在工業化過程中,黑液作為克拉夫特(kraft)製漿工藝中的副產品,起著越來越重要的作用。這一過程中,木材中的木質素、半纖維素及其它萃取物被去除,以釋放出纖維素纖維,供造紙用途。儘管黑液的存在曾經被視為環境問題,但隨著各種回收和利用技術的進步,黑液如今逐漸被發現是一種寶貴的能源資源和化學品來源。
黑液是木材經過消化處理後的副產品,其實際上蘊含著豐富的化學成分,主要是木質素和半纖維素等有機物,這些成分作為潛在的能源和化學品來源,受到越來越多的重視。
在生產一噸紙漿的過程中,通常會產生約七噸的黑液。這些黑液通常由15%固體組成,其餘部分為水。固體成分中有66%為有機化合物,34%則為無機化合物。最主要的有機成分是肥皂(通常佔黑液中有機成分的40-45%)、木質素(35-45%)以及其它有機物(10-15%)。
黑液的有機物主要來自木材的水溶性和堿溶性降解產物,這些物質在經過加熱處理後分解。這使得其物理和化學性質非常適合再加工,例如燃燒或轉化為其他化學產品。
歷史上,克拉夫特造紙廠會將黑液排放到水道中,這對水生生物造成了危害。直到1930年代,G.H. Tomlinson發明了回收鍋爐,使得黑液能夠被充分利用。到1990年代,多數克拉夫特工廠幾乎能夠消耗其產生的全部黑液,並在生物處理廠進行剩餘物的淨化,這樣有效減少了廢水對環境的影響。
不過,21世紀的今天,仍然存在一些小型克拉夫特工廠,它們的生產能力非常有限,並且仍然排放所有黑液。這些工廠的數量正在迅速減少。
黑液的能量含量超過了進入克拉夫特紙漿廠的木材的一半。通常,黑液會被濃縮到65%至80%,然後在回收鍋爐中燃燒以產生能量並回收烹煮化學品。這一過程不僅減少了水的排放,還令紙廠幾乎實現了能源的自給自足。
隨著對可再生能源需求的增加,黑液的氣化技術逐漸受到重視。該技術有望比傳統的回收鍋爐提供更高的整體能量效率,並且能生成豐富的合成氣,這些合成氣可以用於發電,或者轉化為甲醇及燃料等化學品。
隨著黑液氣化技術的發展,許多國家的研究者和企業正致力於將其轉化為高度可持續的能源和化學品。
在2005年,美國國會通過了一項稅收優惠,鼓勵使用可再生燃料的生產過程。隨後該政策擴展到包容鋼鐵、肉類加工等行業,麥芽膏產業成為新受惠者,這也涵蓋了利用黑液生產能量的克拉夫特紙漿生產商。
這一政策的推動,使得國內紙業生產商可最大限度地享有稅務減免,但最後在2010年終止。
隨著回收技術的不斷進步,黑液的能量和化學潛力有望被更好地挖掘出來,未來的發展究竟會帶來哪些變化呢?