宣布，总投资3.6亿美元建设石头造纸项目，预计今年4月项目一期年产6万吨环保纸生产线将顺利投产。
不过，有专家表示，尽管中国厂商持有石头纸的核心技术，未来这种产品的市场容量和各种效益也很可观，但目前它仍处于产业化的发展初期。“今年春天时分，我们将组织召开‘全国低碳经济论坛’，对石头纸这个新生事物的技术创新和产业革命进一步论证与研讨。”董锁成研究员透露说，有关专家还将到生产和原材料基地去考察与调研，“对石头纸的能耗、效能、污染物排放与降解等做一系列的检测、实验与分析。”
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