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陈克复：《纸业未来科技发展方向的展望》
2026-09-20 11:15:00
作者：陈克复（中国工程院院士，华南理工大学教授）
对造纸先进国家来说，多数先进技术已成熟应用；节能减排、清洁生产，已成为常态，单位产能的水耗、电耗、污染物排放量都处于该国家和社会允许的范围内，已走上绿色发展的道路；装备制造业的设计产能、运行速度及智能化控制已满足行业的需求。有专家认为，目前国际先进国家的制浆造纸技术足以延续使用多年。但是，为了推动造纸产业的发展，必须探索造纸领域未来发展的工程科技，制定工程科技未来的研发重点，即中长期发展战略。
北美地区仍然把节能、降耗、减少碳排放，通过生物质精炼技术使制浆造纸企业转型升级作为未来工程科技的重点。美国造纸工业能耗占工业总能耗的10.5%，是四大耗能工业之一，节能是重点研发技术的目标：如：在保证纸页质量条件下，通过脱水压榨技术的改进使进入干燥部纸页干度达到65%，提高10%～15%。开发新一代磨浆机以提高化机浆得率，降低单位能耗20%，如采用生物酶预处理、热回收技术。通过提高黑液洗涤浓度、蒸发浓度及进入回收炉浓度，降低50%黑液碱回收能耗。通过研发和实施废水100%回收利用新技术，使水耗减少50%。重点研发废水中污染物的洁净分离技术。植物资源高效高值化利用：提高化机浆、溶解浆的得率，其中化机浆得率要达到90%及以上。木材废料及生产过程废弃物的高效利用，提出“生物质全组分利用”理念。生物质精炼技术，其具体技术范畴与欧洲造纸工业联盟提出的木质生物质精炼技术类同。纤维素高值化利用的研究。近年来兴起维素纳米晶（Cellulose Nanocrystal，CNC）或纤维素纳米纤等纤维素类衍生产品的高值化应用的研发。
从北欧及北美两个国际造纸工业及科技领域发达的地区所从事的未来研发计划可以看出，造纸领域面向未来工程科技发展趋势主要重点：
一是，进一步节省能耗、水耗及减少污染物的排放，未来的科技还是把这一点放到首位。二是，进一步节约植物资源，实现植物资源的全利用。尽管国外的木材资源丰富，近50%的木材资源用于造纸工业，但还是把节省木材的消耗放在重要位置。三是，通过生物质精炼技术，实现造纸业的转型升级。四是，清洁分离植物组分，高效高值化利用植物中的纤维素、木质素及半纤维素及其附属产品，提高造纸产业的整体价值。五是，现代造纸机技术已发展到较高程度，维修保养的花费将影响原本就价格高昂的现代造纸机的运行利润。如何保证现代造纸机的正常稳定运行，其智能化预警及诊断、智能化维护保养就提到新的日程。
考虑到我国造纸领域工程科技目前与国际先进国家存在的差距，也考虑到我国原料资源、水资源、环境条件与国际先进国家的差距，结合我国造纸领域的实际情况，提出未来需要解决的重大科技问题。
1、环境生态。主要是指农业秸秆生物质的高效利用与可持续发展研究。我国是一个农业大国，仅农业秸秆每年可收集资源量达7亿吨，其中麦秆、稻秆及玉米秆可收集资源量约为5亿吨。大量的农业秸秆生物质资源是宝贵的财富，但也给我国带来如何高效充分利用农业秸秆生物质资源的重大任务。我国已实施了一批以制浆造纸、燃烧发电、沼气技术、固化成型、秸秆气化及液化等资源利用的工程项目。但由于种种原因，没有达到预期效果，利用量不大，效果欠佳，使农林生物质特别是秸秆焚烧的现象普遍存在，在浪费大量资源的同时，给生态环境带来严重污染，也给交通安全带来巨大压力。如何高效清洁、经济环保的综合利用秸秆资源，对促进农业发展、加强环境保护、减少资源浪费和提高农民收入意义重大，也引起了全国人民的关注和重视。本题目将在重点研究农业秸秆生物质高效高值化利用最佳技术的同时，提出可持续发展的战略目标。
2、节能减排。第一，高浓造纸技术研究。目前抄纸的纸浆浓度在1%以下，因此后续过程为了脱除水分而耗费大量的能量，造纸的能耗基本上大都耗费在纸页的脱水和干燥上。如果将抄纸浓度提高1倍，进入干燥部的干度将提高5%～10%，造纸机的能耗将减少20%以上。提高抄纸浓度的关键技术问题是高浓度纸浆的流动及流动均匀性、纤维的分散与絮聚的监控、为适应高浓抄纸的装备优化。第二，废纸制浆造纸废水的全封闭循环利用技术研究如果废水能够封闭循环使用，废水回用率达到100%，将既节约了水资源，又解决了环境问题，实现真正意义上的零排放。其关键技术是废水中污染物的分段清洁分离与处理集成技术。第三，草浆黑液增浓技术的研究。配合我国农业秸秆的高效利用，草浆黑液的高浓洗涤及高浓浓缩技术必须解决，洗涤浓度要达到15%及以上，蒸发浓缩后黑液固形物燃烧浓度要达到65%及以上，真正解决草浆黑液碱回收问题、工艺技术及装备技术。
3、转型升级。一是创新植物生物质精炼技术，提出“植物生物质全组分利用”理念，清洁组分分离，高效利用木素、半纤维素，充分利用废弃物。二是，植物资源的纳米纤维素技术研究。纳米纤维素技术是将纳米技术应用到自然界中取之不尽、用之不竭的纤维素领域，由于其强度高、刚性大、光学性能优良、质量轻、生物降解性、可持续发展等特点而广泛地应用到电子、生物医学、化工、纺织、造纸等方面。
4、智能化先进制造。现代造纸机智能化生产主要配备生产全过程智能化控制系统、智能化在线监测与故障诊断。智能化控制系统实现造纸生产全过程的集散控制、纸张质量的全自动控制。智能化监测实现纸幅高速运行在线监测、纸病在线监测和设备运行状态在线监测与故障诊断全自动执行，可随时根据用户的订单智能调整生产，自动切换生产品种控制；智能管理系统实现从制定生产计划到生产、质量管理、成本管理、生产跟踪、入库和发货等全程化智能管理，实现造纸的智能化制造。实现进入干燥部纸页干度提高5%～10%的技术通过改造，提高造纸机整体技术水平，使进入干燥部纸页干度提高5%～10%，在未来10～20年内，应可以解决。
5、展望未来技术。利用气流（或汽流）的无水或少水造纸技术研究值得关注。汽流造纸技术是利用气（或汽）流携带纤维形成纤维悬浮流体，在完全封闭的流道中纤维相互交织，通过压榨、压光形成纸页的过程，这是造纸产业的重大变革。其技术难点：纤维悬浮气流的形成；纤维悬浮平面流如何保持流动速度和流动量沿横向和纵向保持一致；抄造的封闭流道如何设计；与环境友好的新型化学品的研究。
作者介绍：
陈克复：制浆造纸工程专家，中国工程院院士，华南理工大学教授、博士生导师，植物资源化学与化工国家级科技创新平台首席科学家兼主任，享受国务院政府特殊津贴。陈克复院士长期从事轻工、制浆造纸工程的科研与教学工作。工程研究领域有中高浓制浆漂白技术、纸页成形技术、涂料与涂布技术、制浆造纸清洁生产技术与装备、现代造纸机的关键技术与装备；在理论方面的研究领域有化工流体力学、纤维悬浮液流变学。承担并完成国家“七·五”、“八·五”、“九·五”科技攻关项目，完成国家“十一·五”科技支撑计划重点项目“国产高速造纸机的研制”，目前承担“重点流域造纸行业水污染控制关键技术产业化示范”国家“水专项”重大课题。编著或主编出版9本（部）著作，发表SCI、EI收录论文150余篇，已获得发明专利30多项。获国家技术发明奖二等奖1项，国家科技进步二等奖1项，国家科技进步三等奖1项，教育部科技进步（推广类）一等奖1项，中国轻工联合会科技一等奖1项。
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