リサイクルパルプの利用率向上と不純物除去の新技術

リサイクルパルプ利用率向上の背景

循環型社会への要請

世界的な資源制約と気候変動への危機感が高まる中で、紙製品の原料を化学パルプからリサイクルパルプへ転換する動きが加速しています。
国連のSDGs12「つくる責任、つかう責任」は、資源循環を強力に促進しており、製紙業界も例外ではありません。
日本では古紙回収率が80％を超える一方で、実際にリサイクルパルプとして再利用される割合は70％前後に留まっています。
回収した古紙の質的ばらつきと不純物混入が、利用率向上のボトルネックになっているからです。

古紙回収率と利用率のギャップ

家庭やオフィスで分別された古紙は、物流段階や保管段階で異物が混入しやすくなります。
回収量が増えても品質が安定しなければ、製紙工場は高歩留まりでリサイクルパルプを生産できません。
その結果、化学パルプの追加投入や、古紙の焼却処理が依然として行われているのが現状です。

現在の不純物問題と課題

インクや粘着剤の残存

オフセット印刷やオンデマンド印刷のインクは粒径が微細化しており、従来の脱墨工程では完全に除去できません。
粘着ラベルの糊成分は抄紙ネットに付着し、断紙や品質不良の原因となります。

複合素材の混入

飲料パックや宅配用段ボールにはポリエチレンフィルム、アルミ箔、樹脂コーティングが多用されています。
これらの複合素材は機械的パルプ化で繊維から剥離しにくく、歩留まり低下を招きます。

微細プラスチックと異物

マイクロプラスチック、ホチキス針、クリップなども古紙に混入します。
金属探知機やスクリーンで除去しきれない微小片がシート表面に残留すると、製品クレームの要因となります。

不純物除去の新技術

酵素脱墨技術

セルラーゼやリパーゼを使った酵素脱墨は、インク粒子を選択的に分散させ繊維結合を損なわない点が特長です。
pH7前後の中性条件で処理できるため、薬品コスト削減と装置腐食抑制にも寄与します。

超臨界二酸化炭素洗浄

超臨界CO2は低粘度かつ高拡散性を持ち、溶剤を使わずにインク樹脂や油分を溶解します。
回収したCO2を循環利用できるクローズドシステムにより、排水処理負荷を大幅に軽減します。

光学選別とAI画像解析

近赤外分光センサーとディープラーニングを組み合わせ、素材ごとのスペクトル差をミリ秒単位で識別します。
ライン速度300m/分でも誤検出率を5％以下に抑え、プラスチック片やアルミ箔を高速エアブローで除去できます。

フローテーションの高効率化

インク粒子を気泡に付着させるフローテーション槽において、回転ディスクで剪断を最適化し、気泡径を100μm以下に制御します。
粒子表面積が増大することで、脱墨効率が従来比25％向上しました。

マイクロバブルとオゾン併用

オゾン酸化により色素分解を促進し、同時にマイクロバブルが繊維間のキャピラリーに入り込み異物を押し出します。
薬品注入量を抑えつつ白色度をISO85％以上に引き上げることができます。

利用率向上を実現するプロセス設計

連続工程化とエネルギー最適化

バッチ式パルパーから連続式パルパーへの置換により、処理能力を2倍に拡大しながら蒸気消費を15％削減しました。
熱交換器で排湯熱を回収し、ポンプ動力もインバータ制御で最適化することで、総エネルギーコストを抑制できます。

IoTによる品質モニタリング

オンライン蛍光X線分析計が灰分や金属元素をリアルタイム測定し、異常検知時に薬品投入量を自動補正します。
クラウド基盤のダッシュボードで複数工場のデータを横断可視化し、ベストプラクティスを迅速に展開できます。

製紙ラインとの統合

リサイクルパルプの濃度調整とワイヤパートの脱水特性を統合制御することで、紙厚ムラが30％改善しました。
自動紙管交換機との連携により、稼働率を98％まで高める事例も報告されています。

経済性と環境インパクト

コスト削減効果

酵素脱墨と光学選別を組み合わせたラインでは、薬品費とメンテナンス費の年間総コストが22％低減しました。
リサイクルパルプ配合率を60％から80％へ引き上げた場合、原料費がトン当たり1万2千円削減できる試算も示されています。

CO2排出削減効果

化学パルプ生産時に比べ、リサイクルパルプはCO2排出が約1/3で済みます。
80万トン規模の製紙工場が利用率を10％引き上げれば、年間5万トンのCO2削減につながります。

国内外の導入事例

北欧企業の取り組み

スウェーデンの大手製紙メーカーは、超臨界CO2洗浄とAI選別を組み合わせたプラントを稼働させ、白色度ISO90％の高級印刷用紙を製造しています。
導入後2年で投資回収し、EUタクソノミーのグリーン投資認定も取得しました。

日本国内の地方製紙工場

四国の中堅製紙工場では、マイクロバブルフローテーションと酵素脱墨を導入し、古紙利用率を45％から78％へ改善しました。
排水中のCOD値も従来の半分以下となり、地域河川の水質改善に貢献しています。

今後の展望と課題

脱炭素社会の実現に向けて、リサイクルパルプの利用率向上は今後ますます重要になります。
バイオマス発電とのハイブリッド化や、酵素リサイクル技術のさらなる低コスト化が鍵となるでしょう。
一方で、古紙の収集物流や市民参加型分別の仕組み強化が不可欠です。
行政、企業、消費者が連携し、リサイクルパルプの品質と安定供給を確保することで、持続可能な紙産業が実現します。