Celulose

 

Celulose - Branqueamento de Celulose

O branqueamento de celulose processa-se em diversas etapas. Nas fábricas modernas, o branqueamento começa com a deslignificação com oxigénio, para reduzir o consumo dos produtos químicos do branqueamento, normalmente mais caros, e diminuir a carga dos efluentes provenientes deste processo. O objectivo do branqueamento é eliminar a lignina residual de cor escura e as impurezas em excesso, pois, só assim é possível atingir determinados critérios de qualidade da celulose.

Os métodos predominantes de branqueamento são ECF (elemental chorine free) e TCF (totally chlorine free).

No branqueamento clássico, o cloro molecular ou o gás de cloro são usados com outros compostos de cloro, como por exemplo, o hipoclorito. Por motivos ambientais e de qualidade, o cloro molecular e o hipoclirito estão a ser substituídos por outras substâncias químicas. Para o branqueamento TCF, usam-se as seguintes substâncias químicas: oxigénio, peróxido de hidrogénio, ozono e perácidos. No branqueamento ECF, utiliza-se o dióxido de cloro com produtos químicos livres de cloro.

 

Celulose - Deslignificação com Oxigénio

A deslignificação com oxigénio pode ser parcialmente considerada como continuação do processo de cozedura, e também, como primeira etapa do branqueamento. Actualmente, é uma etapa padrão na produção de celulose branqueada. A vantagem nos custos de produção é evidente, tanto nos branqueamentos ECF, como no TCF. Na deslignificação com oxigénio, a pasta é tratada com o oxigénio, num recipiente sob pressão a uma temperatura elevada e em meio alcalino. O grau de deslignificação varia entre 40 - 70%, dependendo do tipo de madeira e da utilização de um ou dois reactores em série.
A celulose não branqueada (sulfatada) tem 3-5% de lignina, concentração que pode ser reduzida para cerca de 1,5% ou nº k entre 8-10, após a deslignificação com oxigénio.

Balanço entre o processo de cozedura e a deslignificação com oxigénio:

• quanto à capacidade de branqueamento, selectividade e rendimento, é melhor prolongar a deslignificação com oxigénio, do que o processo de cozedura
• o nº K de cozedura deve ser optimizado, em conjunto com a deslignificação com oxigénio
• a cozedura deve ser prolongada, mas não demasiadamente, deixando a deslignificação de oxigénio cumprir o objectivo.

Um bom processo de lavagem é importante:

• uma má lavagem, antes da deslignificação com oxigénio, aumenta os consumos de alcalino e de oxigénio, piorando a selectividade
• o arraste do COD para o reactor deve ficar abaixo dos 100 kg/to
• o COD, após a deslignificação com oxigénio, consome produtos químicos de branqueamento. Por isso, é importante eliminar o COD e proceder a uma boa lavagem.

Vantagens da deslignificação com oxigénio:

• menores emissões no branqueamento
• menor quantidade de estilhas e de extractos
• facilita um sistema fechado
• tecnologia bem testada e adequada a futuras alterações do processo.

Condições do processo em um estágio de deslignificação com oxigénio de consistência média:

Grau de deslignificação (%):	40-50
Consistência da pasta (%):	10-15
Pressão (Mpa):	0,4-0,6
Temperatura (ºC):	85-95
Duração (min):	60

Carga química:
NaOH (kg/Adt)	20-25
MgSO4 (kg/Adt)	2-4
O2 (kg/Adt)	15-20

 

Celulose - Branqueamento reforçado com Peróxido de Oxigénio

Estágios com peróxido sob pressão (PO) são especialmente vantajosos no branqueamento sem cloro (TCF), pois torna possível atingir um branqueamento final elevado. Em sequências com dióxido de cloro (branqueamento ECF), um estágio reforçado de peróxido reduzirá o consumo deste produto químico, ou poderá até mesmo eliminá-lo.

Estágios de peróxido quente sob pressão operam com temperaturas acima dos 100º C, com adição de uma pequena quantidade de oxigénio. Um dos pré-requisitos para um branqueamento eficaz com peróxido, é o baixo teor de iões metálicos, tais como, manganês, cobre e ferro.

Vantagens de um branqueamento com peróxido sob pressão:

• pressão e uma temperatura de 100 - 110º C dão uma melhor estequiometria, bem como uma maior taxa de branqueamento do que um estágio atmosférico P a 85-90º C
• baixo tempo de retenção: 1-2 h comparadas com as 5-15 h em sistemas atmosféricos
• estágio importante numa sequência TCF
• numa sequência ECF, o consumo de ClO₂ e, portanto, o nível AOX, pode ser reduzido em 50%.

 

Celulose - Deslignificação/Branqueamento com Ozono

O ozono foi introduzido em escala industrial, como substância química de branqueamento, no princípio dos anos 90. O objectivo primordial era obter uma celulose totalmente branqueada, sem utilizar compostos químicos de cloro. Actualmente, usa-se o ozono, tanto no processo de branqueamento TCF, como ECF. Visto que o ozono é um produto altamente oxidante, o consumo das outras substâncias químicas de branqueamento é também reduzido.

O ozono é produzido no local de consumo, por descargas eléctricas numa corrente gasosa, contendo oxigénio. Os volumes de ozono necessários para o branqueamento - o normal é 1 - 10 kg/Adt - são mais económicos, se produzidos a partir do oxigénio puro. O gás introduzido não deve conter praticamente nenhuma água e componentes orgânicos. Actualmente, na prática, o limite superior para a concentração de ozono é de ca. 13%.

Vantagens na utilização de ozono como agente branqueador:

• muito oxidante até mesmo a baixas temperaturas
• reacção rápida; retenção curta e suficiente (portanto, basta um reactor pequeno)
• possibilidade de reciclar os filtrados para recuperar os produtos químicos
• deslignificação eficiente para todos os tipos de celulose.

 

Celulose - CO2-Pulp-Wash®

O CO₂-Pulp-Wash^® é um processo patenteado pela AGA, e lançado no princípio dos anos 90. Actualmente, é utilizado em mais de 40 linhas de fibra - tanto para linhas de sulfato e de sulfito branqueadas, como não branqueadas. O dióxido de carbono é adicionado à lavagem da celulose não branqueada, a fim de eliminar compostos orgânicos e não orgânicos.

Perante uma situação específica, podem obter-se as seguintes vantagens:

• maior operacionalidade do equipamento de lavagem
• redução do consumo de vapor para evaporação, pela redução da quantidade de água de lavagem necessária para manter constante um determinado nível de perdas de lavagem
• menor consumo de aditivos químicos, como anti-espumantes e agentes anti-resina
• menores custos de manutenção.

 

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