低碳发展的热潮下中国印刷业的低碳蓝图
- 2010-11-04 09:11:321467
印刷业的碳排放分析
印刷过程分为印前、印刷、印后加工工艺，不同的工艺阶段产生的碳排放也不尽相同。
1. 印前工艺
印前工艺主要包括原稿及排版、印版、承印物、油墨、印刷机械等前期的准备工作，其中主要的碳排放是在制版过程中产生的废水排放，即PS/CTP版显影、定影等过程中产生的废显影液、定影液、润版液、洗版水等，该废液中含有大量有机物和重金属离子等，对环境污染非常严重。据统计，在PS制版过程中每使用2m2 PS版就会产生1升的废显影液、定影液和1升的废水，而CTP版因省去了显影定影过程，大大减少了废液的排放量，每10m2CTP版仅产生1升的废液。据官方统计，2009年全国胶印版材总生产量为2.99亿平方米，其中PS版产量2.18亿平方米，预计该过程产生的废水总量将会达2.5亿升左右。此外，目前我国每年使用的胶片总量在0.5亿平方米～1亿平方米，在制版过程中，每使用5m2～6m2胶片将会产生1升的废液，因此每年将会产生1000万升～2000万升的废水。
2. 印刷工艺
印刷工艺产生的碳排放主要是由于印刷过程油墨干燥而产生的VOC（挥发性有机化合物）废气污染、印刷设备的耗电耗能、废纸张、橡皮棍、洗墨布、废油墨及容器，清洗印刷机、胶辊等而产生的大量的有机溶剂废液，以及噪声污染等。以前两项为例。
①VOC废气污染：目前，我国印刷工业中使用的大部分油墨都含有机溶剂，其中凹印和柔印一般采用含有挥发性的溶剂型油墨，其有机溶剂含量高达40%～60%，干燥时更容易挥发产生VOC，不仅对空气造成严重污染，而且还会对人体神经系统及造血功能造成严重危害。据官方统计，2009年我国油墨生产总量约为47万吨，其中溶剂型油墨近四成，*一项每年就会有近8万吨的有机溶剂变成VOC排至大气中。
②印刷设备的能耗问题：包装印刷行业是印刷工业的能耗大户。据保守统计，目前我国在用的印刷及涂布复合设备在1万左右，按每台设备能耗200kW/h计，年能耗（以电能计）=200kW/（h•台）×4800h/a（开机时间）×1万台=96亿kWh;按每台设备的热废排气排量10800m3/h计，热废气排放总量=10800m3/h×4800h/a（开机时间）×1万台=5184亿m3，而且，到目前为止，这些热废气中的潜在能源尚未得到有效利用，造成了能源的巨大浪费。
3. 印后工艺
印后工艺的碳排放主要来自于印后覆膜、上光、模切、烫金、装订、糊盒等过程中产生的有机溶剂挥发、耗电、热废气、固体废弃物、少量废液等，以及产生的噪声污染。目前，国内印后的覆膜环节采用的覆膜胶多是溶剂型，生产过程中会产生大量的VOC废气，据统计，目前国内有1.6万～2万台（套）溶剂型复合机，每台干复机的溶剂排放量为15吨～30吨/年，全国预计将会有24万吨～60万吨的有机溶剂排放至大气中。另外，印后覆膜环节使用的干式复合机能耗非常大，每年总能耗约计22亿kWh～40亿kWh〔注：每台干复机溶剂干燥耗电量为14亿度～20亿度/台•年，按1.6万～2万台（套）计算〕。
此外，无论是印前、印刷的各部分操作，还是印后阶段，都会产生大量的橡皮布、洗墨布、废油墨及容器、废固体物品等各种废弃物，清洗印刷机、胶辊等还会产生大量的有机溶剂废液，清理及处理成本很高。
印刷相关产业的碳排放分析除了印刷生产过程中产生的碳排放外，一些与印刷相关的产业早已成为碳排放关注的重点和焦点，如PS/CTP版材生产过程中产生的废酸碱、废水和废气，油墨制造过程中使用的各种有机溶剂、树脂等，造纸行业排放的废水、COD等，橡皮布、胶辊、各种容器等固体废弃物，印刷设备制造过程耗电耗能等。
1.PS/CTP版生产过程中产生的废酸碱、废水和废气PS/CTP版的生产需要经过碱洗除油、盐酸电解、硫酸氧化、涂布干燥等工艺，而且每个工艺段还需要使用大量的水冲洗铝板表面以除去铝板表面的残留物，因此，在PS/CTP版生产过程中会产生大量的废酸液、废碱液和废水。据统计，每生产1000万平方米的PS/CTP版，将分别产生废硫酸2000m3～2500m3、废盐酸7000m3～10000m3、废碱液4000m3～4500m3、洗版废水30万m3～35万m3。据官方统计，2009年我国胶印版材总产量2.99亿平方米，因此，产生的各种废液总量分别为：废硫酸液超过6万m3、废盐酸超过20万m3、废碱液超过12m3、洗版废水近1000万m3。此外PS/CTP版生产过程中涂布的感光胶中含有80%以上的有机溶剂，这些有机溶剂在干燥时基本挥发排放到大气中，每年因此增加近千吨的VOC排放量。
2.油墨制造过程中使用的各种有机溶剂、树脂等在油墨制造过程中，需要使用多种有机溶剂、树脂等有机物，这使得油墨成为印刷VOC有机污染物、废油墨及容器等固体废弃物的主要来之一。目前，我国拥有油墨专业生产企业300多家，2009年油墨产量达47万吨，每年消耗几十万吨有机溶剂及树脂等，同时还会产生大量的废油墨及容器等固体废弃物。
3.造纸行业排放的废水、COD等造纸行业历来都是我国工业废水和COD的排放大户，也是污染控制排放的重点行业。以2008年为例，造纸行业废水排放量和COD排放量分别为40.8亿吨和128.9万吨，两项指标连续三年均居行业统计的位。
另外，我国废纸资源的回收率比较低，不足40%，与发达国家70%的回收率相距甚远。据计算，回收1吨办公类废纸，可生产再生纸0.8吨，如果把今天世界上所用办公纸张的一半加以回收利用，就能满足需求量的75%，相当于800万公顷森林免遭砍伐。因此，科学家将再生纸之源—废纸称为“第四种森林”。
4.橡皮布、胶辊、各种容器等固体废弃物
印刷过程中大量使用的印刷橡皮布和胶辊，是印刷固体废弃物的重要来源之一。据官方统计，2009年我国印刷橡皮布总产量达147万平方米，同比上年增长4%;印刷胶辊总产量达17亿立方厘米，同比上年增长14%。
印刷业的节能减排分析
要实现印刷业的节能减排，应着重做好两方面的工作：一是研发推广使用绿色环保的印刷材料和低碳型印刷技术工艺，从根本解决当前印刷业存在的能耗、排放等问题;二是针对传统的主流印刷工艺与技术进行产业改造升级，实现印刷工业中大部分物质的循环利用以及综合处理利用，从而达到印刷业节能减排的目的。
1.绿色、环保型印刷材料的选用研究开发并推广使用绿色、环保的印刷材料是实现印刷业节能减排的根本保证，也是绿色印刷终得以实现的保障，可从以下几个方面来解决。
大力发展环保型油墨。目前，常见的环保型油墨主要有水性油墨、醇溶性油墨、大豆油墨、UV油墨和EB油墨等。这些油墨都是从油墨的组分上入手以环保材料代替传统溶剂型油墨中的有机溶剂，可有效解决油墨的污染问题。
积极推广环保型承印物材料。一方面，印刷企业应该采购符合环保要求的纸张，这些纸张应来自于受管制和可持续发展植林区，如FSC纸、PEFC纸、脱氯脱酸及脱木质素纸张等;另一方面大力推广使用新型印刷承印物，如在今年全国两会上亮相使用并取代传统纸张的石头纸。据介绍，一个年产36万吨的“石头纸”项目，每年可替代864万立方米造浆木材。再者，积极推广使用再生纸张，提高其使用量。
发可降解型高分子材料。PVC（聚氯乙烯的主要基材，因含有氯化物而被逐步淘汰保的不含氯化物、光降解型的高分子材料中，聚烯烃是替代PVC的佳材料。研发新型环保版材和印刷耗材，像免理CTP版等，该类版材不需要任何化学药液可以直接排放。此外，还需要开发VOC刷机清洗剂、水性光油、水性覆膜胶等。
2.选择低碳型印刷技术工艺
大力推广直接制版（CTP）技术。CT减少了制版中胶片输出、冲洗等定影、显减少了废弃物、废液的排放量。目前，国材生产和CTP技术均已比较成熟，另外，版喷墨CTP等新型CTP技术的研发。积极推广数码印刷技术。由于数码印统印刷的很多中间步骤，实现了节能减排作业环境、纸张的有效利用、资源的再循面的智能化，也使之更具绿色环保特性。
IPEX展会上，数码印刷的品种数目及参了传统印刷设备。从长远来看，数码印刷刷的一个发展方向，必将成为今后印刷技重点。
3.积极研发推广无溶剂复合技术
该技术使用的胶黏剂中不含溶剂，产和使用全过程无污染、能够彻底消除成料）溶剂的残留问题等优点。此外，干燥为干式复合的1/25～1/15，且生产速度大大降低了能源消耗，被公认为未来复合发展方向之一。
目前国外的无溶剂复合技术发展已经积极推广使用再生纸张，提高其使用量。另外，大力开发可降解型高分子材料。PVC（聚氯乙烯）是包装印刷的主要基材，因含有氯化物而被逐步淘汰，开发新型环保的不含氯化物、光降解型的高分子材料迫在眉睫，其中，聚烯烃是替代PVC的佳材料。
研发新型环保版材和印刷耗材，像免冲洗版、免处理CTP版等，该类版材不需要任何化学药水，产生的废液可以直接排放。此外，还需要开发VOC含量较低的印刷机清洗剂、水性光油、水性覆膜胶等。
4.针对印刷、印后积极推广组合印刷
组合印刷技术是多种印刷工艺技术在同一条生产线上集多种印刷方式（如柔印、网印或数码印刷）和印后加工工艺膜、模切、压痕、烫印等）于一体的流水各种印刷和印后加工方式的优点结合在以上，新增设备中此类设备的比例高达80%～90%。而在国内，该技术发展相对缓慢，据不完全统计，到2009年底国内无溶剂复合设备大约有50台，其中大部分为进口设备，而且生产规模很小，占整个复合产能的比例还不到5%。若我国的无溶剂复合比例达到30%～50%，则每年可减少有机溶剂排放7.2万吨～18万吨，节约电能近5亿kWh。
除上述4点外，还需大力发展环保柔印、印、水性上光工艺等新技术。在加大新材料、新技术工艺研发使用同时，合我国印刷业当前的实际情况，加快对传统印刷流部分的工艺或技术进行改造升级。1.PS/CTP版生产过程中处理液的循环利用或据调查，目前很多企业采用酸碱中和的粗放理废酸液、废碱液和废水，不仅浪费了大量的酸水等资源，还会产生大量的废渣，企业也需要为高昂的排污费用等，更重要的是对周围环境造成污染。针对这一问题，中国印刷科学技术研究所研究攻关，成功开发出了“废酸液在线循环利用术”和“洗版废水回用新工艺技术”，已用于P版生产企业。据企业（年产800万m2版材）反映酸液在线循环利用新技术”每年可以为企业节省吨的浓硫酸（98%）和350多吨的液碱（45%），每年胶印版材生产过程产生的废水总量2.5亿升左右;每年用胶片制版将会产生1万升～2000万升废水;每年印刷及复合设备废气排放总量达5184亿立方米;每年覆膜工产生的VOC排放达24万吨～60万吨。短，一方面可以获得佳的印刷效果，另一方面大幅缩短了生产周期，节能。例如，节能型双面八色印刷机，一次走纸即可完成双面八色印刷，每年每台设备节电17万度。
1.PS/CTP版生产过程中处理液的循环利用或回用据调查，目前很多企业采用酸碱中和的粗放方式处理废酸液、废碱液和废水，不仅浪费了大量的酸、碱、水等资源，还会产生大量的废渣，企业也需要为此支付高昂的排污费用等，更重要的是对周围环境造成了严重污染。针对这一问题，中国印刷科学技术研究所展开了研究攻关，成功开发出了“废酸液在线循环利用的新技术”和“洗版废水回用新工艺技术”，已用于PS/CTP版生产企业。据企业（年产800万m2版材）反映，“废酸液在线循环利用新技术”每年可以为企业节省200多吨的浓硫酸（98%）和350多吨的液碱（45%），*两项就价值近80万元，而且还可以减少300多吨的废渣产量;“洗版废水回用新工艺技术”每年为企业节约用水近15万m3，约60万元。
2.回收包装印刷过程中产生的VOC废气中有机溶剂和潜在热能
目前国外在VOC有机溶剂回收方面的研究已经比较成熟，而国内还处于起步阶段，大多采用催化燃烧的方法将含VOC废气燃烧后直接排放。至于潜在能源的回收，已有配套的热能回收设备推出，如曼罗兰的Dual-DryRTO（再生热氧化）干燥装置、Select Dryer优选干燥系统、Select Combi Center优选温度成熟，在欧比例达70%～90%。而计，到2009项就价值近80万元，而且还可以减少300多吨量;“洗版废水回用新工艺技术”每年为企业近15万m3，约60万元。
（来源：《印刷工业》）