Avaliação dos processos kraft convencional e Lo-Solids® para madeira de Pinus taeda

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de polpação Lo- Solids® em relação ao processo de polpação convencional para obtenção de polpa celulósica não branqueável (número kappa 58±2). A espécie de madeira utilizada foi Pinus taeda com 9 anos de idade, que se constitui na principal espécie utilizada no Brasil para obtenção de polpa de fibra longa. Para isso foram realizados cozimentos convencionais com fator H de 2300 e carga alcalina variável visando a obtenção do número kappa especificado. Devido a complexidade de simulação do processo Lo- Solids®, utilizou-se nesse trabalho um conjunto de cozimentos Lo-Solids® com fator H de 2000 e diferentes níveis de carga alcalina visando a obtenção de polpas com diferentes números kappa. Para efeito de comparação os parâmetros relacionados as polpas referentes ao processo Lo-Solids® foram interpolados para número kappa obtido experimentalmente para processo convencional. Também foi realizado um estudo do licor negro ao longo do cozimento, para isso amostras de licor foram coletadas dos processos a cada 20 minutos; foram analisados o teor de lignina, sólidos totais, sólidos orgânicos, sólidos inorgânicos, pH e álcali ativo residual, os resultados obtidos permitem uma melhor avaliação desses parâmetros durante o processo de polpação. A análise de lignina no licor negro ao invés do método tradicional realizado na polpa se constitui em um método prático, rápido e confiável que permite um monitoramento on- line do processo. Os resultados da curva alcalina realizada para o processo Lo-Solids® mostraram grande sensibilidade do processo em relação a carga alcalina; o aumento de álcali no cozimento proporcionou grande redução do número kappa, decréscimo do rendimento da polpa e da formação de ácidos hexenurônicos e aumento da seletividade. Os resultados de polpação mostraram que o processo convencional apresentou maior rendimento bruto comparado ao Lo-Solids®, porém quando comparado ao rendimento depurado ambos os processos apresentaram valores similares, sem diferença significativa. Assim o teor de rejeitos foi maior para o processo de polpação convencional. Foi observado também, maior formação de ácidos hexenurônicos no processo Lo-Solids®. Em relação ao estudo do licor ao longo dos processos de polpação, foi possível a identificação das distintas fases de deslignificação: inicial, principal e residual para ambos os processos. Para o processo convencional 23% da lignina inicial da madeira foi removida durante a fase de impregnação, enquanto que aproximadamente 55% da lignina da madeira foi removida na fase de cozimento; a fase de deslignificação principal teve início ainda durante o período de impregnação. No processo de polpação Lo-Solids® com diferentes cargas alcalinas a deslignificação da madeira apresentou a mesma tendência, sendo que aproximadamente 16% da lignina inicial da madeira foi removida durante a impregnação, 46 a 56% na fase de cozimento e 6 a 12% na etapa de lavagem. A deslignificação na fase inicial de cozimento se mostrou mais eficiente para o processo Lo-Solids® quando comparado ao convencional.

The present study aimed to evaluate the efficiency of the Lo-Solids® pulping process in relation to conventional pulping process to obtain unbleachable pulp (kappa number 58±2). Pinus taeda wood with 9 years old was used, for being the main specie used in Brazil for obtaining long fiber pulp. Conventional cooking was performed with H factor of 2300 and changeable alkali charge in order to obtain specified kappa number. Due to complexity in simulating Lo-Solids® process, a set of Lo-Solids® cooking was used in this study with H factor of 2000 and several alkali charges levels in order to obtain pulps with different kappa numbers. For comparison the parameters related to pulps from Lo-Solids® process were interposed to kappa number experimentally obtained for conventional process. It was also performed a black liquor study during cooking, liquor samples were collected from the processes every 20 minutes; lignin amount, total solids, organic solids, inorganic solids, pH and residual active alkali were analyzed, the results allowed a better interpretation of these parameters during pulping process. The analysis of lignin in black liquor performed in pulp instead of the traditional method consisted of a practical, fast and reliable method, which allows on-line monitoring of the process. The results of the alkali curve performed for Lo-Solids® process showed great sensibility of the process in relation to alkali charge. Alkali increase during cooking provided great kappa number reduction, decline in pulp yield and hexenuronic acids formation, and selectivity increase. Pulping results showed that the conventional process presented greater total yield compared to Lo-Solids®, however, when compared to screened yield both process presented similar values, without significant difference. Therefore rejects amount was greater for conventional pulping process. It was also observed greater hexenuronic acids formation during Lo-Solids® process. Regarding liquor study along pulping processes, identification of the different delignification phases was possible: initial, principal and residual for both processes. For conventional process 23% of the wood initial lignin was removed during impregnation phase, while approximately 55% of the wood lignin was removed during cooking phase; the principal delignification phase initiated during impregnation period. At Lo-Solids® pulping process with diverse alkali charges wood delignification presented the same tendency; about 16% of the wood initial lignin was removed during impregnation, 46 to 56% during cooking phase and 6 to 12% at washing phase. Delignification at initial cooking phase was more efficient for Lo-Solids® process when compared to the conventional process.