Mở lối cho ngành giấy phát triển bền vững
Trong bối cảnh ngành giấy chịu áp lực lớn về chi phí nguyên liệu, tiêu chuẩn môi trường và yêu cầu phát triển bền vững, việc ứng dụng công nghệ sinh học đang trở thành hướng đi có ý nghĩa then chốt. Các giải pháp như sử dụng enzyme trong xử lý bột giấy giúp giảm đáng kể hóa chất độc hại, tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Đồng thời, công nghệ sinh học còn mở ra khả năng tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu tái tạo, xử lý chất thải thân thiện với môi trường, qua đó góp phần giảm phát thải và đáp ứng các tiêu chuẩn “xanh” ngày càng khắt khe của thị trường quốc tế. Không chỉ dừng ở yếu tố môi trường, việc ứng dụng công nghệ sinh học còn giúp doanh nghiệp ngành giấy tối ưu quy trình sản xuất, nâng cao năng lực cạnh tranh và từng bước tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị toàn cầu.
Chia sẻ với phóng viên Báo Công Thương, ông Cao Văn Sơn, Viện trưởng Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (Bộ Công Thương) cho biết, trong 10 năm qua, ngành công nghiệp giấy và bột giấy Việt Nam đã có nhiều cơ hội phát triển nhanh, đạt mức tăng trưởng bình quân 2 con số mỗi năm. Tổng sản lượng sản xuất năm 2025 đạt 6,34 triệu tấn.
Dự báo đến năm 2030, tổng công suất giấy và bìa giấy Việt Nam tăng lên khoảng 10,9 triệu tấn. Bên cạnh đó, ngành bao bì giấy được dự báo đạt quy mô 3,5 tỷ USD vào năm 2026, nhờ xu hướng thay thế bao bì nhựa và sự phát triển của thương mại điện tử.
Tuy nhiên, công nghiệp giấy được biết đến là ngành sử dụng nhiều hóa chất trong các công đoạn nấu bột giấy, tẩy trắng và sản xuất giấy. Trong khi yêu cầu phát triển bền vững, bảo vệ môi trường ngày càng cấp thiết, ngành giấy đang đối mặt với không ít thách thức về sử dụng nguyên liệu, tiêu hao năng lượng và kiểm soát phát thải.
Trong bối cảnh đó, các nhà sản xuất buộc phải từng bước giảm phụ thuộc vào bột giấy nguyên chất, tiết kiệm năng lượng, hạn chế hóa chất độc hại, cắt giảm phát thải carbon, đồng thời tối ưu chi phí để nâng cao hiệu quả sản xuất.
“Trong bối cảnh này, việc ứng dụng công nghệ sinh học đang cho thấy hiệu quả rõ rệt và dần trở thành một phần quan trọng trong sản xuất giấy. Đặc biệt, việc sử dụng vi sinh vật và enzyme không chỉ giúp rút ngắn thời gian xử lý nguyên liệu, tiết kiệm năng lượng, giảm thậm chí thay thế hóa chất, mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm, hạn chế hóa chất độc hại và thân thiện hơn với môi trường”- ông Cao Văn Sơn nhấn mạnh.
Cần tập trung vào hướng nghiên cứu nào?
Theo ông Cao Văn Sơn, enzyme là các chất xúc tác sinh học, có thể thu từ các nguồn tự nhiên hoặc biến đổi ở cấp độ di truyền hoặc ở mức protein để tạo ra các chức năng mong muốn. Chúng có thể thay thế các hóa chất độc hại và điều kiện công nghệ khắc nghiệt sử dụng trong ngành công nghiệp giấy là hướng đi hiện nay và trong tương lai cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy.
Đi sâu vào phân tích, ông Cao Văn Sơn nêu, ứng dụng nổi bật nhất của công nghệ sinh học trong ngành giấy là sử dụng enzyme α - amylase thay thế hoàn toàn cho axit, APS để biến tính (cắt mạch) tinh bột trong công đoạn chuẩn bị dung dịch gia keo bề mặt giấy (giấy bao bì công nghiệp, giấy in, viết). Hiện nay, đa số các nhà máy sản xuất giấy bao bì công nghiệp đều sử dụng enzyme α - amylase để biến tính tinh bột.
Ngoài ra, enzyme α - amylase còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất nhũ tương copolyme styren acrylate làm chất chống thấm bề mặt trong sản xuất giấy bao bì công nghiệp. Hay, enzyme trợ nghiền là hỗn hợp enzyme cellulase và hemicellulase. Đối với enzyme cellulase có 2 loại enzyme là endo-cellulase và exo-cellulase.
Trong đó, enzyme endo-cellulase chủ yếu ưu tiên quá trình phân tơ chổi hóa xơ sợi, thích hợp cho giảm năng lượng trong quá trình nghiền bột giấy, còn exo-cellulase ưu tiên thủy phân các xơ sợi nhỏ, vụn thành các mảng phân tử cellulose tan trong nước giúp tăng khả năng thoát nước của bột trên lưới trong quá trình sản xuất từ đó tăng năng suất và làm sạch hệ thống nước quay vòng.
“Công đoạn nghiền trong sản xuất giấy chiếm đến 15-18% tổng năng lượng tiêu thụ, năng lượng cho việc nghiền chiếm một phần chi phí lớn trong giá thành sản phẩm. Xử lý bột giấy bằng enzyme trước khi nghiền giúp quá trình sản xuất có thể giảm được năng lượng nghiền, tăng khả năng thoát nước cho bột giấy và làm sạch nước quay vòng”- ông Cao Văn Sơn cho hay.
Một số loại enzyme được biết đến tại thị trường Việt Nam như: Pulpzyme HC, Catazyme HS10, Papyrase DR, Papyrase RF có xuất xứ từ Ấn Độ, Trung Quốc, được một số hãng nổi tiếng đại diện ở Việt Nam như Amazon, Buckman cung cấp, giới thiệu. Tuy nhiên, giá thành enzyme còn cao nên chưa được sử dụng rộng rãi.
Trong thời gian qua, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong ngành giấy như: Sản xuất bột giấy sinh học từ rơm rạ và bã mía; công nghệ sản xuất enzyme trợ nghiền, ứng dụng trong sản xuất giấy tissue để giảm năng lượng nghiền, tăng độ mềm mại của sản phẩm; công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học để giảm hàm lượng chất trích ly trong nguyên liệu sản xuất bột giấy hóa học tẩy trắng; sử dụng hệ enzyme (esterase, amylase, cellulase) để kiểm soát stickies, hạn chế khả năng bám dính, đứt giấy trong sản xuất giấy bao bì công nghiệp.
Cùng với đó, nghiên cứu công nghệ sản xuất enzyme lignin peroxidase và laccase từ vi sinh vật để ứng dụng trong công nghiệp sản xuất giấy; sản xuất cellulose từ vi khuẩn từ bùn thải nhà máy giấy; sử dụng chế phẩm enzyme hemicellulase và pectinase hỗ trợ cho quá trình bóc vỏ gỗ trục; sử dụng chất phân tán sinh học để làm giảm mảng bám sinh học trên dây chuyền sản xuất giấy bao bì công nghiệp cũng đã và đang được triển khai nghiên cứu trong nước.
Để thúc đẩy việc nghiên cứu công nghệ sinh học phục vụ cho ngành giấy trong thời gian tới, ông Cao Văn Sơn cho rằng, cần tập trung vào một số nội dung như sau: Đẩy mạnh hoàn thiện quy trình và sản xuất enzyme α -amylase cung cấp cho thị trường trong nước, cạnh tranh giá với Trung Quốc. Hoàn thiện quy trình và sản xuất enzyme trợ nghiền phục vụ cho các doanh nghiệp sản xuất giấy tissue.
Hoàn thiện công nghệ và sản xuất chế phẩm sinh học xử lý các chất nhựa trong dăm mảnh nguyên liệu, định hướng đến xử lý mùn gỗ, phế phẩm phục vụ cho các ngành công nghiệp phụ trợ; sản xuất chế phẩm sinh học cho xử lý nước thải ngành giấy (phân hủy xơ sợi mịn và bùn thải thành CO2 và nước).
Cùng với đó, ứng dụng công nghệ sinh học (vi sinh vật và enzyme) trong các công đoạn xử lý nguyên liệu (thô, tinh) và kết hợp với điều chỉnh công nghệ để sản xuất thành công bột giấy sinh học từ các nguồn nguyên liệu khác nhau (dăm mảnh, bã mía, các nguồn xơ sợi khác), với lượng hóa chất và năng lượng sử dụng đều giảm.
Sản xuất chế phẩm sinh học hiếu khí và kỵ khí cho xử lý nước thải ngành giấy (bột giấy, giấy tissue, giấy bao bì). Xử lý triệt để các nguồn phế thải của ngành công nghiệp sản xuất giấy, tạo sản phẩm có chất lượng nâng cao (xử lý mùn gỗ và vỏ cây ứng dụng trong tạo đệm lót sinh học và phân bón; phát triển các sản phẩm an toàn, hiệu quả nhằm ứng dụng trong nông nghiệp, lâm nghiệp và công nghiệp từ nhân nuôi vi sinh vật trên các nguồn bùn thải và nước thải của nhà máy sản xuất giấy).
Mặt khác, ứng dụng công nghệ sinh học và các công nghệ tiên tiến trong sản xuất các sản phẩm giấy đặc biệt phục vụ cho công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và an ninh quốc phòng.
Sản xuất và ứng dụng chế phẩm chất phân tán sinh học để loại bỏ các mảng bám sinh học trong dây chuyền sản xuất giấy bao bì công nghiệp; sản xuất và thương mại chế phẩm sinh học ứng dụng cho khử mùi để xử lý triệt để vấn đề mùi trong giấy bao bì và tăng khả năng tuần hoàn nước trắng. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh nhằm giảm thiểu hoá chất và ô nhiễm môi trường tại các cơ sở chế biến giấy tiểu thủ công nghiệp góp phần sản xuất sạch hơn cho ngành công nghiệp giấy.
Ông Cao Văn Sơn, Viện trưởng Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (Bộ Công Thương) nhận định, trong tương lai, ngành công nghiệp giấy cần đẩy mạnh hơn nữa các nghiên cứu và ứng dụng triển khai công nghệ sinh học trên mọi mặt, từ nguyên liệu sản xuất, quá trình sản xuất và xử lý chất thải rắn và lỏng. Có như vậy mới có thể phát triển bền vững, tiến tới nền kinh tế tuần hoàn, sản xuất xanh, sạch hơn.
