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• Luis Miguel Pineda Coronel

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PROCESO SEMIQUÍMICO PARA LA FABRICACIÓN DE LA PASTA DE LA ESPECIE Alnus acuminata Informe Práctico de Transformación Química Forestal

INTRODUCCIÓN La fabricación de la pasta para papel y su utilización e importancia en diferentes actividades del hombre, hace que esta industria tenga mayor demanda por lo cual es una de las más cotizadas a nivel mundial, debido también a cuestiones económicas. La principal fuente de materia prima de esta industria son los árboles en gran escala tanto en especies latifoliadas como en coníferas. También en materia prima no maderable como son el bambú, fibras de arroz, en el caso de los países del occidente. Los componentes son muy variables en la madera, se componen de lignina, celulosa, hemicelulosa y otros componentes característicos de una especie. Lo buscado en la industria del papel es la celulosa en su máxima esencia, es por lo cual que existen diferentes procesos para obtenerla son diversos, además las diferentes industrias buscan la manera más económica, rentable y que genere menos contaminación al ambiente. Existen procesos mecánicos, químicos, semi-químicos, sin embargo en el presente trabajo se usó el método de obtención de pasta semi-química, las cuales se obtienen mediante los procesos mecánicos y químicos. De las cuales se obtiene una buena eficiencia del material trabajado, en este caso la materia prima fue A. acuminata; parte de este proceso consta en la eliminación de la lignina y algunos productos característicos de esta especie. Además este compuesto constituyente de la madera que actúa como cemento en su estructura, es el principal obstáculo para la obtención de celulosa y un papel de buena calidad. Es así que se plantearon los siguientes objetivos para el presente trabajo. Objetivo Principal o Obtener pulpa para papel mediante el proceso semi-químico de la especie A. acuminata. Objetivos Específicos o Determinar el rendimiento de la obtención de la pulpa para papel mediante el proceso semi-químico de la especie A. acuminata. o Analizar los diversos factores que pudieron haber influenciado en la obtención de la pulpa para papel mediante el proceso semi-químico de la especie A. acuminata.

ANTECEDENTES

PAZ, SOLÍZ, RUÍZ & TORRES (s.f.), estudiaron el proceso de pulpas semi-quimicas a partir de la madera de eucalipto por el proceso de la soda fría en la Universidad de Concepción, Chile, primero determinaron el grado de penetración en astillas de diferentes tamaños, variando la concentración de reactivos, temperatura y tiempo seguidamente prepararon las pulpas con las condiciones óptimas previamente determinadas; tratando de reducir el tiempo en la etapa química, ensayando pre-tratamientos; presión y vacío-presión. Lo que se obtuvo fue lo siguiente: pulpas con rendimientos entre 84 y 88%, longitud de ruptura entre 6.5 y 7.3 km, un factor de rasgado entre 75.3 y 79.6, factor de explotación entre 33.1 y 39.1 y un blancura entre 50 y 56. RODRÍGUEZ & TORRES (1995), en la Universidad Austral de Chile fabricaron pulpa química mediante la utilización de Coligue (Chusquea coleou), para ese trabajo emplearon especies de los bosques de la zona sur de Chile para la obtención de pulpa Kraft cruda, el estudio considero variación de la carga de álcali efectivo entre 14 y 18% ,una temperatura máxima de 160 y 170°C y con tiempo de temperatura máxima entre 15 y 30 minutos los resultados obtenidos demuestran que el rendimiento del proceso varían entre 46 y 55 %, las propiedades de resistencia resultaron muy similar entre las pulpas obtenidas. Para las condiciones ensayadas las pulpas resultantes propiedades físico-mecánicas inferiores a aquellas que se obtienen a partir de maderas coníferas y algunas latifoliadas.

PEREIRA M., MELO R. Y PEREIRA C. (s.f.), estudiaron en Chile el pulpaje semiquímico se Eucalyptus nitens debido a que este ha presentado una buena adaptación al suelo de este país, pero sin embargo se ha detectado que la respuesta del E. nitens en un pulpaje kraft es diferente a la del Eucalyptus globulus, alcanzando menores rendimientos. Esta y otras diferencias en el procesamiento químico han limitado la aceptación plena de E. nitens en el pulpaje kraft. En este contexto, surge la inquietud de conocer su aptitud para el pulpaje semiquímico y la obtención de pulpa adecuada para ciertos tipos de papeles especiales. En este trabajo se estudió el efecto de las variables de la etapa química sobre la pulpa resultante.

BUENO ZARATE (2007), estudio 53 especies de latifoliadas de Perú en el estudio de pulpa química al sulfato y sulfito, pulpa semiquímica al sulfato y al sulfito y pulpa mecánica, también estudio el análisis químico y las dimensiones de sus fibras como resultado se obtuvo que existen especies latifoliadas cuyas pulpas superan a las coníferas. ORTIZ CUEVA & BUENO ZARATE (s.f.), estudiaron la pulpa mecanoquímica a la soda en frio y a la soda sulfito a partir de E. globulus Labill, esta madera provino del departamento de Junín, de la cual se obtuvo rendimientos entre 82.9 y 85.7% y blancuras de 47.9 y 53.3% para el proceso de soda en frio y para el proceso de soda al sulfito los rendimientos fueron entre 84.4 y 86.9 % y las blancuras entre 53.3 y 56.1%. Ambos procesos constan de dos etapas, una de tratamiento químico consistente en una impregnación de la madera en el reactivo respectivo y un tratamiento mecánico por el que se pasan las astillas pre-tratadas por un desfibrador de discos. La pulpa obtenida se halló apropiada para su uso en papel periódico, cartón corrugado y para ser usada en mezclas con pulpas químicas para la elaboración de otros tipos de papel.

PAZ & MELO (1987), debido a que la fabricación de celulosa en Chile es exclusivamente a base de la utilización de pino, generaron un estudio, que buscó conocer las aptitudes pulpables de otras especies. Entre estas Alnus glutinosa, la cual muestra una aptitud pulpable favorable, en cuanto a condiciones de pulpaje y condiciones de rasgado. Teniendo como condiciones de pulpaje las siguientes: temperatura mínima de 60°C y temperatura máxima de 160°C, con un tiempo aproximado de 60 minutos, generando así un rendimiento en dicho proceso de 48.7 %.

Laboratorio de Tecnología de la Madera e Industrias Forestales (UNCP)

MATERIALES Y MÉTODOS

Astillas de madera de la especie A. acuminata

Pinzas de fierro

Matraz

Materiales de escritorio

Estufa

Malla fina

Tamiz de malla fina

Probeta

Agua destilada

MATERIALES

Placa PETRI

Balanza de precisión

Molino de mano

Crisol

Formón

Vaso de precipitación

Cuchilla

Varilla

Hidróxido de sodio (17%)

Anilina

Horno de secado

EXPERIMENTAL

METODOLOGÍA

Fase QUÍMICA Fase MECÁNICA PROCEDIMIENTO

Con ayuda del formón y una cuchilla se obtuvieron las astillas de A. acuminata -> 11.0506 gr.

10.8918 gr.

11:29 -> Inició con el ablandamiento.

FASE QUÍMICA

11:53 -> Presencia de espuma - COLOR 11:56 -> Hervido

300 ml. Hidróxido de Sodio

Concentración 17 %

Aprox. 6 horas

12:01 -> Disipo la espuma y burbujas. 12:13 -> Disminuyo el Vol. De la solución. 12:39 -> Disminuyo hasta los 200 ml. 12:53 -> Aumento de 250 ml. 13:20 -> Aumento de 600 ml. (Prevención) 14:11 -> Disminución hasta los 500 ml. 15:21 -> Disminución hasta los 500 ml. 16:40 -> Astillas ablandadas. 17:40 -> Culminó con el ablandamiento.

L A V A D O

FASE MECÁNICA

20:12 -> Inició con el re-ablandamiento. 20:30 -> Fin del re-ablandamiento (2**)

Se dejó descansar las astillas blandas y se trasladó al molino de mano. Aprox. 2 horas

20:45 -> Primer molido. 21:00 -> Segundo molido. 21:15 -> Tercer molido.

21:30 -> Cuarto molido. 21:35 -> Quinto molido. 21:37 -> Sexto molido. 21:40 -> Séptimo molido (FINALIZÓ) 21:50 -> Tamizado – Secado en la malla.

A B U N D A N T E A G U A

BLANQUEADO PULPA de A. acuminata (Seca)

6.3711 gr. 3 p -> Lejía

Remojó en una Solución 0:30 horas 1:00 hora TEÑIDO

ANILINA Verde Claro

Ocre

< >

3:1 ml.

1 p -> Agua BLANQUEADO

RESULTADOS CARACTERÍSTICAS MACROSCÓPICAS

CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

Contenido de Humedad

Teniendo los datos de los pesos de las astillas, se determinó el contenido de humedad. Trabajando con el peso inicial o húmedo (2.0118 gramos) y el peso constate (1.848 gramos) o peso seco, es así que el contenido de humedad de la muestra de A. acuminata para la fabricación de pasta para papel fue de 8.8636 %.

RENDIMIENTO Se determinó el rendimiento en base al peso de la pulpa más los residuos y al peso de las astillas de A. acuminata, siendo estos, 7.7865 gramos y 10.8918 gramos respectivamente.

Con los datos mencionados se determinó el rendimiento, desarrollado por la fórmula, la cual nos menciona que el rendimiento esta en base al peso de la pulpa (donde se consideró los residuos de la pulpa) entre el peso de las astillas (el resultado interpretado en porcentaje). Por lo cual el rendimiento para la muestra de A. acuminata fue de 71.4896 %

CARACTERIZACIÓN DE LA PASTA

DISCUCIONES

El rendimiento de eucalipto en un proceso semi-químico (Universidad de Concepción - Chile) fue de 84 a 88 %, con un promedio de 86 %. El cual se considera aceptable al igual que el rendimiento obtenido en el proceso semi-químico de la especie A. acuminata. Mediante el proceso mecanoquímico a partir del E. globulus se obtuvo un mayor rendimiento (82.9 % - 85.7 %) (ORTIZ CUEVA & BUENO ZARATE, s.f.), al igual que con E. nitens (RODRÍGUEZ & TORRES, 1995), a diferencia del obtenido de A. acuminata en un proceso semi-químico. La pulpa obtenida de E. globulus se usó para periódico, cartón y para ser usados en mezclas con pulpas químicas para la elaboración de otros papeles. Por lo cual también se podría proponer la pasta de A. acuminata para los ya mencionados usos en el departamento de Junín, con estudios económicos-financieros respectivos. El rendimiento para C. coleou fue de 46 % a 55 %, siendo este menor al obtenido (71.4896 %). Sin embargo las condiciones ensayadas para las pulpas resultantes tuvieron propiedades físico-mecánicas inferiores a aquellas que se obtienen a partir de maderas coníferas y algunas latifoliadas. (RODRÍGUEZ & TORRES, 1995)

A. acuminata, al igual que A. glutinosa muestra una aptitud favorable para el pulpaje (PAZ & MELO, 1987), e incluso tuvo un mayor rendimiento. Sin embargo hubo diferencia de tiempo durante su obtención, por lo cual en el proceso que se desarrollo la pasta de A. acuminata se denomina extendido. Puedase verse influenciado por el uso del molino de grano de mano y la demora del ablandamiento, ya que en este ultimo se uso la estufa de una manera ineficiente. Es necesario fomentar trabajos de investigación para conocer las condiciones de pulpaje de especies latifoliadas maderables nativas en el valle en procesos semi-químicos. (BUENO ZARATE, 2007) Es así que se espera que el estudio Junín de la especie A. acuminata generé conocimientos básicos y estos puedan ser aplicados en la región.

CONCLUSIONES

o La obtención de la pulpa para papel de la especie A. acuminata, se realizó de una manera exitosa. De tal manera que a la pasta ya seca se le derivó a dos procesos, los cuales fueron el blanqueado y el teñido. En ambos procesos respondió la pasta de una manera asequible, consiguiendo así dos productos finales, uno de ellos de color verde claro y el otro, de un color ocre. o El rendimiento en el proceso semi-químico para la fabricación de pasta de la especie A. acuminata, a un contenido de humedad de 8.8636 %, fue de 71.4896 %. Dicho porcentaje establecido se sitúa entre el rango permisible para este tipo de proceso.

o El factor que influencio mayormente en el proceso de fabricación de la pasta de A. acuminata, se dio en el fase mecánica. La utilización del molino de grano a mano, fue un factor importante para la disminución del rendimiento, ya que en las pequeñas aberturas que posee este, se quedaban pequeñas porciones de pulpa, las cuales eran difíciles de recuperar.

RECOMENDACIONES

o Se recomienda el uso de un equipo diferente al molino de grano de mano, ya que el proceso de molienda con este, fue muy dificultoso y además genero perdida de pulpa.

o Hacer estudios tecnológicos de pulpa y otros, de especies maderables nativas y no maderables para ampliar el conocimiento de las industrias papeleras, y así aportar nociones para el desarrollo de estas. o Realizar la fase química, con los materiales de seguridad respectiva, ya que estos pueden ser nocivos para la salud humana. o Evitar la mala manipulación del reactivo, ya que este puede causar efectos perjudiciales. o Agregar agua en la acción de hervido, debido a que el vaso de precipitados puede llegar a fragmentarse, debido al calor de la estufa.