Tema 6. Celulosa y papel

Procesos Químicos Industriales

Ingeniero Químico

Universidad de Granada

Dr. Rafael Bailón Moreno

Sumario

Materias primas

Fabricación de pasta de celulosa: Pasta

mecánica y pasta química o Kraft

Fabricación de papel

Producción industria de la celulosa

Pasta Kraft al sulfato: 1.771.973 Tm, 611.124.000 €

Pasta Kraft al sulfito: Secreto estadístico

Pasta mecánica: 1.073.502 Tm, 80.930.000 €

Producción total de España en el año 2011 (Instituto Nacional de Estadística)

Producción por habitante en España en el año 2011

Pasta Kraft al sulfato: 40 Kg/habitante

Pasta mecánica: 24 kg/habitante

Madera Corteza externa: es la capa más externa del

árbol. Está formada por células muertas del

mismo árbol. Esta capa sirve de protección

contra los agentes atmosféricos.

Cámbium: es la capa que sigue a la corteza y da

origen a otras dos capas: la capa interior o capa

de xilema, que forma la madera, y una capa

exterior o capa de floema, que forma parte de la

corteza.

Albura: es la madera de más reciente formación

y por ella viajan la mayoría de los compuestos de

la savia. Las células transportan la savia, que es

una sustancia azucarada con la que algunos

insectos se pueden alimentar. Es una capa más

blanca porque por ahí viaja más savia que por el

resto del tronco.

Duramen (o corazón): es la madera dura y

consistente. Está formada por células

fisiológicamente inactivas y se encuentra en el

centro del árbol. Es más oscura que la albura y la

savia ya no fluye por ella.

Médula vegetal: es la zona central del tronco,

que posee escasa resistencia, por lo que,

generalmente no se utiliza.

Celulosa La Celulosa es la principal componente de las paredes celulares de los árboles y otras

plantas. Es una fibra vegetal que al ser observada en el microscopio es similar a un cabello

humano, cuya longitud y espesor varía según el tipo de árbol o planta. Las fibras de

algodón, por ejemplo, tienen una longitud de 20-25 mm., las de Pino 2-3 mm. y las de

Eucalipto 0,6-0,8 mm.. De igual manera, el contenido de celulosa varía según el tipo de

árbol o planta que se considere.

Desde el punto de vista bioquímico, la celulosa (C6H10O5)n con un valor mínimo de n =

200, es un polímero natural, constituido por una larga cadena de carbohidratos

polisacáridos. La estructura de la celulosa se forma por la unión de moléculas de ß-

glucosa a través de enlaces ß-1,4-glucosídico, lo que hace que sea insoluble en agua.

La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples

puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de

glucosa, haciéndolas muy resistentes e insolubles al agua. De esta manera, se originan

fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales, dándoles así

la necesaria rigidez

Hemicelulosa

La hemicelulosa es un

polímero formado por diversos

sacáridos, con estructura

ramificada y desordenada.

Es fácilmente atacable por

sustancias químicas y es

perjudicial para la estructura

de la pasta de celulosa y del

papel que se obtenga de ella.

Lignina La lignina es un polímero presente en las

paredes celulares de los vegetales. La

palabra lignina proviene del término latino

lignum, que significa ‘madera’.

Las plantas que contienen gran cantidad

de lignina se las denomina leñosas.

La lignina está formada por la extracción

eliminación del agua de los azúcares,

creando compuestos aromáticos. Los

polímeros de lignina son estructuras

interconectadas con un peso molecular de

10.000 uma.

Se caracteriza por ser un complejo

aromático (no carbohidrato) del que

existen muchos polímeros estructurales

(ligninas).

Después de los polisacáridos, la lignina es

el polímero orgánico más abundante en el

mundo vegetal.

Es la única fibra no polisacárido que se

conoce.

Estructura pared celular de un

vegetal

Composición materia prima según

fuente vegetal

Proceso Kraft de fabricación de

pasta de celulosa El proceso utiliza hidróxido de sodio y sulfuro sódico para extraer la lignina de

las fibras de la madera, en grandes recipientes a presión llamados digestores.

El líquido que se separa, llamado licor negro, es concentrado por evaporación y

quemado en una caldera de recuperación para generar vapor de alta presión, que

puede utilizar para las necesidades de vapor de la planta o para la producción de

energía eléctrica. Las plantas modernas son más que autosuficientes en la producción

de energía.

La porción inorgánica del licor es usada para regenerar el hidróxido de sodio y el

sulfito de sodio necesario para el pulpeo.

En el caso de las maderas de coníferas, una sustancia jabonosa se obtiene como

subproducto de la evaporación; ese jabón es acidificado para producir aceite de pino,

una fuente de resinas, ácidos grasos y otros químicos. También se obtiene aguarrás.

Los efluentes generados son tratados biológicamente en plantas para tal fin, lo

que garantiza que los mismos no son contaminantes para el curso de agua receptor

de los mismos.

La pasta de celulosa no blanqueada es marrón y se utiliza para hacer papel de

estraza y para cartonaje.

La pasta de celulosa blanqueada es para hacer papel blanco y de calidad

Proceso Kraft de fabricación de pasta

de celulosa

Desarrollado por el sueco

Carl Dahl en 1884 y

actualmente se usa para

el 80% del papel

producido a nivel mundial

Etapas de la cocción

Fase inicial

Poco selectiva, se elimina entre el 15%-25% de

la lignina y el 40% de hemicelulosas

Segunda fase “Bulk”

Por encima de 140°C, la deslignificación es

más intensa y sigue una cinética de primer

orden.

Deslignificación residual

Cuando se ha eliminado el 90% de la lignina la

deslignificación se ralentiza, se empiezan a

degradar los polisacáridos

Blanqueo de la pasta

• Por razones medioambientales,

el cloro se va substituyendo por

peróxido de hidrógeno y por

ozono

Fabricación de celulosa

Video de fabricación de celulosa. Parte (I)

Video de fabricación de celulosa. Parte (II)

Fabricación de papel Pasta mecánica

Pasta química o Kraft

Aditivos papel

Secado y formación del papel

Hojas del papel

Aditivos para el papel

Fabricación de papel

Fabricación de papel (Video de Torraspapel)