Бумага

Бумага и картон из однолетних волокнистых культур – конопли, льна и кенафа – обладает высокой прочностью и износоустойчивостью, в связи с чем используется, главным образом, для печати банкнот, Библий, престижных и юбилейных изданий, художественных альбомов и т.д. Папиросная и копировальная бумага также изготавливается преимущественно из конопляного или льняного волокна. За пределами этих специфических артикулов волокнистые однолетники практически не используются в бумажном производстве: первое место здесь занимает древесная целлюлоза, за ней с большим отрывом идут солома, свекловичный жмых и бамбук, причем доля недревесной бумаги неуклонно сокращается. Основная причина – экономическая нерентабельность: делать бумагу из дерева дешевле и технологичнее.
Такое положение сложилось сравнительно недавно: вплоть до 1840 г. вся бумага в мире изготавливалась либо из макулатуры, либо из тряпок. В XIV в., когда в Европе возникли первые бумажные фабрики, сырьем для них служил конопляный и льняной текстиль; поэтому Джек Херер не слишком грешит против истины, когда заявляет, что Библия Иоанна Гутенберга была «напечатана на конопляной бумаге». Бумага тех лет отличалась высочайшим качеством и запредельной ценой. Впоследствии, с введением в обиход хлопчатобумажного текстиля, общее качество бумаги несколько ухудшилось, а стоимость снизилась. Однако бумага всё равно оставалась дорогим товаром, а бумажные фабрики часто простаивали из-за нехватки сырья.
Революция в бумажном производстве началась в 1800 г., когда была впервые опубликована технология производства бумаги из растительного сырья, и продолжалась до 1870-го, когда такое производство стало массовым. Главную роль в этой революции сыграли древесные опилки: они наилучшим образом вписывались в механизированный производственный процесс. Древесная бумага имела много недостатков: она быстро желтела (ср. «желтая пресса»), имела серый цвет и рыхлую поверхность, легко размокала и не отличалась прочностью. Однако она была очень дешевой, и это обусловило ее победу на рынке; а перечисленные недостатки были впоследствии устранены с помощью химической обработки. Сегодня лучшие сорта древесной бумаги почти ни в чем не уступают льняной и конопляной.
Однако у древесно-бумажного производства есть и более существенные недостатки. Во-первых, оно в немалой степени способствует уничтожению лесных массивов планеты; во-вторых, его отходы содержат много опасных химикатов, которые загрязняют окружающую среду тепличными газами, кислотными дождями и т.д. В связи с этим, вопрос о поиске альтернативных источников бумажного сырья встает всё более и более остро, и конопля оказывается одним из наиболее перспективных кандидатов на эту роль.
Урожайность конопли в среднем составляет 15 т/га волокна в год, что вполне сравнимо с наиболее урожайными видами деревьев (эвкалипт) и несколько выше, чем у менее урожайных. Уход за коноплей почти не требует инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Уборка и транспортировка конопли значительно менее затратны, чем лесоповал. Хранение конопляного сырья, напротив, требует предварительной обработки пестицидами и фунгицидами, поскольку оно содержит много влаги и более уязвимо для микробов и грибков.
Первичная обработка конопли довольно долго была «узким местом» технологического процесса. Отделение костры от волокнистой сердцевины не удавалось механизировать; это был достаточно длительный процесс, состоящий из мочки, сушки и последующего ручного мягчения. В 1938 г. в США была изобретена машина для декортикации конопли, специально приспособленная для бумажного производства; однако к тому времени в стране уже действовал «Налог на марихуану", значительно удороживший конопляное сырье и сделавший коноплеводство нерентабельным. В результате «конопляная революция» в бумажном производстве не состоялась, хотя предпосылки к этому уже имелись.
Получение целлюлозы из конопляного волокна также имеет свои узкие места. С одной стороны, конопля содержит мало лигнина (клейкого белка, удерживающего волокна вместе), что облегчает ее механическую обработку и в дальнейшем позволяет снизить расход отбеливающих агентов и электроэнергии. С другой стороны, в современном бумажном производстве лигнин служит «топливом» для окислительной реакции, тепловая энергия от которой частично восполняет энергозатраты производственного цикла. Конопляное сырье не дает восполнения энергозатрат: при низком содержании лигнина в нем присутствует много силикатов, которые препятствуют естественному выгоранию лигнина. Поэтому на стадии варки целлюлозы загрязняющие вещества приходится удалять химическим способом, что удорожает производство и приводит к загрязнению окружающей среды. Наиболее приемлемое решение этой проблемы представляет французская технология BIVIS, предназначенная для малых производств. Здесь используются обычные каустические химикаты, но в значительно (на 75%) меньшем количестве, чем в древесно-бумажном производстве; одновременно с этим достигается существенная экономия энергии, отбеливателей и воды. В настоящее время системы BIVIS используются во Франции, Великобритании и Испании; они одинаково хорошо перерабатывают и коноплю, и солому, и хлопок, и лен.
Дальнейший процесс производства бумаги из конопляного сырья почти ничем не отличается от традиционного. В целом, можно сказать, что наиболее острые проблемы производственного цикла уже решены; но для внедрения конопли в крупное бумажное производство необходимо разработать технологии, позволяющие эффективно удалять из волокнистой массы силикаты и гемицеллюлозу. Когда такое решение будет найдено, современные бумажные фабрики смогут перейти на конопляное сырье без дополнительных затрат на переоборудование.

© Дм. Гайдук «Энциклопедия конопли»