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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)
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