Produção de celulose de Eucalipto através de polpação à base de etanol: polpação, branqueamento e recuperação do licor | Eucalyptus pulp production by ethanol base pulping: pulping, bleaching and liquor recovery

Os avanços científicos na área das biorrefinarias têm retomado o interesse pelos processos de polpação organossolve. O etanol é considerado o solvente mais promissor, e os Eucalyptus spp. as árvores de destaque no setor Brasileiro. Nesse estudo foi investigada a viabilidade técnica do uso de etanol para como agente de deslignificação, o emprego do ácido fosfínico como catalizador da polpação, a branqueabilidade da polpa obtida e a recuperação da fração madeira solubilizada no licor residual da polpação. O estudo de polpação foi realizado em digestor laboratorial onde diferentes condições do processo foram testadas. Após definir a melhor condição investigou-se o uso do ácido fosfínico em diferentes quantidades. Para a avaliação foi considerado o kappa, o rendimento e a viscosidade da polpa. A polpa produzida foi submetida a diferentes testes de lavagem da polpa para a remoção da lignina residual. Em seguida a polpa foi à submetida sequência de branqueamento OD ht (EP)DP. O efluente do branqueamento foi caracterizado quanto à DQO, DBO e AOX. O licor residual da polpação foi caracterizado quanto à teor de sólidos, teor de etanol e pH e submetido a evaporação para a remoção do etanol e precipitação de sólidos. Um balanço de massa completo do processo foi realizado. O material sólido recuperado do licor foi quantificado como lignina, carboidratos e cinzas. Os resultados indicaram que o processo tem baixa seletividade, produzindo polpa de alto kappa e baixa viscosidade. A melhor condição encontrada está dentro de padrões de condições operacionais dos processos industriais convencionais. Embora tenha contribuído para a redução do kappa, o uso do ácido fosfínico intensificou a degradação dos carboidratos, reduzindo expressivamente a viscosidade e o rendimento. A polpa produzida apresentou baixo teor de hemicelulose. Com o branqueamento foi possível produzir polpa com mais de 90% de α-celulose, viscosidade de 550 cm3/g e alvura de 92% ISO. Com base no teor de etano do licor, a máxima taxa de recuperação de etanol possível seria de 96,6%. Foi possível recuperar 63% vdos sólidos dissolvidos no licor. Essa fração representa 31% da massa madeira usada na polpação com rendimento de 51%. Considerando a polpa e o subproduto sólido recuperado, o rendimento global do processo foi de 82%. O subproduto sólido recuperado do licor residual apresentou um teor de lignina de 60,2% e 29,2% de carboidratos. Os sólidos dissolvidos no filtrado da etapa de lavagem com água não foi recuperado, sendo considerado nesse estudo como perda. Foi concluído que o processo tem pouca aplicação na indústria papeleira, mas apresenta um potencial atraente para a produção de polpa solúvel. A alta taxa de recuperação de subproduto sólido do licor residual torna o processo bastante atraente para a indústria de biorrefinaria.

The recents scientific advances in the field of biorefinery are motivating the resurgence of studies with organosolv process. The ethanol is consider the most promising solvent and the Eucalyptus spp are the most important species for Brazilian pulping mills. This study investigated the technical feasibility of the use of ethanol as a pulping agent and the phosphinic acid as a pulping catalyst, the bleachability of the Eucalyptus ethanol pulp and the recovery of organics of the waste liquor. The trials were performed in a laboratorial digester and different pulping conditions were evaluated. After the definitions of the best conditions the use of phosphinic acid was investigated. The evaluation considered the kappa number, the yield and the viscosity. Different washing strategy were tested for residual lignin removal. The pulp was bleached using the sequência OD ht (EP)DP. The effluent from the bleaching was characterized regarding COD, BOD and AOX. The waste liquor from the pulping was characterized regarding solid content, ethanol content pH and recovered by evaporation and solids precipitation. A complete process mass balance was determined. The solids recovered from waste liquor was characterized regarding the content of lignin, carbohydrates and ash. The results indicated low delignification selectivity producing high kappa and low viscosity pulp. The best pulping condition was similar to conditions used in the kraft process. Although it helped to decrease the kappa number the phosphinic acid increase the carbohydrate degradation reducing expressively the viscosity and the yield. The pulp had low content of hemicellulose. After bleaching the pulp had 90% of α-celulose, viscosity 550 cm3/g and brightness 92% ISO. Based on the ethanol content in the liquor, the maximum recovery rate possible for the ethanol is 96,6%. 63% of the solids dissolved in the waste liquor was recovered. This fraction represents 31% of the wood used in a pulping with the yield of 51%. Considering the pulp and the solid by-product recovered, the overall yield was 82%. The solid by-product recovered from the waste liquor was 60.2% lignin and 29.2% carbohydrate. The solid dissolved in the filtrate from the washing viistep with water was not recovered and is considered as loss in this study. It was concluded that the process has low potential for paper industry, but is very attractive for dissolving pulp industry. The high rate of recovery of the solid by- product from waste liquor make this technology very attractive for the biorefinery industry.

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