Бумага — это неотъемлемая часть нашей повседневной жизни, но как же она создаётся и откуда берет своё начало?
Древние египтяне создали ранний аналог бумаги на растительной основе, используя папирус — именно от этого слова и происходит название «бумага» (англ.: «paper»). Они добывали волокна из стебля растения папирус (Cyperus papyrus) — болотного тростника с цветами на верхушке, способного достигать в высоту до 5 метров. Древние египтяне укладывали волокна слоями, увлажняли их и затем прессовали, создавая лист. Листы папируса использовались для написания писем, ведения административных документов, а также для сочинения рассказов и религиозных текстов.

Однако куда больше похожий на современное производство бумаги процесс был изобретён более 2000 лет назад в Китае: стебли конопли варили до состояния однородной массы, формировали из неё лист и сушили. Этот метод производства бумаги распространился на запад и примерно 1400 лет назад достиг Багдада. Город быстро стал известен как центр бумажного производства и начал активно торговать бумагой и книгами.
Затем бумага попала в Европу, где средневековые европейцы изготавливали её, нарезая льняные и хлопчатобумажные тряпки, вымачивая их и обрабатывая. Первая фабрика по производству тряпичной бумаги появилась в европейских колониях Северной Америки в 1690 году.
Со временем бумажные фабрики столкнулись с нехваткой тряпок, и люди обратились к более дешёвому и доступному материалу — древесине.
Стоит отметить, что первая американская газета, напечатанная на бумаге из древесины, была выпущена в январе 1863 года — это был выпуск «Boston Weekly Journal».
Сегодня процесс производства бумаги начинается с того, что лесозаготовители вырубают деревья и доставляют их на бумажные фабрики. Для этого используют либо хвойные деревья, такие как сосна, ель и пихта, либо лиственные — дуб, берёзу и эвкалипт. Машины снимают кору, а внутреннюю часть древесины измельчают на мелкие кусочки, которые затем варят до получения вязкой массы. То, насколько долго и как именно варится эта масса, зависит от требуемых свойств готового продукта: если бумага должна быть прочнее или менее прозрачной, массу обрабатывают и варят более тщательно.
Клеточные стенки древесных клеток являются ключевым компонентом древесной/целлюлозной массы: клеточные стенки всех растений содержат целлюлозу, известную химикам как линейный полисахарид. Эти молекулы обладают высокой прочностью и гибкостью. Волокна целлюлозы также хорошо впитывают воду, оставаясь при этом достаточно прочными. Эти свойства делают её идеальным материалом для производства бумаги.
После варки целлюлозную массу перемешивают с водой, фильтруют на тканой сетке, чтобы сформировать лист, затем спрессовывают для удаления комков и воды, и высушивают. Раньше весь этот процесс выполнялся всего для одного листа, но теперь он механизирован и проходит намного быстрее.
Различные типы и сорта бумаги зависят от типа используемой целлюлозы, степени её измельчения или обработки, добавленных в древесную массу материалов, характеристик при формировании листов, таких как толщина, а также от химической обработки на заключительном этапе процесса, отмечает Эрика Редмонд (Ericka Redmond), химик и инженер по производству бумаги из Школы наук об окружающей среде и лесного хозяйства при Государственном университете Нью-Йорка.

«Процесс [производства бумаги] уже давно хорошо отработан», — говорит Редмонд.
Однако бумажная промышленность не является экологически чистой. Стоки от этого процесса могут содержать загрязняющие вещества, наносящие вред экосистемам и здоровью человека. Поэтому большинство нововведений в производстве бумаги направлено на поиск новых способов использования отходов, чтобы сделать процесс более устойчивым, снизить потребление химикатов и уменьшить количество загрязняющих веществ.
Многие бумажные фабрики могут самостоятельно вырабатывать энергию и быть самодостаточными, отмечает Редмонд. Пар, образующийся при варке древесной массы, может использоваться для обеспечения работы фабрики, а химические остатки процесса производства бумаги можно перерабатывать.
Инженеры по производству бумаги проводят исследования, чтобы сделать процесс более самодостаточным и понять, как вернуть химические остатки обратно в процесс, чтобы снизить уровень загрязнения, вызываемого этой индустрией.
По мере того как мир становится все более цифровым, бумага все реже используется для письма и печати, но спрос на картон и бумажную упаковку по-прежнему высок, рассказал Редмонд в интервью Live Science. Сейчас очень много упаковок поставляется в картонных коробках, а продуктовые магазины перешли с пластиковых пакетов на бумажные, поэтому бумажная промышленность работает над улучшением этих продуктов.
Одна из целей — сделать упаковку из переработанной бумаги прочнее и долговечнее. Редмонд сосредоточена на разработке экологичных покрытий для пищевой упаковки, например, компостируемых покрытий без пластика для внутренней стороны бумажных стаканчиков, которые создают барьер, не позволяющий им промокать или протекать.