Các phương pháp sản xuất bột giấy là các phương pháp xử lý nguyên liệu (gỗ hoặc phi gỗ) để phá vỡ các liên kết trong nội bộ cây thành dạng các xơ sợi riêng lẻ gọi là bột giấy. Về cơ bản, để phá vỡ liên kết cấu trúc cây có thể sử dụng
năng lượng cơ học, nhiệt, hóa học hoặc là sự kết hợp của các loại năng lượng này với nhau. Ứng với các loại năng lượng được sử dụng để phân tách cấu trúc xơ sợi sẽ cho ra những loại bột như: Bột cơ học, bột hóa học hoặc bột bán hóa học (loại bột sản xuất dựa vào sự kết hợp giữa hóa học và cơ học). Tùy theo yêu cầu cụ thể, bột giấy có thể không tẩy trắng hoặc tẩy trắng ở các mức độ khác nhau.
1.3.1. Phương pháp cơ học
Hai phương pháp cơ bản để sản xuất bột cơ là phương pháp mài và nghiền.
Đây là quy trình có hiệu quả thu hồi xenlulozơ cao nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và không loại bỏ hết lignin, khiến chất lượng giấy không cao. Vì vậy quy trình này được áp dụng chủ yếu để sản xuất giấy in báo, khăn giấy, giấy gói hoặc các loại giấy chất lượng thấp khác.
Dư lượng lignin trong bột giấy làm cho giấy có màu nâu, vì vậy muốn sản xuất giấy trắng vàng chất lượng cao thì phải loại bỏ hết lignin. Thường người ta oxy hóa lignin bằng clo hoặc ClO2 nhưng các phương pháp này đều gây ô nhiễm môi trường ở mức độ khá cao. Vì vậy các nhà hóa học đã tích cực nghiên cứu các quy trình thân môi trường để áp dụng cho việc tẩy trắng giấy, kể cả các quy trình sử dụng ozon. Cuối thập niên 1980, ở Phần Lan người ta đã áp dụng các quy trình tẩy trắng giấy với xúc tác enzim.
Nếu chỉ dùng các phương thức cơ để sản xuất, thành phần của bột gỗ không phải là các sợi xenlulozơ mà là các liên kết sợi đã được mài và nghiềm nhỏ ra. Để có thể lấy được sợi nguyên thủy phải dùng đến các biện pháp xử lý gỗ bằng hóa học.
Trong sản xuất giấy ngày nay, sản xuất gỗ theo phương thức xử lý hóa học được áp dụng phổ biến nhất. Tuy hiệu suất thu hồi xenlulozơ ở quy trình hóa học không cao bằng quy trình nghiền cơ học, nhưng quy trình hóa học này cho phép loại bỏ lignin khá triệt để, nên sản phẩm giấy có độ bền tương đối cao.
Các mảnh gỗ được xử lý hóa học bằng cách nấu. Sau khi nấu 12 đến 15 tiếng các sợi sẽ được tách ra khỏi các thành phần cứng đi cùng với xenlulozơ. Nhìn theo phương diện hóa học, gỗ bao gồm:
40% - 50% xenlulozơ 10% - 55% hemixenlulozơ 20% - 30% lignin
6% - 12% các hợp chất hữu cơ khác 0,3% - 0,8% hợp chất vô cơ
Tùy theo hóa chất được dùng để nấu, người ta phân biệt ra các phương pháp kiềm, sulfit và sulfat. Phần lignin còn sót lại sau khi nấu sẽ làm cho bột giấy có màu vàng hay nâu vì thế mà phải rửa sạch và tẩy bột giấy.
Sản lượng sản xuất bột giấy theo phương pháp hóa học ít hơn là sản xuất bột gỗ. Các sợi xenlulozơ có ưu điểm là dài hơn, bền và mềm mại hơn. Các sợi xenlulozơ từ các cây lá kim thường dài khoảng 2,5 cho đến 4 mm, sợi từ các cây lá rộng dài khoảng 1 mm.
Bột giấy sản xuất bằng phương pháp sunphat dài hơn và bền hơn so với bột giấy sản xuất bằng phương pháp sunphit nên chủ yếu được sử dụng để làm giấy in và giấy viết có độ trắng cao. Bột giấy sunphit đa số được dùng để sản xuất các loại giấy vệ sinh mềm.
Các nhà khoa học ở Atlanta (Mỹ) đang nghiên cứu xúc tác tẩy trắng giấy là SiV2W10O40 - một loại polyoxometalat có khả năng oxy hóa lignin thành CO2 và nước và chuẩn bị đưa quy trình này ra áp dụng ở quy mô lớn.
Đầu thập niên 1990, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển quy trình khử mực in trên giấy nhằm mục đích tái chế giấy báo và tạp chí cũ. Quy trình này dựa trên cơ sở xúc tác enzim là xenlulozơ và tiêu tốn ít năng lượng, hiện nó đã được nhiều công ty ở Mỹ và các nước khác áp dụng.
Mặt khác, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu các quy trình sinh học để áp dụng cho sản xuất bột giấy, với mục đích giảm tiêu hao năng lượng và tăng độ bền của giấy. Cách đây khoảng 10 năm người ta đã phát hiện một loại nấm trắng - đỏ có khả năng tiêu hóa lignin. Đây là một phương pháp rất đáng chú ý và được coi là có tính khả thi cao ở quy mô lớn, vì vậy một số công ty sản xuất giấy đang nghiên cứu hoàn thiện để đưa ra áp dụng.
1.3.3. Phương pháp organocell
Phương pháp organocell sản xuất bột giấy không có lưu huỳnh và vì thế mà thân thiện với môi trường hơn. Các mảnh gỗ được nấu với hỗn hợp nước và methanol có cho thêm dung dịch kiềm qua nhiều giai đoạn dưới áp suất và ở nhiệt độ đến 190°C. Qua đó lignin và hemixenlulozơ được hòa tan ra. Sau đó phải rửa sạch qua nhiều giai đoạn rồi tẩy và tháo nước.
Metanol và kiềm được lấy lại qua một phương pháp tái chế được tiến hành song song với sản xuất bột giấy. Ngoài ra còn thu được lignin và hemixenlulozơ không chứa lưu huỳnh được sử dụng tiếp tục trong công nghiệp hóa học.