"Bao nhiêu giấy có thể sản xuất được từ một cái cây?" là câu hỏi có rất nhiều người thắc mắc nhưng ít ai có câu trả lời. Bởi lẽ, trên đời này có hàng nghìn loại giấy, mà cây để sản xuất giấy cũng không chỉ có một loài: thông, tre, vân sam, lanh, bông... đủ cả.
Tuy là khó thật đấy nhưng không có nghĩa là không thể. Cầm giấy bút lên, cùng làm một vài phép toán thì chúng ta cũng có thể áng chừng được thôi.
Trước kia, người ta làm giấy từ các loài cây không có thân gỗ.
Con số khởi đầu
Trước kia, người ta làm giấy từ các loài cây không có thân gỗ như cây lanh hay cây gai dầu. Nhưng kể từ khi nền công nghiệp lên ngôi thì bột làm giấy chủ yếu là từ cây thân gỗ, dù một số loại giấy như giấy in tiền vẫn được sản xuất từ cây bông.
Theo Luciano Oliveira đăng tải trên trang Linkedin, bản chất gỗ là một vật liệu tổng hợp tự nhiên bao gồm có cellulose, hemicellulose, lignin - dầu tự nhiên có trong gỗ và các chất chiết xuất trong gỗ như axit béo, sáp, terpen... Trong đó, chỉ có cellulose và hemicellulose là nguyên liệu cho sản xuất giấy.
Bản chất gỗ là một vật liệu tổng hợp tự nhiên bao gồm có cellulose, hemicellulose, lignin...
Các thành phần còn lại được tách ra, thành sản phẩm thải màu đen được gọi là black liqour - hay "rượu đen", và thường được sử dụng làm năng lượng cho nhà máy giấy luôn.
Một cây vân sam chứa khoảng bao nhiêu cellulose và hemicellulose?
Một rừng công nghiệp tại Brazil sau 7 năm sẽ thu được tầm 280m3 gỗ trên 1ha. 1ha là 10.000m2, khoảng cách giữa các cây sẽ rơi vào 3×3 (m), như thế sẽ có 1100 x (10.000 : 9) cây trên 1ha.
Lấy khối lượng riêng của gỗ vân sam 7- 8 tuổi đã được làm khô bằng lò, không hơi nước là 500kg/m3 thì mỗi cây sẽ có thể tích 280:1100 = 0,25m3 và khối lượng 500×0.25= 126kg.
Với 126kg gỗ, ta được xấp xỉ 96.8kg (126×76.8%) cellulose và hemicellulose.
Chỉ có cellulose và hemicellulose là nguyên liệu cho sản xuất giấy.
Tổn thất trong công đoạn làm bột giấy
Pulping – công đoạn làm bột giấy là quy trình biến gỗ thành nguyên liệu có thể đúc thành giấy theo thông số mà mình mong muốn và phương pháp pulping thì không chỉ có một. Trong đó, pulping thủ công là phương pháp phổ biến dùng cho sản xuất giấy A4 loại thường. Ưu điểm của phương pháp này là cho phép tẩy sợi cellulose ở nhiệt độ cao nhất, đồng thời tránh được hiện tượng vàng giấy.
Pulping thủ công không hoàn toàn hiệu quả 100%.
Nhưng bên cạnh đó, vấn đề lớn của pulping thủ công lại là năng suất. Như các quy trình sản xuất công nghiệp khác, pulping thủ công không hoàn toàn hiệu quả 100%. Cellulose có thể phần nào đó bị "lọt" vào rượu đen trong khi tách, dẫn đến năng suất trung bình chỉ được 57%.
Tức là từ 126 kg gỗ giờ chỉ còn 71,8 kg bột giấy.
Cuối cùng là đến giấy
Một tờ giấy A4 có kích thước 0.297m×0.21m và lấy số định lượng (grammage) là 75g/m2 thì mỗi tờ giấy sẽ có khối lượng vào khoảng 4.7g (0.297×0.21×75).
Thực tế, giấy cũng là một vật liệu tổng hợp, ngoài cellulose thì còn các phụ gia khác được thêm vào nhằm để nâng cao một số đặc tính nhất định. Điều này có thể làm tăng tổng khối lượng lên 20% nhưng chúng ta sẽ không tính đến vấn đề đó trong phép tính này.
Chúng ta sẽ sản xuất được khoảng 15.277 tờ giấy A4 từ 01 cái cây vân sam.
Như vậy với 71,8 kg bột giấy với khối lượng mỗi tờ vào khoảng 4,7g thì chúng ta sẽ sản xuất được khoảng 15277 tờ giấy A4 từ 01 cái cây vân sam.
Phép tính có thể có một số sai số nhất định, nhưng về cơ bản số liệu thực tế cũng không có sai lệch nhiều.