1. Introduction Recycled waste paper has become an important and environmentally benign source for new fibres for papermaking. However, in the last few years there has been a substantial increase in the portion of difficult-to-deink xerographic and laser printed papers. Enzymatic approaches have been suggested to overcome the problems encountered by commonly employed deinking techniques, which have failed to successfully deink mixed office waste, containing feedstocks from both copiers and laser-printed papers (Jeffries et al., 1994). Furthermore, enzymatic deinking avoids the alkaline environment commonly required in traditional deinking, which consequently cuts chemical costs and significantly reduces the COD load on the white water system (Putz et al., 1994). The potential of enzymatic deinking has been assessed and proven successful using a number of different enzyme types. For example the removal of oil-carrier-based inks can be facilitated by the addition of lipases and esterases, while cellulases, hemicellulases and lignolytic enzymes are believed to alter fibre surfaces or bonds in the vicinity of ink particles thereby facilitating ink removal by subsequent washing or flotation (Welt and Dinus, 1995). To date, studies investigating the effect of cellulases on deinking of xerographic and laser-printed papers have been carried out using enzyme preparations containing mixed activities, including both xylanase and cellulase (endoglucanase, cellobiohydrolase and b-glucosidase) activities (Prasad, 1993; Jeffries et al., 1994; Heise et al., 1996; Jobbins and Franks, 1997). The application of these complete cellulose-degrading enzyme systems to pulp has been shown to result in both yield and strength losses (Mansfield et al., 1996; Edgar et al., 1998). In order to circumvent this deleterious effect, pure commercial endoglucanase preparations from Humicola insolens have been successfully used for deinking (Jobbins and Franks, 1997). Highly purified endoglucanases from various organisms have been shown to exhibit substantially different effects on cellulosic fibres (Mansfield et al., 1998). Endoglucanases from family 45 (EG V) have been found to be the most aggressive enzymes, while endoglucanases belonging to family 7 (EG I) were the least aggressive enzymes (Schu¨ lein et al., 1998). Thus, in this study we wanted to find out whether two purified endoglucanases from Gloeophyllum sp. would demonstrate different deinking efficiencies, as well as determine how the addition of pure hemicellulases to the endoglucanases would alter the deinking efficiency. Also, traditional studies on the deinking of laser-printed papers involved the use of flotation for the separation of ink from fibres, while recently magnetic deinking has shown potential for separation of toner particles from fibres based on magnetite contained in toners from laser printers and copiers (Pinder, 1996; Marchessault et al., 1997). For the first time we combined this technique with the application of enzymes and compared the results to the conventional enzyme:flotation process. 1. คำนำ เศษกระดาษที่ถูกนำมารีไซเคิล ได้กลายเป็นแหล่งสำคัญ และเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับเส้นใยใหม่เพื่อการผลิตกระดาษ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้จำนวนกระดาษถ่ายเอกสาร และกระดาษพิมพ์เลเซอร์ที่ยากต่อการแยกหมึกจากกระดาษ (deink) เพิ่มขึ้นจำนวนมาก วิธีทางเอนไซม์ (Enzymatic) จึงได้ถูกแนะนำเพื่อเอาชนะปัญหาที่พบ โดยการใช้เทคนิคต่างๆในการแยกหมึกจากกระดาษ (deinking techniques) ซึ่งไม่ประสบความสำเร็จในการแยกหมึก (deink) ของขยะกระดาษจากสำนักงานที่ผสมรวมทุกชนิดของกระดาษมาด้วยกัน ประกอบด้วย วัตถุดิบต่างๆจากทั้งกระดาษถ่ายเอกสาร และกระดาษพิมพ์เลเซอร์ (Jeffries et al., 1994) นอกจากนี้กระบวนการแยกหมึกทางเอนไซม์ (enzymatic deinking) ยังเป็นการหลีกเลี่ยงการทำให้สิ่งแวดล้อมมีฤทธิ์เป็นด่าง (alkaline environment) ที่เป็นสิ่งจำเป็นทั่วไปในการกำจัดหมึกแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นการลดค่าใช้จ่ายทางสารเคมี และลด COD load บนระบบหมุนเวียนนำ (the white water system) (Putz et al., 1994) ความสามารถในการขจัดหมึกด้วยกระบวนการทางเอนไซม์ (enzymatic deinking) ได้ถูกประเมิน และพิสูจน์ความสำเร็จโดยใช้ชนิดของเอนไซม์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การแยกน้ำมันที่เป็นสารตั้งต้นของหมึกสามารถทำได้โดยการเพิ่มเอนไซม์ลิเพส (lipases) และเอสเทอร์เรส (esterases) ขณะที่เอนไซม์เซลลูเลส (cellulases) เฮมิเซลลูเลส (hemicellulases) และ ligninolytic ถูกเชื่อว่าทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวด้านนอกของเส้นใย หรือการยืดเกาะในบริเวณใกล้เคียงของอนุภาคหมึก จึงทำให้ง่ายต่อการกำจัดหมึกออกโดยการล้าง หรือการลอยอนุภาพ (flotation) (Welt and Dinus, 1995) จนถึงวันนี้ การศึกษาติดตามผลกระทบของเอนไซม์ cellulases ในการแยกหมึกออกจากกระดาษถ่ายเอกสาร และกระดาษพิมพ์เลเซอร์ ได้ดำเนินการโดยการใช้การจัดเตรียมเอนไซม์ (enzyme preparations) ประกอบด้วยการผสมผสานวิธีการต่างๆ รวมถึงทั้งกิจกรรมของเอนไซม์ xylanase และcellulase (เอนไซม์เอนโดกลูคาเนส (endoglucanase) เซลโลไบโอไอโดรเลส (cellobiohydrolase) และเอนไซม์ b-glucosidase) (Prasad, 1993; Jeffries et al., 1994; Heise et al., 1996; Jobbins and Franks, 1997) การประยุกต์ใช้ระบบการย่อยสลายเอนไซม์ cellulose อย่างสมบูรณ์เหล่านี้ ในการผลิตเยื่อกระดาษ ได้แสดงว่ามีการสูญเสียทั้งเส้นใย และความแข็ง (Mansfield et al., 1996; Edgar et al., 1998) เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่อันตรายนี้ การเตรียมเอนไซม์ endoglucanase บริสุทธิ์ทางการค้า (pure commercial endoglucanase preparations) จาก Humicola insolen ในการนำมาใช้เพื่อการแยกหมึกออกจากกระดาษ (deinking) ได้สำเร็จ (Jobbins and Franks, 1997). เอนไซม์ endoglucanases ที่มีความบริสุทธิ์สูงจากสิ่งมีชีวิตต่างๆได้แสดงหลักฐานผลกระทบที่แตกต่างเป็นอย่างมากบนเส้นใยเซลลูโลส (cellulosic fibers) (Mansfield et al., 1998) เอนไซม์ Endoglucanases จากตระกูล 45 (EG V) ได้ถูกพบว่าเป็นเอนไซม์ที่เจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว (aggressive enzymes) ขณะที่เอนไซม์ endoglucanases อยู่ในตระกูล 7 (EG I) เป็นเอนไซม์ที่เจริญเติบโตอย่างรวดเร็วน้อยที่สุด (Schu¨ lein et al., 1998) ดังนั้น ในการศึกษานี้เราต้องการหาว่า เอนไซม์ endoglucanases บริสุทธิ์ทั้งสอง จาก Gloeophyllum sp. จะแสดงให้เห็นประสิทธิภาพการ deink ที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกับการหาว่าการเติมเอนไซม์ hemicellulases บริสุทธิ์ลงไปในเอนไซม์ endoglucanases จะเป็นการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการ deink ได้อย่างไร นอกจากนี้การศึกษาดั้งเดิมเกี่ยวกับการ deinking ของกระดาษพิมพ์เลเซอร์ที่เกี่ยวข้องกับการใช้วิธีการลอยอนุภาค (flotation) เพื่อแยกหมึกจากเส้นใย ขณะที่เมื่อเร็วๆนี้ การแยกหมึกด้วยวิธีทางสนามแม่เหล็ก (magnetic deinking) ได้แสดงถึงความสามารถในการแยกอนุภาคหมึกจากเส้นใย บนพื้นฐานแมกนีไทต์ (magnetite) ที่ผสมอยู่ในหมึกสีจากเครื่องพิมพ์เลเซอร์ และเครื่องถ่ายเอกสาร (Pinder, 1996; Marchessault et al.,1997) ที่ครั้งแรก เราได้ผสมผสานเทคนิคนี้กับการประยุกต์ใช้เอนไซม์ และเปรียบเทียบผลกระบวนการกำจัดหมึกด้วยวิธีทางเอนไซม์:การลอยอนุภาคแบบดั้งเดิม (the conventional enzyme:flotation process)
Posted on: Wed, 15 Jan 2014 16:46:43 +0000
Trending Topics
© 2015