کاغذ چگونه از درختان ساخته می‌شود؟

کاغذ بخشی از زندگی روزمره‌ی ما را تشکیل می‌دهد؛ اما این ماده چگونه ساخته می‌شود و از کجا سرچشمه گرفته است؟

به گزارش زومیت، مصریان باستان نسخه‌ی اولیه‌ی کاغذهای گیاهی را با استفاده از پاپیروس می‌ساختند و کلمه‌ی کاغذ در انگلیسی (Paper) از آن‌جا می‌آید. مصریان، الیاف را از ساقه‌ی گیاه پاپیروس (Cyperus papyrus) جدا می‌کردند. پاپیروس نی مرداب است که در بالایش گل‌هایی قرار دارد که می‌توانند تا ارتفاع پنج متر‌ رشد کنند. مصریان باستان الیاف را در کنار یکدیگر قرار می‌دادند و سپس ورق را مرطوب و فشرده می‌کردند. از برگه‌های پاپیروس برای نوشتن نامه، ثبت اسناد اداری و نوشتن داستان‌ها و متون مذهبی استفاده می‌شد.

بیش از دوهزار سال پیش، مردم چین فرآیندی را اختراع کردند که نزدیک به روش کاغذسازی امروزی بود. آن‌ها گیاهان شاهدانه را با جوشاندن به صورت خمیر درمی‌آوردند و سپس خمیر را ورقه‌ورقه و خشک می‌کردند. این روش کاغذسازی حدود 1400 سال پیش، به غرب چین در بغداد برده شد و این شهر را برای تولید کاغذ و شروع فروش کاغذ و کتاب، به شهرت رساند.

سپس کاغذ به اروپا رسید؛ جایی که اروپاییان قرون وسطی با بریدن پارچه‌های کتانی و پنبه‌ای، خیس‌کردن و پالایش، کاغذ می‌ساختند. اولین کارخانه‌ی تولید کاغذ پارچه‌ای در سال 1690 در مستعمرات اروپا در آمریکای شمالی ساخته شد.

امروزه فرآیند ساخت کاغذ با قطع درختان و آوردن آن‌ها به کارخانه‌های کاغذ آغاز می‌شود. درختانی که برای ساخت کاغذ استفاده می‌شوند، درختان نرم‌چوب مانند کاج، کاج نوئل و نراد یا درختان سخت‌چوب مانند بلوط، توس و اکالیپتوس هستند.

در کارخانه‌ی کاغذسازی، دستگاه‌ها پوست تنه‌های درختان قطع‌شده‌ را برش می‌دهند، چوب داخلی را به قطعات کوچک خرد می‌کنند و در آب یا مایع دیگری حرارت می‌دهند تا شکسته و به ماده‌ی غلیظ و لطیف خمیری تبدیل شوند. میزان و نحوه‌ی دقیق پخته‌شدن خمیر به خواص مورد نظر محصول نهایی بستگی دارد؛ اگر کاغذ به‌دست‌آمده باید سفت‌تر باشد یا کدورت کمتری داشته باشد، خمیر بیشتر پخته و پردازش می‌شود.

دیواره‌های سلولی سلول‌های درختی جزء کلیدی برای خمیر کاغذ هستند. دیواره‌ی سلولی همه‌ی گیاهان حاوی سلولز است که نوعی پلی‌ساکارید خطی است. مولکول‌های سلولز بسیار بادوام و انعطاف‌پذیر هستند. الیاف سلولزی نیز آب را به خوبی جذب می‌کنند و در‌عین‌حال قوی باقی می‌مانند که باعث می‌شود برای ایجاد کاغذ ایده‌آل باشند.

خمیر کاغذ را پس از پخته‌شدن، با آب مخلوط و روی صفحه‌ی بافته‌شده صاف می‌کنند تا به شکل ورقه درآید. سپس ورقه فشار داده می‌شود تا صاف شود و توده‌ها و آب از بین برود و خشک شود. در گذشته، کل این فرآیند هر بار برای یک ورق انجام می‌شد، اما اکنون با مکانیزه‌شدن کارخانه‌ها بسیار سریع‌تر اتفاق می‌افتد.

اریکا ردموند، شیمیدان و مهندس کاغذ در دانشکده‌ی علوم محیطی و جنگلداری دانشگاه ایالتی نیویورک، به لایوساینس می‌گوید انواع و گرماژ مختلف کاغذ به نوع خمیر کاغذ استفاده‌شده، میزان کوبیده یا تصفیه‌شدن خمیر، دیگر مواد افزوده‌شده به خمیر، مولفه‌های مرحله‌ی تشکیل ورق مانند ضخامت و عملیات شیمیایی اضافی در انتها بستگی دارد.

ردموند می‌گوید فرآیند تولید کاغذ در طول زمان به خوبی توسعه یافته و اصلاح شده است. بااین‌حال صنعت کاغذ با محیط زیست سازگار نیست. فاضلاب حاصل از فرآیند، آلاینده‌هایی را آزاد می‌کند که به اکوسیستم‌ها و سلامت انسان آسیب می‌رساند. بنابراین بیشتر نوآوری‌های صنعت کاغذ روی یافتن کاربردهای جدید برای باقیمانده‌های تولید کاغذ، پایدارتر‌کردن فرآیند، کاهش مصرف مواد شیمیایی و کاهش آلاینده‌ها تمرکز می‌کنند.

به‌گفته‌ی ردموند، بسیاری از کارخانه‌های کاغذسازی می‌توانند انرژی موردنیاز خود را تولید کنند و خودکفا باشند. بخار تولید‌شده از جوشاندن خمیر چوب می‌تواند به آسیاب نیرو دهد و باقی‌مانده‌های شیمیایی حاصل از فرآیند کاغذسازی را می‌توان مجددا استفاده کرد.

با دیجیتالی‌شدن روزافزون جهان، کاغذ کمتری برای نوشتن و چاپ استفاده می‌شود بااین‌حال تقاضا برای بسته‌بندی مقوا و کاغذ همچنان بالا است. بسیاری از بسته‌ها در‌حال‌حاضر در جعبه‌های مقوایی تحویل داده می‌شوند و خواربارفروشی‌ها برای بسته‌بندی‌های خود، از پلاستیک به کیسه‌های کاغذی روی آورده‌اند؛ بنابراین صنعت کاغذ روی بهبود این محصولات کار می‌کند.

یکی از اهداف بهینه‌سازی صنعت کاغذ این است که بسته‌بندی‌ کاغذ بازیافتی، قوی‌تر و بادوام‌تر شود. ردموند روی پوشش‌های پایدار برای بسته‌بندی مواد غذایی تمرکز دارد؛ به عنوان مثال، پوشش‌های غیرپلاستیکی و قابل‌کمپوست‌شدن برای داخل لیوان‌های کاغذی که مانعی ایجاد می‌کنند تا لیوان کاغذی شما خیس نشوند یا نشت نکند.