celulosa.pdf

La celulosa es el principal componente de las paredes celulares de las fibras que constituyen los árboles y otras plantas. Lafibra vegetal al ser observada en el microscopio es similar a un cabello humano, cuya longitud y espesor varía según el tipode 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 eucalipto0,6-0,9 mm. De igual manera, el contenido de celulosa varía según el tipo de árbol o planta que se considere.A continuación se muestra la composición de distintos árboles y plantas:

Celulosa Pentosanos Hemicelulosa Lignina Ceniza SílicePinos 40-50 4-14 15-34 26-34 1 trazasOtros árboles 38-51 9-26 21-17 16-30 1 trazasBagazo de caña de azúcar 32-44 27-32 19-24 2-5 1,5-2Bambú 26-43 15-26 21-31 2-5 1,5-2,5Pelusa de algodón 80-85 3-4 1-2Paja de trigo 28-36 23-28 25 12-16 15-20 12-18Paja de arroz 29-40 26-32 26 7-21 4-11 4-7

Fuente: TAPPI

En la actualidad, las plantas de celulosa de Chile extraen las fibras de la madera del pino y del eucalipto, separándola de losotros componentes de la madera como la lignina y la hemicelulosa.

Durante siglos, estas fibras se han constituido en la materia prima para la fabricación de diversos objetos de uso cotidiano,entre los cuales sobresale, por su importancia, la elaboración del papel.

Cuando se funda Empresas CMPC, en 1920, se utilizó celulosa importada para la fabricación del papel, combinándola con laproducción propia de celulosa a partir de la paja de trigo. Posteriormente -en los años 30-, y asumiendo el compromiso deabastecer a Chile de papel, CMPC adquirió plantaciones de pino insigne con la idea de extraer la celulosa de la madera.

Los árboles constituyen la principal fuente de fibras naturales para más del 90% de la producción de celulosa a nivel mundial;el restante 10% es aportado por otras plantas, tales como pastos, bambúes, bagazo de caña de azúcar, algodones, linos,cáñamos y otros.

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La Celulosa en el Árbol

Los árboles, plantas y algas sustentan su crecimiento a través de la fotosíntesis (foto = luz/síntesis = hacer). En el caso delos árboles y plantas verdes, ésta consiste en una reacción química que se produce en las hojas con la ayuda de la clorofila(pigmento verde que absorbe la energía de la luz del sol para convertirla en alimento) y que combina la energía de la luz solar,el dióxido de carbono del aire y el agua absorbida del suelo. A través de este proceso el árbol obtiene alimento en la forma deazúcares, tales como la sacarosa y la maltosa. Toda esta cadena concluye con la instalación de la glucosa en el cámbium(capa situada entre la corteza y la madera del árbol) para ser sintetizada, dando origen a la celulosa.

Las plantas verdes producen en sus hojas las sustancias para sucrecimiento mediante el proceso de fotosíntesis, una complejareacción química que se lleva a cabo en las hojas. La fotosíntesis esel proceso a través del cual las plantas verdes utilizan la energía de laluz solar para fabricar carbohidratos a partir del dióxido de carbono yel agua, en presencia de la clorofila. En estas plantas, el agua y otrosnutrientes son absorbidos desde el suelo por las raícesy trasladados hacia las hojas a través del xilema, uno de loscomponentes del “sistema circulatorio” de las plantas. El dióxido decarbono es obtenido del aire que entra a las hojas a través de losestomas (poros) y se difunde hacia las células que contienen laclorofila. Este pigmento fotosintético verde denominado clorofila tieneel atributo único de ser capaz de convertir la energía activa de la luzen una forma latente de energía que puede ser almacenada (comoalimento) para ser usada cuando se necesite.

La fase inicial del proceso de fotosíntesis es la descomposición del agua (H2O) en Oxígeno, que es liberado a la atmósfera através de los estomas y el Hidrógeno. Se requiere luz directa para realizar este proceso. Posteriormente este Hidrógeno másel Carbono y el Oxígeno del dióxido de carbono (CO2) son transformados en una secuencia de compuestos cada vez máscomplejos, los cuales finalmente dan origen a un compuesto orgánico estable denominado Glucosa (C6H12O6) y Agua. Estafase del proceso utiliza la energía acumulada y por lo tanto puede desarrollarse en la oscuridad. La ecuación químicasimplificada de este proceso global es:

6CO2 + 12H2O + (energía) → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

En general, los resultados de este proceso son los inversos a los de la respiración, en la cual los carbohidratos son oxidadospara liberar la energía, produciendo dióxido de carbono y agua.

El principal producto de la fotosíntesis, la glucosa, es la piedra angular de los carbohidratos (azúcares, almidones y celulosa).Los azúcares solubles (sacarosa y maltosa) son usados como fuente inmediata de energía. Los almidones no solubles sonalmacenados como pequeños gránulos en distintas partes de la planta, principalmente hojas y raíces (incluyendo los bulbos)desde donde pueden ser consumidos por la planta cuando requiera de energía, y en los frutos. La celulosa es usada paraconstruir las paredes rígidas de las células, que son la principal estructura soportante de las plantas.

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Partes de un Árbol

La glucosa proveniente del proceso de fotosíntesis llega al cámbium a través del floema, el otro componente del sistemacirculatorio de las plantas. El cámbium es un tejido vegetal específico de las plantas leñosas, ubicado entre la corteza y lamadera, compuesto normalmente por una capa única de células embrionarias que son las responsables del crecimiento de lasplantas. En los árboles, cada año el cámbium origina dos capas de células adultas. La primera, hacia el interior, es de maderao albura, cuyo nombre científico es xilema y se reconoce al momento de cortar el árbol como los anillos de crecimiento deltronco.

La segunda capa de células adultas, hacia afuera, es otro tipo de tejido, denominado floema, que a diferencia del xilema estácompuesto por células vivas que transportan la savia, solución acuosa rica en azúcares producida en la fotosíntesis. Tambiéna diferencia del xilema, que transporta el agua y otros nutrientes desde la raíz hacia las hojas, el flujo de la savia a través delfloema es bi-direccional: durante el período de crecimiento del árbol, generalmente en primavera, el floema transporta la saviadesde las raíces, donde se han almacenado los azúcares, hacia las áreas de crecimiento del árbol. Después del período decrecimiento, el flujo de savia es desde las hojas hacia las raíces.

Corteza ExternaEs lo que se ve desde fuera del tronco. Esta capa protege al árbol de los insectos, enfermedades, temperaturasextremas y otros daños.

FloemaEs la corteza interna. Transporta los carbohidratos producidos en las hojas hacia abajo, a las otras partes del árbol, donde seconvierten en el alimento que necesita el árbol para crecer.

CámbiumEs una capa delgada de células embrionarias, del espesor de una célula, ubicada en la parte interior de la corteza interna.Aquí es donde se produce el crecimiento del árbol. Cada año el cámbium produce las células que constituyen el xilema y elfloema. Una vez producidas las nuevas células del floema, las antiguas se secan y pasan a formar parte de la corteza. Haciael interior del cámbium, las nuevas células de madera se unen a la albura (xilema). Así se producen los anillos de crecimientodel árbol.

XilemaTambién conocida como albura, cuya función es conducir el agua y las sales minerales desde las raíces hacia las hojas. Laalbura está compuesta por largas moléculas de celulosa que le dan al árbol su fortaleza.

DuramenEn los árboles más viejos, en la medida que se forman nuevos anillos de crecimiento desde afuera hacia dentro, los anillosinteriores, de albura más vieja, se bloquean con resina y se transforman en duramen. El duramen ya no puede transportarfluidos, pero su rigidez ayuda a sostener el árbol en el centro del tronco. El duramen es más oscuro que la albura. Este árbolaún no había desarrollado el duramen.


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Composición Química del Árbol

Las moléculas de glucosa (del orden de 30 mil por molécula de celulosa) se unen punta con punta entre sí, en una largacadena recta para formar las moléculas de celulosa. Dado el gran número de moléculas de glucosa que se unen, se dice quela celulosa tiene un alto grado de polimerización. Sin embargo, a pesar de la longitud de las moléculas de celulosa, las cualesmiden alrededor de 10µ (1µ = 10-3 mm) todavía son muy pequeñas como para ser observadas por el ojo humano, incluso enun microscopio electrónico.

La celulosa representa alrededor del 50% del peso seco de la madera (una vez extraída el agua). Debido a que las unionesentre las moléculas de glucosa son tan firmes, las moléculas de celulosa son muy resistentes y por esa misma razón, lamadera también es resistente. Las uniones laterales entre las moléculas de celulosa también son muy fuertes, lo que haceque ellas se agrupen para formar filamentos, los cuales a su vez forman estructuras más gruesas, similares a una cuerda,llamadas microfibrillas. Estas microfibrillas pueden observarse en un microscopio electrónico.

Las fibrillas (fibras) de celulosa tienen distintas formas y tamaños. El círculo rojorepresenta una partícula de 20µ de diámetro.

La hemicelulosa es el segundo componente de la madera, representando entre el 15-34% del peso seco de ésta. A diferenciade la celulosa, que está constituida sólo por glucosa, la hemicelulosa consta de glucosa más otros azúcares solubles en aguaproducidos en la fotosíntesis. El grado de polimerización, es decir, el número de moléculas de azúcar conectadas entre sí, esmenor que en la celulosa y en consecuencia, las moléculas de hemicelulosa tienden a formar cadenas ramificadas en vez deestructuras rectas. La hemicelulosa rodea los filamentos de celulosa y ayuda en la formación de microfibrillas.

El tercer elemento de la madera es la lignina. Es un producto químico complejo, totalmente diferente de la celulosa. La ligninaconstituye entre el 26-34% del peso seco de la madera. En la madera se concentra principalmente en las paredes de lascélulas, ayudando a pegar las microfibrillas entre sí. La lignina es un polímero tridimensional, cuya estructura exacta aún no estotalmente conocida. Las plantas que contienen lignina, como los árboles, por ejemplo, son rígidas y pueden crecer a granaltura. Además de otorgar resistencia mecánica a las paredes de la células de la madera y por lo tanto, a todo el árbol, lalignina juega un rol crucial en la conducción del agua a través del xilema. Los componentes polisacáridos de las paredes delas células de las plantas, particularmente la celulosa, son altamente hidrofílicas, y por lo tanto permeables al agua. La ligninapermite la formación de vasos que transportan el agua eficientemente.

El resto de los componentes de la madera se agrupan genéricamente en una categoría denominada extraíbles. Se trata deuna serie de productos químicos orgánicos e inorgánicos de las células, que no son componentes estructurales de la madera.Oscilan entre un 2% y 15% del peso seco de la madera. Como su nombre lo indica, se pueden extraer de la madera con aguacaliente, alcohol u otros solventes. Los extraíbles de tipo orgánico contribuyen a darle a la madera propiedades tales como:color, olor, sabor, resistencia a la descomposición, densidad, higroscopicidad (capacidad para absorber el agua) ycombustibilidad. Algunos ejemplos de extraíbles son: taninos, aceites, grasas, resinas, ceras, goma, almidón y terpenos.

La hoja posee una capa protectora externa llamada epidermis, una capa intermedia, que contiene los cloroplastos, queabsorben el dióxido de carbono (CO2) necesarios para la fotosíntesis; y, una capa interior, que contiene los vasos centrales,xilema y floema, que transportan las sustancias nutritivas hacia la hoja y fuera de ella.

En las superficies de las raíces existen pelos que se extienden por el suelo, que absorben el agua y sales minerales medianteun proceso de osmosis. El agua y los minerales en forma de savia fluyen a través del xilema o vasos leñosos, hasta alcanzarlas hojas en la cima del árbol.


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Tipos de Celulosa

Desde el punto de vista técnico y comercial, la celulosa recibe diferentes denominaciones, dependiendo del procesoque se utilice para separar las fibras de celulosa del resto de las componentes de la madera: la celulosa química, que seobtiene a partir de un proceso de cocción de las partículas de madera (astillas) con diferentes productos químicos a altastemperaturas y presiones; y, la pulpa mecánica, que es una mezcla de celulosa y lignina, que se obtiene desfibrando lamadera a altas temperaturas y presiones. Entre ambas categorías está también la celulosa denominada quimo-termo-mecánica, donde se utiliza una combinación de los procesos anteriores.

La celulosa resultante de estos procesos tiene la forma de una pasta (tiene un alto contenido de agua) y tiene aún uncontenido importante de lignina, que le da una tonalidad color café, similar al color natural de la madera.

Celulosa cruda o Kraft. Celulosa blanqueada o celulosa química.

Dado que uno de los principales usos finales de la celulosa es la producción de papeles blancos, es necesario blanquear lapasta de celulosa a través de un tratamiento con productos químicos en orden a extraer la lignina, resinas, iones metálicos yotras sustancias que podrían afectar el proceso de producción del papel.

Una vez blanqueada, la celulosa todavía tiene la forma de una pasta, con un alto contenido de agua. En las Plantasintegradas de celulosa y papel, esta pasta alimenta directamente las máquinas papeleras allí instaladas. En el caso deChile, la mayor parte de la celulosa producida se destina al mercado externo y en consecuencia, es necesario extraerle elagua antes de despacharla para su venta, con el propósito evidente de reducir los costos de transporte y además parapreservar algunas de sus características, minimizando la reversión de la blancura en el tiempo.


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Usos de la Celulosa

Para reconocer la importancia de la celulosa, es necesario conocer sus diferentes aplicaciones y usos, los cuales se hanordenado de acuerdo al tipo de ella:

La pulpa mecánica: En Chile como en todo el mundo, este tipo de celulosa prácticamente no se transa en elmercado y es consumida directamente en las mismas plantas donde se produce para fabricar papel de diario, papel paraguías de teléfono y volantes. Es una pulpa de alto rendimiento, en el sentido que conserva un alto porcentaje de la lignina yotras sustancias de la madera y en consecuencia, es relativamente económica. Normalmente se utiliza en combinación conpulpa química para la fabricación tanto de estos papeles como otros destinados a revistas y catálogos, a los cuales amenudo se les agrega una capa de estucado para mejorar la calidad de impresión.

La pulpa quimo-termo-mecánica (CTMP): Esta pulpa tiene propiedades intermedias entre la pulpa mecánica y la celulosa opulpa química Kraft. Es un método de producción de celulosa relativamente nuevo, ya que se comenzó a utilizar en la décadade los años 80, representando hoy alrededor de un 6% del total de las pulpas que se transan en el mercado. A menudo esblanqueada y un porcentaje significativo de la producción está integrada a máquinas que producen papel periódico y cartulinapara envases. Sus atributos físico-mecánicos y su bajo costo permiten que sea utilizada en la producción de papeles blancosde impresión y escritura, sustituyendo a la celulosa química.

La celulosa Kraft cruda: Es producida principalmente a partir de madera de pino que ha sido sometida a un tratamientoquímico específico denominado Kraft o al sulfato. Como su nombre lo indica, no es sometida a un proceso de blanqueo. Setrata de un segmento con un alto grado de integración a la producción de papeles y cartones. Representa alrededor de un 4%del total de las celulosas que se transan en el mercado. Es la más resistente de las celulosas y de hecho la palabra alemana “Kraft” significa fuerza. Por esta razón, constituye la materia prima para la fabricación de papeles para embalajes:papel Kraft linerboard para cajas de cartón corrugado, papel sack Kraft, para sacos y saquitos de papel, papel Kraft deembalaje, cartulinas y cartones.

La celulosa Kraft blanqueada fibra larga: Es producida a partir de madera de pino, que además de haber sido sometida alproceso Kraft, es posteriormente blanqueada. Esta celulosa representa un 45% del total de las celulosas que se transan en elmercado. Por sus excelentes índices de resistencia, es utilizada como materia prima para la fabricación de papeles ycartones blancos para embalaje. También se usa como fibra de refuerzo en una amplia variedad de papeles. Permite asíalcanzar los parámetros de resistencia deseados cuando se usa en combinación, por ejemplo, con un elevado porcentaje defibras recicladas.

La celulosa Kraft blanqueada fibra corta: Es producida a partir de madera de eucalipto, acacia u otros árboles de maderasduras. Esta celulosa representa un 43% del total de las celulosas que se transan en el mercado. En particular, la celulosa deeucalipto tiene un conjunto de propiedades biométricas que la transforman en una fibra única, especialmente adecuada parala producción de papeles tissue de alta calidad (higiénicos, faciales, pañuelos desechables, servilletas, etc.), papeles finos deimpresión y escritura, papel fotocopia y papeles estucados. Además, esta celulosa es fácil de refinar, lo que permite alcanzarlas propiedades finales deseadas del papel reduciendo el consumo de fibras largas (fibras de refuerzo) y ahorrandoenergía en refinación.

La celulosa Kraft se embala en fardos de 250 kilos. Cada fardo está constituido por un número variable de pliegos de celulosade unos 80 cm. de largo por 70 cm. de ancho y un gramaje (peso por m²) entre 850-1300 g/m². Para su exportación y ventase agrupan 8 fardos en dos columnas de cuatro, para formar el denominado “unit”, de 2.000 kilos (2 toneladas).


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Materias Primas

Los árboles utilizados para producir celulosa se clasifican en dos grandes grupos dependiendo de las características de sumadera: Las coníferas o árboles de fibra larga (Softwood) y las latifoliadas, o árboles de fibra corta (Hardwood). Entre lasconíferas destacan diferentes especies de pinos y abetos, y en las maderas de fibra corta encontramos a las diversasvariedades de eucaliptos, los abedules, álamos, acacias y varias otras especies tropicales.

La madera es lejos el principal insumo en la producción de la celulosa, representando un promedio de la industria mundial dealrededor del 50% del costo total del producto. Desde esta perspectiva, existen básicamente tres ejes de análisis paraevaluar si un tipo de madera es apta para la producción de celulosa.

1.Economía Forestal: son todos aquellos factores que inciden en el costo de la madera puesta a la entrada de la Planta decelulosa. Además de la cercanía de los bosques con la Planta (costos de transporte), el ideal es que la superficie de bosquesnecesaria para abastecer las necesidades de la Planta sea lo más reducida posible. En esto intervienen principalmente dosfactores: la edad de rotación, es decir, cuántos años tardan los árboles en alcanzar la edad de corte; y la tasa de crecimientode los árboles, medida en m³ sólidos de madera sin corteza, por hectárea de bosques.

2.Economía de Proceso: son aquellas características de la madera que hacen más fácil (económica) la separación de lasfibras de celulosa de los demás componentes de la madera, además de obtener una mayor cantidad de fibras de celulosa porm³ de madera.

3. Propiedades biométricas de la celulosa: son aquellos atributos de las fibras que las hacen más apropiadas para lafabricación de un tipo de papel u otro. Típicamente la longitud de fibra, su ancho, su espesor de pared, su peso por unidad delongitud, etc..

El desarrollo en las últimas décadas de las plantaciones forestales de crecimiento rápido en el hemisferio sur está generandodos importantes cambios en la industria mundial de la celulosa. En primer lugar, se observa el paulatino desplazamiento delcentro de gravedad de la industria desde el Hemisferio Norte, basada en bosques naturales, hacia el hemisferio sur, en basea bosques plantados por el hombre. Mientras en el año 90, sólo un 12% de la capacidad mundial productora de celulosa demercado estaba localizada en el hemisferio sur, esa cifra llegará en el año 2010 a un 34%. En segundo lugar, se detecta unatendencia en las grandes empresas de la industria de la celulosa y el papel, -muchas de ellas integradas desde el bosquehasta el consumidor final-, hacia la especialización en un conjunto más reducido de negocios, donde exhiben probadasventajas competitivas sustentables. De esta manera, muchas de ellas están abandonando la producción de celulosa,delegándola en empresas especializadas en dicho segmento. Las dos principales variedades de celulosa chilena producidas apartir del pino radiata y del eucalipto globulus, especies forestales cultivadas en el país, han alcanzado un buenposicionamiento en el mercado, por provenir de bosques manejados en forma probadamente sustentable, por exhibiradecuados parámetros físico-mecánicos y por tener una calidad uniforme.

En Chile, la industria de celulosa usa sólo madera proveniente de bosques plantados por el hombre, ya que en nuestro país surendimiento permite un muy buen nivel de productividad. Mientras en otros países los pinos de bosques naturales poseen unperíodo de maduración entre los 45 y 90 años, en Chile las plantaciones de pino radiata alcanzan la edad de corte entre los20 y los 25 años. De igual manera, los bosques naturales de fibra corta (abedules) del hemisferio norte tienen una edad derotación entre 35-40 años, y los eucaliptos en Chile llegan a la edad de corte entre los 10-15 años. Las principales especiesde árboles usadas en la producción de celulosa en Chile son el pino radiata, el eucalipto globulus y el eucalipto nitens, los quese encuentran en abundancia en las plantaciones de crecimiento rápido, ubicadas principalmente desde la Región del Maule ala Región de Aysén.


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Producción de Celulosa CMPC

Empresas CMPC está siempre atenta a los avances tecnológicos en la industria. Todas las plantas de CMPC Celulosa sonsometidas periódicamente a intervenciones técnicas, con el propósito de mejorar su competitividad, entendida ésta en un sentido amplio, es decir, las intervenciones están orientadas a mejorar su eficiencia operativa, reducir costos ymejorar su desempeño ambiental.

Ejemplo de ello son las tecnologías introducidas en los procesos de blanqueo, las que han significado la total eliminación delantiguo proceso de blanqueo basado en cloro elemental y su reemplazo por el sistema de blanqueo ECF (Elemental ChlorineFree). El proceso ECF y las plantas de tratamiento de efluentes han significado una reducción de los compuestos órganoclorados (AOX) superior al 95% con respecto al proceso tradicional. Además, los pocos compuestos órgano cloradosque se generan con esta nueva tecnología son similares a los que se encuentran en la naturaleza, se degradan naturalmentey no tienen un efecto persistente en el medio ambiente (no son bioacumulables).

Otra consecuencia de estas mejoras tecnológicas ha sido el uso más eficiente del recurso agua. En la actualidad, seconsume por tonelada de celulosa producida, sólo 40 m³ de agua, en circunstancias que en los años 80', esta cifra fluctuabaentre los 120 y 140 m³ por tonelada. Esto se explica porque los circuitos de agua se han cerrado, es decir, la misma agua selimpia y se reaprovecha. Debe destacarse el hecho de que, cerca del 95% del agua captada que se usa en el proceso, esdevuelta debidamente tratada y limpia a los cursos fluviales. Sólo un 5% se evapora.

La reducción en las emisiones ha sido otro de los logros registrados en la industria. El nivel de AOX (Adsorbable OrganicHalogen) en los últimos 25 años ha bajado desde 8 kg/ton a 0,1-0,6 kg/ton de celulosa; el BOD (Biochemical Oxygen Demand)en los últimos 10 años ha bajado de 15 kg/ton a 0,5-3 kg/ton de celulosa, y en el ámbito de las emisiones aéreas, loscompuestos sulfurados han sido reducidos en más de un 95% desde fines de los años 70.

De esta manera, Empresas CMPC, a través de su constante inversión en tecnología de punta y de las cuidadosas prácticasen sus procesos industriales, no sólo logra la producción de celulosa de alta calidad, sino también reduce y neutraliza losimpactos ambientales adversos, cumpliendo a cabalidad con las normas destinadas a la protección del medio ambiente.


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Proceso Productivo Celulosa Kraft

Presione sobre las imágenes y sabrá más de este proceso

La celulosa es elaborada mediante el proceso denominado Kraft, a través del cual las astillas de madera son cocidas en unasolución alcalina basada en sulfuro de sodio y soda cáustica para extraerles la lignina. Estos compuestos químicos sonposteriormente recuperados para su reutilización, en un proceso de ciclo cerrado.

Los rollizos de madera son descortezados y transformados en astillas éstas; son enviadas a una pila de acopio para suhomogenización.

Desde la pila de acopio, los chips o astillas son extraídos, clasificados y conducidos al proceso de cocción -en el digestorcontinuo o en digestores batch- con licor blanco, una solución alcalina de soda cáustica y sulfuro de sodio. Resultante delproceso de cocción es la pasta de celulosa, que se clasifica, se lava y se blanquea. Una vez blanqueada, se procede a susecado y embalado final en forma de fardos de 250 kgs.

En el proceso de cocción, el licor blanco junto con la lignina disuelta, se convierte en un licor negro, el cual se concentra paraluego ser quemado en unos equipos denominados calderas recuperadoras. La parte orgánica del licor negro (lignina y otroscompuestos de la madera) produce energía en el proceso de combustión, generando el vapor que se utiliza en la producciónde energía eléctrica y, posteriormente, para calefaccionar diferentes procesos dentro de la misma planta industrial. La parte inorgánica -sales minerales (cenizas)- se recupera después del proceso de combustión y es usada en la etapa decaustificación para regenerar el licor blanco usado en la cocción.

La corteza de los rollizos de madera, recuperada en los descortezadores, se quema en calderas de poder para producir vapory energía eléctrica, usados para los diversos procesos de la planta.

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Fases de producción

Cada una de las fases del proceso de producción de la celulosa se caracteriza por aspectos técnicos particulares, lo que lasdiferencia y les confiere la calidad de unidades específicas. Ellas cumplen secuencialmente el rol de eslabones de una cadenade nueve fases que dan cuerpo al proceso global.

Las cinco primeras fases corresponden al proceso productivo tradicional, que a partir de un conjunto de insumos básicos (madera, agua, productos químicos y energía) da origen a la celulosa. Las siguientes 4 fases tienen como objetivoasegurar que el proceso productivo se desarrolle en armonía con el medio ambiente. Especial mención merece la fase demonitoreo de las condiciones ambientales. De la misma forma como los doctores pueden diagnosticar que algo no anda bienen nuestro organismo a partir del análisis de muestras de sangre y orina, los técnicos de las Plantas de celulosa, a partir de lainformación recolectada en los instrumentos de control de la Planta y las estaciones de monitoreo, pueden detectar en formainmediata eventuales alteraciones en el proceso productivo y ejecutar acciones correctivas y preventivas.

Fase 1: Preparación de la madera.

Fase 2: Cocción.

Fase 3: Blanqueo ECF.

Fase 4: Secado y embalado.

Fase 5: Recuperación y energía.

Fase 6: Tratamiento de efluentes.

Fase 7: Control de emisiones aéreas y de olor.

Fase 8: Disposición de residuos sólidos.

Fase 9: Monitoreo de condiciones ambientales.

A continuación se describen estas fases, mostrándolas en un esquema gráfico y explicándolas a través de una relaciónescrita.

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Fase 1: Preparación de la madera

La madera, principal materia prima para la fabricacion de la celulosa, llega a las planta generalmente en forma de troncos dedimensiones estandarizadas, denominados rollizos. En menor medida también se utilizan astillas de aserradero u otraprocedencia previamente certificada.

El proceso se inicia cuando los rollizos de madera son cargados en los descortezadores, que son tambores rotatorios degrandes dimensiones que giran a una velocidad predeterminada o que giran a una cierta velocidad.

La corteza no se desperdicia, sino que es llevada a través de una cinta transportadora para ser quemada en una caldera,denominada caldera de biomasa.

Los troncos descortezados son transformados en astillas (chips), las cuales luego de ser acopiadas para suhomogenización en grandes pilas, pasan a continuación por un proceso de clasificación por tamaño. Los chips de tamañonormal continúan a la fase siguiente, los de gran tamaño son devueltos para ser astillados nuevamente y los finos convergenjunto con la corteza a la caldera de biomasa, donde son quemados para generar vapor, el cual se usa para producir energíaeléctrica.

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Fase 2: Cocción

Las astillas procedentes de la pila de acopio son conducidas hacia la tolva de astillas, donde son impregnadas con vapor deagua para eliminar su contenido de aire. Para asegurar una mayor uniformidad de la cocción en el digestor, las astillas pasanpor un tanque a alta presión donde son pre-impregnadas con Licor Blanco.

En el digestor, las astillas son literalmente cocidas con una sustancia denominada Licor Blanco, a alta temperatura y presión.El Licor Blanco es una solución acuosa compuesta por sulfuro de sodio (Na2S) e hidróxido de sodio (NaOH). Su función esromper las uniones de lignina y liberar las fibras de celulosa. Físicamente, el digestor continuo es un gran estanque cilíndricode varias secciones, con una red de tuberías a través de las cuales se le adicionan o extraen los líquidos de cocción. Tieneun eje vertical para revolver la mezcla y tuberías y harneros para drenar la celulosa. El rango de temperatura de cocción varíaentre 130ºC y 170°C, siendo más alta en la parte superior del digestor (etapa inicial).

En la medida que las astillas avanzan hacia abajo en el digestor, se van transformando en pasta de celulosa. Esto explica porqué el proceso de cocción opera en forma continua. Al final de la cocción, además de la pasta de celulosa, segenera un residuo denominado Licor Negro, que está compuesto por el Licor Blanco mezclado con la lignina y otrassustancias de la madera. Este Licor Negro es recuperado para ser procesado en otro sector de la planta de celulosadenominado Sistema de Recuperación de Productos Químicos y Energía. Este importante proceso permite la recuperación deproductos químicos valiosos. En la práctica, sólo un porcentaje muy minoritario de los residuos sólidos del digestor debe ser enterrado en los vertederos (áreas de disposición controlada, con fondo y paredes impermeabilizadas).

Al llegar a la parte inferior del digestor, la pasta de celulosa es sometida a un lavado a altas temperaturas, donde flujos deagua en contracorriente le van eliminando el Licor Negro. Luego, la pasta pasa por un estanque de soplado, cuya función esreducir bruscamente la presión, con el objeto de liberar las fibras que aún permanecen compactas. El proceso de soplado serealiza a menores temperaturas; para ello se inyecta agua fría a la pasta, con el fin de bajar su temperatura al rango 75-80° C.

La pasta de celulosa que sale del digestor es lavada y clasificada a través de varios filtros. Los nudos de la madera y otroschips que no pasan por los filtros son enviados de vuelta al digestor. La pasta filtrada y lavada por segunda vez constituye loque se denomina celulosa cruda o celulosa sin blanquear, en la forma de una suspensión de fibras en agua. Esta pasta decelulosa tiene aún un contenido importante de lignina, que le da una tonalidad de color café.

La celulosa cruda es el principal insumo en la producción de los papeles y cartones de color café que se usan para embalaje o para producir envases como los sacos, saquitos y cajas de cartón corrugado.


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Fase 3: Blanqueo ECF

Dado que la celulosa es el principal insumo en la producción de papeles blancos, es necesario someter a la pulpa química aun tratamiento con productos químicos en orden a extraer el remanente de lignina, resinas, iones metálicos y otras sustanciasque podrían afectar el proceso de producción del papel. Diferentes productos químicos, como el dióxido de cloro, el oxígeno yel peróxido de hidrógeno (H2O2-agua oxigenada) son agregados en forma secuencial a la pasta de celulosa para blanquearlaextrayéndole la lignina. De esta manera, los consumidores de celulosa reciben un producto que les permite producir papelescon los atributos requeridos de blancura y brillo, los que además no decaen significativamente con el paso del tiempo. Losproductos químicos actualmente en uso en esta fase del proceso han sustituido a otros que fueron eliminados, por cuanto sedemostró que generaban componentes nocivos para el medio ambiente.

El proceso de blanqueo significa, necesariamente, una reducción de rendimiento de la madera, medido en m³ de madera portonelada de celulosa; por cuanto se elimina una parte importante de la lignina que aún permanece en la pasta café y además,una parte de las fibras de celulosa se degradan debido a los agentes químicos que intervienen en el proceso. Normalmente,en todo el proceso de blanqueo se pierde entre un 5% y 9% de la pasta café, para alcanzar blancura estándar de 89% a 91%,según la norma ISO-2470 (International Organization for Standardization).

Las plantas de celulosa modernas -como las de Empresas CMPC- han incorporado en forma previa a las distintas etapas quecomponen el proceso de blanqueo, una etapa denominada deslignificación con oxígeno, que como su nombre lo indica,consiste en aplicar altas dosis de oxígeno a la pasta café para producir la oxidación de la lignina. Esta reacción química serealiza en un estanque presurizado, a elevadas temperaturas y en un medio alcalino (pH 10). Esta etapa tiene dosimportantes beneficios: se reduce sustancialmente el consumo de químicos en las etapas posteriores de blanqueo y además,permite que la lignina removida en la primera estación de lavado pueda ser reprocesada en el Sistema de Recuperación deProductos Químicos y Energía.

El blanqueo de la celulosa continúa agregando en sucesivas etapas distintos productos químicos que oxidan o modifican laestructura molecular de la lignina y otros elementos presentes en la pasta de celulosa cruda, facilitando su disolución yposterior extracción. La pasta es lavada al final de cada etapa para remover los materiales orgánicos solubles. Estasreacciones químicas se realizan en estanques a alta temperatura y en un ambiente ácido (pH < 4). Dado que en este procesose generan algunos componentes orgánicos que no son solubles en un ambiente ácido, es necesario intercalar etapas en lasque se utilizan productos químicos que generan un medio alcalino, de tal forma de poder extraer estos componentes en laestación de lavado.

La pasta resultante, prácticamente libre de lignina, puede ser secada para obtener la celulosa blanca Kraft. A través de losavances recientes, los niveles de residuos en los efluentes líquidos de las plantas de celulosa han bajado continuamente. Elresiduo líquido procedente de la planta de blanqueo, es conducido a las plantas de tratamiento, con el objeto de serpurificado, eliminando todas las sustancias nocivas para el medio ambiente antes de devolverlo a los ríos.

El proceso de blanqueo ECF (Elemental Chlorine Free), basado en dióxido de cloro, se ha impuesto largamente en la industriade la celulosa como el más aceptado, en reemplazo de las antiguas plantas de blanqueo basado en cloro elemental.


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Blanqueo TCF

En un esfuerzo por eliminar totalmente los componentes órgano clorados del efluente se desarrolló un método alternativo deblanqueo de la celulosa, conocido por sus siglas en ingles TCF, que no usa ningún agente blanqueador que contenga cloro niderivados de éste.

No obstante, esta tecnología no logró diferenciarse de la ECF, por cuanto existe evidencia científica contundente quedemuestra que los efluentes debidamente tratados con ambos métodos de blanqueo prácticamente están libres decontaminantes. En particular, las rigurosas mediciones realizadas no detectan la presencia de dioxinas ni furanos. Si bien elblanqueo TCF reduce la presión sobre las plantas de tratamiento del efluente, involucra inversiones mayores que el blanqueoECF, debido a lo específico de los equipos requeridos. Además tiene varios inconvenientes técnicos que no han sidoresueltos: Consume más madera por tonelada de celulosa y para lograr la blancura estándar se sacrifica un porcentajesignificativo de sus parámetros de resistencia a la tracción, característica necesaria en la Celulosa.

Tanto la Comisión Europea como la EPA (Environmental Protection Agency) de Estados Unidos, han incluido la tecnología deblanqueo ECF con sus correspondientes tratamientos de efluentes dentro de las denominadas Best Available Techniques(BAT) en la industria de la celulosa y el papel. En la práctica, la gran mayoría de las nuevas plantas de celulosa que se haninstalado en los últimos 10 años usan el proceso ECF. Especial mención merece la Planta de celulosa Stendal, inaugurada afines del año 2004 en Alemania, a 100 km. de Berlín. El proyecto de construcción de esta Planta se comenzó a gestar en elaño 2000 y originalmente contemplaba producir sólo celulosa TCF, pero al momento de concretar el proyecto se decidió queella tuviera la posibilidad de operar alternativamente con ambos métodos de blanqueo. Dados los argumentos reciénexpuestos, hoy produce sólo celulosa ECF.


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Fase 4: Secado y embalado

La pasta procedente de la planta de blanqueo es preparada para su secado. El porcentaje de fibras contenidas en la pasta ala entrada de la máquina secadora (consistencia inicial), es de aproximadamente 1% a 2%, es decir, la pasta tiene un grancontenido de agua. Desde la caja de entrada a esta máquina, la pasta es distribuida uniformemente sobre el fourdrinier o mesa formadora de la hoja. Este equipo es accionado por varios rodillos que sacan el agua de la pasta por gravedad ycajas de succión conectadas a bombas de vacío, dándole la forma de una lámina.

La lámina, que a estas alturas posee una consistencia de aproximadamente un 46%, entra a los pre-secadores, grandescilindros en cuyo interior circula vapor a altas temperaturas. Luego pasa a los secadores principales, que por dentro estánequipados de diversos rodillos calientes que conducen la lámina a través de calentadores por convección y radiadoresinfrarrojos. Este sistema de rodillos secadores se puede sustituir por un sistema de secado con aire caliente, donde la hoja decelulosa pasa libre a través de corrientes de aire caliente seco para eliminar el agua. A la salida de esta área, la lámina poseeuna consistencia de 87% a 92% seco.

Después, esta lámina pasa por la unidad cortadora, que la deja en forma de pliegos, los que se apilan, se prensan y seembalan en una unidad denominada fardo, con un peso de 250 kg. Finalmente agrupando ocho fardos en dos columnas decuatro se forman los units, los que se pesan antes de almacenarlos en las bodegas.

También existe la posibilidad de bobinar la lámina de celulosa (celulosa en rollos), en cuyo caso se prescinde de su paso porla cortadora.


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Fase 5: Recuperación y energía

En CMPC, al igual que en todas las modernas plantas de celulosa en el mundo, el proceso de producción está diseñado yprogramado para la recuperación y reutilización de los distintos componentes que intervienen en las cuatro primerasfases, estructurándose así un sistema de autoalimentación para el funcionamiento de la planta industrial en suconjunto. Así, la Fase Recuperación de Productos Químicos y Energía, si bien no se relaciona directamente con la celulosaen sí, contribuye a su proceso de producción a través de la generación de energía y la recuperación de los productosquímicos que la planta requiere.

Cortezas de rollizos, aserrines y astillas subdimensionadas, son transportados a las calderas de poder para ser aprovechadoscomo combustible y generar vapor.

El Licor Negro proveniente del digestor, generalmente con una concentración de sólidos del 15 al 18% sigue un proceso deconcentración mediante evaporadores de múltiples efectos. Además de extraer el agua del Licor Negro, se retiran de lamezcla algunos componentes sulfurados disueltos, denominados TRS. También se extrae el metanol, el “tall oil” y latrementina, los cuales después son condensados, tratados y recuperados para su comercialización posterior, o sondestinados para otros usos en la misma planta.

Una vez que ha sido concentrado y depurado, el Licor Negro entra a la caldera recuperadora con una consistencia sobre75%, donde se quema la parte orgánica (lignina y otros compuestos de la madera) liberando su energía en el proceso decombustión, la que se aprovecha produciendo vapor.

El vapor generado tanto en la caldera recuperadora como en las calderas de poder es conducido hacia un turbo generador, através del cual se genera energía eléctrica para los procesos de la planta industrial o para su venta al Sistema InterconectadoCentral; luego, el vapor -a más baja presión y temperatura- es usado en la calefacción de diferentes procesos dentro de la planta.

La parte inorgánica y las sales minerales (cenizas), se recuperan después del proceso de combustión. Losprincipales compuestos químicos de las cenizas son el sulfuro de sodio (Na2S) y el carbonato de sodio (Na2CO3). Estascenizas son disueltas en agua y se forma el denominado Licor Verde. Este Licor Verde es sometido después al proceso decaustificación, el cual en esencia consiste en adicionarle cal viva (CaO) y por medio de varias reacciones químicas y filtros, se producen dos compuestos químicos: Licor Blanco (Na2S + NaOH) que es almacenado en estanques para ser reutilizado enla fase de cocción y cal apagada o caliza (CaCO3) en forma de lodos, a los cuales se les extrae la humedad y son calcinadosen hornos especiales, denominados Hornos de Cal, para producir nuevamente la cal viva requerida en este proceso decaustificación.


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Fase 6: Tratamiento de efluentes

Los residuos líquidos provenientes de las distintas fases del proceso de producción deben ser purificados en plantas detratamiento, con el propósito de eliminar todas las sustancias que puedan producir un impacto adverso en el medio ambiente,antes de devolver el efluente a los ríos.

Es un hecho científicamente demostrado que la naturaleza tiene la capacidad de autodepurarse. En consecuencia,dependiendo de las características y el caudal del curso de agua al cual se evacua el efluente tratado, las plantas de celulosaen todo el mundo deben cumplir ciertos estándares específicos de emisión de materiales en su efluente. Entre otros, se debemedir el contenido de químicos y materia orgánica residual con los parámetros del efluente medidos universalmente paraacreditar su calidad.

El proceso de purificación del efluente se desarrolla sometiéndolo a una serie de tratamientos en forma secuencial:

Tratamiento Primario

Los tratamientos primarios son operaciones físicas que tienen por objetivo principal remover los sólidos suspendidos ymaterial no disuelto (ej.: grasas, fibras, etc). Esta operación se realiza en depósitos denominados clarificadores primarios.

El agua residual permanece en el clarificador durante varias horas. Esto hace posible que la gravedad actúe sobre laspartículas suspendidas. Las partículas más pesadas que el agua se hunden hacia el fondo del clarificador formando el lodoprimario. Este lodo se elimina y bombea hacia el manejo de sólidos.

El material que no se sedimenta ni tampoco flota rebalsa del clarificador y circula hacia el tratamiento secundario. El rebalsedel clarificador primario se denomina efluente primario o clarificado.

Tratamiento secundario

El objetivo central de un tratamiento secundario es reducir la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO, también conocida comoDemanda Biológica de Oxígeno) del agua residual mediante un proceso biológico, es decir, disminuyendo el contenidoorgánico del agua. Para cumplir este propósito, los microorganismos utilizan la materia orgánica biodegradable como fuentede nutrientes y energía para su propia propagación (biomasa) y mantención, produciendo compuestos inocuos y/o utilizables(agua, gases, materia celular).

Este proceso es estimulado, aumentando el número de microorganismos encargados de la descomposición de la materiaorgánica y generando las condiciones ambientales ideales para su crecimiento, tales como, oxígeno, pH, temperatura,nutrientes.

El tratamiento secundario consiste en una unidad constructiva conformada por dos Reactores con película biológica de camamóvil (MBBR) y un estanque de Lodos Activados (AST). En términos generales, es un proceso de tratamiento biológicoaeróbico efectuado por biomasa adherida a un soporte (MBBR) y biomasa suspendida (AST) que recibe el nombre de BiofilmActivated sludge (BAS) o Biopelícula de Lodos Activados.

Los procesos aeróbicos son aquellos que se realizan en presencia de Oxígeno y son muy eficientes; funcionan en ciclosrelativamente sencillos, con una amplia gama de sustancias posibles de degradar.

Posteriormente, los sólidos junto con las fibras son prensados para retirarles el agua sobrante y depositarlos en vertederosespecialmente habilitados (Áreas de Disposición Controlada), o alternativamente quemarlos en calderas de poder.

Una vez retirados estos sólidos suspendidos, el efluente continúa hacia una etapa de neutralización, donde se le agreganaditivos químicos neutralizantes para que los residuos finales no sean ácidos ni alcalinos.


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Fase 7: Control de emisiones aéreas y de olor

Las emisiones aéreas son monitoreadas y controladas rigurosamente para evitar la descarga hacia la atmósfera desustancias dañinas para el medio ambiente o los seres vivos. Las fuentes fijas más importantes en una planta de celulosa ysus correspondientes equipos para el abatimiento de emisiones son las siguientes:

Caldera Recuperadora: Es la principal fuente de emisiones aéreas de la planta. Como ya se indicó, esta caldera esalimentada con Licor Negro concentrado. Aproximadamente un tercio del peso seco de esta sustancia son químicosinorgánicos, de los cuales se recupera el sulfuro de sodio (Na2S), el carbonato de sodio (Na2CO3), el sulfato de sodio(Na2SO4 ) y sal (NaCl). El resto son sustancias orgánicas disueltas. Al interior de esta caldera, que opera en torno a los1.000 °C, se producen una serie de reacciones químicas que liberan compuestos gaseosos, algunos de los cuales deben sereliminados o tratados con el objeto de mitigar su impacto en la calidad del aire. Debido a la gran cantidad de variables queintervienen en el proceso, se dispone de sofisticados sistemas de control computarizado que permiten una óptima operaciónde la caldera.

El principal compuesto gaseoso que se produce en la caldera recuperadora es el Dióxido de Azufre (SO2). Para reducir suemisión se opera con licor negro a elevada concentración, lo cual aumenta la temperatura de combustión en la caldera. Enestas condiciones, el sodio en fase gas reacciona con el dióxido de azufre en presencia de oxígeno, produciendo sulfato desodio (Na2SO4) y por lo tanto, disminuyendo la generación de SO2.

La caldera recuperadora emite además material particulado (principalmente Na2SO4), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Sulfuro deHidrógeno (H2S), este último es uno de los responsables del olor característico de las plantas de celulosa Kraft. Se hanincorporado una serie de mejoras y equipos auxiliares en las calderas recuperadoras con el objeto de reducir sustancialmenteestas emisiones. Se adicionaron lavadores (depuradores) de gases, que retiran el remanente de SO2 y parte del materialparticulado. El SO2 reacciona con el licor de lavado formando Na2SO3 y algo de Na2SO4 en solución, la cual es reciclada enel proceso para la preparación del Licor Blanco. También existen los precipitadores electrostáticos, equipos muy eficientes enlos cuales prácticamente todo (99,9%) el material particulado es ionizado y removido en unos electrodos suspendidos.Finalmente se han realizado mejoras en el diseño de estas calderas hasta llegar a las denominadas “calderas de bajo olor”.Básicamente son equipos que permiten regular la concentración del Licor Negro y las entradas de aire para la combustión, deforma tal de minimizar la emisión no sólo de SO2, como ya se explicó, sino también de H2S.

La formación de NOx en la caldera recuperadora está principalmente influenciada por el contenido de Nitrógeno en el LicorNegro y por un exceso de Oxígeno en la combustión. Para lograr una eficiente recuperación de los productos químicos, estacaldera opera con bajas concentraciones de Oxígeno y en consecuencia, las emisiones de NOx son muy bajas. Ellas sonreducidas aún más en las calderas modernas, que disponen de sistemas de alimentación de aire modificados y que optimizanlas condiciones de combustión con la ayuda de sistemas de control computarizado.


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Horno de Cal: Los hornos de cal son alimentados con lodos debidamente lavados, provenientes del proceso decaustificación. Ellos contienen, entre otros elementos químicos, la cal apagada o caliza (CaCO3). Estos lodos son calcinadosa alta temperatura para convertir la caliza en óxido de Calcio (CaO).

Esta reacción tiene lugar físicamente en un horno rotatorio cilíndrico donde los lodos son secados y calentados hastaalcanzar la temperatura de reacción, calcinados y enfriados nuevamente. La reacción de calcinación comienza a los 800°C ypara completar la reacción se requieren temperaturas de hasta 1.000°C a 1.100°C en el lado más caliente del horno. Elenfriamiento se logra usando intercambiadores de calor con flujo de aire.

Las principales emisiones aéreas de un horno de cal son el Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx), otros gasessulfurados (TRS) y material particulado.

El Dióxido de Azufre se genera en el horno de cal principalmente por el azufre contenido en el combustible empleado paracalentar el horno. Los lodos que alimentan el horno hacen un aporte marginal en contenido de azufre, ya que ellos sonpreviamente lavados con sistemas de clarificadores o filtros de prensas para recuperar la mayor parte de los compuestos quecontienen azufre, los cuales son reutilizados en el proceso. Además de la solución evidente de utilizar combustibles con bajocontenido de azufre, es importante señalar que el horno de cal tiene la capacidad para reducir la emisión de SO2, en base alCarbonato de Sodio (Na2CO3) presente en los lodos de alimentación.

La emisión de gases sulfurados (TRS), principalmente Sulfuro de Hidrógeno (H2S), desde el horno de cal es relativamentebaja. El principal responsable de su generación es la presencia de Sulfuro de Sodio (Na2S) en los lodos de alimentación, elcual reacciona con el CO2 y el vapor de agua, para formar el sulfuro de hidrógeno y carbonato de sodio.

Por esta razón, los lodos son lavados y filtrados previos a su ingreso al horno de cal con el propósito de extraerles el Sulfurode Sodio, un insumo valioso del proceso de cocción de la pulpa. Esta depuración básicamente busca oxidar el Na2S,transformándolo en Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3), una sustancia no tóxica.

La emisión de material particulado se minimiza en virtud de los sistemas de control que poseen los modernos hornos de cal deCMPC, además de equipos adicionales, como lavadores de gases (scrubbers) y precipitadores electroestáticos.

Calderas de Biomasa: Como ya se explicó, estas calderas son alimentadas con cortezas, astillas y otros desechosforestales generados tanto en la misma planta de celulosa como en las faenas forestales. Dada la naturaleza de estosmateriales, estas calderas son neutras desde el punto de vista de la emisión de gases con efecto invernadero. La únicaemisión que es necesario controlar es la de partículas, lo que se logra mediante precipitadores electrostáticos más unadecuado manejo de las condiciones de combustión.

Gases TRS: Proviene del término en inglés Total Reduced Sulfur. Bajo este nombre se agrupan un conjunto de compuestosque se generan en el proceso de producción de celulosa, los más importantes son el Sulfuro de Hidrógeno (H2S), losmercaptanos (CH3SH), el dimetil-sulfito (CH3SCH3) y el dimetil disulfuro (CH3SSCH3). También se les conoce como gasesmalolientes, ya que el olfato humano es capaz de detectarlos aún en concentraciones tan bajas como 1µg/l. (esto es, 10elevado a -6 g/l). En particular, el umbral de percepción del H2S es de 0,0047 partes por millón (ppm) (esto es, 0,0047miligramos por kilo de solución).


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Fase 8: Manejo de residuos sólidos

Esquema de vertedero industrial o ADC.

Los residuos sólidos están constituidos por un grupo heterogéneo de materiales producidos en la planta de celulosa, los cualesno pueden ser vendidos a terceros, reutilizados o incinerados. Todos estos residuos son derivados a instalacionesdenominadas Áreas de Disposición Controlada (ADC), las cuales según el tipo de residuo que se trate, se localizan en la mismaplanta o son administradas por terceros fuera de ella. El volumen de residuos sólidos generados es muy bajo. Medicionesinternacionales indican que el 50% más eficiente de la industria mundial, segmento en el que se inscriben las plantas de CMPC,genera menos de 25 kilos por tonelada de celulosa producida. Los materiales involucrados son residuos del proceso decaustificación conocidos por sus nombres en inglés: dregs y grits; cenizas, arena, lodos de los tratamientos de efluentes y ungrupo misceláneo de residuos (materiales de construcción, metales, y basura en general). La mayor parte de estos residuos,todos ellos considerados en la categoría de residuos no peligrosos, son dispuestos en las ADC de las fábricas, las cualesreúnen las condiciones necesarias para mantener un completo resguardo de posibles filtraciones a las napas subterráneas,además del correspondiente monitoreo de estas napas.

La construcción de un vertedero industrial o ADC no es un hecho trivial, sino una compleja obra de ingeniería que debe seradecuadamente diseñada y planificada, de modo que constituya una solución técnica y económicamente viable, capaz deeliminar o mitigar los impactos negativos que pudiera generar sobre su entorno. Ellas cubren un área relativamente grande(entre 5 a 10 há) y están diseñadas para ir acumulando estos desechos por un largo período de tiempo, es decir, tiene unalarga vida útil.


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Los desechos industriales que se depositan en las ADC de las plantas contienen tanto elementos orgánicos como inorgánicos,además de una inevitable cantidad de líquido. Las ADC además están expuestas a la lluvia, que percola (se filtra) a través de estos desechos. Para evitar que los lixiviados (líquidos que percolan o drenan a través de los residuos,conteniendo componentes solubles y material en suspensión) contaminen las napas de aguas subterráneas, las ADC sondiseñadas con una base impermeable (membranas), compuesta por varias capas de distintos materiales, la cual cuenta ademáscon una red de tuberías que colectan estos líquidos para ser procesados en la planta de tratamiento de efluentes. De igualmanera, en su diseño se toman en cuenta aspectos topográficos y se incluyen protecciones laterales (canaletas)adecuadas, para evitar que las aguas lluvias de las áreas circundantes escurran hacia la ADC. Como medida de control, lasADC disponen de un sistema de monitoreo de la calidad del agua en las napas subterráneas para intervenir de inmediato encaso de detectarse algún problema.

El material orgánico presente en estos residuos experimenta una descomposición anaeróbica producida por microorganismos,la cual genera metano, un biogás. Por esta razón las ADC deben disponer de chimeneas para evacuar este gas yeventualmente quemarlo, que es la forma más ambientalmente segura para su eliminación.


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Fase 9: Monitoreo de condiciones ambientales

Las plantas de celulosa de CMPC están equipadas con todas las tecnologías que aseguran la minimización y el adecuadocontrol de los impactos ambientales adversos de sus operaciones. Para asegurar su adecuado desempeño, se realizatambién un monitoreo periódico de las características ambientales de los cursos de agua que reciben los efluentes; delaire, que recibe las emisiones y de las aguas subterráneas, por su relación con las Áreas de Disposición Controlada deResiduos Sólidos.

Todas las plantas de celulosa de CMPC están situadas en la cuenca hidrográfica del Río Bío-Bío. En su calidad de usuarioimportante de esta cuenca, la empresa participa, junto a otras compañías y a la Universidad de Concepción, en el Programade Monitoreo de la Calidad del Agua del Sistema Río Bío-Bío desde el año 1994 hasta la fecha.

Además de lo anterior, cada una de las plantas ha instalado Estaciones de Monitoreo de la Calidad del Aire en las zonasurbanas próximas a sus instalaciones, las cuales miden constantemente las concentraciones de SO2, NOx, TRS, CO,Ozono y MP10 en el ambiente.

También se realiza un monitoreo periódico de la calidad de las aguas subterráneas, como medida de prevención deaccidentes relacionados tanto con la operación de las ADC como con el proceso de producción mismo.

Adicionalmente las plantas de celulosa de CMPC disponen de un Sistema de Gestión Ambiental en conformidad con lanorma internacional ISO 14001, en el marco de la cual se realizan auditorías periódicas a su accionar ambiental.


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Proceso Productivo Pulpa Mecánica

Los procesos de producción de celulosa que operan mediante la acción mecánica se clasifican básicamente en doscategorías:

Aquéllos que usan como insumo directamente rollizos de madera descortezados:

Este es el caso de la pulpa mecánica tradicional (Stone GroundWood, SGW), el método más antiguo de producción decelulosa, que comenzó a utilizarse en 1840 y su variante más moderna, la pulpa mecánica presurizada (PressurizedGroundwood, PGW). En estos procesos, los rollizos de madera son presionados contra un cilindro de piedra recubierto conuna sustancia abrasiva, el cual gira a gran velocidad, actuando como una lima. La fricción del cilindro contra los rollizosproduce el aumento de la temperatura, que permite separar las fibras. Los rollizos son presionados contra estecilindro ya sea por su propio peso y cadenas alimentadoras (en el caso de la SGW), o mediante pistones hidráulicos encámaras presurizadas (PGW). Regaderas de agua caliente a 75-100ºC, en algunos casos a presión, limpian las fibrasremoviéndolas del cilindro para que caigan a una cuba desde donde son llevadas al proceso de clasificación. El consumoespecífico de energía en estos procesos es alto, entre 1.600 a 1.900 kWh/ton de pulpa. Lo normal es que esta pulpa fluyadirectamente para alimentar a una máquina papelera conectada en línea. El rendimiento de estos procesos es alto,ubicándose en el rango 94-97%, medido como toneladas de pulpa seca respecto a toneladas de madera seca alimentada.Esto significa que la pulpa producida retiene aún muchos de los componentes químicos de la madera, incluyendo lignina,hemicelulosas, resinas y otros. Así, los papeles producidos a partir de esta pulpa tienden a decolorarse cuando son expuestosa la luz, el calor o simplemente, con el paso del tiempo. Este fenómeno, conocido como “reversión de blancura”, puedecomprobarse exponiendo un periódico a la luz del sol. La lignina presente en las hojas hará que se torne amarillo.

Stone Groundwood (SGW). Pressurized Groundwood (PGW).

Los papeles producidos en base a estas pulpas tienen características especialmente ventajosas para ciertos tipos deimpresión, como periódicos y guías telefónicas. Dada la naturaleza de estos procesos, sin embargo, es inevitable que seproduzca algún daño a las fibras, con lo cual los atributos de resistencia de estos papeles son bajos.

Aquéllos que usan como insumo astillas de madera:


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Dentro de esta categoría están, en orden cronológico, la pulpa mecánica refinada (Refiner Mechanical Pulp, RMP), desarrollada a fines de los ‘50s y la pulpa termomecánica (ThermoMechanical Pulp, TMP), desarrollada a principios de los‘70s. En ambos casos, las astillas son desfibradas mediante un proceso de refinación, normalmente a un 30% deconsistencia, es decir, en una mezcla que contiene un 30% en peso de fibra y un 70% en agua. La refinación se produceintroduciendo las astillas a presión a una zona entre dos discos que rotan en direcciones opuestas a muy corta distancia. Laacción de una serie de ranuras y barras sobre la superficie de estos discos separa las fibras. Se pueden utilizar entre una ytres estaciones de refinado en serie. La primera estación de refinado es presurizada, pero la segunda y tercera puedenoperar a presión atmosférica. Después de la última estación de refinado, la pasta pasa por un proceso de clasificación ynormalmente es alimentada en forma directa a la máquina papelera. Las fibras son mucho menos dañadas que en el casoanterior, tienen en promedio una mayor longitud y exhiben en consecuencia, mucho mejores atributos de resistencia. Laprincipal novedad que introdujo el proceso TMP con respecto al RMP es la incorporación de una etapa inicial deablandamiento de las astillas, impregnándolas y calentándolas con vapor antes de la refinación. De esta manera, se facilita laseparación de la celulosa y se reduce el daño a las fibras.

Ambos tipos de proceso también están dentro del segmento de las pulpas de “alto rendimiento”, siendo éste de 95% a 97% enel caso de la RMP y 93% a 97% en el caso de la TMP. El consumo de energía de estos procesos, no obstante, essustancialmente mayor que en la categoría anterior de pulpas mecánicas y oscila, dependiendo del papel que se vaya aproducir con ella, entre 1.650-3.200 kWh/ton de pulpa.


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Proceso Productivo Pulpa CTMP

En 1978 comenzó a operar la primera planta que utilizó el proceso Quimio-Termo-Mecánico para la producción de celulosa(Chemi Termo Mechanical Pulp - CTMP). Este proceso combina la acción de reactivos químicos con medios mecánicos paraseparar la celulosa de los demás componentes de la madera. Específicamente incorpora en el proceso TMP una estación deimpregnación química intermedia entre la fase de impregnación con vapor y la unidad de precalentamiento de la pasta. Lasastillas son alimentadas por medio de una prensa de tornillo en esta estación, donde son impregnadas con una solución deSulfato de Sodio (Na2CO3), para ayudar a la separación de las fibras en la batería de refinadores. Así es posible remover losextractivos de la madera y abrir la estructura de las astillas a la impregnación, permitiéndoles expandirse en la solución deNa2CO3. El rendimiento de este proceso es levemente inferior a los anteriores -90% a 95%- y el consumo de energía portonelada de pulpa CTMP está entre 1.500 a 2.500 kWh. Debido a que conservan un porcentaje importante de lignina, estaspulpas experimentan el fenómeno de reversión de blancura con el paso del tiempo o cuando son expuestas a la luz. Laincorporación de una etapa de blanqueo con Peróxido de Hidrógeno (H2O2) permite mejorar la blancura, pero en general, noalcanzan la blancura estándar de la celulosa Kraft blanqueada y sólo mitigan, sin eliminar, la reversión de blancura. Estaspulpas reúnen un conjunto de atributos que les permite ser utilizadas en la producción de papel periódico, cartulina, papelestissue, celulosa fluff para pañales y algunos tipos de papeles de impresión y escritura. Evidentemente, al incorporar unaetapa de blanqueo, el rendimiento del proceso baja, ubicándose en el rango 80% a 90%.


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La Celulosa en Chile

Chile es un productor y exportador de celulosa de clase mundial

En Chile, las condiciones de clima, suelo y pluviometría –favorables al desarrollo de variadas especies forestales–, unidas alesfuerzo de los sectores público y privado, han permitido en las últimas tres décadas la creación de una considerable masaforestal en la zona sur del país, que es la base para una de las industrias locales más dinámicas.

Cerca de un 45% de la superficie continental de Chile es apta para la actividad forestal. En la actualidad, un 21% de lasuperficie del país está cubierta por bosques. De este porcentaje, un 18% corresponde a bosques naturales, la mayoría delos cuales están bajo protección en el marco del Sistema Nacional de Áreas Silvestres del Estado (SNASPE), entre otros. El3% restante corresponde a bosques cultivados, plantados por el hombre.

Son estas plantaciones, que cubren unos 2,3 millones de hectáreas, las que actualmente sustentan la actividad forestalnacional, incluida la industria de la celulosa.

Esta industria comenzó su desarrollo hace 50 años, en base al pino radiata. No obstante, en los últimos años se haincorporado en forma creciente la madera de eucalipto como materia prima para la fabricación de celulosa. Desde el punto devista de la demanda, la celulosa de eucalipto reúne una serie de atributos que la transforman en la materia prima ideal para laproducción de papeles tissue de alta calidad y papeles finos para impresión y escritura. Estos mismos atributos hacen que lacelulosa de eucalipto se incorpore también en la producción de cartulina, la cual se utiliza para la fabricación de envases deproductos de consumo masivo, donde la calidad de impresión es un requisito fundamental para destacar la marca y lascaracterísticas del producto envasado.

Desde el punto de vista de la oferta, la superficie plantada con bosques de eucalipto se ha expandido a una tasa de un 10%anual en los últimos 10 años, fundamentalmente porque tienen una rotación menor que las plantaciones de pino, alcanzando laedad de cosecha entre los 12-18 años.

En Chile existen, actualmente, doce plantas de celulosa que operan un total de 17 líneas de producción. De éstas, 11líneas de producción fabrican celulosa Kraft y el resto produce pulpa mecánica. En total, en el año 2008 se produjeron enChile 4,94 millones de toneladas de celulosa.

Existen 4 plantas en Chile que producen unas 500 mil toneladas por año de pulpa mecánica en base a pino radiata y eucalipto.La pulpa mecánica no se vende a terceros. Se trata de plantas totalmente integradas que la utilizan para fabricar una amplia gama de productos, como el papel para periódicos, otros papeles de impresión y escritura, y cartulinas.

En contraste, la celulosa Kraft en sus dos variedades, cruda y blanqueada, tiene como principal destino el mercado externo.De los 4,44 millones de toneladas producidas en el año 2008, sólo unas 300 mil toneladas fueron consumidas en Chile por lasfiliales papeleras de las compañías productoras o por empresas independientes. A nivel mundial, Chile fue el cuarto mayorexportador de celulosa en el año 2008. Las empresas chilenas exportaron 4,06 millones de toneladas de celulosa, por unvalor FOB de US$ 2.626 millones. Excluyendo las exportaciones de cobre y molibdeno, que ese año alcanzaron la cifra récordde US$ 41.000 millones (60% del valor FOB total exportado por Chile), la industria de la celulosa, sustentada en un recursonatural renovable, posicionó a este producto como el segundo en importancia, representando un 3,8% del valor total de lasexportaciones chilenas.


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Plantas CMPC

Presione sobre las regiones destacadas y encontrará la ubicación de las Plantas CMPC.

Produciendo con Calidad y Protegiendo el Medio Ambiente

En la provincia de Bío Bío, en la histórica Planta Laja, que inició en forma pionera en Chile la producción de celulosa en 1959,se producen 220.000 toneladas anuales de celulosa fibra larga en base a madera de pino radiata, principalmente blanqueada,además de una producción menor de celulosa cruda. De éstas, unas 70 mil toneladas se consumen internamente en la mismaPlanta para la producción de papeles (gráficos y sack Kraft) y celulosa fluff en rollos.


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La celulosa fluff se utiliza para la fabricación de productos absorbentes, tales como pañales desechables y toallas femeninas.Planta Laja cuenta con dos máquinas papeleras. En una de ellas se producen papeles Kraft de embalaje y papeles sackKraftde alta resistencia, que se utilizan para fabricar sacos que servirán de envases para una amplia gama de productosindustriales, tales como: cemento, cal, yeso, productos químicos, granos y alimentos. La principal materia prima para laproducción de estos papeles es la celulosa Kraft de fibra larga, sin blanquear. La segunda máquina produce papeles fotocopiay otros papeles finos de impresión y escritura, que se fabrican en base a una mezcla de celulosas Kraft blanqueadas de fibralarga y fibra corta.

Planta Laja.

Planta Santa Fe.

Planta Pacífico.

En Planta Pacífico, localizada a 30 kilómetros al norte de la ciudad de Angol, se producen 500.000 toneladas anuales decelulosa blanca de fibra larga, en base a madera de pino radiata. Esta planta comenzó a operar a principios de 1992 y estádotada de equipos de proceso, control y apoyo de alta tecnología. Tiene un moderno diseño y opera con elevadosestándares de desempeño ambiental.

En Nacimiento, Región del Bío-Bío, Planta Santa Fe produce 1 millón 160 mil toneladas anuales de celulosa blanca de fibracorta, en base a madera de eucalipto, principalmente de las especie globulus y nitens. Santa Fe comenzó a operar en mayode 1991 y en el cuarto trimestre de 2006 puso en operación una segunda línea de producción de celulosa en base aeucalipto, que tiene una capacidad de diseño de 780 mil toneladas por año. Santa Fe es una de las plantas más modernas decelulosa del mundo.

Inforsa S.A. y Cartulinas CMPC en sus plantas de Nacimiento, Maule y Valdivia producen pulpa mecánica. Estas son fábricasintegradas, ya que toda la pulpa mecánica que ellas producen se utiliza para la fabricación de papel periódico, papeles deimpresión y escritura y cartulina en las máquinas papeleras instaladas en estas mismas plantas.

Ser un operador de clase mundial en el mercado de la celulosa significa ser un operador eficiente, con plantas de la escala ycon la tecnología adecuadas, además de costos competitivos. Tener una cadena logística optimizada, desde el bosque hastael cliente final, significa un servicio de despacho de excelencia. Tener un producto con atributos valorados por los clientes ysiempre dentro de los estándares comprometidos, significa exhibir un impecable desempeño ambiental en sus operaciones.

La industria chilena de la celulosa atiende una selecta cartera de clientes en Europa, Asia, América y Oceanía. Ellos utilizan lacelulosa como materia prima para la fabricación de una amplia variedad de papeles y productos de papel. En la siguienteetapa de la cadena de valor, nuestros clientes a su vez deben atender a un vasto número de consumidores que exhiben unacreciente sensibilidad al desempeño ambiental de los productores de los bienes que ellos adquieren. Además del irrestricto cumplimiento de la normativa ambiental aplicable a nuestras plantas industriales en Chile, satisfacer esterequerimiento de los clientes de nuestros clientes es un imperativo para competir con éxito en los mercados internacionales.En una frase, el desempeño ambiental de la industria es parte del producto que se vende.

Por ello, en cada etapa de los procesos de fabricación de la celulosa se aplican rigurosos sistemas de control. Las tresplantas de celulosa de CMPC están respaldadas por los Sistemas de Calidad ISO 9001, los Sistemas de Gestión Ambiental ISO 14001 y de Seguridad y Salud Ocupacional, Norma OHSAS 18001. También cuentan con Certificado Cadena de Custodia CERTFOR:2004, N° CL05/0003FC (SGS).


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Productos CMPC

Cinco son los tipos de celulosa que produce CMPC en sus plantas de Laja, Pacífico y Santa Fe.

• Celulosa Kraft cruda fibra larga, de pino radiata (UKP):Utilizada para la fabricación de papeles de embalaje de alta resistencia como el papel sack Kraft (destinado asacos para el envasado de cemento y otros productos industriales). También se utiliza como insumo en laproducción de estructuras de fibro cemento.

• Celulosa Kraft blanca fibra larga, de pino radiata (BRKP):Utilizada en la producción de papeles de embalaje, cuyo principal atributo es la resistencia, y también comofibra de refuerzo en una amplia variedad de papeles. Permite así alcanzar los parámetros de resistenciadeseados cuando se usa en combinación, por ejemplo, con un elevado porcentaje de fibras recicladas.

• Celulosa fluff, de pino radiata:Para la fabricación de productos absorbentes, tales como pañales desechables y toallas femeninas.

• Celulosa Kraft blanca fibra corta, de eucalipto (principalmente glóbulus) (BEKP):Destinada a la producción de papeles finos de escritura e imprenta y papeles tissue de alta calidad (papelhigiénico, servilletas, pañuelos desechables). También se utiliza en combinación con otros tipos de celulosa enla fabricación de papeles para embalaje como la cartulina, por ejemplo, donde sus propiedades permiten formarun sustrato ideal para impresiones gráficas de alta calidad.

• Pulpa mecánica de pino radiata (PM):Para la fabricación de cartulinas, en combinación con celulosa BEKP.

• Pulpa termomecánica de pino radiata (TMP):Para la producción de papel periódico en combinación con celulosas BRKP y BEKP.

• Pulpa termomecánica blanqueada de pino radiata (BTMP):Para la producción de cartulinas, en combinación con celulosa BEKP y TMP.


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Mercado y Comercialización

La producción de celulosa a nivel mundial alcanzó unos 201 millones de toneladas en el año 2007, de las cuales unos 54millones de toneladas fueron comercializadas vía exportaciones y el resto (75% del total) fueron consumidas en el mismo paísdonde fueron producidas.

La industria de la celulosa exhibe un alto grado de integración vertical, es decir, un porcentaje importante de la producción nollega al mercado para ser vendida en competencia entre los distintos productores, sino que es utilizada directamente en laproducción de papeles y cartones, y otros productos finales. En el año 2007, alrededor de un 73% del total de la celulosaproducida no llegó al mercado, siendo transformada en papeles y cartones, ya sea en la misma planta donde se fabricó o enuna empresa filial de dicha fábrica. La celulosa cuyo destino es el de ser comercializada en el mercado se denominagenéricamente por la expresión en inglés “Market Pulp”.

La celulosa se produce utilizando los recursos fibrosos disponibles en cada país. A nivel mundial, alrededor de un 90% de lacelulosa se produce utilizando la madera como materia prima fibrosa. Sin embargo, en países como China o India, se utiliza unelevado porcentaje de fibras vegetales en su producción.

El papel de desecho también es una importante fuente de materia prima fibrosa. La preocupación por el cuidado del medioambiente y los desarrollos tecnológicos, han permitido recuperar eficientemente las fibras de celulosa y reutilizarlas en laproducción de más papel. En el año 2007 se fabricaron en el mundo 400 millones de toneladas de papeles y cartones. Paraproducirlos se consumieron 205 millones de toneladas de papel recuperado y 201 millones de toneladas de celulosa virgen.

Como es lógico, el comercio internacional de celulosa fluye desde los países que poseen un abundante recurso forestal, quesupera sus necesidades domésticas, hacia los países que tienen un déficit. Destaca la importancia de China, país queabsorbió el 18% del comercio mundial de celulosa en el año 2007.


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Comercialización de la celulosa

Más de un 90% de las celulosas Kraft producidas en el país se destinan al mercado de exportación. Los principales países dedestino para la celulosa chilena están localizados en los continentes de Asia, Europa y América.

En el año 2008, las nuevas plantas de celulosa que iniciaron sus operaciones a fines del año 2006 alcanzaron la plenacapacidad. De esta manera, Chile exporta una cantidad similar de celulosa Kraft blanqueada de fibra larga (BSKP), producidacon pino radiata (47% del volumen total) y de celulosa Kraft blanqueada de fibra corta (BEKP) (45%), producida coneucaliptos; el 8% restante corresponde a exportaciones de celulosa Kraft de fibra larga, sin blanquear (UKP). Los diferentestipos de pulpas mecánicas se consumen en las mismas plantas donde se producen, llegando al mercado en la forma depapeles y cartulinas. Hasta el año 2010 se realizarán sólo aumentos marginales de capacidad, manteniéndose la actualcomposición de las exportaciones de celulosa.

Las exportaciones de celulosa constituyen el principal rubro de las exportaciones forestales nacionales, representando un49% del valor total. Le siguen en importancia, la madera aserrada/cepillada de pino (12%); los papeles, cartulinas y productosde papel (11%); la madera en partículas (chips) (6%); la madera contrachapada de pino (6%); los perfiles y molduras de pino(6%), y otros productos de la industria forestal (11%).

El año 2008 las exportaciones de celulosa de Chile superaron los 4 millones de toneladas, representando retornos por más deUS$ 2.600 millones en valor FOB.

Los dos únicos productores de celulosas químicas Kraft en Chile son Empresas CMPC y Celulosa Arauco, conparticipaciones del 39% y 61% respectivamente. Arauco destina casi la totalidad de su producción al mercado exportador yCMPC, además de exportar, provee de celulosa Kraft al mercado local.

Los principales compradores de la celulosa chilena están ubicados en diferentes regiones del mundo, y son empresasproductoras de papeles blancos de impresión y escritura (con y sin estucado), papeles tissue (higiénicos, servilletas, pañuelos y otros), y cartulinas y papeles especiales.

Los destinos más importantes de las exportaciones nacionales de celulosa en el año 2008 fueron: China (29%), Europa(32%), resto de Asia (26%), América (11%) y África/Oceanía (2%).

Comercialización de la celulosa CMPC en el mundo


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