الخواص الكيميائية لمواد الخيزران

تتميز مواد الخيزران بمحتواها العالي من السليلوز، وأليافها الدقيقة، وخصائصها الميكانيكية الجيدة، ومرونتها. وباعتبارها مادة بديلة ممتازة للمواد الخام المستخدمة في صناعة الورق الخشبي، يُمكن للخيزران تلبية متطلبات اللب اللازمة لإنتاج الورق المتوسط ​​والعالي الجودة. وقد أظهرت الدراسات أن التركيب الكيميائي للخيزران وخصائص أليافه تُؤهله لتكوين لبٍّ ممتاز. ويأتي أداء لب الخيزران في المرتبة الثانية بعد لب الخشب الصنوبري، ويتفوق على لب الخشب عريض الأوراق ولب الأعشاب. وتُعد ميانمار والهند ودول أخرى في طليعة الدول العالمية في مجال إنتاج لب الخيزران وصناعة الورق. وتستورد الصين منتجات لب الخيزران والورق بشكل رئيسي من ميانمار والهند. ويُعدّ تطوير صناعة لب الخيزران وصناعة الورق بشكل مكثف ذا أهمية بالغة للتخفيف من النقص الحالي في المواد الخام للّب الخشبي.

ينمو الخيزران بسرعة ويمكن حصاده عادةً خلال 3 إلى 4 سنوات. إضافةً إلى ذلك، تتمتع غابات الخيزران بقدرة عالية على تثبيت الكربون، مما يُبرز الفوائد الاقتصادية والبيئية والاجتماعية لصناعة الخيزران بشكل متزايد. في الوقت الراهن، نضجت تقنيات ومعدات إنتاج لب الخيزران في الصين تدريجياً، وأصبحت المعدات الرئيسية، مثل آلات التقطيع والتكوير، تُصنع محلياً. كما تم تصنيع خطوط إنتاج ورق الخيزران الكبيرة والمتوسطة الحجم وتشغيلها في مقاطعات قويتشو وسيتشوان وغيرها.

الخواص الكيميائية للخيزران
يحتوي الخيزران، كمادة حيوية، على ثلاثة مكونات كيميائية رئيسية: السليلوز، والهيميسليلوز، واللجنين، بالإضافة إلى كمية ضئيلة من البكتين، والنشا، والسكريات المتعددة، والشمع. ومن خلال تحليل التركيب الكيميائي وخصائص الخيزران، يمكننا فهم مزايا وعيوب استخدامه كمادة لصناعة اللب والورق.
1. يحتوي الخيزران على نسبة عالية من السليلوز
تتطلب صناعة الورق عالي الجودة معايير دقيقة للمواد الخام المستخدمة في صناعة اللب، فكلما زاد محتوى السليلوز كان ذلك أفضل، وكلما انخفض محتوى اللجنين والسكريات المتعددة والمستخلصات الأخرى كان ذلك أفضل أيضاً. قارن يانغ ريندانغ وزملاؤه المكونات الكيميائية الرئيسية لمواد الكتلة الحيوية مثل الخيزران (Phyllostachys pubescens) وصنوبر ماسون والحور وقش القمح، ووجدوا أن محتوى السليلوز كان كالتالي: صنوبر ماسون (51.20%)، الخيزران (45.50%)، الحور (43.24%)، وقش القمح (35.23%)؛ أما محتوى الهيميسليلوز (البنتوزان) فكان كالتالي: الحور (22.61%)، الخيزران (21.12%)، قش القمح (19.30%)، وصنوبر ماسون (8.24%). بلغت نسبة اللجنين في الخيزران 30.67%، وفي صنوبر ماسون 27.97%، وفي الحور 17.10%، وفي قش القمح 11.93%. ويتضح من ذلك أن الخيزران، من بين المواد الأربع المقارنة، يأتي في المرتبة الثانية بعد صنوبر ماسون من حيث نسبة اللجنين في صناعة اللب.
2. ألياف الخيزران أطول ولها نسبة طول إلى عرض أكبر
يبلغ متوسط ​​طول ألياف الخيزران 1.49-2.28 ملم، ومتوسط ​​قطرها 12.24-17.32 ميكرومتر، ونسبة طولها إلى قطرها 122-165. أما متوسط ​​سمك جدار الليف فيتراوح بين 3.90-5.25 ميكرومتر، ونسبة سمك الجدار إلى التجويف تتراوح بين 4.20-7.50، مما يدل على أن الليف ذو جدار سميك ونسبة طول إلى قطر كبيرة. تعتمد مواد اللب بشكل أساسي على السليلوز المستخلص من الكتلة الحيوية. تتطلب المواد الخام الجيدة من الألياف الحيوية لصناعة الورق محتوىً عالياً من السليلوز ومحتوىً منخفضاً من اللجنين، مما يزيد من إنتاجية اللب ويقلل من الرماد والمستخلصات. يتميز الخيزران بأليافه الطويلة ونسبة طوله إلى قطره الكبيرة، مما يسمح بتشابك الألياف مرات أكثر في وحدة المساحة بعد تحويل لب الخيزران إلى ورق، وبالتالي يصبح الورق أكثر متانة. لذلك، فإن أداء الخيزران في صناعة اللب قريب من أداء الخشب، وهو أقوى من النباتات العشبية الأخرى مثل القش وقش القمح وبقايا قصب السكر.
3. تتميز ألياف الخيزران بقوة عالية
لا تتميز ألياف الخيزران بأنها متجددة وقابلة للتحلل الحيوي ومتوافقة حيوياً ومحبة للماء فحسب، بل تتمتع أيضاً بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للحرارة. وقد أجرى بعض الباحثين اختبارات شد على 12 نوعاً من ألياف الخيزران، ووجدوا أن معامل مرونتها وقوة شدها تفوق تلك الخاصة بألياف الأخشاب الاصطناعية سريعة النمو. وقارن وانغ وزملاؤه الخصائص الميكانيكية للشد لأربعة أنواع من الألياف: الخيزران، والكناف، والتنوب، والرامي. وأظهرت النتائج أن معامل مرونة ألياف الخيزران وقوة شدها أعلى من تلك الخاصة بالمواد الليفية الثلاثة الأخرى.
4. يحتوي الخيزران على نسبة عالية من الرماد والمستخلصات
بالمقارنة مع الخشب، يحتوي الخيزران على نسبة أعلى من الرماد (حوالي 1.0٪) ومستخلص هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 1٪ (حوالي 30.0٪)، مما سيؤدي إلى إنتاج المزيد من الشوائب أثناء عملية اللب، وهو أمر غير ملائم لتصريف ومعالجة مياه الصرف الصحي في صناعة اللب والورق، وسيؤدي إلى زيادة تكلفة الاستثمار في بعض المعدات.

في الوقت الحالي، وصلت جودة منتجات ورق لب الخيزران من شركة ياشي بيبر إلى متطلبات معيار ROHS للاتحاد الأوروبي، واجتازت اختبارات معيار الاتحاد الأوروبي AP (2002)-1، وإدارة الغذاء والدواء الأمريكية، وغيرها من اختبارات معايير الجودة الغذائية الدولية، وحصلت على شهادة FSC بنسبة 100% للغابات، وهي أيضًا أول شركة في سيتشوان تحصل على شهادة السلامة والصحة الصينية؛ وفي الوقت نفسه، تم اختيارها كمنتج "مؤهل لأخذ عينات الإشراف على الجودة" من قبل المركز الوطني لفحص منتجات الورق لمدة عشر سنوات متتالية، كما فازت بجوائز مثل "العلامة التجارية والمنتج المؤهل الوطني للجودة المستقرة" من جولة الجودة الصينية.