Аннотация

Ферментативный размол предлагает устойчивую альтернативу механическому размолу для повышения качества вторичных бумажных волокон. В данном обзоре рассматриваются (а) преимущества и ограничения ферментативного размола и (б) наиболее часто используемые ферменты и их эффективность. Исследования с 2008 по 2023 год были систематически проанализированы с использованием скрининга PRISMA для оценки типов ферментов, экономии энергии и улучшения свойств бумаги. Результаты показывают, что ферментативный размол снижает энергопотребление до 20% при одновременном улучшении связывания волокон и обезвоживания. Целлюлазы и гемицеллюлазы являются наиболее эффективными ферментами, повышающими механическую прочность и снижающими расход воды. Однако ферментативный размол сам по себе часто недостаточен и требует дополнительного механического размола для достижения оптимальных результатов. Промышленное внедрение ферментативного размола остаётся ограниченным из-за проблем интеграции в процесс и оптимизации реакций. Данное исследование подчёркивает роль такого размола в продвижении целей циклической экономики и определяет будущие потребности в исследованиях, включая оптимизацию составов ферментов и разработку масштабируемых одностадийных решений для размола.

Ключевые слова: систематический обзор; ферменты; размол; переработанная бумага; биоэнергия; целлюлазы

Введение

Рециклинг является необходимостью и важной частью устойчивого развития в современном мире. В 2021 году 71,4% бумаги было переработано в Европе. Одним из материалов, наиболее тесно связанных с процессами рециклинга, является бумага, поскольку изначально это материал, производимый из текстильных отходов (Cabalová et al. 2011). Самые последние данные указывают на готовность всего общества вносить вклад в поддержание и сохранение этого достижения. Эти результаты стали возможны благодаря обмену передовым опытом и развитию межотраслевых альянсов, продвигаемых бумажной промышленностью. Хорошим примером такой стратегии является инициатива «4evergreen» — межотраслевой альянс, продвигаемый Конфедерацией европейских бумажных производств (CEPI) с целью представления всего жизненного цикла материалов на бумажной основе. Цель — достичь 90% уровня рециклинга волокнистых продуктов к 2030 году (Home - 4evergreen, 2025).

Использование переработанной бумаги даёт значительные экологические преимущества, поскольку оно влечёт за собой заметное снижение выбросов углекислого газа в диапазоне от 20% до 50% (SuFu | Tech-Enhanced Climate Consultancy, 2025) по сравнению с бумагой из первичных волокон. С другой стороны, в последнее десятилетие бумажная промышленность столкнулась с повышенным вниманием из-за растущей обеспокоенности по поводу водопользования и необходимости устойчивых практик, как в отношении производства переработанной, так и непереработанной бумаги. Тем не менее, производство бумаги на основе вторичных волокон, как правило, снижает потребность в водных ресурсах (TAPPI 2022; Naithani and Kathirvelu 2010).

Несмотря на преимущества рециклинга бумаги, технические проблемы препятствуют производительности и конкурентоспособности переработанной бумаги. Исследования были сосредоточены на понимании потери способности к набуханию и гибкости вторичных волокон, что в первую очередь объясняется роговизацией (hornification) — процессом, выявленным в 1992 году, который придаёт жёсткость полимерной структуре целлюлозных материалов при сушке или удалении воды (Cabalová et al. 2011). Это явление существенно снижает гибкость волокон — ключевой фактор прочности бумаги.

Размол является ключевым процессом в рециклинге, который повышает связывающую способность как первичных, так и вторичных волокон, помогая противодействовать потерям производительности, хотя он не может полностью обратить эффекты рециклинга. Ферменты в качестве агентов размола могут дополнительно улучшить прочностные свойства переработанной бумаги, одновременно снижая энергопотребление, делая процесс более устойчивым и эффективным (Bajpai et al. 2023).

Процесс производства бумаги, в частности механический размол, является весьма энергоёмким: энергопотребление составляет от 18% до 25% общих производственных затрат в мировой целлюлозно-бумажной промышленности (Bajpai 2011; Verma et al. 2016). Это создаёт как экономические, так и экологические проблемы, особенно в условиях роста цен на энергию и растущего давления с целью сокращения выбросов углерода. Ферментативный размол стал перспективной альтернативой или дополнительной технологией с потенциалом снижения энергопотребления при одновременном улучшении функциональных свойств вторичных волокон. Эти преимущества делают ферменты привлекательным инструментом в переходе к более устойчивым и эффективным системам производства бумаги.

Целлюлазы и гемицеллюлазы широко используются во вторичных массах для улучшения дренажной способности путём снижения уровня гелеобразных полисахаридов на поверхности волокон без увеличения количества мелкого волокна (Verma et al. 2010). Хотя ферментативный гидролиз может улучшить дренажную способность, необходим баланс для сохранения достаточного количества мелкого волокна для надлежащего межволоконного связывания. Исследования Verma et al. (2010) показали, что применение ферментов перед механическим размолом повышает выход волокна, при этом целлюлаза-5 значительно улучшает эффективность размола (Tang et al. 2012). Кроме того, сообщается, что коммерческие ферментные смеси, такие как Fiberzyme LBR®, снижают энергопотребление на 24% во время размола (Torres et al. 2012).

Амилазы также улучшают обработку вторичной массы путём удаления мелкого волокна и примесей, повышая механическую прочность волокон старого гофрированного картона (OCC) (Torres et al. 2012). На микроскопическом уровне ферментативные обработки в первую очередь воздействуют на поверхности волокон. Ксиланаза, например, вызывает эффект отслаивания, делая обработанные волокна более шероховатыми по сравнению с более гладкой поверхностью необработанной массы из-за отделения чешуек и нитей в результате ферментативного гидролиза (Salgueiro et al. 2016).

Ферментативная биотехнология улучшает набухание волокон при применении перед механическим размолом, что ведёт к потенциальной экономии энергии и улучшению физических свойств переработанной бумаги. Несмотря на преимущества, крупномасштабное применение ферментов в производстве бумаги используется только с 1986 года (Demuner et al. 2011). Для широкого внедрения ферментативные обработки должны демонстрировать стабильное и значительное промышленное воздействие, балансируя эффективность с экономической целесообразностью.

Внедрение ферментативных обработок в целлюлозно-бумажной промышленности сталкивается с техническими проблемами, включая необходимость контроля таких параметров, как pH и химические добавки, а также финансовые инвестиции, необходимые для модификации инфраструктуры (Kenealy and Jeffries 2003). Внедрение облегчается, когда ферменты могут быть интегрированы в существующие процессы. Однако недостаток всестороннего биохимического понимания и вариабельность отклика волокон на ферменты — механические волокна более устойчивы к целлюлазе, чем химические, — требуют дальнейших исследований (Kenealy and Jeffries, 2003). Восстановление прочности связи во вторичных волокнах имеет важное значение, особенно когда присутствуют такие добавки, как карбонат кальция, что делает щелочные целлюлазы более эффективными (Kenealy and Jeffries 2003).

Первоначально применение ферментов основывалось на открытии новых микроорганизмов, но технология рекомбинантной ДНК теперь позволяет клонировать и модифицировать ферменты для конкретных условий pH или температуры. Такие методы, как случайный мутагенез и модификации активного центра, дополнительно повышают эффективность ферментов. Текущие исследования продолжают оптимизировать ферментативные реакции, с такими достижениями, как иммобилизация ферментов, тем самым улучшая стабильность в экстремальных условиях, таких как высокие температуры или колебания pH (Maghraby et al. 2023).

Данный обзор предназначен для представления обновлённого обзора использования ферментов в качестве агентов, улучшающих прочностные свойства вторичных волокон в процессе размола. Он сосредоточен на двух основных исследовательских вопросах: (а) Каковы преимущества и ограничения ферментативного размола для вторичных волокон? (б) Какие ферменты наиболее часто используются для этого применения и каковы различия в их эффективности?

Ответы на вышеуказанные вопросы проясняются с учётом нескольких аспектов, таких как потенциал ферментов в содействии экономии энергии. Это различие особенно актуально, потому что ожидается, что ферменты будут вести себя по-разному на вторичных волокнах по сравнению с первичными из-за структурных изменений, таких как роговизация и повышенная гетерогенность, возникающие в результате процесса рециклинга. Также были оценены характерные различия между ферментативным размолом переработанных и первичных волокон, исследуя проблемы, с которыми сталкивается промышленность при внедрении этой технологии для восстановления прочностных свойств вторичных волокон.

Методология

Систематический обзор был проведён на основе заявления PRISMA 2020 (Page et al. 2021). Следующие шаги были использованы для руководства процессом.

Таблица 1. Ключевые слова, поисковые базы данных и сроки исследования

Был выполнен методичный поиск по базам данных. Как показано в Таблице 1, основными опрашиваемыми базами данных были Google Scholar, Paperity и Mendeley. Стоит отметить, что Google Scholar опрашивался через комбинации ключевых слов, перечисленные в Таблице 1, с использованием булева оператора TLAB (Title and Abstract), что позволило провести более строгий поиск на основе наличия выбранных ключевых слов в заголовке и аннотации статей, перечисленных в базе данных.

Скрининг и отбор включённых исследований

Всего было первоначально получено 1575 статей на основе релевантности заголовков. Они были отобраны по аннотации и соответствию целям исследования, затем организованы и отфильтрованы с использованием Rayyan. Критерии включения фокусировались на релевантности (ферментативный размол переработанной бумаги), периоде публикации (2008–2023), рецензируемых источниках и ключевых проблемах (технические, экономические и различия в эффективности). Автоматическое удаление дубликатов исключило 51 статью, а 1167 были отброшены из-за нерелевантности или языковых ограничений. Исключений по географическому происхождению не делалось. Процесс отбора следовал рекомендациям PRISMA 2020, как показано на Рис. 1.


Рис. 1. Диаграмма суммирует шаги, выполненные для отбора литературных источников. Она включает два метода идентификации: по базам данных и реестрам или через другие методы. Весь набор ссылок прошёл фазу скрининга для принятия решения о включении или невключении в обзор.

Таким образом, в общей сложности 1218 работ были удалены до процесса скрининга (раздел «Идентификация» на Рис. 1).

Переходя к фазе скрининга, отбор релевантной литературы проводился путём оценки и чтения заголовков и аннотаций для получения корпуса полных статей, оценённых на предмет приемлемости (357 статей были оценены, см. Рис. 1). Статьи с аннотациями/заголовками, не относящимися к таким темам, как фокус на переработанной бумаге и применение процесса размола к вторичным волокнам, были исключены. Другие статьи были исключены, так как сообщаемая информация была избыточной по сравнению с другими источниками (336 из 357). Ни одна статья не была исключена с этого момента, поскольку все они были релевантны цели данного обзора.

Дополнительный поиск был проведён через идентификацию другими методами (веб-сайты и поиск по цитированию, см. правый раздел Рис. 1). 110 записей, выявленных этим методом, все были исключены на этапе скрининга: 67 из-за неправильной темы, 3 из-за дублирования и 7 из-за отсутствия упоминания переработанной бумаги. В конце этапа скрининга 22 статьи были признаны строго релевантными целевой теме. Каждая запись была проверена независимо двумя авторами.

Оценка качества и сбор данных

Оценка качества 22 статей, отобранных в конце поиска литературы, проводилась в соответствии с указаниями инструмента оценки QualSyst (Kmet et al. 2004). Инструмент QualSyst предоставляет стандартизированные контрольные списки для оценки качества как количественных, так и качественных исследовательских работ. Каждый контрольный список содержит конкретные пункты, которые помогают рецензентам оценивать методологическую строгость и достоверность исследований. Ниже приведена Таблица 2, обобщающая эти пункты вместе с их пояснениями:

Таблица 2. Основные пункты, оцениваемые в процессе оценки качества отобранных исследований

Оценка источников проводилась путём применения двух различных контрольных списков, предложенных авторами, с разграничением качественных и количественных исследований. Эта процедура применялась к полнотекстовому скринингу независимо каждым автором. Несоответствия обсуждались до достижения консенсуса. Согласно предложенному протоколу, минимальный балл для признания статьи приемлемого качества составлял 0,55. Статьи, получившие оценку менее 0,55 от любого из авторов, были исключены.

Таким образом, 20 статей были окончательно включены в обзор. Оставшиеся 2 были исключены, так как средние баллы составили 0,50 и 0,32 соответственно. На Рисунке 2 обобщён протокол оценки качества.


Рис. 2. Диаграмма иллюстрирует процесс оценки качества, применённый к исследованиям, отобранным в соответствии с PRISMA 2020. Источники были классифицированы на количественные и качественные перед независимой оценкой каждым автором.

Результаты каждого из включённых исследований были независимо отобраны и обобщены авторами на основе их релевантности каждому из подпунктов в разделе «Результаты» обзора. Следовательно, авторы совместно решили, какие результаты включить в каждый подраздел.

Большинство сообщаемых результатов являются качественными, в то время как количественные представлены в терминах процентного увеличения или уменьшения (например, для механических прочностных свойств после ферментативной обработки или изменений в энергопотреблении). Данные сообщались непосредственно из источников без какой-либо статистической обработки или мета-анализа. Качественные данные, полученные из сравнения эффектов ферментативного размола на первичные и вторичные волокна, представлены в табличном формате для облегчения визуального сравнения между двумя применениями.

С другой стороны, распределение отобранных источников за рассматриваемый 15-летний период проиллюстрировано круговой диаграммой для выделения процентного распределения исследований по конкретным временным интервалам. Стоит отметить, что в дополнение к источникам, отобранным в соответствии с критериями протокола PRISMA 2020, 15 дополнительных источников были включены в раздел «Литература» для предоставления контекстной информации (например, данные о тенденциях рециклинга во Введении). Эти работы были отобраны на основе соответствия следующим критериям: точность, авторитетность, объективность, актуальность и охват. Данный обзор не был зарегистрирован, и протокол не готовился.

Обзор основных характеристик отобранных исследований

В Таблице 3 обобщены ключевые характеристики исследований, включённых в данный систематический обзор, в соответствии с процессом отбора на основе рекомендаций PRISMA 2020 (Page et al. 2021) и протокола оценки качества (Kmet et al. 2004).

Таблица 3. Сводка основных характеристик отобранных источников

Таблица 3 даёт обзор основных характеристик исследований, включая сведения об авторах, год публикации, используемое в исследовании сырьё и ключевые выводы. Это резюме облегчает всестороннее сравнение включённых исследований и подчёркивает их вклад в общий синтез доказательств.

Результаты

В данном разделе представлен обзор применения ферментов для размола вторичных масс, основанный на их преимуществах и недостатках. Также он связывает основные ферментные классы, используемые для этой цели, с результатами тематических исследований, описанных в литературе, фокусируясь как на эффектах ферментативной обработки на прочностные свойства переработанной бумаги, так и на дренажных способностях вторичных масс. Кроме того, исследуется эволюция биорафинирования с учётом его комбинации с другими обработками, такими как добавление целлюлозных нанофибрилл в бумажную массу для повышения её механической прочности. Наконец, вводятся общие соображения о потенциале ферментов в снижении энергопотребления при рециклинге бумаги, чтобы поразмышлять о вкладе ферментативного размола в циклическую экономику, которая предполагает максимизацию ценности материалов и минимизацию отходов.

Применение ферментов в процессе размола вторичных волокон направлено на модификацию качества волокна на молекулярном уровне, улучшая эффективность механического размола на макроуровне. Многолетние исследования в этой области доказали, что с каждым циклом рециклинга качество бумажной массы ухудшается из-за нежелательных изменений свойств волокон и возникновения более высокого сопротивления обезвоживанию по сравнению с первичными волокнами (Torres et al. 2012).

Как уже было описано во введении, ферменты могут быть полезны для частичного восстановления свойств, которые делают целлюлозные материалы пригодными для производства бумаги, таких как улучшение механической прочности и дренажной способности (Liu et al. 2012). Однако успешное применение ферментов обязательно основывается на тщательном подборе правильных ферментов для конкретной композиции фабрики, условий процесса и химии воды (Singh and Bhardwaj 2011; Jevtovic et al. 2024).

Несмотря на контроль этих факторов, применение ферментативного размола в качестве дополнения к традиционному механическому процессу всё ещё может быть сложной задачей. Интересный анализ преимуществ и недостатков использования ферментов для размола бумажной массы был проведён Torres et al. (2012). В Таблице 4 обобщены их соображения, показывающие соответственно преимущества и недостатки ферментативного размола для первичных и вторичных волокон.

Таблица 4. Преимущества и недостатки ферментативного размола для первичных и вторичных волокон

Примечательно, что ферменты используются и на других стадиях обработки волокна, помимо размола, таких как биоварка для первичных волокон и улучшение деинкинга вторичных волокон. При биоварке, где щепа обрабатывается грибами белой гнили перед механической варкой, быстрая скорость роста грибов как источника ферментов делает процесс применимым для снижения высокой энергетической потребности при размоле (Torres et al. 2012). В случае деинкинга макулатуры ферменты помогают снизить использование таких химикатов, как NaOH, силикаты и поверхностно-активные вещества (Torres et al. 2012).

В дополнение к различиям в сильных и слабых сторонах применения ферментов для размола двух типов волокон, данное исследование выявило существенный дефицит научной литературы по применению ферментативной технологии для размола вторичных волокон. Данные, представленные на Рис. 4, подчёркивают это явление, указывая на сопротивление её расширению для обработки переработанных масс.


Рис. 3. График иллюстрирует распределение отобранных источников за 15-летний период, подчёркивая прогрессирующий недостаток релевантной литературы по теме со временем.

Ферментативные классы, используемые в биорафинировании: влияние на прочностные свойства переработанной бумаги

Целлюлазы и гемицеллюлазы

Целлюлазы и гемицеллюлазы являются ключевыми ферментами в деградации растительной биомассы и углеродном цикле, поскольку они расщепляют целлюлозу и гемицеллюлозы на растворимые сахара. В то время как целлюлазы разрушают целлюлозу, гемицеллюлазы воздействуют на такие соединения, как ксиланы и глюкоманнаны, посредством модульного ферментативного действия, где углевод-связывающие модули облегчают взаимодействие с нерастворимыми полисахаридами (Wilson 2009; Yi 2021).

В бумажной промышленности эти ферменты улучшают дренажную способность массы без ущерба для механических свойств бумаги. Pommier et al. (1990) продемонстрировали, что смесь целлюлаз и гемицеллюлаз может оптимизировать этот процесс (Maximino et al. 2011). Maximino et al. (2011) исследовали ферментативную обработку вторичных волокон с использованием Pergalase 40 — коммерческой смеси целлюлаз и гемицеллюлаз, полученной из Trichoderma longibrachiatum. Их исследование, проведённое на переработанной промышленной массе, показало, что обработка с дозировкой фермента 5,2 МЕ/г, концентрацией массы 5% и временем обработки 30 минут с последующим размолом при 2000 оборотах в мельнице PFI привела к улучшению дренажной способности и экономии энергии примерно на 36% (Maximino et al. 2011).

Tang et al. (2012) сосредоточились на влиянии обработки ферментом целлюлазой на энергопотребление и механические свойства старого гофрированного картона (OCC). Их исследование сравнивало различные составы целлюлаз, заключив, что Novozyme Fibercare D был наиболее эффективным для снижения энергопотребления при размоле, в то время как Fibercare U показал лучшие упрочняющие эффекты на бумажные листы. Эти результаты подчёркивают важность выбора подходящего фермента для конкретного сырья для достижения наилучшего баланса между развитием прочности и энергоэффективностью (Biricik and Atik 2012).

Лакказы

Лакказы — класс медьсодержащих оксидоредуктазных ферментов — становятся ценными инструментами в промышленных применениях благодаря своей способности окислять широкий спектр соединений (Weiss et al. 2023; Yadav et al. 2023). В сочетании с медиатором они могут эффективно окислять нефе­нольные лигниновые соединения, что делает их полезными при обработке вторичных бумажных волокон. Выбор медиатора существенно влияет на конечные свойства бумаги (Castilla-Marroquin et al. 2023).

Chen et al. (2012) продемонстрировали, что использование 1-гидроксибензотриазола (HBT) в качестве медиатора с коммерческой массой OCC привело к наивысшей прочности бумаги, увеличив содержание карбоксильных групп на 21% по сравнению с необработанной массой. Это усилило набухание волокон, что привело к улучшению механических свойств. Анализ методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье показал, что в ходе обработки лакказа-HBT образовались новые карбоновые кислотные группы. Исследование также протестировало альтернативные медиаторы — ABTS и VA, — обнаружив, что VA улучшил прочностные свойства в меньшей степени, чем HBT, в то время как ABTS не показал значительных преимуществ (Chen et al. 2012).

Природные медиаторы, такие как галловая кислота, сирингиловый спирт и феруловая кислота, также изучались в системах лакказа-медиатор. Волокна OCC, обработанные только лакказой, приобрели способность к автоадгезии и более шероховатую текстуру поверхности по сравнению с необработанными волокнами (Si-Yang et al. 2010). Кроме того, влагопрочность значительно улучшилась: обработанная лакказой масса увеличила прочность на влажное кольцевое сжатие на 23,75%, в то время как включение природных медиаторов дополнительно повысило прочность на 29,9% (галловая кислота), 46,0% (сирингиловый спирт) и 50,6% (феруловая кислота) (Si-Yang et al. 2010). Эти результаты подчёркивают важность выбора подходящей комбинации лакказа-медиатор для оптимизации механических свойств при обработке вторичных волокон.

Ферментные смеси

В дополнение к исследованиям, сосредоточенным на конкретных семействах ферментов, несколько работ изучали эффекты коммерческих ферментных смесей на различные типы вторичных волокон. Verma et al. (2016) продемонстрировали двухстадийную деинкированную макулатуру, обработанную четырьмя ферментными смесями, каждая из которых различалась по активности эндоглюканазы и экзоглюканазы. Несмотря на различия в составе, все ферментные продукты увеличили индекс разрыва бумажных листов при более высоких дозировках ферментов. Однако степень улучшения зависела от доминирующего фермента в смеси. Наибольшее увеличение (16%) наблюдалось с ферментом EG-D — инженерной смесью, состоящей преимущественно из эндоглюканаз с побочной активностью целлобиогидролазы, которая также показала лучшее улучшение дренажа массы. Напротив, смесь A почти не оказала влияния на прочность на разрыв, как и смесь B, обе из которых содержали многокомпонентный препарат с более высокой активностью целлобиогидролазы. Смесь C, которая сочетала как эндоглюканазную, так и целлобиогидролазную активность, негативно повлияла на длину волокон массы (Verma et al. 2016).

Коммерческие ферментные смеси продолжают развиваться по мере продвижения исследований в области оптимизации составов. Один из примеров — Maxymize 3504 от Buckman, продукт для модификации волокна, разработанный для переработанной бумаги. При тестировании на массе OCC он обеспечил аналогичные прочностные свойства при уменьшенном размоле и повышенной скорости машины по сравнению с более ранним продуктом Buckman (Covarrubias and Denowski 2017).

Влияние ферментов на дренажную способность вторичных масс

Вторичные волокна влияют на дренажную способность массы из-за своих структурных характеристик, таких как высокая фибрилляция, короткая длина волокна и наличие мелкого волокна и примесей. По сравнению с первичными волокнами они обладают более низкой дренажной способностью, что делает их более плотными и устойчивыми к удалению воды. Такие ферменты, как целлюлазы, гемицеллюлазы, маннаназы и амилазы, могут улучшать дренаж и повышать производительность (Singh Rashmi 2011).

Ключевым ферментативным действием на волокна является «эффект отслаивания» (peeling effect), при котором ферменты удаляют фибриллы и волоконные пучки, снижая гидрофильность волокон и облегчая их обезвоживание. Надлежащий контроль ферментативных реакций необходим для предотвращения чрезмерного укорочения волокон. Эффект отслаивания также увеличивает удельную поверхность волокон, повышая эффективность последующих процессов, таких как введение добавок или дальнейшие ферментативные обработки, улучшая качество массы и формование бумаги (Singh Rashmi 2011; Liu et al. 2012).

Исследование 2022 года показало, что ферменты из латекса Carica papaya изменяют морфологию волокон массы, приводя к эрозии поверхности и повышению мутности воды. Обработанные волокна развили структуры, напоминающие микросталагмиты, которые функционируют как места хранения воды. Использование этого биоактиватора снизило степень помола массы и уменьшило среднее содержание воды до 2,89%. Эти эффекты согласуются с теми, что наблюдаются при ферментативных обработках целлюлозы, где расщепление более крупных молекул снижает вязкость, улучшая поток воды и дренаж (Anisa et al. 2022).

Эндоглюканазы предлагают другой ферментативный подход к улучшению дренажа массы. Они специфически воздействуют на аморфные области целлюлозы, расщепляя β-1,4-гликозидные связи и создавая новые концы цепей для дальнейшего гидролиза целлобиогидролазами. Эндоглюканазы повышают степень помола массы без негативного влияния на свойства волокон (Nagl et al. 2021). Verma et al. (2010) исследовали щелочестабильную эндоглюканазу из Pycnoporus sanguineus NFCCI-3628, которая значительно улучшила дренажную способность массы на 9–14% и повысила такие свойства бумаги, как индекс разрыва и гладкость. Исследование было сосредоточено на селективном гидролизе ультрамелкого волокна для оптимизации скорости дренажа и эффективности производства бумаги (Verma et al. 2010).

Связанное исследование, опубликованное в 2017 году, дополнительно подтвердило, что щелочестабильная эндоглюканаза из Pycnoporus sanguineus улучшила дренажную способность на 9–14%. Фермент также улучшил свойства бумаги, вероятно, благодаря гидролизу низкомолекулярных углеводов и частичной деградации кристаллической структуры целлюлозы, что способствовало дополнительному водородному связыванию между целлюлозой и молекулами воды (Kumar et al. 2021).

Влияние комбинированных обработок на свойства вторичных волокон

Значительные результаты были получены при комбинировании ферментативных обработок с неферментативными методами для улучшения свойств переработанной бумаги. В одном исследовании изучалось влияние размола и ультразвуковой обработки на массы, полученные из послепотребительского картонного лома, перед ферментативной обработкой целлюлазой, гемицеллюлазой или их смесью. Размол в мельнице PFI (0, 400, 800 и 1200 оборотов) и ультразвук (0, 10, 20 и 30 мин) применялись до ферментативных обработок (da Silva et al. 2013). Комбинация механического размола с ферментативными обработками привела к более высокому сопротивлению дренажу по сравнению с необработанной массой, в то время как ультразвуковая обработка с ферментами оказала более мягкое воздействие. Размол в мельнице PFI в сочетании с ферментами значительно улучшил свойства межволоконного связывания, такие как индекс разрыва и прочность на кольцевое сжатие. Напротив, ультразвуковая обработка с ферментами улучшила свойства, связанные с прочностью отдельных волокон, такие как индекс раздирания и объёмная масса (da Silva et al. 2013).

Другой успешный подход включал эндоксиланазу из Thermomyces lanuginosus, применённую после предварительной обработки ультравысоким гидростатическим давлением (UHP) при 300–600 МПа в течение 10 минут. Предварительная обработка UHP улучшила ферментативное действие, повысив доступность волокон, увеличив гидролиз ксилана на 10–20%. Это привело к увеличению прочностных свойств до 30%, особенно прочности на разрыв и сопротивления продавливанию (Salgueiro et al. 2016).

Кроме того, комбинация биорафинирования с добавлением целлюлозных нанофибрилл (CNF) положительно повлияла на конечные характеристики бумаги. В одном исследовании изучалось применение эндо-β-1,4-глюканазы на волокнах, полученных из смеси recovered-материалов, с последующим добавлением CNF (0–3 мас.%). Увеличение содержания CNF улучшило все механические свойства бумаги. При 3 мас.% CNF длина разрыва увеличилась на 21%, в то время как модуль Юнга и Scott Bond улучшились на 55%. Эти улучшения сделали бумагу пригодной для высокоэффективных применений (Delgado-Aguilar et al. 2015).

Факторы, влияющие на эффективность ферментативного размола вторичных волокон

Одним из ключевых факторов, влияющих на ферментативную предобработку вторичных волокон, является момент введения фермента в технологическую последовательность — а именно, добавляется ли фермент до или после механического размола, — поскольку это существенно влияет на результирующие свойства бумаги. Исследование Maximino et al. (2013) изучало этот эффект на небелёной промышленной массе как с размолом, так и без него. Композиция переработанной массы включала 56,5% OCC, 37,5% крафт-лайнерных бумаг и 6% печатных и писчих бумаг. Статистический анализ выявил, что variations в концентрации массы и дозировке фермента (Pergalase 40) оказывали противоположное влияние на дренажную способность в зависимости от того, применялся ли фермент до или после механического размола. При применении к неразмолотой массе фермент улучшал дренажную способность, особенно в условиях 10% концентрации массы и дозировки фермента 5,2 МЕ/г (Maximino et al. 2013).

Однако когда ферментативная обработка сопровождалась механическим размолом в мельнице PFI, масса демонстрировала повышенную кажущуюся плотность листа, индекс разрыва и содержание мелкого волокна. Напротив, применение фермента после промышленного размола не улучшило ни дренажную способность, ни связывание. Дальнейший размол этой массы в мельнице PFI даже снизил индекс разрыва по сравнению с необработанной массой. Было высказано предположение, что в этом случае фермент негативно повлиял на поверхности волокон, ослабив межволоконное связывание. Это указывает на то, что ферментативная обработка улучшает дренажную способность и прочность на разрыв при применении до промышленного механического размола (Maximino et al. 2013).

В поддержку этого, исследование 2015 года Hossein et al. (2015) изучало различные последовательности ферментативных и механических обработок. В их исследовании использовалась смесь вторичных волокон из 70% офисной макулатуры и 30% книжной бумаги, роспущенная в контролируемых условиях (30 мин, 10% концентрация, 40°C). Сравнивались два метода обработки: ферментативная обработка с последующим размолом перед деинкингом (метод ERD) и размол с последующей ферментативной обработкой перед деинкингом (метод RED). Ожидалось, что метод RED приведёт к образованию большего количества мелкого волокна из-за первичного размола, которое затем будет удалено посредством ферментативного гидролиза, улучшая дренаж. Эти результаты подтвердили не только улучшение дренажа, но и улучшение прочностных и оптических свойств, подчёркивая сложные эффекты различного мелкого волокна на свойства бумаги. Однако применение размола после ферментативной обработки (метод ERD) негативно повлияло на свойства волокон и эффективность флотации для удаления краски.

Эти результаты подчёркивают важность последовательности, в которой применяются ферментативный и механический размолы, для оптимизации свойств бумаги (Hossein et al. 2015). Дальнейшее исследование Ghosh et al. (2018) изучало, как pH влияет на ферментативный размол массы OCC с использованием коммерческой ферментной смеси «Enzyme A». Исследование проверяло, улучшит ли повышение pH с 7,5 до 10 во время ферментативного размола конечные свойства бумаги. Используя дисковую мельницу для достижения реалистичных условий, они обнаружили, что ферментативная обработка улучшила повторное набухание волокон и повысила прочность бумаги при заданной энергии размола. Однако повышение pH до 10 не оказало значительного эффекта по сравнению с обработкой при pH 7,5. Это указывает на то, что, хотя многие факторы влияют на ферментативный размол, корректировка pH не всегда даёт преимущества и должна тщательно рассматриваться в зависимости от состава массы (Ghosh et al. 2018).

В целом, несмотря на изменчивость процесса, обширная литература поддерживает применение ферментов в промышленном размоле переработанной массы, поскольку их эффекты, как правило, положительны. Однако ферментативные реакции должны тщательно контролироваться и адаптироваться к конкретным процессам и составам волокон для обеспечения оптимальных результатов.

Потенциал ферментов в снижении энергопотребления при переработке бумаги

Энергопотребление составляет от 18% до 25% производственных затрат в мировой целлюлозно-бумажной промышленности, что делает его критически важной проблемой из-за роста цен на энергию и истощения запасов ископаемого топлива (Bajpai 2011; Verma et al. 2016). Размол имеет важное значение для оптимизации бумагообразующих свойств, особенно для вторичных волокон, поскольку он помогает противодействовать ослабляющим эффектам повторных циклов рециклинга (Verma et al. 2016; Kumar et al. 2021).

Использование ферментов при размоле вторичных волокон предлагает перспективную стратегию снижения энергопотребления и повышения устойчивости процесса производства бумаги. Несколько тематических исследований, приведённых ниже, подчёркивают влияние ферментативных обработок на энергоэффективность.

Снижение нагрузки на рафинёр на 4 кВт·ч/т наблюдалось при сравнении Maximyze 3504 от Buckman со смесью ферментов второго поколения от той же компании (Covarrubias and Denowski 2017). Исследование размола беленой и небелёной смешанной массы с помощью целлюлазы/гемицеллюлазы сообщило о снижении энергии размола на 15–20%, причём большая эффективность наблюдалась для беленой массы (Yi 2021).

FiberCare® D — богатый эндоглюканазой фермент целлюлазы, разработанный Novozymes, — как было показано, повышает ходкость вторичного сырья и снижает потребление пара на сушку при применении после механического размола (Kumar et al. 2021). Исследователи из La Cellulose du Pin продемонстрировали, что смесь целлюлазы и гемицеллюлазы улучшила степень помола переработанных масс, повысив дренаж и позволив увеличить скорость бумагоделательной машины, что привело к заметной экономии энергии и затрат (Bajpai 2011).

Несмотря на эти преимущества, ферментативный размол переработанной массы требует тщательного контроля параметров реакции. Концентрация массы значительно влияет на энергозатраты; например, при 45°C ферментативная обработка при 5% концентрации массы требует на 110% больше тепловой энергии, чем при 10% концентрации массы, что влияет на затраты на внедрение (Maximino et al. 2011).

Хотя ферментативный размол эффективно снижает энергопотребление для вторичных волокон, его воздействие ещё более выражено при размоле первичных волокон. Исследование северной беленой сульфатной хвойной целлюлозы показало, что предварительная обработка целлюлозой, особенно с целлюлозосвязывающими доменами (CBD), снизила энергию размола на 13–24%. Напротив, целлюлазы без CBD были менее эффективны в адсорбции на волокнах и гидролизе. Эта экономия энергии превосходит показатели, о которых сообщили Kumar et al. (2021) для переработанной массы, где максимальное наблюдаемое снижение энергии размола составило 20% (Hossein et al., 2015; Kumar et al., 2021). Эти результаты подчёркивают существенный потенциал ферментативно-ассистированного размола в повышении энергоэффективности, с заметными экономическими выгодами в зависимости от типа волокна и условий процесса.

Обсуждение

В данном исследовании был проведён обзор современного состояния ферментативного размола с особым акцентом на вторичные волокна с целью выявления пробелов в прошлых исследованиях и понимания как потенциала, так и ограничений этого типа технологии. Как упоминалось в разделе результатов, дефицит литературы, посвящённой применению ферментов к переработанным массам, поразителен. Был выявлен более низкий эффект ферментов на модификацию вторичных волокон по сравнению с первичными; при этом предпринимались попытки раскрыть поперечные аспекты отобранных исследований, чтобы объяснить это явление.

Как продемонстрировали Torres et al. (2012) (см. Таблицу 1), ферментативный размол вторичных масс должен сочетаться с механическими обработками, чтобы быть эффективным. Несмотря на это, экономия энергии, достигаемая при комбинации ферментативного и механического размола, всё ещё заметно ниже, чем для первичных волокон. Эти ограничения подтверждаются другими исследованиями, упомянутыми в данной работе. Действительно, механические свойства конечной бумаги, произведённой из смеси послепотребительских масс в работе Maximino et al. (2011), были значительно улучшены только при комбинации ферментативной обработки и механического размола в мельнице PFI при 2000 об/мин. Также положительный эффект на энергопотребление был обнаружен исключительно при применении обеих технологий. Аналогичные результаты описаны для экспериментов с несколькими ферментами из семейства Novozyme Fibercare; независимо от различий в производительности, все они требовали совместной обработки массы в мельнице PFI, показывая, что каждый фермент был способен снизить число оборотов/мин в одинаковой степени, не будучи способным использоваться в качестве одностадийной обработки для восстановления свойств волокон.

Ещё одной общей чертой среди проанализированной здесь литературы является важность контроля длинного ряда факторов при ферментативной обработке вторичных волокон. Среди них точка введения конкретного фермента в производственный поток может иметь решающее значение для результата размола. Например, наилучшие результаты с точки зрения дренажной способности и индекса разрыва были получены, когда фермент Pergalase 40 применялся к вторичной массе с последующим механическим размолом в мельнице PFI, в то время как изменение порядка обработки не привело к улучшению дренажной способности или межволоконного связывания.

Однако, как уже упоминалось, механический размол — не единственное неферментативное воздействие, применяемое к вторичным массам в сочетании с ферментами. Например, комбинация ферментов с размолом в мельнице PFI или ультразвуковой обработкой нацелена на различные характеристики волокон: первая tends быть более эффективной в улучшении межволоконного связывания, в то время как вторая в первую очередь повышает внутреннюю прочность отдельных волокон. Важно отметить, однако, что и мельницы PFI, и ультразвуковая обработка являются преимущественно лабораторными инструментами, используемыми для имитации промышленных процессов размола. Хотя было показано, что мельница PFI достаточно точно воспроизводит эффекты промышленных рафинёров — в частности, дисковых рафинёров, обычно используемых на бумажных фабриках, — всё же существуют различия в передаче энергии, взаимодействии волокон и масштабируемости процесса. Это методологическое различие частично объясняет наблюдаемый дефицит экспериментальных данных по ферментативному размолу в промышленных условиях. Многие опубликованные исследования происходят из академических учреждений, использующих лабораторное оборудование, в то время как данные промышленного масштаба — часто генерируемые внутри бумажных компаний — обычно не раскрываются из-за конфиденциальности и конкурентных соображений. По мере того как ферментные процессы всё чаще внедряются в масштабе, всё меньше информации становится общедоступной. Тем не менее, систематические обзоры, подобные настоящему, остаются crucial, поскольку они консолидируют доступные знания и поддерживают более широкое внедрение ферментативных обработок путём выявления передаваемых идей и пробелов в исследованиях.

Основываясь на этих тенденциях в применении ферментов к вторичным волокнам среди различных проконсультированных источников, можно предположить, что прогрессирующее сокращение экспериментальных работ или обзоров, опубликованных о ферментативном размоле вторичных волокон, может быть в основном объяснено следующими соображениями:

- Насколько нам известно, ферментативный размол не является широко применимым в качестве одностадийной обработки для размола вторичных волокон в промышленном масштабе. Он всё ещё нуждается в комбинации с другими неферментативными методами. Некоторые из них основаны на физике, такие как механический размол и ультразвук; другие являются химическими, например, добавление небольших количеств CNF в суспензии массы в качестве упрочняющих агентов.
- Большой набор факторов должен быть взят под контроль при применении ферментов к вторичным массам. Среди них значение pH fundamental для действия фермента на волокна, особенно для достижения удовлетворительного уровня фибрилляции, межволоконного связывания и конечной прочности получаемой бумаги.
- Гетерогенность сырья является дополнительным аспектом, который следует учитывать при исследовании оптимизации параметров реакции.
- Преимущество в экономии энергии гораздо более очевидно для первичных волокон, чем для переработанных. Например, ферментативный размол химических беленых масс с ксиланазой был связан с большим снижением потребности в энергии. Учитывая, что переработанная бумага часто не отбеливается для снижения использования опасных химикатов и воды, снижение энергопотребления не сопоставимо с первичной беленой бумагой.
- Не существует общего консенсуса относительно лучшего фермента для получения определённого эффекта на бумажные волокна. Различные ферменты часто используются в комбинации, такие как целлюлазы и гемицеллюлазы, для достижения конкретных свойств конечной бумаги.

Однако в свете рассмотренной литературы авторы приходят к выводу, что наиболее эффективными ферментными препаратами для ферментативного размола вторичных волокон являются те, которые состоят из целлюлаз и гемицеллюлаз, особенно в коммерческих смесях, адаптированных для обработки массы. Среди них составы, богатые эндоглюканазой, такие как FiberCare D от Novozyme и Maximyze 3504 от Buckman, показали превосходную производительность в улучшении дренажа и механических свойств при обеспечении экономии энергии до 24%. Эти ферменты действуют селективно на поверхностях волокон, способствуя фибрилляции и связыванию волокон без чрезмерного образования мелкого волокна. Гемицеллюлазы, особенно ксиланазы, способствуют деградации гемицеллюлозных соединений, которые препятствуют дренажу, дополнительно оптимизируя обрабатываемость массы. Лакказы, особенно в комбинации с подходящими медиаторами, такими как HBT или природные соединения, такие как сирингиловый спирт, также проявляют перспективность в улучшении связывания волокон и влагопрочности посредством окислительных механизмов.

Наиболее эффективные результаты неизменно сообщались, когда ферментативные обработки применялись до механического размола, что подчёркивает синергетический эффект совместных ферментативно-механических обработок. Следовательно, рекомендуемый подход для промышленного применения предполагает адаптированные ферментные смеси — преимущественно на основе эндоглюканаз, гемицеллюлаз и селективно используемых лакказ, — применяемые в комбинации с механическим размолом в оптимизированных условиях процесса для обеспечения как повышения качества волокон, так и энергоэффективности.

Выводы и перспективы

В заключение, использование ферментов при размоле переработанной бумаги предлагает несколько значительных преимуществ.

1. Ферменты могут повысить эффективность процесса варки, что ведёт к получению более качественных волокон и улучшению выхода массы. Этот биотехнологический подход снижает потребность в агрессивных химикатах, делая процесс более экологичным.

2. Использование ферментов при обработке переработанной массы также может быть экономически эффективным, если найдена правильная комбинация фермент-композиция и достигнута хорошая оптимизация параметров реакции. Кроме того, ферментативные обработки могут помочь минимизировать энергопотребление и водопользование, что соответствует устойчивым практикам в бумажной промышленности.

3. В целом, интеграция ферментов в размол переработанной бумаги представляет собой перспективную стратегию для продвижения как экологической устойчивости, так и качества продукции в процессе производства бумаги. Дополнительным преимуществом ферментативного размола является его более мягкое воздействие на волокна по сравнению с механической обработкой, достигающее размягчения и селективной модификации компонентов волокна. Однако необходимы дальнейшие исследования для снижения текущих ограничений биорафинирования, таких как необходимость непрерывной оптимизации параметров процесса, его зависимость от вспомогательных механических обработок и относительно ограниченная выгода с точки зрения экономии энергии для вторичных волокон. Кроме того, необходимо уделять внимание потенциальному повреждению волокон, вызванному чрезмерной ферментативной активностью, — особенно в случаях передозировки, — что может привести к перегидролизу, ослаблению волокон и снижению прочности на разрыв. Ещё одним важным соображением для промышленного внедрения является удаление или инактивация остаточных ферментов после обработки для предотвращения непреднамеренных последующих эффектов и обеспечения стабильности процесса. Решение этих технических проблем посредством целевых исследований и промышленных испытаний будет ключом к полному раскрытию потенциала ферментативного размола в крупномасштабных применениях.

4. Продвижение исследований в области молекулярного моделирования могло бы стать отправной точкой для возрождения интереса научного сообщества к этой теме, желательно посредством создания улучшенных ферментов, которые могли бы функционировать в качестве одностадийной обработки для размола вторичных волокон более экологичным способом.

Список литературы:

1. Anisa, N., Darmadi, D. B., Sugiono, S., Ngafwan, N., Effendy, M., and Wardana, I. N. G. (2022). "The role of Carica papaya latex bio-catalyst in recycling of used fibre pulp," *Arabian Journal of Chemistry* 15(7), article 103952. DOI: 10.1016/j.arabj.2022.103952

2. Bajpai, P. K. (2011). "Emerging applications of enzymes for energy saving in pulp and paper," *IPPTA J.* 23(1), 181–186.

3. Bajpai, P., Mishra, S. P., Mishra, O. P., Kumar, S., and Bajpai, P. K. (2023). "Use of enzymes for reduction in refining energy – laboratory studies," *TAPPI Journal* 5(11), 25–26.

4. Biricik, Y. and Atik, C. (2012). "Effect of cellulase treatment of long fiber fraction on strength properties of recycled corrugated medium," *African Journal of Biotechnology* 11(58), 12199–12205. DOI: 10.5897/ajb12.506

5. Cabalová, I., Kačik, F., Geffert, A., and Kačiková, D. (2011). "The effects of paper recycling and its environmental impact," www.intehopen.com

6. Castilla-Marroquin, J. D., Hernández-Rosas, F., and Hernández-Martínez, R. (2023). "Agro-industrial wastes in bacterial laccase production by submerged and solid-state fermentation," *Bacterial Laccases: Engineering, Immobilization, Heterologous Production, and Industrial Applications* 2024, 11–24. DOI: 10.1016/B978-0-323-91889-3.00010-8

7. Chen, Y., Wan, J., Ma, Y., Tang, B., Han, W., and Ragauskas, A. J. (2012). "Modification of old corrugated container pulp with laccase and laccase-mediator system," *Bioresource Technology* 110, 297–301.

8. Covarrubias, R. M. and Denowski, D. H. (2017). "Buckman develops third generation Maximyze® for recycled packaging," *World Pulp and Paper*, 5 pages.

9. da Silva, J. C., de Oliveira, R. C., Batalha, L. R., and Manfredi, M. (2013). "Combination of enzymatic, mechanical, and ultrasonic treatments for improvement of the properties of secondary pulps," *Cerne* 19(4), 653–660. DOI: 10.1590/S0104-77602013000400016

10. Delgado-Aguilar, M., Tarres, Q., Puig, J., Boufi, S., Blanco, A., and Mutje, P. (2015). "Enzymatic refining and cellulose nanofiber addition in papermaking processes from recycled and deinked slurries," *BioResources* 10(3), 5730–5743. DOI: 10.15376/biores.10.3.5730-5743

11. Demuner, B. J., Pereira Junior, N., and Antunes, A. M. S. (2011). "Technology prospecting on enzymes for the pulp and paper industry," J. Technol. Manag. Innov.* 6(3), 149–158. DOI: 10.4067/S0718-27242011000300001

12. Ghosh, A., Thornton, B., and Hart, P. W. (2018). "Effect of pH and enzymes on strength of recycled fibers during refining," *TAPPI Journal* 17(7), 407–415. DOI: 10.32964/TJ17.07.407

13. Home - 4evergreen. (2025, January 15). 4evergreen. https://4evergreenforum.eu/

14. Hossein, M.-A., Talaeipour, M., Hemmasi, A.-H., Bazyar, B., and Mahdavi Feyz-Abadi, S. (2015). "Effects of sequencing enzyme application and refining on dip properties produced from mixed office wastepaper," *BioResources* 10(3), 4768–4783. DOI: 10.15376/biores.10.3.4768-4783

15. Jevtovic, D., Zivkovic, P., Milivojevic, A., Bezbradica, D., and Van Der Auwera, L. (2024). "Reduction of fines in recycled paper white water via cellulase enzymes," *BioResources* 19(1), 635–655.

16. Kenealy, W. R., and Jeffries, T. W. (2003). "Enzyme processes for pulp and paper: A review of recent developments," *ACS Symposium Series* 845, 210–239. DOI: 10.1021/bk-2003-0845.ch012

17. Kmet, L. M., Lee, R. C., and Cook, L. S. (2004). "Standard quality assessment criteria for evaluating primary research papers from a variety fields," www.ahfmr.ab.ca/hta

18. Kumar, A., Tazeb, A., and Ram, C. (2021). "Enzyme-assisted pulp refining: An energy saving approach." *Physical Sciences Reviews* 6(2). DOI: 10.1515/PSR-2019-0046

19. Kumar, V. P., Kant, B. N., and Pratap, S. S. (2017). "Upgradation of recycled pulp using endoglucanase enzyme produced by Pycnoporus sanguineus NFCCI-3628," *Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering International English Edition*, 36(2), 191–201. DOI: 10.30492/ijcce.2017.26706

20. Liu, J., Hu, H., Xu, J., and Wen, Y. (2012). "Optimizing enzymatic pretreatment of recycled fiber to improve its draining ability using response surface methodology," *BioResources* 7(2), 2121–2140. DOI: 10.15376/biores.10.3.4768-4783

21. Maghraby, Y. R., El-Shabasy, R. M., Ibrahim, A. H., and Azzazy, H. M. E. S. (2023). "Enzyme immobilization technologies and industrial applications," *ACS Omega* 8(6), 5184–5196. DOI: 10.1021/acsomega.2c07560

22. Maximino, M. G., Taleb, M. C., Adell, A. M., and Formento, J. C. (2011). "Application of hydrolytic enzymes and refining on recycled fibers," *Cellulose Chemistry and Technology* 45(5), 397–403

23. Maximino, M. G., Taleb, M. C., and Adell, A. M. (2013). "Influence of enzyme addition point on recycled industrial pulp properties," *BioResources* 8(1), 1089–1099. DOI: 10.15376/biores.8.1.1089-1099

24. Nagl, M., Haske-Cornelius, O., Skopek, L., Pellis, A., Bauer, W., Nyanhongo, G. S., and Guebitz, G. (2021). "Biorefining: The role of endoglucanases in refining of cellulose fibers," *Cellulose* 28(12), 7633–7650. DOI: 10.1007/s10570-021-04022-2

25. Naithani, A., and Kathirvelu, T. (2010). "Problem in the process & quality by using secondary fiber and its remedies," *IPPTA Journal* 22(4), 147–150.

26. Page, M. J., McKenzie, J. E., Bossuyt, P. M., Boutron, I., Hoffmann, T. C., Mulrow, C. D., Shamseer, L., Tetzlaff, J. M., Akl, E. A., Brennan, S. E. et al. (2021). "The PRISMA 2020 statement: An updated guideline for reporting systematic reviews," *The BMJ* 372, BMJ Publishing Group. DOI: 10.1136/bmj.n71

27. Pommier, J. C., Goma, G., Fuentes, J. L., and Rousset, C. (1990). "Using enzymes to improve the process and the product quality in the recycled paper industry – 2 – Industrial applications," *Tappi Journal* 73, 197–202.

28. Salgueiro, A. M., Evtuguin, D. V., Saraiva, J. A., and Almeida, F. (2016). "High pressure-promoted xylanase treatment to enhance papermaking properties of recycled pulp," *Applied Microbiology and Biotechnology* 100(23), 9885–9893. DOI: 10.1007/s00253-016-7703-5

29. Singh Rashmi, B. N. K. (2011). "Enzymatic treatment of secondary fibres for improving drainage overview," *IPPTA J.* 23(2).

30. Singh, R., and Bhardwaj, N. K. (2011). "Enzymatic treatment of secondary fibres for improving drainage: An overview," *IPPTA Journal* 23(2), 131–136.

31. Si-Yang, Z., Ji-Cheng, P., Xin-Lu, Z., Hui-Ren, H., and Yi-Mei, H. (2010). "Fiber modification of OCC pulp with laccase and natural mediator system," *Advanced Materials Research* 113–116, 1801–1805. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.113-116.1801

32. SUFU | Tech-Enhanced Climate Consultancy. (n.d.-b). SuFu. https://www.sufu.dk/

33. Tang, Y., Huang, G., Xia, J., Xue, G., and Zhang, Y. (2012). "Effect of cellulase enzyme treatment on the pulp beatability and fiber properties," *Advanced Materials Research* 441, 746–749. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.441.746

34. TAPPI (2022). "Recycled fiber paper mill water reduction and reuse: Reviewing fresh water reduction and process water recycling initiatives," *2022 PEERS Conference Proceedings*, TAPPI Press.

35. Torres, C. E., Negro, C., Fuente, E., and Blanco, A. (2012). "Enzymatic approaches in paper industry for pulp refining and biofilm control," *Applied Microbiology and Biotechnology* 96(2), 327–344. DOI: 10.1007/s00253-012-4345-0

36. Verma, P., Bhardwaj, N. K., and Chakraborti, S. K. (2010). "Enzymatic upgradation of secondary fibres." *IPPTA Journal* 22(4), 133–136.

37. Verma, P. K., Bhardwaj, N. K., and Singh, S. P. (2016). "Improving the material efficiency of recycled furnish for papermaking through enzyme modifications," *Canadian Journal of Chemical Engineering* 94(3), 430–438. DOI: 10.1002/cjce.22410

38. Weiss, R., Guebitz, G. M., and Nyanhongo, G. S. (2023). "Bacterial laccases as versatile catalysts in material surface functionalization," *Bacterial Laccases: Engineering, Immobilization, Heterologous Production, and Industrial Applications*, 173–192. DOI: 10.1016/B978-0-323-91889-3.00004-2

39. Wilson, D. B. (2009). "Cellulases," in: Encyclopedia of Microbiology, Third Edition*, 252–258. DOI: 10.1016/B978-012373944-5.00138-3

40. Yadav, A., Khera, K., Arunima, Mehrotra, R., Verma, P., Yadav, D., and Kudanga, T. (2023). "Laccase engineering: Tailoring laccases for effective and efficient catalysis," in: *Bacterial Laccases: Engineering, Immobilization, Heterologous Production, and Industrial Applications*, pp. 103–124. DOI: 10.1016/B978-0-323-91889-3.00011-X

41. Yi, Y. (2021). "Tiny bugs play big role," Advances in 2nd Generation of Bioethanol Production* 113–136. DOI: 10.1016/B978-0-12-818862-0.00007-8