Efeito da natureza química de polpas kraft de madeiras de fibras curtas no desempenho dos estágios de branqueamento com oxigênio, hidrólise ácida a quente e ozônio

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Gomes, Valéria Juste
• Orientador(a): Colodette, Jorge Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Área do conhecimento CNPq: Química Analítica
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/13152

A origem da madeira bem como o processo de polpação kraft tem efeito significativo na composição química da polpa, sendo verificada variações substanciais da relação lignina/HexA, do teor de ligninas contendo fenóis livres, da presença de complexos ligninas carboidratos etc. Essa composição química variada da polpa kraft afeta a sua alvura e como consequência a sua branqueabilidade frente aos processos químicos de branqueamento tradicionais. Por isso, é muito frequente se encontrar plantas de branqueamento inteiramente similares, consumindo o dobro dos reagentes de branqueamento em relação a outras, sendo essas diferenças explicadas pela composição química das polpas marrons. Porém, as variações de composição química da polpa bem como as suas consequências na operação de branqueamento são de difícil determinação. Correntemente, não existe um conhecimento claro de como resolver esse problema. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar o impacto da composição química da polpa kraft derivada de madeiras de fibra curta, especialmente nas etapas de branqueamento tradicionais, tais como deslignificação com oxigênio, hidrólise ácida à quente e ozonólise. Este trabalho se divide em três capítulos na forma de artigos, cobrindo os seguintes temas: (1) Importância da natureza química da lignina versus eficiência da deslignificação com oxigênio para polpas de fibras curtas; (2) efeito da química da polpa e das condições operacionais do estágios de hidrólise ácida e de ozonólise em média consistência na branqueabilidade de polpa kraft de eucalipto; (3) influência do pré-tratamento ácido da polpa kraft de eucalipto no desempenho do seu branqueamento ECF e TCF pelas sequências (aZe)DP e (aZe)(EP)P. No capítulo 1 foi realizada a caracterização química e estrutural da lignina isolada de polpas marrons provenientes de madeiras de várias espécies de fibras curtas e associá-las com o desempenho da deslignificação com oxigênio. Para isso, seis madeiras de fibras curtas foram submetidas ao cozimento kraft para se obter polpas marrons com número kappa em torno de 20. A lignina foi isolada a partir da madeira e da polpa marrom através de um coquetel enzimático para futura determinação de grupos fenólicos livres por RMN de fósforo. Após o cozimento, o conteúdo total de grupos fenólicos livres aumentou devido à quebra das ligações b -O-4. O estágio de deslignificação com oxigênio foi realizado em todas as polpas sob as mesmas condições e mostrou-se eficiente e seletivo. A eficiência foi calculada com base no número kappa, excluindo o conteúdo de HexA. Foi encontrada uma alta correlação entre a eficiência deste estágio e o conteúdo de estruturas fenólicas do tipo 5-substituídas (R 2 = 0,84), 5-livres (R 2 = 0,90) e totais (R 2 = 0,87), comprovando que os grupos fenólicos livres da lignina são os sítios reativos para a deslignificação com oxigênio. No capítulo 2 foram determinadas as condições ótimas para operação dos estágios A e Z/E, em média consistência, e avaliado o efeito da inserção deste estágio A à frente do estágio Z/E, sobre a remoção de HexA e lignina, usando como referência uma polpa não tratada com o estágio A. Para isso, os estágios A e Z/E foram otimizados. O estágio A causou significante remoção de kappa e HexA, sendo que a condição ótima para este estágio foi pH 3,0 e 90 °C. Após a polpa ser tratada pelo estágio ácido, as condições onde o estágio Z/E apresentou maior eficiência e seletividade foram pH 2,5 e 40 °C e pH 10,5 para a etapa de extração (etapa E). Os valores de remoção de kappa por quilograma de ozônio aplicados foram 1,04 e 1,18 para a polpa tratada pelo estágio A e polpa referência, respectivamente. Uma vez que o estágio A não decresceu a eficiência do estágio Z/E, tais estágios mostraram-se complementares ao invés de competitivos. O potencial do estágio A na economia de reagentes químicos de branqueamento é bastante significativo, dado que o número kappa das polpas após os estágios Z/E e AZ/E foram 5,5 e 1,1, respectivamente. Por fim, no capítulo 3 foi investigado o branqueamento ECF e TCF de polpas referência e pré-tratada com o estágio A, com as sequências (aZe)DP e (aZe)(EP)P, sendo o estágio Z em alta consistência, abordando o consumo de reagentes químicos e a qualidade da polpa branqueada. Foi realizado um estágio A à frente das sequencias ECF [A/(aZe)DP e A(aZe)DP] e TCF [A/(aZe)(EP)P e A(aZe) (EP)P] em uma polpa kraft de eucalipto. A quantidade de reagentes químicos poupados graças à adição o estágio A, sob condições otimizadas foram significantes (aproximadamente 7 kg de ClO 2 /tsa). As propriedades de resistência das polpas branqueadas pelas sequências ECF (aZe)DP (referência) e A/(aZe)DP foram similares, enquanto que aquela branqueada pela sequência TCF A/(aZe)(EP)P apresentou propriedades inferiores à das polpas ECF.