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Partie X. Industries basées sur les ressources biologiques
- Industrie du papier et de la pâte
72. Industrie du papier et de la pâte à papier
Éditeurs de chapitre : Kay Teschke et Paul Demers
Table des matières
Tableaux et figures
Profil général
Kay Teschke
Principaux secteurs et processus
Sources de fibres pour les pâtes et papiers
Anya Keefe et Kay Teschke
Manutention du bois
Anya Keefe et Kay Teschke
Pulpage
Anya Keefe, George Astrakianakis et Judith Anderson
Blanchiment
George Astrakianakis et Judith Anderson
Opérations de papier recyclé
Dick Heederik
Production et transformation de feuilles : pâte commerciale, papier, carton
George Astrakianakis et Judith Anderson
Production d'électricité et traitement de l'eau
George Astrakianakis et Judith Anderson
Production de produits chimiques et de sous-produits
George Astrakianakis et Judith Anderson
Risques professionnels et contrôles
Kay Teschke, George Astrakianakis, Judith Anderson, Anya Keefe et Dick Heederik
Modèles de maladies et de blessures
Blessures et maladies non malignes
Susan Kennedy et Kjell Torén
Cancer
Kjell Torén et Kay Teschke
Questions environnementales et de santé publique
Anya Keefe et Kay Teschke
Tables
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1. Emploi et production dans certains pays (1994)
2. Constituants chimiques des sources de fibres de pâtes et papiers
3. Agents de blanchiment et leurs conditions d'utilisation
4. Additifs papetiers
5. Dangers potentiels pour la santé et la sécurité par domaine de traitement
6. Études sur le cancer du poumon et de l'estomac, le lymphome et la leucémie
7. Suspensions et demande biologique en oxygène dans la réduction en pâte
Figures
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Catégories Enfants
Sources de fibres pour les pâtes et papiers
La structure de base des feuilles de pâte à papier et de papier est un tapis feutré de fibres de cellulose maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. La cellulose est un polysaccharide avec 600 à 1,500 15 unités de sucre répétées. Les fibres ont une résistance à la traction élevée, absorbent les additifs utilisés pour transformer la pâte en produits de papier et de carton, et sont souples, chimiquement stables et blanches. Le but de la réduction en pâte est de séparer les fibres de cellulose des autres composants de la source de fibres. Dans le cas du bois, il s'agit des hémicelluloses (avec 90 à 1 unités de sucre répétées), des lignines (hautement polymérisées et complexes, principalement des unités phényl propane ; elles agissent comme la « colle » qui cimente les fibres entre elles), des extraits (graisses, cires , alcools, phénols, acides aromatiques, huiles essentielles, oléorésines, stéarols, alcaloïdes et pigments), et minéraux et autres inorganiques. Comme le montre le tableau XNUMX, les proportions relatives de ces composants varient selon la source de fibres.
Tableau 1. Constituants chimiques des sources de fibres de pâtes et papiers (%)
|
Résineux |
Feuillus |
Pailles |
Bambou |
Coton |
|
|
Les glucides |
|||||
|
a-cellulose |
38-46 |
38-49 |
28-42 |
26-43 |
80-85 |
|
Hémicellulose |
23-31 |
20-40 |
23-38 |
15-26 |
nd |
|
Lignine |
22-34 |
16-30 |
12-21 |
20-32 |
nd |
|
Extraits |
1-5 |
2-8 |
1-2 |
0.2-5 |
nd |
|
Minéraux et autres |
|
|
|
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nd = aucune donnée disponible.
Les conifères et les feuillus sont les principales sources de fibres pour les pâtes et papiers. Les sources secondaires comprennent les pailles de blé, de seigle et de riz ; cannes, comme la bagasse; tiges ligneuses de bambou, lin et chanvre ; et les graines, les feuilles ou les fibres libériennes, telles que le coton, l'abaca et le sisal. La majorité de la pâte est fabriquée à partir de fibres vierges, mais le papier recyclé représente une part croissante de la production, passant de 20 % en 1970 à 33 % en 1991. La production à base de bois représentait 88 % de la capacité mondiale de pâte en 1994 (176 millions tonnes, figure 1); par conséquent, la description des procédés de pâtes et papiers dans l'article suivant se concentre sur la production à base de bois. Les principes de base s'appliquent également aux autres fibres.
Figure 1. Capacités mondiales de pâte, par type de pâte
Manutention du bois
Le bois peut arriver au parc à bois d'une usine de pâte à papier sous forme de grumes brutes ou de copeaux provenant d'une scierie. Certaines usines de pâte à papier ont des scieries sur place (souvent appelées « salles de bois ») qui produisent à la fois du bois d'œuvre commercialisable et du bois pour l'usine de pâte. Le sciage est traité en détail dans le chapitre Bois d'oeuvre. Cet article traite des éléments de la préparation du bois qui sont spécifiques aux opérations des usines de pâte à papier.
La zone de préparation du bois d'une usine de pâte à papier a plusieurs fonctions de base : recevoir et doser l'approvisionnement en bois pour le processus de réduction en pâte au rythme exigé par l'usine ; préparer le bois afin qu'il réponde aux spécifications d'alimentation de l'usine pour les essences, la propreté et les dimensions ; et de collecter tout matériau rejeté par les opérations précédentes et de l'envoyer à l'élimination finale. Le bois est transformé en copeaux ou en rondins adaptés à la réduction en pâte en une série d'étapes qui peuvent comprendre l'écorçage, le sciage, le déchiquetage et le tamisage.
Les grumes sont écorcées parce que l'écorce contient peu de fibres, a une forte teneur en matières extractibles, est sombre et contient souvent de grandes quantités de sable. L'écorçage peut être effectué hydrauliquement avec des jets d'eau à haute pression, ou mécaniquement en frottant les grumes les unes contre les autres ou avec des outils de coupe en métal. Les écorceuses hydrauliques peuvent être utilisées dans les zones côtières ; cependant, les effluents générés sont difficiles à traiter et contribuent à la pollution de l'eau.
Les grumes écorcées peuvent être sciées en petites longueurs (1 à 6 mètres) pour la réduction en pâte de la pierre mécanique ou réduites en copeaux pour les méthodes de réduction en pâte mécaniques ou chimiques des raffineurs. Les broyeurs ont tendance à produire des copeaux d'une gamme de tailles considérable, mais la réduction en pâte nécessite des copeaux de dimensions très spécifiques pour assurer un débit constant dans les raffineurs et une cuisson uniforme dans les digesteurs. Les copeaux sont donc passés sur une série de tamis dont la fonction est de séparer les copeaux en fonction de leur longueur ou de leur épaisseur. Les copeaux surdimensionnés sont recyclés, tandis que les copeaux sous-dimensionnés sont soit utilisés comme combustible usé, soit dosés dans le flux de copeaux.
Les exigences du processus de réduction en pâte particulier et les conditions des copeaux dicteront la durée de stockage des copeaux (figure 1 ; notez les différents types de copeaux disponibles pour la réduction en pâte). Selon l'approvisionnement en fibres et la demande de l'usine, une usine maintiendra un inventaire de copeaux non tamisés de 2 à 6 semaines, généralement dans de grands tas de copeaux extérieurs. Les copeaux peuvent se dégrader par des réactions d'auto-oxydation et d'hydrolyse ou par une attaque fongique des composants du bois. Afin d'éviter la contamination, les inventaires à court terme (heures à jours) de copeaux criblés sont stockés dans des silos ou des bacs à copeaux. Les copeaux destinés à la réduction en pâte au bisulfite peuvent être stockés à l'extérieur pendant plusieurs mois pour permettre la volatilisation des extractibles qui peuvent causer des problèmes lors des opérations ultérieures. Copeaux utilisés dans les usines de pâte kraft où la térébenthine et le tall oil sont récupérés en tant que produits commerciaux passent généralement directement à la réduction en pâte.
Figure 1. Zone de stockage des copeaux avec chargeurs frontaux
Georges Astrakianakis
Pulpage
La réduction en pâte est le processus par lequel les liaisons à l'intérieur de la structure du bois sont rompues mécaniquement ou chimiquement. Les pâtes chimiques peuvent être produites par des procédés alcalins (c'est-à-dire au sulfate ou kraft) ou acides (c'est-à-dire au sulfite). La plus grande proportion de pâte est produite par la méthode au sulfate, suivie des méthodes mécaniques (y compris semi-chimiques, thermomécaniques et mécaniques) et au sulfite (figure 1). Les procédés de réduction en pâte diffèrent par le rendement et la qualité du produit, et pour les méthodes chimiques, par les produits chimiques utilisés et la proportion qui peut être récupérée pour être réutilisée.
Figure 1. Capacités mondiales de pâte, par type de pâte
Mise en pâte mécanique
Les pâtes mécaniques sont produites en broyant du bois contre une pierre ou entre des plaques de métal, séparant ainsi le bois en fibres individuelles. L'action de cisaillement brise les fibres de cellulose, de sorte que la pâte résultante est plus fragile que les pâtes séparées chimiquement. La lignine reliant la cellulose à l'hémicellulose n'est pas dissoute ; il se ramollit simplement, permettant aux fibres d'être broyées hors de la matrice de bois. Le rendement (proportion de bois d'origine dans la pâte) est généralement supérieur à 85 %. Certaines méthodes de réduction en pâte mécanique utilisent également des produits chimiques (c'est-à-dire les pâtes chimico-mécaniques) ; leurs rendements sont plus faibles car ils éliminent davantage les matières non cellulosiques.
Dans la réduction en pâte de bois de meulage de pierre (SGW), la méthode mécanique la plus ancienne et historiquement la plus courante, les fibres sont retirées des bûches courtes en les pressant contre un cylindre abrasif rotatif. Dans la fabrication de pâte mécanique par raffineur (RMP, figure 2), qui a gagné en popularité après être devenue commercialement viable dans les années 1960, les copeaux de bois ou la sciure de bois sont introduits au centre d'un raffineur à disques, où ils sont déchiquetés en morceaux plus fins à mesure qu'ils sont poussés à travers barres et rainures de plus en plus étroites. (Dans la figure 2, les raffineurs sont enfermés au milieu de l'image et leurs gros moteurs sont à gauche. Les copeaux sont alimentés par les tuyaux de grand diamètre et la pâte sort des plus petits.) Une modification de RMP est la réduction en pâte thermomécanique (TMP ), dans lequel les copeaux sont cuits à la vapeur avant et pendant l'affinage, généralement sous pression.
Figure 2. Réduction en pâte mécanique du raffineur
L'une des premières méthodes de production de pâtes chimico-mécaniques impliquait de pré-étuver les bûches avant de les faire bouillir dans des liqueurs de réduction en pâte chimiques, puis de les broyer dans des broyeurs de pierre pour produire des pâtes « chimi-broyées ». La fabrication de pâte chimico-mécanique moderne utilise des raffineurs à disque avec traitement chimique (par exemple, bisulfite de sodium, hydroxyde de sodium) avant, pendant ou après le raffinage. Les pâtes ainsi produites sont appelées pâtes chimio-mécaniques (CMP) ou pâtes chimio-thermomécaniques (CTMP), selon que le raffinage a été effectué à pression atmosphérique ou à pression élevée. Des variantes spécialisées du CTMP ont été développées et brevetées par un certain nombre d'organisations.
Réduction en pâte chimique et récupération
Les pâtes chimiques sont produites en dissolvant chimiquement la lignine entre les fibres de bois, permettant ainsi aux fibres de se séparer relativement intactes. Étant donné que la plupart des composants du bois non fibreux sont éliminés au cours de ces procédés, les rendements sont généralement de l'ordre de 40 à 55 %.
Dans la réduction en pâte chimique, les copeaux et les produits chimiques en solution aqueuse sont cuits ensemble dans un récipient sous pression (digesteur, figure 3) qui peut fonctionner par lots ou en continu. Dans la cuisson discontinue, le digesteur est rempli de copeaux par une ouverture supérieure, les produits chimiques de digestion sont ajoutés et le contenu est cuit à température et pression élevées. Une fois la cuisson terminée, la pression est relâchée, « soufflant » la pulpe délignifiée hors du digesteur et dans un réservoir de rétention. La séquence est ensuite répétée. Dans la digestion continue, les copeaux précuits à la vapeur sont introduits dans le digesteur à un débit continu. Les copeaux et les produits chimiques sont mélangés dans la zone d'imprégnation en haut du digesteur, puis traversent la zone de cuisson supérieure, la zone de cuisson inférieure et la zone de lavage avant d'être soufflés dans le réservoir de soufflage.
Figure 3. Digesteur kraft continu, avec convoyeur à copeaux en construction
Bibliothèque Canfor
Les produits chimiques de digestion sont récupérés dans la plupart des opérations de réduction en pâte chimique aujourd'hui. Les principaux objectifs sont de récupérer et de reconstituer les produits chimiques de digestion à partir de la liqueur de cuisson usée et de récupérer l'énergie thermique en brûlant la matière organique dissoute du bois. La vapeur et l'électricité qui en résultent fournissent une partie, sinon la totalité, des besoins énergétiques de l'usine.
Réduction en pâte au sulfate et récupération
Le procédé au sulfate produit une pâte plus solide et plus foncée que les autres méthodes et nécessite une récupération chimique pour être compétitif sur le plan économique. La méthode a évolué à partir de la réduction en pâte à la soude (qui utilise uniquement de l'hydroxyde de sodium pour la digestion) et a commencé à prendre de l'importance dans l'industrie des années 1930 aux années 1950 avec le développement des procédés de blanchiment au dioxyde de chlore et de récupération chimique, qui produisaient également de la vapeur et de l'électricité pour l'usine. Le développement de métaux résistants à la corrosion, tels que l'acier inoxydable, pour gérer les environnements acides et alcalins des usines de pâte à papier a également joué un rôle.
Le mélange de cuisson (liqueur blanche) est de l'hydroxyde de sodium (NaOH, "caustique") et du sulfure de sodium (Na2S). La réduction en pâte kraft moderne est généralement effectuée dans des digesteurs continus souvent revêtus d'acier inoxydable (figure 3). La température du digesteur est portée lentement à environ 170°C et maintenue à ce niveau pendant environ 3 à 4 heures. La pâte (appelée pâte brune en raison de sa couleur) est tamisée pour éliminer le bois non cuit, lavée pour éliminer le mélange de cuisson usé (maintenant la liqueur noire) et envoyée soit à l'usine de blanchiment, soit à la salle des machines à pâte. Le bois non cuit est soit renvoyé au digesteur, soit envoyé à la chaudière électrique pour y être brûlé.
La liqueur noire récupérée du digesteur et des laveurs de pâte brune contient des matières organiques dissoutes dont la composition chimique exacte dépend des essences de bois dépulpées et des conditions de cuisson. La liqueur est concentrée dans des évaporateurs jusqu'à ce qu'elle contienne moins de 40 % d'eau, puis pulvérisée dans la chaudière de récupération. Le composant organique est consommé comme combustible, générant de la chaleur qui est récupérée dans la partie supérieure du four sous forme de vapeur à haute température. Le composant inorganique non brûlé s'accumule au fond de la chaudière sous forme d'éperlan fondu. La fonte s'écoule du four et est dissoute dans une solution caustique faible, produisant une "liqueur verte" contenant principalement du Na dissous.2S et carbonate de sodium (Na2CO3). Cette liqueur est pompée vers une usine de recaustification, où elle est clarifiée, puis mise à réagir avec de la chaux éteinte
(Ca(OH)2), formant du NaOH et du carbonate de calcium (CaCO3). La liqueur blanche est filtrée et stockée pour une utilisation ultérieure. CaCO3 est envoyé dans un four à chaux, où il est chauffé pour régénérer la chaux (CaO).
Réduction en pâte au bisulfite et récupération
La réduction en pâte au bisulfite a dominé l'industrie de la fin des années 1800 au milieu des années 1900, mais la méthode utilisée à cette époque était limitée par les types de bois qui pouvaient être réduits en pâte et la pollution créée par le rejet de liqueur de cuisson non traitée dans les cours d'eau. De nouvelles méthodes ont surmonté bon nombre de ces problèmes, mais la fabrication de pâte au bisulfite ne représente plus qu'un petit segment du marché de la pâte. Bien que la réduction en pâte au bisulfite utilise généralement la digestion acide, des variantes neutres et basiques existent.
La liqueur de cuisson de l'acide sulfureux (H2SO3) et l'ion bisulfite (HSO3-) est préparé sur place. Le soufre élémentaire est brûlé pour produire du dioxyde de soufre (SO2), qui passe à travers une tour d'absorption qui contient de l'eau et l'une des quatre bases alcalines (CaCO3, la base sulfite d'origine, Na2CO3, hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2) ou hydroxyde d'ammonium (NH4OH)) qui produisent l'acide et l'ion et contrôlent leurs proportions. La réduction en pâte au bisulfite est généralement effectuée dans des digesteurs discontinus revêtus de briques. Pour éviter les réactions indésirables, le digesteur est chauffé lentement à une température maximale de 130 à 140°C et les frites sont cuites longuement (6 à 8 heures). Lorsque la pression du digesteur augmente, le dioxyde de soufre gazeux (SO2) est saigné et remélangé avec l'acide de cuisson brut. Lorsqu'il reste environ 1 à 1.5 heures de temps de cuisson, le chauffage est interrompu et la pression est diminuée en purgeant le gaz et la vapeur. La pulpe est soufflée dans une cuve de rétention, puis lavée et tamisée.
Le mélange de digestion usé, appelé liqueur rouge, peut être utilisé pour la récupération thermique et chimique pour toutes les opérations sauf à base de bisulfite de calcium. Pour la pâte au sulfite à base d'ammoniac, la liqueur rouge diluée est d'abord extraite pour éliminer le SO résiduel2, puis concentré et brûlé. Le gaz de combustion contenant du SO2 est refroidi et passe dans une tour d'absorption où l'ammoniac frais se combine avec lui pour régénérer la liqueur de cuisson. Enfin, la liqueur est filtrée, enrichie de SO frais2 et stocké. L'ammoniac ne peut pas être récupéré car il est transformé en azote et en eau dans la chaudière de récupération.
Dans la pâte au sulfite à base de magnésium, la combustion de la liqueur de pâte concentrée donne de l'oxyde de magnésium (MgO) et du SO2, facilement récupérables. Aucun éperlan n'est produit dans ce processus; plutôt MgO est collecté à partir des gaz de combustion et éteint avec de l'eau pour produire de l'hydroxyde de magnésium (Mg (OH)2). ALORS2 est refroidi et combiné avec le Mg(OH)2 dans une tour d'absorption pour reconstituer la liqueur de cuisson. Le bisulfite de magnésium (Mg(HSO3)2) est ensuite enrichi avec du SO frais2 et stocké. La récupération de 80 à 90% des produits chimiques de cuisson est possible.
La récupération de la liqueur de cuisson au sulfite à base de sodium est plus compliquée. La liqueur usée concentrée est incinérée et environ 50 % du soufre est converti en SO2. Le reste du sodium et du soufre est collecté au fond de la chaudière de récupération sous forme de fusion de Na2S et Na2CO3. L'éperlan est dissous pour produire une liqueur verte, qui est convertie en bisulfite de sodium (NaHSO3) en plusieurs étapes. Le NaHSO3 est fortifiée et stockée. Le processus de régénération produit des gaz soufrés réduits, en particulier du sulfure d'hydrogène (H2S).
Blanchiment
Le blanchiment est un processus en plusieurs étapes qui affine et éclaircit la pâte brute. L'objectif est de dissoudre (pâtes chimiques) ou de modifier (pâtes mécaniques) la lignine de couleur brune qui n'a pas été éliminée lors du dépulpage, tout en maintenant l'intégrité des fibres de la pâte. Une usine produit une pâte personnalisée en faisant varier l'ordre, la concentration et le temps de réaction des agents de blanchiment.
Chaque étape de blanchiment est définie par son agent de blanchiment, son pH (acidité), sa température et sa durée (tableau 1). Après chaque étape de blanchiment, la pâte peut être lavée avec une soude caustique pour éliminer les produits chimiques de blanchiment usés et la lignine dissoute avant de passer à l'étape suivante. Après la dernière étape, la pâte est pompée à travers une série de tamis et de nettoyeurs pour éliminer tout contaminant tel que la saleté ou le plastique. Il est ensuite concentré et acheminé vers le stockage.
Tableau 1. Agents de blanchiment et leurs conditions d'utilisation
|
Symbole |
Concentration |
pH |
Cohérence* |
Température |
Temps (h) |
|
|
Chlore (Cl2) |
C |
2.5-8 |
2 |
3 |
20-60 |
0.5-1.5 |
|
Hydroxyde de sodium (NaOH) |
E |
1.5-4.2 |
11 |
10-12 |
1-2 |
|
|
Dioxyde de chlore (ClO2) |
D |
~1 |
0-6 |
10-12 |
60-75 |
2-5 |
|
Hypochlorite de sodium (NaOCl) |
H |
1-2 |
9-11 |
10-12 |
30-50 |
0.5-3 |
|
L'oxygène (O2) |
O |
1.2-1.9 |
7-8 |
25-33 |
90-130 |
0.3-1 |
|
Peroxyde d'hydrogène (H2O2) |
P |
0.25 |
10 |
12 |
35-80 |
4 |
|
L'ozone (O3) |
Z |
0.5-3.5 |
2-3 |
35-55 |
20-40 |
|
|
Lavage à l'acide (SO2) |
A |
4-6 |
1.8-5 |
1.5 |
30-50 |
0.25 |
|
Dithionite de sodium (NaS2O4) |
Y |
1-2 |
5.5-8 |
4-8 |
60-65 |
1-2 |
* Concentration de fibres dans une solution aqueuse.
Historiquement, la séquence de blanchiment la plus couramment utilisée pour produire de la pâte kraft blanchie de qualité commerciale est basée sur le processus CEDED en cinq étapes (voir le tableau 1 pour la définition des symboles). Les deux premières étapes du blanchiment complètent le processus de délignification et sont considérées comme des extensions de la réduction en pâte. En raison des préoccupations environnementales concernant les composés organiques chlorés dans les effluents des usines de pâte à papier, de nombreuses usines remplacent le dioxyde de chlore (ClO2) pour une partie du chlore (Cl2) utilisé dans la première étape de blanchiment (CDEDED) et utiliser de l'oxygène (O2) prétraitement lors de la première extraction caustique (CDEODED). La tendance actuelle en Europe et en Amérique du Nord est à la substitution complète par ClO2 (par exemple, DEDED) ou élimination des deux Cl2 et ClO2. Où ClO2 est utilisé, le dioxyde de soufre (SO2) est ajouté lors de la dernière étape de lavage comme "antichlore" pour arrêter le ClO2 réaction et contrôler le pH. Les séquences de blanchiment sans chlore nouvellement développées (par exemple, OAZQP, OQPZP, où Q = chélation) utilisent des enzymes, O2, l'ozone (O3), peroxyde d'hydrogène (H2O2), des peracides et des agents chélatants tels que l'acide éthylène diamine tétracétique (EDTA). Le blanchiment totalement sans chlore avait été adopté dans huit usines dans le monde en 1993. Étant donné que ces nouvelles méthodes éliminent les étapes de blanchiment acide, le lavage à l'acide est un complément nécessaire aux étapes initiales du blanchiment kraft pour permettre l'élimination des métaux liés à la cellulose.
Les pâtes au bisulfite sont généralement plus faciles à blanchir que les pâtes kraft en raison de leur faible teneur en lignine. De courtes séquences de blanchiment (par exemple, CEH, DCEHD, P, HP, EPOP) peuvent être utilisées pour la plupart des qualités de papier. Pour les pâtes au bisulfite de qualité dissolvante utilisées dans la production de rayonne, de cellophane, etc., l'hémicellulose et la lignine sont éliminées, ce qui nécessite des séquences de blanchiment plus complexes (par exemple, C1C2ECHDA). Le lavage final à l'acide sert à la fois au contrôle des métaux et à des fins d'antichlore. La charge d'effluents pour les pâtes au bisulfite de qualité dissolvante est beaucoup plus grande parce qu'une grande partie du bois brut est consommée (rendement typique de 50 %) et que plus d'eau est utilisée.
Le terme éclaircissant est utilisé pour décrire le blanchiment des pâtes mécaniques et autres pâtes à haut rendement, car elles sont blanchies en détruisant les groupes chromophores sans dissoudre la lignine. Les agents éclaircissants comprennent H2O2 et/ou hydrosulfite de sodium (NaS2O4). Historiquement, l'hydrosulfite de zinc (ZnS2O4) était couramment utilisé, mais a été largement éliminé en raison de sa toxicité dans les effluents. Des agents chélatants sont ajoutés avant le blanchiment pour neutraliser les éventuels ions métalliques, empêchant ainsi la formation de sels colorés ou la décomposition de H2O2. L'efficacité du blanchiment mécanique de la pâte dépend de l'essence de bois. Les bois durs (par exemple, le peuplier et le peuplier) et les bois tendres (par exemple, l'épinette et le baumier) à faible teneur en lignine et en extraits peuvent être blanchis à un niveau de luminosité plus élevé que le pin et le cèdre plus résineux.
Opérations de papier recyclé
L'utilisation de déchets ou de papier recyclé comme matière première pour la production de pâte à papier a augmenté au cours des dernières décennies, et certaines papeteries dépendent presque entièrement des déchets de papier. Dans certains pays, les vieux papiers sont séparés des autres déchets ménagers à la source avant d'être collectés. Dans d'autres pays, la séparation par qualité (par exemple, carton ondulé, papier journal, papier de haute qualité, mixte) a lieu dans des usines de recyclage spéciales.
Le papier recyclé peut être repulpé dans un processus relativement doux qui utilise de l'eau et parfois du NaOH. Les petits morceaux de métal et les plastiques peuvent être séparés pendant et/ou après la remise en pâte, à l'aide d'une corde à débris, de cyclones ou d'une centrifugation. Les agents de remplissage, les colles et les résines sont éliminés lors d'une étape de nettoyage en soufflant de l'air à travers la suspension de pâte, parfois avec l'ajout d'agents floculants. La mousse contient les produits chimiques indésirables et est éliminée. La pâte peut être désencrée en utilisant une série d'étapes de lavage qui peuvent ou non inclure l'utilisation de produits chimiques (par exemple, des dérivés d'acides gras tensioactifs) pour dissoudre les impuretés restantes et des agents de blanchiment pour blanchir la pâte. Le blanchiment présente l'inconvénient de réduire la longueur des fibres et donc de diminuer la qualité finale du papier. Les produits chimiques de blanchiment utilisés dans la production de pâte recyclée sont généralement similaires à ceux utilisés dans les opérations de blanchiment des pâtes mécaniques. Après les opérations de repulpage et de désencrage, la production de feuilles se poursuit d'une manière très similaire à celle utilisant de la pâte de fibres vierges.
Production et transformation de feuilles : pâte commerciale, papier, carton
Les produits finaux des usines de pâtes et papiers dépendent du processus de réduction en pâte et peuvent inclure de la pâte commerciale et divers types de produits en papier ou en carton. Par exemple, la pâte mécanique relativement faible est transformée en produits à usage unique comme les journaux et les mouchoirs. La pâte kraft est transformée en produits de papier à usages multiples tels que du papier à lettres, des livres et des sacs d'épicerie de haute qualité. La pâte au sulfite, qui est principalement de la cellulose, peut être utilisée dans une série de produits finaux divers, notamment le papier spécial, la rayonne, les films photographiques, le TNT, les plastiques, les adhésifs et même les mélanges à crème glacée et à gâteau. Les pâtes chimico-mécaniques sont exceptionnellement rigides, idéales pour le support structurel nécessaire au carton ondulé pour conteneurs. Les fibres de la pâte de papier recyclé sont généralement plus courtes, moins flexibles et moins perméables à l'eau, et ne peuvent donc pas être utilisées pour des produits en papier de haute qualité. Le papier recyclé est donc principalement utilisé pour la production de produits en papier doux comme le papier de soie, le papier hygiénique, les serviettes en papier et les serviettes.
Pour produire de la pâte commerciale, la suspension de pâte est généralement tamisée une fois de plus et sa consistance ajustée (4 à 10 %) avant d'être prête pour la machine à pâte. La pâte est ensuite étalée sur un tamis métallique mobile ou un treillis en plastique (appelé « fil ») à « l'extrémité humide » de la machine à pâte, où l'opérateur surveille la vitesse du fil en mouvement et la teneur en eau de la pâte ( figure 1 ; les presses et le couvercle du séchoir sont visibles en haut à gauche ; dans les moulins modernes, les opérateurs passent beaucoup de temps dans les salles de contrôle). L'eau et le filtrat sont tirés à travers le fil, laissant une nappe de fibres. La feuille de pâte est passée à travers une série de rouleaux rotatifs ("presses") qui expulsent l'eau et l'air jusqu'à ce que la consistance des fibres soit de 40 à 45 %. La feuille est ensuite flottée à travers une séquence à plusieurs étages de séchoirs à air chaud jusqu'à ce que la consistance soit de 90 à 95 %. Enfin, la feuille de pâte continue est découpée en morceaux et empilée en balles. Les balles de pâte sont compressées, enveloppées et conditionnées en bottes pour le stockage et le transport.
Figure 1. Extrémité humide de la machine à pâte montrant le tapis de fibres sur le fil.
Bibliothèque Canfor
Bien que similaire en principe à la fabrication de feuilles de pâte, la fabrication du papier est considérablement plus complexe. Certaines usines utilisent une variété de pâtes différentes pour optimiser la qualité du papier (p. ex., un mélange de pâtes de feuillus, de résineux, de kraft, de sulfite, mécaniques ou recyclées). Selon le type de pâte utilisée, une série d'étapes est nécessaire avant de former la feuille de papier. Généralement, la pâte commerciale séchée est réhydratée, tandis que la pâte à haute consistance provenant du stockage est diluée. Les fibres de pâte peuvent être battues pour augmenter la zone de liaison des fibres et ainsi améliorer la résistance de la feuille de papier. La pâte est ensuite mélangée avec des additifs « humides » (tableau 1) et passée à travers un ensemble final de tamis et de nettoyeurs. La pâte est alors prête pour la machine à papier.
Tableau 1. Additifs papetiers
|
additifs |
Emplacement appliqué |
Objectif et/ou exemples d'agents spécifiques |
|
Additifs les plus couramment utilisés |
||
|
Talc |
On a tendance |
Contrôle du pas (empêche le dépôt et l'accumulation |
|
Le dioxyde de titane |
On a tendance |
Pigment (éclaircit la feuille, améliore l'impression) |
|
"Alun" (Al2(SO4)3) |
On a tendance |
Précipite l'encollage de colophane sur les fibres |
|
Colophane |
On a tendance |
Dimensionnement interne (résister à la pénétration de liquide) |
|
Argile (kaolin) |
Humide / sec |
Filler (rendre plus brillant, plus lisse, plus opaque) |
|
Amidon |
Humide / sec |
Dimensionnement de surface (résister à la pénétration de liquide) |
|
Colorants et |
Humide / sec |
ex., colorants acides, basiques ou directs, laques colorées, |
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latex |
Bout sec |
Adhésif (renforcer la feuille, lier les additifs au papier, |
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Autres additifs |
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Slimicides |
On a tendance |
thiones, thiazoles, thiocyanates, hiocarbamates, thiols, isothiazolinones, |
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Produits antimousse |
On a tendance |
par exemple, l'huile de pin, le mazout, les huiles recyclées, les silicones, les alcools |
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Traitement des fils |
On a tendance |
par exemple, imidazoles, butyldiglycol, acétone, térébenthine, |
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Humide et sec |
On a tendance |
par exemple, les résines de formaldéhyde, l'épichlorhydrine, le glyoxal, |
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Enduits, |
Bout sec |
par exemple, hydroxyde d'aluminium, acétate de polyvinyle, |
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Autres |
Humide / sec |
Inhibiteurs de corrosion, dispersants, ignifuges, |
L'épandeur de flux et la caisse de tête distribuent une fine suspension (1 à 3 %) de pâte raffinée sur une toile mobile (semblable à une machine à pâte, mais à une vitesse beaucoup plus élevée, parfois supérieure à 55 km/h) qui transforme les fibres en une fine feuille feutrée. La feuille se déplace à travers une série de rouleaux de presse jusqu'à la section de séchage, où une série de rouleaux chauffés à la vapeur évaporent la majeure partie de l'eau restante. Les liaisons hydrogène entre les fibres se sont pleinement développées à ce stade. Enfin, le papier est calandré et enroulé. Le calandrage est le processus par lequel la surface du papier est lissée et son épaisseur réduite. La feuille de papier séchée et calandrée est enroulée sur une bobine, étiquetée et transportée vers l'entrepôt (figure 2 ; notez les déchets de papier sous la bobine et le panneau de commande de l'opérateur non fermé). Des additifs « secs » peuvent être ajoutés avant le calandrage sur la machine à papier ou lors d'opérations de revêtement « hors machine » séparées dans le secteur de la transformation de l'industrie.
Figure 2. Extrémité sèche d'une machine à papier montrant une bobine de papier pleine et un opérateur utilisant une découpeuse à air pour couper l'extrémité.
Georges Astrakianakis
Divers produits chimiques sont utilisés dans le processus de fabrication du papier pour conférer au papier des caractéristiques de surface et des propriétés de feuille spécifiques. Les additifs les plus couramment utilisés (tableau 1) sont généralement utilisés au niveau du pourcentage, bien que certains tels que l'argile et le talc puissent contribuer jusqu'à 40 % au poids sec de certains papiers. Le tableau 1 indique également la diversité des additifs chimiques qui peuvent être utilisés pour des objectifs de production et des produits spécifiques ; certains d'entre eux sont utilisés à de très faibles concentrations (par exemple, des slimicides sont ajoutés à l'eau de traitement en parties par million).
Le processus de fabrication du carton est similaire à celui de la fabrication du papier ou de la pâte à papier. Une suspension de pâte et d'eau est dispersée sur une toile mobile, l'eau est éliminée et la feuille est séchée et stockée en rouleau. Le processus diffère dans la manière dont la feuille est formée pour donner de l'épaisseur, dans la combinaison de plusieurs couches et dans le processus de séchage. Le carton peut être fabriqué à partir de feuilles simples ou multicouches avec ou sans âme. Les feuilles sont généralement constituées de pâte kraft de haute qualité (ou d'un mélange kraft et CTMP), tandis que le noyau est constitué soit d'un mélange de pâte semi-chimique et recyclée à faible coût, soit de pâte entièrement recyclée et d'autres déchets. Des revêtements, des pare-vapeur et des couches multiples sont ajoutés en fonction de l'utilisation finale pour protéger le contenu de l'eau et des dommages physiques.
Production d'électricité et traitement de l'eau
En plus de la récupération de la liqueur, les usines de pâte récupèrent une partie importante de l'énergie provenant de la combustion des déchets et des sous-produits du procédé dans les chaudières électriques. Des matériaux tels que l'écorce, les déchets de bois et les boues séchées provenant des systèmes de traitement des effluents peuvent être brûlés pour fournir de la vapeur aux générateurs électriques.
Les usines de pâtes et papiers consomment de grandes quantités d'eau douce. Une usine de pâte kraft blanchie de 1,000 150 tonnes par jour peut utiliser plus de XNUMX millions de litres d'eau par jour; une papeterie encore plus. Afin d'éviter les effets indésirables sur l'équipement de l'usine et de maintenir la qualité du produit, l'eau entrante doit être traitée pour éliminer les contaminants, les bactéries et les minéraux. Plusieurs traitements sont appliqués en fonction de la qualité de l'eau entrante. Les lits de sédimentation, les filtres, les floculants, le chlore et les résines échangeuses d'ions sont tous utilisés pour traiter l'eau avant qu'elle ne soit utilisée dans le processus. L'eau utilisée dans les chaudières d'alimentation et de récupération est ensuite traitée avec des désoxygénants et des inhibiteurs de corrosion tels que l'hydrazine et la morpholine pour éviter la formation de dépôts dans les tubes de la chaudière, pour réduire la corrosion des métaux et pour empêcher le transfert d'eau vers la turbine à vapeur. .
Production de produits chimiques et de sous-produits
Étant donné que de nombreux produits chimiques de blanchiment sont réactifs et dangereux à transporter, ils sont produits sur place ou à proximité. Dioxyde de chlore (ClO2), l'hypochlorite de sodium (NaOCl) et les peracides sont toujours produits sur place, tandis que le chlore (Cl2) et l'hydroxyde de sodium ou la soude caustique (NaOH) sont généralement produits hors site. Le tall oil, un produit dérivé de la résine et des acides gras extraits lors de la cuisson du kraft, peut être raffiné sur place ou hors site. La térébenthine, un sous-produit kraft plus léger, est souvent collectée et concentrée sur place, et raffinée ailleurs.
Dioxyde de chlore
Dioxyde de chlore (ClO2) est un gaz jaune verdâtre hautement réactif. Il est toxique et corrosif, explose à forte concentration (10%) et se réduit rapidement en Cl2 et O2 en présence de lumière ultraviolette. Il doit être préparé sous forme de gaz dilué et stocké sous forme de liquide dilué, ce qui rend impossible le transport en vrac.
ClO2 est généré en réduisant le chlorate de sodium (Na2ClO3) avec soit SO2, méthanol, sel ou acide chlorhydrique. Le gaz sortant du réacteur est condensé et stocké sous forme de solution liquide à 10 %. ClO moderne2 les générateurs fonctionnent à 95 % d'efficacité ou plus, et la petite quantité de Cl2 qui est produit sera collecté ou épuré du gaz de ventilation. Des réactions secondaires peuvent se produire en fonction de la pureté des produits chimiques d'alimentation, de la température et d'autres variables de processus. Les sous-produits sont renvoyés dans le processus et les produits chimiques usés sont neutralisés et évacués.
L'hypochlorite de sodium
L'hypochlorite de sodium (NaOCl) est produit en combinant Cl2 avec une solution diluée de NaOH. Il s'agit d'un processus simple et automatisé qui ne nécessite presque aucune intervention. Le processus est contrôlé en maintenant la concentration caustique de sorte que le Cl résiduel2 dans la cuve de traitement est minimisée.
Chlore et caustique
Chlore (Cl2), utilisé comme agent de blanchiment depuis le début des années 1800, est un gaz très réactif, toxique, de couleur verte qui devient corrosif en présence d'humidité. Le chlore est généralement fabriqué par électrolyse de la saumure (NaCl) en Cl2 et NaOH dans les installations régionales, et transporté chez le client sous forme de liquide pur. Trois méthodes sont utilisées pour produire Cl2 à l'échelle industrielle : la cellule à mercure, la cellule à diaphragme, et le développement le plus récent, la cellule à membrane. CL2 est toujours produit à l'anode. Il est ensuite refroidi, purifié, séché, liquéfié et transporté au broyeur. Dans les usines de pâte à papier grandes ou éloignées, des installations locales peuvent être construites, et le Cl2 peut être transporté sous forme de gaz.
La qualité du NaOH dépend du procédé utilisé parmi les trois. Dans l'ancienne méthode des cellules à mercure, le sodium et le mercure se combinent pour former un amalgame qui se décompose avec l'eau. Le NaOH résultant est presque pur. L'un des inconvénients de ce processus est que le mercure contamine le lieu de travail et a entraîné de graves problèmes environnementaux. Le NaOH produit à partir de la cellule à diaphragme est éliminé avec la saumure usée et concentré pour permettre au sel de cristalliser et de se séparer. L'amiante est utilisé comme diaphragme. Le NaOH le plus pur est produit dans les cellules membranaires. Une membrane à base de résine semi-perméable permet aux ions de sodium de passer sans les ions de saumure ou de chlore, et de se combiner avec de l'eau ajoutée à la chambre cathodique pour former du NaOH pur. L'hydrogène gazeux est un sous-produit de chaque processus. Il est généralement traité et utilisé soit dans d'autres procédés, soit comme combustible.
Production de tall oil
La pâte kraft d'espèces hautement résineuses telles que le pin produit des savons de sodium de résine et d'acides gras. Le savon est collecté à partir de réservoirs de stockage de liqueur noire et de réservoirs d'écrémage de savon situés dans le train d'évaporateur du processus de récupération chimique. Le savon raffiné ou le tall oil peuvent être utilisés comme additif pour carburant, abat-poussière, stabilisateur de route, liant de chaussée et fondant pour toiture.
À l'usine de transformation, le savon est stocké dans des réservoirs primaires pour permettre à la liqueur noire de se déposer au fond. Le savon monte et déborde dans un deuxième réservoir de stockage. L'acide sulfurique et le savon décanté sont introduits dans un réacteur, chauffés à 100°C, agités puis décantés. Après s'être déposé pendant la nuit, le tall oil brut est transvasé dans un récipient de stockage et laissé au repos pendant une autre journée. La fraction supérieure est considérée comme du tall oil brut sec et est pompée vers le stockage, prête à être expédiée. La lignine cuite dans la fraction inférieure fera partie du lot suivant. L'acide sulfurique épuisé est pompé vers un réservoir de stockage et toute lignine entraînée peut se déposer au fond. La lignine laissée dans le réacteur est concentrée pendant plusieurs cuissons, dissoute dans une soude caustique à 20 % et renvoyée dans le réservoir de savon primaire. Périodiquement, la liqueur noire collectée et la lignine résiduelle de toutes les sources sont concentrées et brûlées comme combustible.
Récupération de térébenthine
Les gaz des digesteurs et les condensats des évaporateurs de liqueur noire peuvent être collectés pour la récupération de la térébenthine. Les gaz sont condensés, combinés, puis débarrassés de la térébenthine qui est recondensée, collectée et envoyée dans un décanteur. La fraction haute du décanteur est soutirée et envoyée au stockage, tandis que la fraction basse est recyclée vers le strippeur. La térébenthine brute est stockée séparément du reste du système de collecte car elle est nocive et inflammable, et est généralement traitée hors site. Tous les gaz incondensables sont collectés et incinérés soit dans les chaudières électriques, le four à chaux ou un four dédié. La térébenthine peut être traitée pour être utilisée dans le camphre, les résines synthétiques, les solvants, les agents de flottation et les insecticides.
Risques professionnels et contrôles
Le tableau 1 donne un aperçu des types d'exposition auxquels on peut s'attendre dans chaque domaine d'exploitation des pâtes et papiers. Bien que les expositions puissent être répertoriées comme spécifiques à certains processus de production, les expositions des employés d'autres zones peuvent également se produire en fonction des conditions météorologiques, de la proximité des sources d'exposition et du fait qu'ils travaillent dans plus d'une zone de processus (par exemple, contrôle de la qualité, travail général piscine et personnel d'entretien).
Tableau 1. Risques potentiels pour la santé et la sécurité dans la production de pâtes et papiers, par domaine de transformation
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Zone de processus |
Dangers pour la sécurité |
Dangers physiques |
Risques chimiques |
Dangers biologiques |
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Préparation du bois |
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Bassin à bûches |
Noyade; équipement mobile; |
Bruit; vibration; froid; Chauffer |
Échappement du moteur |
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Chambre bois |
Points de pincement ; glisser, tomber |
Bruit; vibration |
Terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois |
Bactéries ; champignons |
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Criblage de copeaux |
Points de pincement ; glisser, tomber |
Bruit; vibration |
Terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois |
Bactéries ; champignons |
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Parc à copeaux |
Points de pincement ; équipement mobile |
Bruit; vibration; froid; Chauffer |
Échappement du moteur ; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois |
Bactéries ; champignons |
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Pulpage |
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Pierre mécanique |
Glisser, tomber |
Bruit; champs électriques et magnétiques; humidité élevée |
||
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RMP, CMP, CTMP |
Glisser, tomber |
Bruit; champs électriques et magnétiques; humidité élevée |
Produits chimiques et sous-produits de cuisson; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois |
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Réduction en pâte au sulfate |
Glisser, tomber |
Bruit; humidité élevée; Chauffer |
Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de cuisson; gaz soufrés réduits; terpènes |
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Récupération de sulfate |
explosions ; points de pincement ; glissement, |
Bruit; Chauffer; vapeur |
Acides et alcalis ; amiante; cendre; produits chimiques et sous-produits de cuisson; carburants; réduit |
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Réduction en pâte au sulfite |
Glisser, tomber |
Bruit; humidité élevée; Chauffer |
Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de cuisson; le dioxyde de soufre; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois |
|
|
Récupération de sulfite |
explosions ; points de pincement ; glissement, |
Bruit; Chauffer; vapeur |
Acides et alcalis ; amiante; cendre; produits chimiques et sous-produits de cuisson; carburants; le dioxyde de soufre |
|
|
Repulpage/désencrage |
Glisser, tomber |
Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de blanchiment; colorants et encres; poussière de pâte/papier; les myxicides; solvants |
Bactéries |
|
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Blanchiment |
Glisser, tomber |
Bruit; humidité élevée; Chauffer |
Produits chimiques et sous-produits de blanchiment; les myxicides; terpènes et autres extraits de bois |
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Feuille de formage et |
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Machine à pâte |
Points de pincement ; glisser, tomber |
Bruit; vibration; haut |
Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de blanchiment; floculant; poussière de pâte/papier; les myxicides; solvants |
Bactéries |
|
Machine à papier |
Points de pincement ; glisser, tomber |
Bruit; vibration; haut |
Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de blanchiment; colorants et encres; floculant; pâte/papier |
Bactéries |
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Finition |
Points de pincement ; équipement mobile |
Bruit |
Acides et alcalis ; colorants et encres; floculant; |
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Entrepots |
Équipement mobile |
Combustibles; échappement du moteur ; poussière de pâte/papier |
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Autres opérations |
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Production d'électricité |
Points de pincement ; glisser, tomber |
Bruit; vibration; électriques et |
Amiante; cendre; carburants; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois |
Bactéries ; champignons |
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Traitement de l'eau |
Noyade |
Produits chimiques de blanchiment et sous-produits |
Bactéries |
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Traitement des effluents |
Noyade |
Produits chimiques et sous-produits de blanchiment; floculant; gaz soufrés réduits |
Bactéries |
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Dioxyde de chlore |
explosions ; glisser, tomber |
Produits chimiques de blanchiment et sous-produits |
Bactéries |
|
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Récupération de térébenthine |
Glisser, tomber |
Produits chimiques et sous-produits de cuisson; gaz soufrés réduits; terpènes et autres extraits de bois |
||
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Production de tall oil |
Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de cuisson; gaz soufrés réduits; terpènes et autres extraits de bois |
RMP = raffinage de la pâte mécanique ; CMP = réduction en pâte chimico-mécanique ; CTMP = réduction en pâte chimio-thermomécanique.
L'exposition aux dangers potentiels énumérés dans le tableau 1 dépendra probablement du degré d'automatisation de l'usine. Historiquement, la production industrielle de pâtes et papiers était un processus semi-automatique qui nécessitait de nombreuses interventions manuelles. Dans de telles installations, les opérateurs s'asseyaient devant des panneaux ouverts adjacents aux processus pour voir les effets de leurs actions. Les vannes en haut et en bas d'un digesteur discontinu seraient ouvertes manuellement, et pendant les étapes de remplissage, les gaz dans le digesteur seraient déplacés par les copeaux entrants (figure 1). Les niveaux de produits chimiques seraient ajustés en fonction de l'expérience plutôt que de l'échantillonnage, et les ajustements de processus dépendraient des compétences et des connaissances de l'opérateur, ce qui entraînait parfois des perturbations. Par exemple, une surchloration de la pâte exposerait les travailleurs en aval à des niveaux accrus d'agents de blanchiment. Dans la plupart des usines modernes, le passage des pompes et vannes à commande manuelle aux pompes et vannes à commande électronique permet un fonctionnement à distance. La demande de contrôle de processus dans des tolérances étroites a nécessité des ordinateurs et des stratégies d'ingénierie sophistiquées. Des salles de contrôle séparées sont utilisées pour isoler l'équipement électronique de l'environnement de production de pâtes et papiers. Par conséquent, les opérateurs travaillent généralement dans des salles de contrôle climatisées qui offrent un refuge contre le bruit, les vibrations, la température, l'humidité et les expositions chimiques inhérentes aux opérations de l'usine. D'autres contrôles qui ont amélioré l'environnement de travail sont décrits ci-dessous.
Figure 1. Travailleur ouvrant le bouchon sur un digesteur discontinu à commande manuelle.
Archives MacMillan Bloedel
Les risques pour la sécurité, notamment les points de pincement, les surfaces de marche mouillées, l'équipement mobile et les hauteurs, sont courants dans toutes les opérations de pâtes et papiers. Des protections autour des convoyeurs mobiles et des pièces de machines, un nettoyage rapide des déversements, des surfaces de marche qui permettent le drainage et des garde-corps sur les passerelles adjacentes aux lignes de production ou en hauteur sont tous essentiels. Des procédures de verrouillage doivent être suivies pour l'entretien des convoyeurs à copeaux, des rouleaux de machines à papier et de toutes les autres machines comportant des pièces mobiles. L'équipement mobile utilisé dans le stockage des copeaux, les quais et les zones d'expédition, l'entreposage et d'autres opérations doit être équipé d'une protection en cas de retournement, d'une bonne visibilité et de klaxons ; les voies de circulation pour les véhicules et les piétons doivent être clairement marquées et signalées.
Le bruit et la chaleur sont également des dangers omniprésents. Le principal contrôle technique concerne les enceintes d'opérateur, comme décrit ci-dessus, généralement disponibles dans les zones de préparation du bois, de réduction en pâte, de blanchiment et de formation de feuilles. Des cabines fermées climatisées pour l'équipement mobile utilisé dans les tas de copeaux et d'autres opérations de triage sont également disponibles. En dehors de ces enceintes, les travailleurs ont généralement besoin d'une protection auditive. Le travail dans des zones de traitement à chaud ou à l'extérieur et dans les opérations d'entretien des navires nécessite que les travailleurs soient formés pour reconnaître les symptômes de stress thermique ; dans ces zones, l'horaire de travail devrait permettre des périodes d'acclimatation et de repos. Le temps froid peut créer des risques d'engelures dans les travaux extérieurs, ainsi que des conditions de brouillard près des tas de copeaux, qui restent chauds.
Le bois, ses extraits et les micro-organismes associés sont spécifiques aux opérations de préparation du bois et aux premières étapes du dépulpage. Le contrôle des expositions dépendra de l'opération particulière et peut inclure des cabines d'opérateur, l'enceinte et la ventilation des scies et des convoyeurs, ainsi qu'un stockage de copeaux fermé et un faible inventaire de copeaux. L'utilisation d'air comprimé pour nettoyer la poussière de bois crée des expositions élevées et doit être évitée.
Les opérations de réduction en pâte chimique présentent la possibilité d'expositions aux produits chimiques de digestion ainsi qu'aux sous-produits gazeux du processus de cuisson, y compris les composés soufrés réduits (pâte kraft) et oxydés (pâte au sulfite) et les composés organiques volatils. La formation de gaz peut être influencée par un certain nombre de conditions de fonctionnement : les essences de bois utilisées ; la quantité de bois mis en pâte; la quantité et la concentration de liqueur blanche appliquée ; le temps requis pour la réduction en pâte; et la température maximale atteinte. En plus des vannes de bouchage automatiques des digesteurs et des salles de contrôle des opérateurs, d'autres contrôles pour ces zones comprennent une ventilation par aspiration locale au niveau des digesteurs discontinus et des réservoirs de soufflage, capables de s'évacuer au rythme où les gaz du navire sont libérés ; pression négative dans les chaudières de récupération et sulfite-SO2 tours d'acide pour prévenir les fuites de gaz ; enceintes complètes ou partielles ventilées au-dessus des laveurs de post-digestion ; moniteurs de gaz en continu avec alarmes en cas de fuites ; et la planification et la formation en matière d'intervention d'urgence. Les opérateurs qui prélèvent des échantillons et effectuent des tests doivent être conscients du potentiel d'exposition à l'acide et à la soude dans les flux de processus et de déchets, et de la possibilité de réactions secondaires telles que le sulfure d'hydrogène gazeux (H2S) production si la liqueur noire issue de la pâte kraft entre en contact avec des acides (par exemple, dans les égouts).
Dans les zones de récupération chimique, des produits chimiques acides et alcalins et leurs sous-produits peuvent être présents à des températures supérieures à 800°C. Les responsabilités professionnelles peuvent obliger les travailleurs à entrer en contact direct avec ces produits chimiques, ce qui rend indispensables les vêtements résistants. Par exemple, les ouvriers ratissent les éclaboussures d'éperlan en fusion qui s'accumulent à la base des chaudières, risquant ainsi des brûlures chimiques et thermiques. Les travailleurs peuvent être exposés à la poussière lorsque du sulfate de sodium est ajouté à la liqueur noire concentrée, et toute fuite ou ouverture libère des gaz de soufre réduit nocifs (et potentiellement mortels). Le potentiel d'explosion d'eau de fusion existe toujours autour de la chaudière de récupération. Des fuites d'eau dans les parois tubulaires de la chaudière ont provoqué plusieurs explosions mortelles. Les chaudières de récupération doivent être arrêtées à tout signe de fuite et des procédures spéciales doivent être mises en place pour le transfert de l'éperlan. Le chargement de chaux et d'autres matériaux caustiques doit être effectué avec des convoyeurs, des élévateurs et des bacs de stockage fermés et ventilés.
Dans les usines de blanchiment, les opérateurs sur le terrain peuvent être exposés aux agents de blanchiment ainsi qu'aux composés organiques chlorés et autres sous-produits. Les variables du processus telles que la force chimique du blanchiment, la teneur en lignine, la température et la consistance de la pâte sont constamment surveillées, les opérateurs prélevant des échantillons et effectuant des tests en laboratoire. En raison des dangers de nombreux agents de blanchiment utilisés, des moniteurs d'alarme continus doivent être en place, des respirateurs d'évacuation doivent être fournis à tous les employés et les opérateurs doivent être formés aux procédures d'intervention d'urgence. Les enceintes d'auvent avec ventilation d'échappement dédiée sont des contrôles d'ingénierie standard trouvés au sommet de chaque tour de blanchiment et étape de lavage.
Les expositions chimiques dans la salle des machines d'une usine de pâte ou de papier comprennent les résidus chimiques de l'usine de blanchiment, les additifs de fabrication du papier et le mélange chimique dans les eaux usées. Les poussières (cellulose, charges, revêtements) et les gaz d'échappement des équipements mobiles sont présents dans la partie sèche et les opérations de finition. Le nettoyage entre les cycles de produit peut être effectué avec des solvants, des acides et des alcalis. Les contrôles dans cette zone peuvent inclure une enceinte complète au-dessus du séchoir à feuilles ; enceinte ventilée des zones où les additifs sont déchargés, pesés et mélangés ; utilisation d'additifs sous forme liquide plutôt que sous forme de poudre; l'utilisation d'encres et de colorants à base d'eau plutôt qu'à base de solvants ; et éliminer l'utilisation d'air comprimé pour nettoyer le papier coupé et les déchets.
La production de papier dans les usines de papier recyclé est généralement plus poussiéreuse que la production de papier conventionnelle utilisant de la pâte nouvellement produite. L'exposition aux micro-organismes peut se produire du début (collecte et séparation du papier) à la fin (production du papier) de la chaîne de production, mais l'exposition aux produits chimiques est moins importante que dans la production de papier conventionnel.
Les usines de pâtes et papiers emploient un vaste groupe d'entretien pour entretenir leur équipement de traitement, y compris des charpentiers, des électriciens, des mécaniciens d'instruments, des calorifugeurs, des machinistes, des maçons, des mécaniciens, des mécaniciens de chantier, des peintres, des tuyauteurs, des mécaniciens en réfrigération, des ferblantiers et des soudeurs. En plus de leurs expositions spécifiques au commerce (voir le Traitement des métaux et travail du métal et Professions chapitres), ces personnes de métier peuvent être exposées à tous les risques liés au procédé. À mesure que les opérations de l'usine sont devenues plus automatisées et fermées, les opérations de maintenance, de nettoyage et d'assurance qualité sont devenues les plus exposées. Les arrêts d'usine pour nettoyer les cuves et les machines sont particulièrement préoccupants. Selon l'organisation de l'usine, ces opérations peuvent être effectuées par du personnel de maintenance ou de production interne, bien que la sous-traitance à du personnel extérieur à l'usine, qui peut avoir moins de services de soutien en matière de santé et de sécurité au travail, soit courante.
En plus des expositions liées aux procédés, les opérations des usines de pâtes et papiers entraînent des expositions notables pour le personnel d'entretien. Étant donné que les opérations de réduction en pâte, de récupération et de chaudière impliquent une chaleur élevée, l'amiante a été largement utilisé pour isoler les tuyaux et les cuves. L'acier inoxydable est souvent utilisé dans les récipients et les tuyaux tout au long des opérations de réduction en pâte, de récupération et de blanchiment, et dans une certaine mesure dans la fabrication du papier. Le soudage de ce métal est connu pour générer des fumées de chrome et de nickel. Lors des arrêts pour maintenance, des sprays à base de chrome peuvent être appliqués pour protéger le sol et les parois des chaudières de récupération de la corrosion lors des opérations de démarrage. Les mesures de la qualité des processus dans la chaîne de production sont souvent effectuées à l'aide de jauges infrarouges et radio-isotopes. Bien que les jauges soient généralement bien protégées, les mécaniciens d'instruments qui les entretiennent peuvent être exposés à des radiations.
Certaines expositions spéciales peuvent également survenir chez les employés d'autres opérations de soutien de l'usine. Les ouvriers des chaudières électriques manipulent les écorces, les déchets de bois et les boues du système de traitement des effluents. Dans les usines plus anciennes, les ouvriers enlèvent les cendres du fond des chaudières, puis referment les chaudières en appliquant un mélange d'amiante et de ciment autour de la grille de la chaudière. Dans les chaudières électriques modernes, ce processus est automatisé. Lorsque le matériau est introduit dans la chaudière à un niveau d'humidité trop élevé, les travailleurs peuvent être exposés à des refoulements de produits de combustion incomplète. Les travailleurs chargés du traitement de l'eau peuvent être exposés à des produits chimiques tels que le chlore, l'hydrazine et diverses résines. En raison de la réactivité de ClO2, le ClO2 Le générateur est généralement situé dans une zone restreinte et l'opérateur est stationné dans une salle de contrôle à distance avec des excursions pour collecter des échantillons et entretenir le filtre à gâteau de sel. Chlorate de sodium (un oxydant puissant) utilisé pour générer du ClO2 peut devenir dangereusement inflammable si on le laisse se renverser sur une matière organique ou combustible puis sécher. Tous les déversements doivent être humidifiés avant tout travail d'entretien et tout l'équipement doit être soigneusement nettoyé par la suite. Les vêtements mouillés doivent être maintenus humides et séparés des vêtements de ville, jusqu'à ce qu'ils soient lavés.
Blessures et maladies non malignes
blessures
Seules des statistiques limitées sont disponibles sur les taux d'accidents en général dans cette industrie. Comparé à d'autres industries manufacturières, le taux d'accidents en 1990 en Finlande était inférieur à la moyenne; au Canada, les taux de 1990 à 1994 étaient semblables à ceux des autres industries; aux États-Unis, le taux de 1988 était légèrement supérieur à la moyenne; en Suède et en Allemagne, les taux étaient de 25 % et 70 % supérieurs à la moyenne (BIT 1992; Workers' Compensation Board of British Columbia 1995).
Les facteurs de risque les plus couramment rencontrés pour les accidents graves et mortels dans l'industrie des pâtes et papiers sont l'équipement de fabrication du papier lui-même et la taille et le poids extrêmes des balles et des rouleaux de pâte ou de papier. Dans une étude menée en 1993 par le gouvernement des États-Unis sur les décès au travail de 1979 à 1984 dans les usines de pâtes, papiers et cartons (US Department of Commerce 1993), 28 % étaient dus à des travailleurs coincés dans ou entre des rouleaux ou des équipements en rotation (« points de pincement »). ) et
18 % étaient dus à des travailleurs écrasés par des chutes ou des chutes d'objets, en particulier des rouleaux et des balles. Les autres causes de décès multiples comprenaient l'électrocution, l'inhalation de sulfure d'hydrogène et d'autres gaz toxiques, des brûlures thermiques/chimiques massives et un cas d'épuisement par la chaleur. Le nombre d'accidents graves associés aux machines à papier a diminué avec l'installation d'équipements plus récents dans certains pays. Dans le secteur de la transformation, le travail répétitif et monotone et l'utilisation d'équipements mécanisés avec des vitesses et des forces plus élevées sont devenus plus courants. Bien qu'aucune donnée sectorielle ne soit disponible, on s'attend à ce que ce secteur connaisse des taux plus élevés de blessures de surmenage associées au travail répétitif.
Maladies non malignes
Les problèmes de santé les mieux documentés rencontrés par les travailleurs des usines de pâte à papier sont les troubles respiratoires aigus et chroniques (Torén, Hagberg et Westberg 1996). L'exposition à des concentrations extrêmement élevées de chlore, de dioxyde de chlore ou de dioxyde de soufre peut se produire à la suite d'une fuite ou d'un autre processus perturbé. Les travailleurs exposés peuvent développer des lésions pulmonaires aiguës induites par des produits chimiques avec une inflammation grave des voies respiratoires et une libération de liquide dans les espaces aériens, nécessitant une hospitalisation. L'étendue des dommages dépend de la durée et de l'intensité de l'exposition, ainsi que du gaz spécifique impliqué. Si le travailleur survit à l'épisode aigu, il peut se rétablir complètement. Cependant, lors d'incidents d'exposition moins intenses (généralement également à la suite de perturbations ou de déversements de processus), une exposition aiguë au chlore ou au dioxyde de chlore peut déclencher le développement ultérieur de l'asthme. Cet asthme induit par des irritants a été enregistré dans de nombreux rapports de cas et études épidémiologiques récentes, et les preuves actuelles indiquent qu'il peut persister pendant de nombreuses années après l'incident d'exposition. Les travailleurs exposés de manière similaire qui ne développent pas d'asthme peuvent présenter une irritation nasale, une toux, une respiration sifflante et une réduction des débits d'air constamment accrues. Les travailleurs les plus exposés à ces incidents d'exposition sont les travailleurs de l'entretien, les travailleurs des usines de blanchiment et les travailleurs de la construction sur les sites des usines de pâte à papier. Des niveaux élevés d'exposition au dioxyde de chlore provoquent également une irritation des yeux et la sensation de voir des halos autour des lumières.
Certaines études sur la mortalité ont indiqué un risque accru de décès par maladie respiratoire chez les travailleurs des usines de pâte à papier exposés au dioxyde de soufre et à la poussière de papier (Jäppinen et Tola 1990; Torén, Järvholm et Morgan 1989). Une augmentation des symptômes respiratoires a également été signalée chez les travailleurs des usines de sulfite qui sont exposés de façon chronique à de faibles niveaux de dioxyde de soufre (Skalpe, 1964), bien qu'une obstruction accrue des voies respiratoires ne soit normalement pas signalée parmi les populations des usines de pâte à papier en général. Des symptômes d'irritation respiratoire sont également signalés par des travailleurs exposés à de fortes concentrations atmosphériques de terpènes dans les processus de récupération de la térébenthine souvent présents sur les sites des usines de pâte à papier. Il a également été rapporté que la poussière de papier mou était associée à une augmentation de l'asthme et des maladies pulmonaires obstructives chroniques (Torén, Hagberg et Westberg 1996).
L'exposition aux micro-organismes, en particulier autour des tas de copeaux et de déchets de bois, des écorceuses et des presses à boues, crée un risque accru de réactions d'hypersensibilité dans les poumons. Les preuves en ce sens semblent se limiter à des rapports de cas isolés de pneumopathie d'hypersensibilité, qui peuvent entraîner des cicatrices pulmonaires chroniques. La bagassose, ou pneumopathie d'hypersensibilité associée à l'exposition à des micro-organismes thermophiles et à la bagasse (un sous-produit de la canne à sucre), est encore observée dans les usines utilisant la bagasse comme fibre.
Parmi les autres risques respiratoires couramment rencontrés dans l'industrie des pâtes et papiers, mentionnons les fumées de soudage de l'acier inoxydable et l'amiante (voir « Amiante », « Nickel » et « Chrome » ailleurs dans le Encyclopédie). Les travailleurs de l'entretien sont le groupe le plus susceptible d'être exposé à ces expositions.
Les composés soufrés réduits (y compris le sulfure d'hydrogène, les disulfures de diméthyle et les mercaptans) sont de puissants irritants oculaires et peuvent provoquer des maux de tête et des nausées chez certains travailleurs. Ces composés ont des seuils d'odeur très bas (plage ppb) chez les individus non exposés auparavant ; cependant, parmi les travailleurs de longue date de l'industrie, les seuils d'odeur sont considérablement plus élevés. Des concentrations de l'ordre de 50 à 200 ppm produisent une fatigue olfactive, et les sujets ne peuvent plus détecter l'odeur distinctive « d'œufs pourris ». À des concentrations plus élevées, l'exposition entraînera une perte de conscience, une paralysie respiratoire et la mort. Des décès associés à l'exposition à des composés de soufre réduit dans des espaces confinés se sont produits sur des sites d'usines de pâte à papier.
Il a été rapporté que la mortalité cardiovasculaire était augmentée chez les travailleurs des pâtes et papiers, certaines preuves exposition-réponse suggérant un lien possible avec l'exposition à des composés soufrés réduits (Jäppinen 1987; Jäppinen et Tola 1990). Cependant, d'autres causes de cette mortalité accrue peuvent inclure l'exposition au bruit et le travail posté, qui ont tous deux été associés à un risque accru de cardiopathie ischémique dans d'autres industries.
Les problèmes de peau rencontrés par les travailleurs des usines de pâtes et papiers comprennent les brûlures chimiques et thermiques aiguës et la dermatite de contact (irritante et allergique). Les travailleurs des usines de pâte à papier dans les usines de traitement kraft subissent fréquemment des brûlures alcalines de la peau à la suite d'un contact avec des liqueurs de réduction en pâte chaudes et des suspensions d'hydroxyde de calcium provenant du processus de récupération. La dermatite de contact est signalée plus fréquemment chez les travailleurs des papeteries et de la transformation, car de nombreux additifs, agents anti-mousse, biocides, encres et colles utilisés dans la fabrication du papier et des produits en papier sont des irritants et des sensibilisants cutanés primaires. Une dermatite peut résulter d'une exposition aux produits chimiques eux-mêmes ou de la manipulation de papier ou de produits en papier fraîchement traités.
Le bruit est un danger important dans l'industrie des pâtes et papiers. Le département américain du travail a estimé que des niveaux de bruit supérieurs à 85 dBA étaient observés dans plus de 75 % des usines des industries du papier et des produits connexes, contre 49 % des usines de fabrication en général, et que plus de 40 % des travailleurs étaient régulièrement exposés à des niveaux de bruit supérieurs à 85 dBA (US Department of Commerce 1983). Les niveaux de bruit autour des machines à papier, des déchiqueteuses et des chaudières de récupération sont généralement bien supérieurs à 90 dBA. Les opérations de conversion ont également tendance à générer des niveaux de bruit élevés. La réduction de l'exposition des travailleurs autour des machines à papier est généralement tentée par l'utilisation de salles de contrôle fermées. En transformation, où l'opérateur est généralement posté à côté de la machine, ce type de mesure de contrôle est rarement utilisé. Cependant, lorsque les machines de conversion ont été fermées, cela a entraîné une diminution de l'exposition à la fois à la poussière de papier et au bruit.
Une exposition excessive à la chaleur est rencontrée par les travailleurs des papeteries travaillant dans les zones des machines à papier, avec des températures de 60 ° C enregistrées, bien qu'aucune étude des effets de l'exposition à la chaleur dans cette population ne soit disponible dans la littérature scientifique publiée.
En savoir plus
Cancer
Des expositions à de nombreuses substances désignées par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) comme cancérogènes connus, probables et possibles peuvent se produire dans les usines de pâtes et papiers. L'amiante, connu pour causer le cancer du poumon et le mésothéliome, est utilisé pour isoler les tuyaux et les chaudières. Le talc est largement utilisé comme additif pour le papier et peut être contaminé par l'amiante. D'autres additifs du papier, y compris les colorants à base de benzidine, le formaldéhyde et l'épichlorhydrine, sont considérés comme des cancérogènes probables pour l'homme. Les composés de chrome et de nickel hexavalents, générés lors du soudage de l'acier inoxydable, sont des cancérogènes pulmonaires et nasaux connus. La poussière de bois a récemment été classée par le CIRC comme cancérogène connu, principalement sur la base de preuves de cancer nasal chez les travailleurs exposés à la poussière de bois dur (CIRC, 1995). Les gaz d'échappement diesel, l'hydrazine, le styrène, les huiles minérales, les phénols chlorés et les dioxines, ainsi que les rayonnements ionisants sont d'autres cancérogènes probables ou possibles qui peuvent être présents dans les opérations de l'usine.
Peu d'études épidémiologiques spécifiques aux opérations de pâtes et papiers ont été menées, et elles indiquent peu de résultats cohérents. Les classifications d'exposition dans ces études ont souvent utilisé la grande catégorie industrielle « pâtes et papiers », et même les classifications les plus spécifiques regroupant les travailleurs par types de pâte ou par grandes surfaces d'usine. Les trois études de cohorte dans la littérature à ce jour ont impliqué moins de 4,000 150,000 travailleurs chacune. Plusieurs grandes études de cohorte sont actuellement en cours, et le CIRC coordonne une étude multicentrique internationale susceptible d'inclure des données provenant de plus de 1980 1987 travailleurs des pâtes et papiers, permettant des analyses d'exposition beaucoup plus spécifiques. Cet article passera en revue les connaissances disponibles à partir des études publiées à ce jour. Des informations plus détaillées peuvent être obtenues à partir de revues publiées antérieurement par le CIRC (1995, 1996 et 1) et par Torén, Persson et Wingren (XNUMX). Les résultats pour les tumeurs malignes pulmonaires, gastriques et hématologiques sont résumés dans le tableau XNUMX.
Tableau 1. Résumé des études sur le cancer du poumon, le cancer de l'estomac, le lymphome et la leucémie chez les travailleurs des pâtes et papiers
|
Processus |
Localisation |
Type de |
Poumon |
Estomac |
Lymphome |
Leucémie |
|
Sulfite |
Finlande |
C |
0.9 |
1.3 |
X / X |
X |
|
Sulfite |
États-Unis |
C |
1.1 |
0.7 |
- |
0.9 |
|
Sulfite |
États-Unis |
C |
0.8 |
1.5 |
1.3 / X |
0.7 |
|
Sulfite |
États-Unis |
PM |
0.9 |
2.2 * |
2.7*/X |
1.3 |
|
Sulfate |
Finlande |
C |
0.9 |
0.9 |
0/0 |
X |
|
Sulfate |
États-Unis |
C |
0.8 |
1.0 |
2.1/0 |
0.2 |
|
Sulfate |
États-Unis |
PM |
1.1 |
1.9 |
1.1 / 4.1 * |
1.7 |
|
Chlore |
Finlande |
C |
3.0 * |
- |
- |
- |
|
Sulfite/papier |
Suède |
CR |
- |
2.8 * |
- |
- |
|
Poussière de papier |
Canada |
CR |
2.0 * |
- |
- |
- |
|
Papeterie |
Finlande |
C |
2.0 * |
1.7 |
X / X |
- |
|
Papeterie |
Suède |
C |
0.7 * |
- |
- |
- |
|
Papeterie |
États-Unis |
C |
0.8 |
2.0 |
- |
2.4 |
|
Papeterie |
Suède |
CR |
1.6 |
- |
- |
- |
|
Papeterie |
États-Unis |
PM |
1.3 |
0.9 |
X / 1.4 |
1.4 |
|
Usine de carton |
Finlande |
C |
2.2 * |
0.6 |
X / X |
X |
|
Centrale électrique |
Finlande |
C |
0.5 |
2.1 |
- |
- |
|
Entretien |
Finlande |
C |
1.3 |
0.3 * |
1.0 / X |
1.5 |
|
Entretien |
Suède |
CR |
2.1 * |
0.8 |
- |
- |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
C |
0.9 |
1.2 |
0.7 / X |
1.8 |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
C |
0.8 |
1.2 |
1.7 / X |
0.5 |
|
Pâtes et papiers |
Suède |
CR |
0.8 |
1.3 |
1.8 |
1.1 |
|
Pâtes et papiers |
Suède |
CR |
- |
- |
2.2/0 |
- |
|
Pâtes et papiers |
Suède |
CR |
1.1 |
0.6 |
- |
- |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
CR |
1.2 * |
- |
- |
- |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
CR |
1.1 |
- |
- |
- |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
CR |
- |
- |
-/4.0 |
- |
|
Pâtes et papiers |
Canada |
PM |
- |
1.2 |
3.8*/— |
- |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
PM |
1.5 * |
0.5 |
4.4/4.5 |
2.3 |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
PM |
0.9 |
1.7 * |
1.6/1.0 |
1.1 |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
PM |
0.9 |
1.2 |
1.5 / 1.9 * |
1.4 |
|
Pâtes et papiers |
États-Unis |
PM |
- |
1.7 * |
1.4 |
1.6 * |
C = étude de cohorte, CR = étude cas-témoins, PM = étude de mortalité proportionnelle.
* Statistiquement significatif. § = Lorsque rapporté séparément, LNH = lymphome non hodgkinien et MH = maladie de Hodgkin. X = 0 ou 1 cas notifié, aucune estimation du risque calculée, — = Aucune donnée notifiée.
Une estimation du risque supérieure à 1.0 signifie que le risque est accru, et une estimation du risque inférieure à 1.0 indique une diminution du risque.
Source : Adapté de Torén, Persson et Wingren 1996.
Cancers du système respiratoire
Les travailleurs de l'entretien des usines de papier et de pâte sont exposés à un risque accru de cancer du poumon et de mésothéliome malin, probablement en raison de leur exposition à l'amiante. Une étude suédoise a montré un triplement du risque de mésothéliome pleural chez les travailleurs des pâtes et papiers (Malker et al. 1985). Lorsque l'exposition a été analysée plus en détail, 71 % des cas avaient été exposés à l'amiante, la majorité ayant travaillé dans l'entretien des usines. Des augmentations du risque de cancer du poumon chez les travailleurs d'entretien ont également été démontrées dans les usines de pâtes et papiers suédoises et finlandaises (Torén, Sällsten et Järvholm 1991; Jäppinen et al. 1987).
Dans la même étude finlandaise, un doublement du risque de cancer du poumon a également été observé chez les travailleurs des usines de papier et de carton. Les enquêteurs ont ensuite réalisé une étude limitée aux travailleurs des usines de pâte à papier exposés à des composés chlorés et ont découvert un risque multiplié par trois de cancer du poumon.
Peu d'autres études sur les travailleurs des pâtes et papiers ont montré des risques accrus de cancer du poumon. Une étude canadienne a montré un risque accru chez les personnes exposées à la poussière de papier (Siemiatycki et al. 1986), et des études américaines et suédoises ont montré des risques accrus chez les travailleurs des papeteries (Milham et Demers 1984; Torén, Järvholm et Morgan 1989).
Cancers gastro-intestinaux
Un risque accru de cancer de l'estomac a été indiqué dans de nombreuses études, mais les risques ne sont pas clairement associés à un domaine en particulier ; par conséquent, l'exposition pertinente est inconnue. Le statut socio-économique et les habitudes alimentaires sont également des facteurs de risque de cancer de l'estomac et peuvent être des facteurs de confusion ; ces facteurs n'ont été pris en compte dans aucune des études examinées.
L'association entre le cancer gastrique et le travail dans les pâtes et papiers a été observée pour la première fois dans une étude américaine dans les années 1970 (Milham et Demers 1984). Le risque s'est avéré encore plus élevé, presque doublé, lorsque les travailleurs au sulfite étaient examinés séparément. Une étude ultérieure a également découvert que les travailleurs américains du sulfite et du bois de construction couraient un risque accru de cancer de l'estomac (Robinson, Waxweiller et Fowler 1986). Un risque de la même ampleur a été trouvé dans une étude suédoise chez les travailleurs d'usines de pâtes et papiers d'une région où seule la pâte au bisulfite était produite (Wingren et al. 1991). Les travailleurs américains des usines de papier, de carton et de pâte à papier du New Hampshire et de l'État de Washington ont connu une augmentation de la mortalité due au cancer de l'estomac (Schwartz 1988; Milham 1976). Les sujets étaient probablement un mélange d'ouvriers du sulfite, du sulfate et des papeteries. Dans une étude suédoise, une mortalité multipliée par trois due au cancer de l'estomac a été constatée dans un groupe composé de travailleurs des usines de sulfite et de papier (Wingren, Kling et Axelson 1985). La majorité des études sur les pâtes et papiers ont signalé des excès de cancer de l'estomac, bien que certaines ne l'aient pas fait.
En raison du petit nombre de cas, la plupart des études sur les autres cancers gastro-intestinaux ne sont pas concluantes. Une augmentation du risque de cancer du côlon chez les travailleurs du procédé au sulfate et dans la production de carton a été signalée dans une étude finlandaise (Jäppinen et al. 1987), ainsi que chez les travailleurs américains des pâtes et papiers (Solet et al. 1989). L'incidence du cancer des voies biliaires en Suède entre 1961 et 1979 a été liée aux données professionnelles du recensement national de 1960 (Malker et al. 1986). Une augmentation de l'incidence du cancer de la vésicule biliaire chez les travailleurs masculins des papeteries a été identifiée. Des risques accrus de cancer du pancréas ont été observés dans certaines études sur les travailleurs des usines de papier et les travailleurs des sulfites (Milham et Demers 1984; Henneberger, Ferris et Monson 1989), ainsi que dans le vaste groupe des travailleurs des pâtes et papiers (Pickle et Gottlieb 1980; Wingren et al. 1991). Ces résultats n'ont pas été confirmés dans d'autres études.
Hématologies malignes
La question des lymphomes chez les travailleurs des usines de pâtes et papiers a été initialement abordée dans une étude américaine des années 1960, où un risque quadruplé de maladie de Hodgkin a été constaté chez les travailleurs des pâtes et papiers (Milham et Hesser 1967). Dans une étude ultérieure, la mortalité parmi les travailleurs des usines de pâtes et papiers de l'État de Washington entre 1950 et 1971 a été étudiée, et un double risque de maladie de Hodgkin et de myélome multiple a été observé (Milham 1976). Cette étude a été suivie d'une autre analysant la mortalité chez les membres des syndicats des pâtes et papiers aux États-Unis et au Canada (Milham et Demers 1984). Il a montré un risque presque multiplié par trois de lymphosarcome et de sarcome à cellules réticulaires chez les travailleurs au sulfite, tandis que les travailleurs au sulfate avaient un risque quatre fois plus élevé de maladie de Hodgkin. Dans une étude de cohorte américaine, on a observé que les travailleurs du sulfate présentaient un double risque de lymphosarcome et de réticulosarcome (Robinson, Waxweiller et Fowler 1986).
Dans de nombreuses études où il a été possible d'étudier la survenue de lymphomes malins, un risque accru a été trouvé (Wingren et al. 1991; Persson et al. 1993). Étant donné que le risque accru se produit à la fois chez les travailleurs des usines de sulfate et de sulfite, cela indique une source commune d'exposition. Dans les services de tri et de déchiquetage, les expositions sont assez similaires. La main-d'œuvre est exposée à la poussière de bois, aux terpènes et à d'autres composés extractibles du bois. De plus, les deux processus de réduction en pâte blanchissent avec du chlore, ce qui a le potentiel de créer des sous-produits organiques chlorés, y compris de petites quantités de dioxines.
Par rapport aux lymphomes, les études sur les leucémies montrent des schémas moins cohérents et les estimations du risque sont plus faibles.
Autres tumeurs malignes
Parmi les travailleurs de papeteries américaines présumés exposés au formaldéhyde, quatre cas de cancer des voies urinaires ont été découverts après 30 ans de latence, alors qu'un seul était attendu (Robinson, Waxweiller et Fowler 1986). Toutes ces personnes avaient travaillé dans les aires de séchage du papier des papeteries.
Dans une étude cas-témoin du Massachusetts, les tumeurs du système nerveux central dans l'enfance étaient associées à une profession paternelle non précisée comme ouvrier d'usine de papier et de pâte (Kwa et Fine 1980). Les auteurs considéraient leur observation comme un événement aléatoire. Cependant, dans trois études ultérieures, des risques accrus ont également été trouvés (Johnson et al. 1987; Nasca et al. 1988; Kuijten, Bunin et Nass 1992). Dans des études suédoises et finlandaises, des risques de tumeurs cérébrales deux à trois fois plus élevés ont été observés chez les travailleurs des usines de pâtes et papiers.
Questions environnementales et de santé publique
Étant donné que l'industrie des pâtes et papiers est une grande consommatrice de ressources naturelles (c'est-à-dire de bois, d'eau et d'énergie), elle peut être un contributeur majeur aux problèmes de pollution de l'eau, de l'air et du sol et a fait l'objet d'un examen minutieux ces dernières années. Cette préoccupation semble être justifiée, compte tenu de la quantité de polluants de l'eau générés par tonne de pâte (par exemple, 55 kg de demande biologique en oxygène, 70 kg de solides en suspension et jusqu'à 8 kg de composés organochlorés) et la quantité de pâte produite dans le monde sur une base annuelle (environ 180 millions de tonnes en 1994). De plus, environ 35 % seulement du papier utilisé est recyclé, et les vieux papiers sont un contributeur majeur au total mondial des déchets solides (environ 150 millions sur 500 millions de tonnes par an).
Historiquement, le contrôle de la pollution n'a pas été pris en compte dans la conception des usines de pâtes et papiers. De nombreux procédés utilisés dans l'industrie ont été développés sans se soucier de minimiser le volume des effluents et la concentration des polluants. Depuis les années 1970, les technologies de réduction de la pollution font partie intégrante de la conception des usines en Europe, en Amérique du Nord et dans d'autres parties du monde. La figure 1 illustre les tendances au cours de la période de 1980 à 1994 dans les usines de pâtes et papiers canadiennes en réponse à certaines de ces préoccupations environnementales : utilisation accrue de déchets de bois et de papier recyclable comme sources de fibres; et diminution de la demande en oxygène et des composés organiques chlorés dans les eaux usées.
Figure 1. Indicateurs environnementaux dans les usines canadiennes de pâtes et papiers, de 1980 à 1994, montrant l'utilisation de déchets de bois et de papier recyclable dans la production, ainsi que la demande biologique en oxygène (DBO) et les composés organochlorés (AOX) dans les effluents d'eaux usées.
Cet article traite des principaux problèmes environnementaux associés au procédé des pâtes et papiers, identifie les sources de pollution au sein du procédé et décrit brièvement les technologies de contrôle, y compris le traitement externe et les modifications en usine. Les problèmes liés aux déchets de bois et aux fongicides anti-taches de l'aubier sont traités plus en détail dans le chapitre Bois d'oeuvre.
Problèmes de pollution atmosphérique
Les émissions atmosphériques de composés soufrés oxydés provenant des usines de pâtes et papiers ont causé des dommages à la végétation, et les émissions de composés soufrés réduits ont suscité des plaintes au sujet des odeurs d'œufs pourris. Des études menées auprès des résidents des communautés d'usines de pâte à papier, en particulier des enfants, ont montré des effets respiratoires liés aux émissions de particules, ainsi qu'une irritation des muqueuses et des maux de tête qui seraient liés aux composés soufrés réduits. Parmi les procédés de réduction en pâte, ceux qui risquent le plus de causer des problèmes de pollution de l'air sont les méthodes chimiques, en particulier la réduction en pâte kraft.
Les oxydes de soufre sont émis aux taux les plus élevés par les opérations de sulfite, en particulier celles utilisant des bases de calcium ou de magnésium. Les principales sources comprennent les soufflages des digesteurs discontinus, les évaporateurs et la préparation de la liqueur, les opérations de lavage, de criblage et de récupération contribuant à des quantités moindres. Les fours de récupération de pâte kraft sont également une source de dioxyde de soufre, tout comme les chaudières électriques qui utilisent du charbon ou du pétrole à haute teneur en soufre comme combustible.
Les composés soufrés réduits, y compris le sulfure d'hydrogène, le méthylmercaptan, le sulfure de diméthyle et le disulfure de diméthyle, sont presque exclusivement associés à la pâte kraft et donnent à ces usines leur odeur caractéristique. Les principales sources comprennent le four de récupération, le soufflage du digesteur, les soupapes de décharge du digesteur et les évents de la laveuse, bien que les évaporateurs, les réservoirs d'éperlan, les extincteurs, le four à chaux et les eaux usées puissent également y contribuer. Certaines opérations de sulfite utilisent des environnements réducteurs dans leurs fours de récupération et peuvent avoir des problèmes d'odeur de soufre réduit associés.
Les gaz de soufre émis par la chaudière de récupération sont mieux contrôlés en réduisant les émissions à la source. Les contrôles comprennent l'oxydation de la liqueur noire, la réduction de la sulfurité de la liqueur, des chaudières de récupération à faible odeur et le bon fonctionnement du four de récupération. Les gaz soufrés provenant du soufflage du digesteur, des soupapes de décharge du digesteur et de l'évaporation de la liqueur peuvent être collectés et incinérés - par exemple, dans le four à chaux. Les fumées de combustion peuvent être récupérées à l'aide d'épurateurs.
Les oxydes d'azote sont produits en tant que produits de la combustion à haute température et peuvent survenir dans n'importe quelle usine dotée d'une chaudière de récupération, d'une chaudière électrique ou d'un four à chaux, selon les conditions de fonctionnement. La formation d'oxydes d'azote peut être contrôlée en régulant les températures, les rapports air-carburant et le temps de séjour dans la zone de combustion. D'autres composés gazeux sont des contributeurs mineurs à la pollution atmosphérique de l'usine (par exemple, le monoxyde de carbone provenant d'une combustion incomplète, le chloroforme provenant des opérations de blanchiment et les composés organiques volatils provenant de la décharge du digesteur et de l'évaporation de la liqueur).
Les particules proviennent principalement des opérations de combustion, bien que les réservoirs de dissolution de l'éperlan puissent également être une source mineure. Plus de 50 % des particules de l'usine de pâte à papier sont très fines (moins de 1 μm de diamètre). Ce matériau fin comprend du sulfate de sodium (Na2SO4) et carbonate de sodium (Na2CO3) provenant des fours de récupération, des fours à chaux et des réservoirs de dissolution de la fonte, et du NaCl provenant des sous-produits de la combustion des bûches qui ont été stockées dans de l'eau salée. Les émissions des fours à chaux comprennent une quantité importante de particules grossières dues à l'entraînement des sels de calcium et à la sublimation des composés de sodium. Les particules grossières peuvent également inclure des cendres volantes et des produits de combustion organiques, en particulier des chaudières électriques. La réduction des concentrations de particules peut être obtenue en faisant passer les gaz de combustion à travers des précipitateurs ou des épurateurs électrostatiques. Les innovations récentes dans la technologie des chaudières électriques comprennent des incinérateurs à lit fluidisé qui brûlent à des températures très élevées, entraînent une conversion d'énergie plus efficace et permettent de brûler des déchets de bois moins uniformes.
Problèmes de pollution de l'eau
Les eaux usées contaminées des usines de pâtes et papiers peuvent causer la mort d'organismes aquatiques, permettre la bioaccumulation de composés toxiques dans les poissons et altérer le goût de l'eau potable en aval. Les effluents d'eaux usées des pâtes et papiers sont caractérisés sur la base de caractéristiques physiques, chimiques ou biologiques, les plus importantes étant la teneur en solides, la demande en oxygène et la toxicité.
La teneur en matières solides des eaux usées est généralement classée sur la base de la fraction en suspension (par opposition à la fraction dissoute), de la fraction de solides en suspension qui se dépose et des fractions de l'une ou l'autre qui sont volatiles. La fraction décantable est la plus gênante car elle peut former une couverture de boue dense à proximité du point de rejet, ce qui épuise rapidement l'oxygène dissous dans les eaux réceptrices et permet la prolifération de bactéries anaérobies qui génèrent du méthane et des gaz soufrés réduits. Bien que les solides non décantables soient généralement dilués par les eaux réceptrices et soient donc moins préoccupants, ils peuvent transporter des composés organiques toxiques vers les organismes aquatiques. Les solides en suspension rejetés par les usines de pâtes et papiers comprennent les particules d'écorce, les fibres de bois, le sable, les gravillons des broyeurs de pâte mécanique, les additifs de fabrication du papier, les résidus de liqueur, les sous-produits des procédés de traitement de l'eau et les cellules microbiennes des opérations de traitement secondaire.
Les dérivés du bois dissous dans les liqueurs de dépulpage, y compris les oligosaccharides, les sucres simples, les dérivés de lignine de faible poids moléculaire, l'acide acétique et les fibres de cellulose solubilisées, sont les principaux contributeurs à la fois à la demande biologique en oxygène (DBO) et à la demande chimique en oxygène (DCO). Les composés qui sont toxiques pour les organismes aquatiques comprennent les composés organiques chlorés (AOX ; provenant du blanchiment, en particulier la pâte kraft) ; acides résiniques; les acides gras insaturés ; les alcools diterpéniques (issus notamment de l'écorçage et de la réduction en pâte mécanique) ; les juvabiones (surtout issus de la pâte au bisulfite et de la pâte mécanique) ; les produits de dégradation de la lignine (surtout issus de la réduction en pâte au bisulfite) ; les produits organiques synthétiques, tels que les slimicides, les huiles et les graisses ; et les produits chimiques de traitement, les additifs pour la fabrication du papier et les métaux oxydés. Les composés organiques chlorés ont été particulièrement préoccupants, car ils sont extrêmement toxiques pour les organismes marins et peuvent se bioaccumuler. Ce groupe de composés, y compris le dibenzo-polychlorép-dioxines, ont été le principal moteur de la réduction de l'utilisation du chlore dans le blanchiment de la pâte.
La quantité et les sources de solides en suspension, la demande en oxygène et les rejets toxiques dépendent du procédé (tableau 1). En raison de la solubilisation des extraits de bois avec peu ou pas de récupération chimique et d'acide résinique, la pâte au sulfite et la pâte CTMP génèrent des effluents extrêmement toxiques avec une DBO élevée. Les usines de pâte kraft utilisaient historiquement plus de chlore pour le blanchiment et leurs effluents étaient plus toxiques; cependant, les effluents des usines de pâte kraft qui ont éliminé le Cl2 dans le blanchiment et l'utilisation d'un traitement secondaire présentent généralement peu de toxicité aiguë, voire aucune, et la toxicité subaiguë a été considérablement réduite.
Tableau 1. Total des solides en suspension et de la DBO associés à l'effluent non traité (brut) de divers procédés de réduction en pâte
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Processus de réduction en pâte |
Total des solides en suspension (kg/tonne) |
DBO (kg/tonne) |
|
Bois de meule |
50-70 |
10-20 |
|
TMP |
45-50 |
25-50 |
|
CTMP |
50-55 |
40-95 |
|
Kraft, non blanchi |
20-25 |
15-30 |
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Kraft, blanchi |
70-85 |
20-50 |
|
Sulfite, à faible rendement |
30-90 |
40-125 |
|
Sulfite, haut rendement |
90-95 |
140-250 |
|
Désencrage, non-tissu |
175-180 |
10-80 |
|
Vieux papiers |
110-115 |
5-15 |
Les solides en suspension sont devenus moins problématiques car la plupart des broyeurs utilisent la clarification primaire (par exemple, la sédimentation par gravité ou la flottation à l'air dissous), qui élimine 80 à 95 % des solides décantables. Les technologies secondaires de traitement des eaux usées telles que les lagunes aérées, les systèmes de boues activées et la filtration biologique sont utilisées pour réduire la DBO, la DCO et les composés organiques chlorés dans les effluents.
Les modifications de processus en usine pour réduire les solides décantables, la DBO et la toxicité comprennent l'écorçage à sec et le transport des grumes, un criblage amélioré des copeaux pour permettre une cuisson uniforme, une délignification prolongée pendant la réduction en pâte, des modifications des opérations de récupération chimique par digestion, des technologies de blanchiment alternatives, un lavage de la pâte à haute efficacité, récupération des fibres des eaux vives et amélioration du confinement des déversements. Cependant, les perturbations du processus (en particulier si elles entraînent un égouttage intentionnel des liqueurs) et les changements opérationnels (en particulier l'utilisation de bois non séché avec un pourcentage plus élevé de matières extractibles) peuvent encore provoquer des percées périodiques de toxicité.
Une stratégie de lutte contre la pollution relativement récente visant à éliminer complètement la pollution de l'eau est le concept d'« usine fermée ». De telles usines sont une alternative attrayante dans les endroits qui manquent de grandes sources d'eau pour agir comme flux d'approvisionnement de processus ou de réception d'effluents. Des systèmes fermés ont été mis en œuvre avec succès dans les CTMP et les broyeurs au bisulfite à base de sodium. Ce qui distingue les broyeurs fermés, c'est que l'effluent liquide est évaporé et que le condensat est traité, filtré, puis réutilisé. Les autres caractéristiques des moulins fermés sont les salles grillagées fermées, le lavage à contre-courant dans l'usine de blanchiment et les systèmes de contrôle du sel. Bien que cette approche soit efficace pour minimiser la pollution de l'eau, il n'est pas encore clair comment les expositions des travailleurs seront affectées par la concentration de tous les flux de contaminants dans l'usine. La corrosion est un problème majeur auquel sont confrontées les usines utilisant des systèmes fermés, et les concentrations de bactéries et d'endotoxines sont augmentées dans l'eau de traitement recyclée.
Traitement des solides
La composition des solides (boues) retirés des systèmes de traitement des effluents liquides varie en fonction de leur source. Les solides issus du traitement primaire sont principalement constitués de fibres de cellulose. Les cellules microbiennes constituent le principal composant des solides issus du traitement secondaire. Si l'usine utilise des agents de blanchiment chlorés, les solides primaires et secondaires peuvent également contenir des composés organiques chlorés, une considération importante pour déterminer l'étendue du traitement requis.
Avant leur élimination, les boues sont épaissies dans des unités de sédimentation gravitaire et déshydratées mécaniquement dans des centrifugeuses, des filtres sous vide ou des presses à bande ou à vis. Les boues issues du traitement primaire sont relativement faciles à déshydrater. Les boues secondaires contiennent une grande quantité d'eau intracellulaire et existent dans une matrice de vase ; ils nécessitent donc l'ajout de floculants chimiques. Une fois suffisamment déshydratées, les boues sont éliminées dans des applications terrestres (par exemple, épandues sur des terres arables ou forestières, utilisées comme compost ou comme conditionneur de sol) ou incinérées. Bien que l'incinération soit plus coûteuse et puisse contribuer aux problèmes de pollution de l'air, elle peut être avantageuse car elle peut détruire ou réduire les matières toxiques (par exemple, les composés organiques chlorés) qui pourraient créer de graves problèmes environnementaux si elles s'infiltraient dans les eaux souterraines à partir d'applications terrestres. .
Des déchets solides peuvent être générés dans d'autres opérations de l'usine. Les cendres des chaudières électriques peuvent être utilisées dans les plates-formes routières, comme matériau de construction et comme abat-poussière. Les déchets des fours à chaux peuvent être utilisés pour modifier l'acidité du sol et améliorer la chimie du sol.
Profil général
Évolution et structure de l'industrie
On pense que la fabrication du papier est née en Chine vers 100 après JC en utilisant des chiffons, du chanvre et des herbes comme matière première, et en battant contre des mortiers de pierre comme processus original de séparation des fibres. Bien que la mécanisation ait augmenté au cours des années qui ont suivi, les méthodes de production par lots et les sources de fibres agricoles sont restées en usage jusqu'aux années 1800. Les machines à papier en continu ont été brevetées au tournant de ce siècle. Les méthodes de réduction en pâte du bois, une source de fibres plus abondante que les chiffons et les herbes, ont été développées entre 1844 et 1884 et comprenaient l'abrasion mécanique ainsi que les méthodes chimiques à la soude, au sulfite et au sulfate (kraft). Ces changements ont amorcé l'ère moderne de la fabrication de pâtes et papiers.
La figure 1 illustre les principaux procédés de fabrication de pâtes et papiers à l'époque actuelle : réduction en pâte mécanique; réduction en pâte chimique; repulpage de vieux papiers; fabrication de papier; et convertir. L'industrie peut aujourd'hui être divisée en deux secteurs principaux selon les types de produits fabriqués. La pâte est généralement fabriquée dans de grandes usines situées dans les mêmes régions que la récolte de fibres (c'est-à-dire principalement des régions forestières). La plupart de ces usines fabriquent également du papier - par exemple, du papier journal, du papier d'écriture, d'impression ou de soie; ou ils peuvent fabriquer des cartons. (La figure 2 montre une telle usine, qui produit de la pâte kraft blanchie, de la pâte thermomécanique et du papier journal. Notez la gare de triage et le quai pour l'expédition, la zone de stockage des copeaux, les convoyeurs à copeaux menant au digesteur, la chaudière de récupération (grand bâtiment blanc) et les bassins de clarification des effluents) . Les opérations de transformation séparées sont généralement situées à proximité des marchés de consommation et utilisent de la pâte ou du papier marchand pour fabriquer des sacs, des cartons, des contenants, des mouchoirs, des papiers d'emballage, des matériaux de décoration, des produits commerciaux, etc.
Figure 1. Illustration du flux de processus dans les opérations de fabrication de pâtes et papiers
Figure 2. Complexe moderne d'usines de pâtes et papiers situé sur une voie navigable côtière
Bibliothèque Canfor
Au cours des dernières années, les opérations de pâtes et papiers ont eu tendance à faire partie de grandes entreprises intégrées de produits forestiers. Ces entreprises contrôlent les opérations d'exploitation forestière (voir Sylviculture chapitre), sciage (voir le Industrie du bois chapitre), la fabrication de pâtes et papiers, ainsi que les opérations de transformation. Cette structure garantit que l'entreprise dispose d'une source continue de fibres, d'une utilisation efficace des déchets de bois et d'acheteurs assurés, ce qui entraîne souvent une augmentation de la part de marché. L'intégration s'est opérée parallèlement à une concentration croissante de l'industrie dans un nombre réduit d'entreprises et à une mondialisation croissante à mesure que les entreprises recherchent des investissements internationaux. Le fardeau financier du développement d'usines dans cette industrie a encouragé ces tendances pour permettre des économies d'échelle. Certaines entreprises ont maintenant atteint des niveaux de production de 10 millions de tonnes, similaires à la production des pays ayant la plus forte production. De nombreuses entreprises sont multinationales, certaines ayant des usines dans 20 pays ou plus à travers le monde. Cependant, même si bon nombre des petites usines et entreprises disparaissent, l'industrie compte encore des centaines de participants. À titre d'illustration, les 150 premières entreprises représentent les deux tiers de la production de pâtes et papiers et seulement un tiers des employés de l'industrie.
Importance économique
La fabrication de pâte à papier, de papier et de produits en papier se classe parmi les plus grandes industries du monde. Les usines se trouvent dans plus de 100 pays dans toutes les régions du monde et emploient directement plus de 3.5 millions de personnes. Les principaux pays producteurs de pâtes et papiers sont les États-Unis, le Canada, le Japon, la Chine, la Finlande, la Suède, l'Allemagne, le Brésil et la France (chacun a produit plus de 10 millions de tonnes en 1994 ; voir tableau 1).
Tableau 1. Emploi et production dans les opérations de pâtes, papiers et cartons en 1994, pays sélectionnés.
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|
Numéro |
|
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Numéro |
Production (1,000 XNUMX |
Numéro |
Production (1,000 XNUMX tonnes) |
||
|
Autriche |
10,000 |
11 |
1,595 |
28 |
3,603 |
|
Bangladesh |
15,000 |
7 |
84 |
17 |
160 |
|
Brasil |
70,000 |
35 |
6,106 |
182 |
5,698 |
|
Canada |
64,000 |
39 |
24,547 |
117 |
18,316 |
|
Chine |
1,500,000 |
8,000 |
17,054 |
10,000 |
21,354 |
|
République tchèque |
18,000 |
9 |
516 |
32 |
662 |
|
Finlande |
37,000 |
43 |
9,962 |
44 |
10,910 |
|
Ex-URSS** |
|
|
|
|
|
|
France |
48,000 |
20 |
2,787 |
146 |
8,678 |
|
Allemagne |
48,000 |
19 |
1,934 |
222 |
14,458 |
|
Inde |
300,000 |
245 |
1,400 |
380 |
2,300 |
|
Italie |
26,000 |
19 |
535 |
295 |
6,689 |
|
Japon |
55,000 |
49 |
10,579 |
442 |
28,527 |
|
Corée, |
|
|
|
|
|
|
Mexique |
26,000 |
10 |
276 |
59 |
2,860 |
|
Pakistan |
65,000 |
2 |
138 |
68 |
235 |
|
Pologne** |
46,000 |
5 |
893 |
27 |
1,343 |
|
Roumanie |
25,000 |
17 |
202 |
15 |
288 |
|
Slovaquie |
14,000 |
3 |
304 |
6 |
422 |
|
Afrique du Sud |
19,000 |
9 |
2,165 |
20 |
1,684 |
|
Espagne |
20,180 |
21 |
626 |
141 |
5,528 |
|
Suède |
32,000 |
49 |
10,867 |
50 |
9,354 |
|
Taïwan |
18,000 |
2 |
326 |
156 |
4,199 |
|
Thaïlande |
12,000 |
3 |
240 |
45 |
1,664 |
|
Turquie |
12,000 |
11 |
416 |
34 |
1,102 |
|
Uni |
|
|
|
|
|
|
États-Unis |
230,000 |
190 |
58,724 |
534 |
80,656 |
|
Total |
|
|
|
|
|
* Pays inclus si plus de 10,000 XNUMX personnes étaient employées dans l'industrie.
** Données pour 1989/90 (OIT 1992).
Source : Données du tableau adaptées de PPI 1995.
Chaque pays est un consommateur. La production mondiale de pâte à papier, de papier et de carton était d'environ 400 millions de tonnes en 1993. Malgré les prédictions d'une diminution de l'utilisation du papier face à l'ère électronique, il y a eu un taux de croissance annuel assez stable de 2.5 % de la production depuis 1980 (figure 3). . Outre ses avantages économiques, la consommation de papier a une valeur culturelle résultant de sa fonction d'enregistrement et de diffusion de l'information. Pour cette raison, les taux de consommation de pâtes et papiers ont été utilisés comme indicateur du développement socioéconomique d'une nation (figure 4).
Figure 3. Production mondiale de pâtes et papiers, 1980 à 1993
Figure 4. Consommation de papier et de carton comme indicateur du développement économique
La principale source de fibres pour la production de pâte au cours du siècle dernier a été le bois des forêts de conifères tempérées, bien que plus récemment l'utilisation de bois tropicaux et boréaux ait augmenté (voir le chapitre Bois de charpente pour les données sur l'exploitation industrielle du bois rond dans le monde). Étant donné que les régions forestières du monde sont généralement peu peuplées, il existe généralement une dichotomie entre les régions productrices et utilisatrices du monde. La pression exercée par les groupes environnementaux pour préserver les ressources forestières en utilisant des stocks de papier recyclé, des cultures agricoles et des plantations forestières à courte rotation comme sources de fibres pourrait modifier la répartition des installations de production de pâtes et papiers dans le monde au cours des prochaines décennies. D'autres forces, notamment l'augmentation de la consommation de papier dans les pays en développement et la mondialisation, devraient également jouer un rôle dans la relocalisation de l'industrie.
Caractéristiques de la main-d'œuvre
Le tableau 1 indique la taille de la main-d'œuvre directement employée dans les opérations de production et de transformation de pâtes et papiers dans 27 pays, qui représentent ensemble environ 85 % de l'emploi mondial de pâtes et papiers et plus de 90 % des usines et de la production. Dans les pays qui consomment la majeure partie de ce qu'ils produisent (par exemple, les États-Unis, l'Allemagne, la France), les opérations de transformation fournissent deux emplois pour chacun dans la production de pâtes et papiers.
La main-d'œuvre de l'industrie des pâtes et papiers occupe principalement des emplois à temps plein au sein de structures de gestion traditionnelles, bien que certaines usines en Finlande, aux États-Unis et ailleurs aient réussi avec des horaires de travail flexibles et des équipes autogérées de rotation des emplois. En raison de leurs coûts d'investissement élevés, la plupart des opérations de réduction en pâte fonctionnent en continu et nécessitent un travail posté; ce n'est pas le cas des plantes en conversion. Les heures de travail varient selon les modèles d'emploi prévalant dans chaque pays, avec une fourchette d'environ 1,500 2,000 à plus de 1991 1,300 heures par an. En 70,000, les revenus de l'industrie variaient de 1992 10 $ US (travailleurs non qualifiés au Kenya) à 20 35 $ US par an (personnel de production qualifié aux États-Unis) (BIT 5). Les travailleurs masculins prédominent dans cette industrie, les femmes ne représentant généralement que XNUMX à XNUMX % de la main-d'œuvre. La Chine et l'Inde peuvent former les extrémités supérieure et inférieure de la fourchette avec respectivement XNUMX % et XNUMX % de femmes.
Le personnel de gestion et d'ingénierie des usines de pâtes et papiers a généralement une formation de niveau universitaire. Dans les pays européens, la plupart de la main-d'œuvre qualifiée (par exemple, les fabricants de papier) et une grande partie de la main-d'œuvre non qualifiée ont suivi plusieurs années d'études dans une école de métiers. Au Japon, la formation et le perfectionnement formels en interne sont la norme ; cette approche est adoptée par certaines entreprises latino-américaines et nord-américaines. Cependant, dans de nombreuses opérations en Amérique du Nord et dans les pays en développement, la formation informelle en cours d'emploi est plus courante pour les emplois de cols bleus. Des enquêtes ont montré que, dans certaines opérations, de nombreux travailleurs ont des problèmes d'alphabétisation et sont mal préparés pour l'apprentissage continu requis dans l'environnement dynamique et potentiellement dangereux de cette industrie.
Les coûts d'investissement pour la construction d'usines modernes de pâtes et papiers sont extrêmement élevés (par exemple, une usine de pâte kraft blanchie employant 750 personnes pourrait coûter 1.5 milliard de dollars US à construire ; une usine de pâte chimio-thermomécanique (CTMP) employant 100 personnes pourrait coûter 400 millions de dollars US), il y a donc de grandes économies d'échelle avec des installations de grande capacité. Les usines nouvelles et réaménagées utilisent généralement des processus mécanisés et continus, ainsi que des moniteurs électroniques et des commandes informatiques. Elles nécessitent relativement peu d'employés par unité de production (par exemple, 1 à 1.2 heures de travail par tonne de pâte dans les nouvelles usines indonésiennes, finlandaises et chiliennes). Au cours des 10 à 20 dernières années, la production par employé a augmenté en raison des progrès technologiques progressifs. Le nouvel équipement permet des changements plus faciles entre les séries de produits, des stocks réduits et une production juste à temps axée sur le client. Les gains de productivité ont entraîné des pertes d'emplois dans de nombreux pays producteurs du monde développé. Cependant, il y a eu des augmentations de l'emploi dans les pays en développement, où de nouvelles usines en cours de construction, même si elles manquent de personnel, représentent de nouvelles incursions dans l'industrie.
Des années 1970 à 1990, on a observé une baisse d'environ 10 % de la proportion d'emplois manuels dans les opérations européennes et nord-américaines, si bien qu'ils représentent aujourd'hui entre 70 et 80 % de la main-d'œuvre (OIT 1992). Le recours à la main-d'œuvre contractuelle pour la construction des usines, l'entretien et les opérations de récolte du bois a augmenté; de nombreuses exploitations ont indiqué que 10 à 15 % de leur main-d'œuvre sur site sont des sous-traitants.
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