PANORAMA - EUCALYPTUS · 2018. 6. 6. · Panorama de la industria de celulosa y papel en...

PANORAMA DE LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL EN IBEROAMÉRICA 2008

Red Iberoamericana de Docencia e Investigación en Celulosa y Papel

(RIADICYP)

MARÍA CRISTINA AREA (EDITORA)

RED IBEROAMERICANA DE DOCENCIA E INVESTIGACIÓN EN CELULOSA Y

PAPEL (RIADICYP)

www.riadicyp.org.ar

Panorama de la industria de celulosa y papel en Iberoamérica 2008

Editora: María Cristina Area.

Diseño y armado de interior: Francisco A. Sánchez.

Correción de texto: Amelia E. Morgenstern.

Diseño de Tapa: Productor Francisco Iraheta, Empresa

INNOVACIÓN DIGITAL S.A. de C. V.

Impreso en Argentina

Hecho el depósito de la ley 11723.

ISBN: 978-987-24513-0-1.

Todos los derechos reservados.

Panorama de la industria de celulosa y papel en Iberoamérica 2008 / editado por María Cristina Area. - 1a ed. - Misiones: Red Iberoamericana de Docencia e Investigación en Celulosa y Papel-Riadicyp, 2008.568 p. ; 21x15 cm.

ISBN 978-987-24513-0-1

1. Tecnología del Papel. I. Area, María Cristina, coord.CDD 676

Fecha de catalogación: 21/07/2008

Índice

Presentación ................................................................................................. 7

Prólogo ......................................................................................................... 9

Introducción .............................................................................................. 11

Capítulo I. Materias primas fibrosas......................................................... 15

Capítulo II. Polpação................................................................................. 61

Capítulo III. Blanqueo de pastas ............................................................. 103

Capítulo IV. Tecnología en la fabricación de papel ............................... 151

Capítulo V. Estado actual del reciclado de papel y cartón en la industria papelera................................................................................. 203

Capítulo VI. Propiedades del papel ........................................................ 235

Capítulo VII. Métodos analíticos aplicados à caracterização química da celulose.................................................................................. 277

Capítulo VIII. Biotecnología aplicada a la fabricación de pulpa y papel....................................................................................................... 313

Capítulo IX. Tecnologías limpias............................................................ 349

Capítulo X. La industria de pulpa y papel y el medio ambiente ....................................................................................... 393

Anexo I. Panorama de los países miembros de la RIADICYP............... 445Argentina .......................................................................................... 447Brasil.................................................................................................. 455Chile .................................................................................................. 465Colombia .......................................................................................... 474Cuba .................................................................................................. 485España ............................................................................................... 488México............................................................................................... 495Portugal............................................................................................. 498Uruguay ............................................................................................ 506Venezuela .......................................................................................... 513

Anexo II. Red Iberoamericana de Docencia e Investigación en Celulosa y Papel ....................................................................................... 517

Anexo III. Mapas...................................................................................... 545Argentina .......................................................................................... 546Brasil.................................................................................................. 548Chile .................................................................................................. 551Cuba .................................................................................................. 553España ............................................................................................... 554Mexico............................................................................................... 557Portugal............................................................................................. 558Uruguay ............................................................................................ 560Venezuela .......................................................................................... 561Centros de investigación en Iberoamérica ...................................... 562

Resulta para mí sumamente gratificante presentar esta obra a la considera-ción de sus lectores. La misma es el resultado de tareas y esfuerzos que preceden largamente el comienzo formal de la ejecución de esta actividad CYTED. Y en ello tiene mucho que ver la muy eficaz y tesonera labor desarrollada por María Cristina Area.

Si hay una síntesis de lo múltiple este es un cabal ejemplo de ello. Ciencia, tec-nología, ambiente, gestión empresaria, etc., se combinan en un conjunto armónico con la participación de destacados especialistas en diversas ramas del saber.

Vayan pues mis más calidas congratulaciones a todos los involucrados, y en especial a María Cristina, por este logro que, no lo dudo, llena un vacío y satisface una imperiosa necesidad en el sector.

PRESENTACIÓN

Roberto Cunningham

Con la invención del tipo móvil por Gutenberg y la faja continua de Fourdinier, la industria del papel incursionó decididamente en la era industrial, hizo posible la popularización y la difusión de la cultura y llevó los conocimientos escritos a todos los rincones del mundo que, hasta esa fecha, estaban circunscritos a un pequeño grupo de estudiosos, científicos e intelectuales.

La industria del papel ha evolucionado hacia producciones más limpias, am-pliando su campo de acción a la agricultura, ciencias químicas, físicas, impulsando la industria hacia un desarrollo sostenible que redunda en beneficios para esta y futuras generaciones.

La comunidad académica participa intensivamente en la industria del papel impulsando la concepción de la Síntesis de Procesos, caracterizada por criterios de optimización de diseño, procesos químicos y físicos, materias primas básicas, insumos, uso del agua y, especialmente, prácticas de manufactura que cuidan el entorno.

La Red Iberoamericana de Docencia e Investigación de Celulosa y Papel, “RIADICYP”, formada por un caracterizado equipo de profesionales, liderada por la Dra. María Cristina Area, ofrecen a la comunidad industrial, académica y social Iberoamericana, la presente publicación, que servirá para conocer los avances de la industria y un referente técnico científico del Desarrollo de la industria del papel.

El apoyo del CYTED ha sido básico en la elaboración de este libro, brindando su aporte para realizaciones de impacto que contribuyen al desarrollo socio econó-mico de nuestras sociedades.

PRÓLOGO

JOSÉ LUIS MONTALVO

La necesidad de comunicarse, de transmitir conceptos religiosos, de plasmar inquietudes literarias, la vocación social y de negocios, han llevado al hombre a de-sarrollar tecnologías de fabricación de papel desde épocas muy tempranas. Hacien-do un poco de historia, se supone que el papel se introdujo a Europa a mediados del siglo X por la puerta de Córdoba, y que en la España musulmana debieron existir molinos papeleros en Córdoba, Sevilla, Granada y Toledo durante los siglos X y XI. El papel fue un medio imprescindible para mantener vivo el complejo tejido de relaciones políticas y humanas entre la Metrópoli y las Indias. La corona española no fomentó la construcción de molinos papeleros en América, ya que este producto fue, durante largos periodos de tiempo, monopolio real, sobre todo a raíz del esta-blecimiento del impuesto del papel sellado, gran fuente de ingresos para su siempre maltrecha economía. El primer molino papelero americano se fundó, hacia 1575, en Culhuacán (Méjico). Su producción fue muy pequeña y de uso local1. En 1411 se habría iniciado la producción de papel en Portugal.

El papel sigue siendo un elemento importante en el desarrollo de la humani-dad, su consumo está en función del nivel cultural de la sociedad y del crecimiento de la misma. Para el año 2010 se pronostica que la producción mundial será de 400 millones de toneladas y para el 2020 se requerirán 570 millones de toneladas de papel, la materia prima para alcanzar estos objetivos es del orden de 60% de fibra virgen y 40% de fibra reciclada. Para la producción de fibra virgen se demandarán plantaciones forestales especialmente en países que cuenten con sol y lluvia ade-cuada para el crecimiento de especies forestales, así como la instalación de plantas para obtención de pulpa con producción mínimas de 3.000 t/día. Mientras que para obtener fibra reciclada a partir de papel desperdicio en todos los países la suma de esfuerzos de los gobiernos, sociedad e industria, harán posible incrementar la cuota de recuperación de papel post consumo.

1- Asenjo Martínez, J. L.; Hidalgo Brinquis, M. del C. El papel: 2.000 años de historia. Exposi-ción Itinerante de la Asociación Hispánica de Historiadores del Papel. http://www.aspapel.es/upload/historia.pdf (consulta: 21/08/2007).

INTRODUCCIÓN

María Cristina Area / José Turrado Saucedo

12 | Panorama de la industria de celulosa y papel en Iberoamérica 2008

La elección de nuestros países para la instalación de las fábricas de pulpa y papel tiene fundamentos económicos, tales como la abundancia de recursos natu-rales y el crecimiento forestal. El conocimiento del desarrollo de la industria de la celulosa y del papel en Iberoamérica es un reto importante, ya que en esta región geográfica han evolucionado las plantaciones forestales con fines industriales como plantaciones de eucalipto y pino, especialmente en países en donde en el pasado no era esta una cultura, sin embargo ahora permite que países como Brasil tengan una alta producción de pulpa y papel, Chile es una potencia en la producción de pulpa, Uruguay emerge como país productor de pulpa. Mientras que otros países avanzan en plantaciones forestales con fines industriales. En esta región geográfica se utili-zan fuentes de fibras no maderables como: bagazo de caña y otras materias primas del grupo de plantas anuales, etc.

Por otra parte hay países que, como México, fincan su producción de papel en el manejo de fibra reciclada, lo que ha permitido a este país desarrollar un poten-cial tecnológico y de conocimiento en el manejo de fibra reciclada. Este panorama hasta ahora ha sido exitoso en México, sin embargo, con el creciente impacto de los países asiáticos en diferentes sectores productivos, y la producción de papel es un sector importante, estos países demandan del mercado mundial, principalmente de los Estados Unidos de Norte América, la mayor cantidad de papel desperdicio como fuente de materia prima fibrosa. Este hecho ubica a otros países en desven-taja. Así lo que fue una ventaja para algunos países el manejar fibra reciclada puede en un futuro cercano ser desventajoso.

La industria del papel a nivel mundial se actualiza constantemente desde el punto de vista tecnológico, para hacer frente a los adelantos tecnológicos de otros sectores industriales como: transferencia electrónica de datos bajo distintas y no-vedosas formas de impresión, envase y embalaje mecanizados cada vez a mayor velocidad, así como las altas exigencias de los usuarios de papel Tissue.

El primer registro de velocidad de producción de una máquina de papel se da en Alemania al inicio del siglo XX, velocidad de 150 m/min con 3 m de ancho. Hace algunos años era común 800 m/min como velocidad promedio de una má-quina que producía papel, actualmente, 2008, la velocidad promedio de las nuevas máquinas es del orden de 1500–2000 m/min, registrándose velocidades mayores especialmente en el sector de papel Tissue.

Este incremento en velocidad de máquina y aptitud de uso de papel demandan: 1. Enfrentar retos importantes en cuanto a calidad de fibra (fibra virgen y fibra

reciclada). 2. Investigación constante en el soporte tecnológico de los productos comodity

actuales, así como el desarrollo de nuevos productos. 3. Formación y capacitación de recursos humanos para hacer frente a los nuevos

retos tecnológicos en diseño de equipo, fabricación, transformación y uso del papel.

Introducción | 13

Los miembros de la Red Iberoamericana de Desarrollo e Investigación en Ce-lulosa y Papel, “RIADICYP”, todos involucrados en sus diferentes países en el sec-tor de investigación, formación de recursos humanos y apoyo al sector celulósico papelero, conscientes de la limitada información disponible tanto para actividades académicas como informativas para quienes laboran en la industria papelera en Iberoamérica, nos dimos a la tarea de escribir un libro que permitiera a los intere-sados tener un panorama de la industria papelera en Iberoamérica.

El libro consta de 10 capítulos principales más anexos. En cada uno se analizan objetivamente los diferentes temas que atañen a esta industria. El Capítulo 1, con-cerniente a las Materias Primas Fibrosas, describe los principales recursos fibrosos utilizados en Iberoamérica.

En el Capítulo 2 se presentan los diferentes tipos de procesos de pulpado, con datos de algunas especies, fundamentalmente del género eucalyptus, mientras que los procesos de Blanqueo aparecen en el Capítulo 3.

El Capítulo 4, que versa sobre tecnología en la fabricación de papel, muestra los circuitos de máquina de papel, y las tecnologías que se aplican actualmente para la fabricación de papel a partir de fibra virgen y reciclada.

El estado actual del reciclaje de papel y cartón en la industria papelera (Capítu-lo 5) expone la problemática del reciclado de papel y la realidad iberoamericana en cuanto a tasas de recolección, utilización y reciclo.

En los Capítulos 6, Propiedades del papel, y 7, Métodos analíticos aplicados a la caracterización química de pulpas, se ofrecen las técnicas habituales y modernas de caracterización de pulpas, papeles y cartones.

La Biotecnología aplicada a la fabricación de pulpa y papel (Capítulo 8) mues-tra las principales aplicaciones de hongos y enzimas a sustratos fibrosos, conocidas como biopulpado, bioblanqueo y modificación de fibras recicladas.

El Capítulo 9 exhibe herramientas de análisis para la aplicación de Tecnologías más limpias.

Uno de los temas más discutidos en nuestra región en los últimos tiempos concierne a la industria de pulpa y papel y el medio ambiente (Capítulo 10). En este capítulo se presentan las tendencias internacionales a nivel social, tecnológico y legal, referidas al control de la contaminación en esta industria.

En Anexo, como panorama en los países miembros de la RIADICYP, se pueden encontrar datos de interés de Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Cuba, España, México, Portugal, Uruguay y Venezuela.

Finalmente se presentan los objetivos de la RIADICYP y el listado completo de todos los miembros de la red con sus direcciones electrónicas e instituciones.

No pretendemos con este libro abarcar todos los temas involucrados en nues-tra industria, sino que esperamos brindar una contribución al conocimiento y la comunicación entre nuestros países.

El conocimiento de cualquier material es fundamental para utilizarlo como fuente de materia prima de aplicación industrial. Las materias primas fibrosas han sido utilizadas por el hombre desde hace siglos para la elaboración de papel y ha he-cho de éste uno de los medios principales para comunicarse. Antes de la fabricación de papel, los egipcios comienzan a utilizar el papiro (Cyperus papirus) como fuente de materia prima para producir un medio que les permitiera servir de base para la escritura. Utilizando papiro, se dejó un gran legado escrito por parte de la cultura egipcia, griega y romana entre al año 3.000 a.C. y el siglo V de nuestra era. Sin em-bargo, el papel tal como lo conocemos en la actualidad, tiene sus orígenes en China, en el año 105 d.C., cuando Tsai Lun fabricó papel por primera vez utilizando fibra de caña de bambú, morera y otras plantas. Posteriormente los musulmanes incor-poraron la fibra de lino, algodón y cáñamo, obteniendo un papel de mejor calidad. Desde su invención hasta el presente, se han producido modificaciones tanto en el proceso de manufactura como en la búsqueda de materias primas que garanticen características óptimas del papel elaborado. La invención de la imprenta creó la necesidad de buscar medios para incrementar la producción de papel y a partir del siglo XVIII–XIX se incorpora la madera como principal fuente de fibra para la producción de papel. En Iberoamérica se han utilizado diferentes tipos de fibras leñosas en la manufactura de papel y, en muchos casos, ha existido la necesidad de introducir especies de otras latitudes con el fin de disponer de un material que garantice los mayores rendimientos. Plantaciones de gimnospermas (Pinus spp.), angiospermas (Eucalyptus spp., Gmelina arborea) y algunas monocotiledóneas han sido ensayadas y utilizadas en la manufactura de papel. La selección de la materia prima más idónea se ha basado en los siguientes criterios técnicos y económicos:

1. Criterios técnicos:1.1. Controlar la variabilidad natural.1.2. Buena conservación del producto durante el almacenamiento.1.3. Bajos costos en el procesamiento de la fibra.1.4. Remoción fácil de los constituyentes no fibrosos.1.5. Bajo consumo de energía.

CAPÍTULO IMATERIAS PRIMAS FIBROSAS

Gladys Mogollón1 / José Antonio García Hortal2 / William Leon1

1- Profesores Titulares de la Universidad de los Andes, Venezuela.2- Profesor de la ETSEIAT. Universidad Politécnica de Cataluña, España.


1.6. Degradación mínima en el proceso de blanqueo.1.7. Rendimiento elevado para el proceso escogido.1.8. Continuidad confiable de las características de la fibra.

2. Criterios económicos: 2.1. Disponibilidad cuantitativa adecuada. 2.2. Producción concentrada y accesible geográficamente. 2.3. Bajos costos de cosecha. 2.4. Disponibilidad de mano de obra. 2.5. Bajos costos de transporte. 2.6. Demanda suficiente del producto.

La conjunción de esos criterios son los elementos fundamentales a la hora de seleccionar cuál será la materia fibrosa adecuada para la producción de papel. Son muy variadas los tipos de fibra vegetal que existen la naturaleza y es necesario cono-cer cada uno de ellos para conocer su potencial papelero.

Principales fuentes de materia prima 1. Zonas templadas; coníferas. 2. Zonas tropicales; latifoliadas. 3. Plantaciones. 4. Plantas anuales y residuos agrícolas (bagazo de caña). 5. Residuos industriales (fibras secundarias–papel reciclado).

Para que las fibras sean útiles en la fabricación de papel deben poder confor-marse unas con otras, produciendo una hoja uniforme de papel. Deben también desarrollar fuertes uniones entre ellas en los puntos de contacto, en algunos casos, la estructura fibrosa debe ser estable durante largos periodos de tiempo.

Algunas fibras no se pueden utilizar para la fabricación de papel sin ningún tratamiento ya que no se conforman entre ellas y tampoco establecen enlaces. Estas fibras deben tratarse mecánicamente con el objetivo de desarrollar sus propiedades papeleras. Exceptuando los pelos de las semillas, las fibras vegetales en su estado nativo se encuentran envueltas en una matriz de material no fibroso (lámina me-dia) que realiza una función de enlace entre fibras adyacentes. Al inicio de la fase de crecimiento, la lámina media está compuesta principalmente por sustancias pécti-cas pero en la fase de maduración está muy lignificada (70–80%). La concentración absoluta de lignina disminuye desde la pared exterior hacia el lumen, creciendo así la concentración relativa de carbohidratos. Los procesos químicos y mecánicos liberan las fibras de la matriz de lignina y las dejan individualizadas con un relativo grado de pureza en función de las propiedades de uso finales.

Materias primas fibrosas | 17

Principales fibras vegetales agrupadas por su localizacion en la plantaLOCALIZACIÓN FIBRA

1) Semillas Algodón (Gossypium sp.)2) Tallo Lino (Linum usitatissimun) Cáñamo (Cannabis sativa) Yute (Corchorus capsularis) Crotalaria (Crotalaria juncea) Ramio (Buchnea nivea) Caña de azúcar (Sachara sp.) Bambú (Bambusa sp.) Soya (Glycena max)3) Pajas Arroz (Oriza sativa) Trigo (Tritcum aestirum)4) Hojas (fibras) Sisal (Agave sisalana) Abacá (Musas textilis) Cántala (Agave cantala) Phormiun (Phormiun tenax) Caroa (Neoglazovia variegata) Rafia (Raphia ruffia) Pita (Aechmea magdalenae)5) Frutos Coco (Cocos nucifera) Vainas (Bomas gracilipes)6) Raíz Zacatao (Mulehnbergia macroura)7) Madera Fibra larga (conífera) Fibra corta (latifoliada).

Quimica de la fibraLos vegetales superiores tienen muchos tipos de células vivas con misiones

específicas: conducción, soporte mecánico y almacenado de materiales nutritivos. La función realizada determina el tamaño, la forma, el espesor y las perforaciones de la pared celular. Las células que desempeñan las dos primeras funciones (fibras y vasos) se disponen axial o longitudinalmente en el tallo y tienen forma alargada. Las células alargadas con función principal de índole mecánica (fibras) presentan pared celular engrosada. Las células de almacenado son principalmente radiales, típicamente cortas y tienen pared delgada

Las células del tejido especializado conocido como parénquima (tejido celular blando) están involucradas con el almacenado de material alimenticio de reserva. Estas células, en general de paredes poco engrosadas, difieren esencialmente de las fibras en que retienen sus contenidos vivientes durante varios años después de que su desarrollo se ha completado (los materiales alimenticios sólo pueden ser almacena-dos y transportados por células vivas).


Ciñéndonos a las plantas madereras, cuando las fibras han crecido a su tamaño definitivo y han completado su lignificación, agotan el material viviente contenido en su interior, quedando una célula hueca, biológicamente muerta, cuya función se limita básicamente al sostén. Por consiguiente, el papel de la mayoría de las fibras papeleras en el tejido maderero es básicamente el correspondiente a un componen-te estructural: soporte.

Todas las especies vegetales no tienen todos los tipos de células. Puesto que las células difieren grandemente en dimensiones, espesor de pared y otras propiedades, su distribución proporcional afecta al comportamiento del vegetal en el pasteado y a las propiedades de las pastas (Tabla 1).

Tabla 1. Tipos y proporciones de células en diversos vegetales

Coníferas Frondosas Paja Bagazo

Fibras 92 40–70 50 40

Radios

(parénquima radial)7 10–30

30 40Parénquima vertical 0–20

Canales resiníferos 1

Vasos 10–30 5 20

Células epidérmicas 15

Las fibras tienen una forma general característica. Son largas y delgadas, con relaciones longitud/anchura extremadamente altas. Es este factor de forma el que le da a la hoja de papel la estructura reticular y una combinación única de propieda-des. La capacidad para formar enlaces naturales con otras fibras es una propiedad esencial.

Desde un punto de vista estructural, la fibra, célula larga, es el elemento más útil, el que más contribuye a la resistencia del papel. Una fibra larga puede tener más puntos de enlace con otras fibras y, por consiguiente, quedar más fuertemente asida en la estructura que una fibra corta.

Los elementos no fibrosos (vasos, células cortas de parénquima) tienden a re-ducir la uniformidad de la pasta, a disminuir la resistencia superficial del papel y a ocasionar problemas de polvo y arrancado durante la impresión (linting, dusting). Las células de parénquima no tienen una “función papelera” propiamente dicha, pero consumen productos químicos, representan una pérdida de rendimiento y tienden a retrasar el drenaje en máquina. Suelen almacenar grandes cantidades de materiales extraños, tales como gomas, aceites, resinas, látex, taninos, almidón, sílice u oxalato cálcico, que pueden contribuir al deterioro de las astillas durante el almacenado o a la formación de depósitos de pitch. Un nivel incrementado de célu-las de los radios y parénquima puede reducir algunas propiedades de resistencia

El aspecto de interés desde el punto de vista papelero es que, a diferencia de las células animales y de las plantas inferiores (como las algas), las de los vegetales


superiores (fibras) se caracterizan por la presencia de verdaderas paredes celulares. Si las plantas han de alcanzar cualquier tamaño significante por encima del suelo, la membrana limitante de las células debe tener un grado de rigidez suficiente como para soportar las presiones hidrostáticas realmente grandes que luego existen. Esta rigidez es conferida por una serie de capas coaxiales de microfibrillas de celulosa (esqueleto) dispersadas en una matriz amorfa de hemicelulosas y lignina.

Además de los constituyentes mayoritarios estructurales de la pared celular, en el vegetal se hallan pequeñas cantidades de otros constituyentes poliméricos (peptinas, almidón y proteínas) junto a diversos compuestos, principalmente de bajo peso molecular (extractivos e inorgánicos). Estos últimos componentes secun-darios están en parte en el lumen y sustancialmente no afectan a la estructura de la pared celular.

Desde el punto de vista químico, varios son los aspectos a tener en cuenta para considerar que la materia prima tiene una composición adecuada para la fabrica-ción de pulpa: 1. La celulosa y su presencia mayoritaria con un alto grado de polimerización. 2. Que la lignina pueda ser extraíble o modificable en procesos de relativa selecti-

vidad. 3. Que los componentes extraños se encuentren en condiciones tales que no

interfieran en los procesos de pulpado o recuperación, y en la calidad de la pulpa.

CelulosaEn las plantas fibrosas es la celulosa la que determina el carácter de la fibra y

permite su utilización en la fabricación de papel. La celulosa es un hidrato de car-bono, polisacárido. La fórmula química de la celulosa es (C

6H

10O

5)n en la que n es

el numero de unidades que se repiten o el grado de polimerización. La celulosa es un polisacárido en cuya estructura interviene un solo azúcar, la β–D–glucosa. La celobiosa es el disacárido de la β–D–glucosa. Está compuesta de dos subunidades de glucosa. El enlace se produce entre el átomo 1 de carbono de la β–D–glucosa y el átomo 4 de la siguiente molécula de glucosa. La Figura 1 muestra la estructura de la celulosa, la unidad que se repite consiste en dos unidades consecutivas de anhidro glucosa, conocida como celobiosa.

FIGURA 1.Estructura de la Celulosa.(Otero, 1988).


La distancia entre cada segmento de celobiosa es de 10.3Å y cada unidad celular de celulosa cristalina, que contienen dos segmentos, tiene dimensiones transversa-les de 8.35Å y 7.9Å y una longitud de 10.3Å (Siau 1984, citado por León y Espinosa 2001). La celulosa tiene un grado de polimerización promedio de 10.000 en la pared secundaria, y en la pared primaria oscila entre 2.000 y 4.000 (Siau, 1984). Los enla-ces covalentes dentro y entre las unidades de glucosa dan como resultado una mo-lécula recta y rígida con alta resistencia a la tensión. Además de esto, las moléculas de celulosa tienden a formar puentes de hidrógeno intramoleculares e intermole-culares. La existencia de estos enlaces tiene un efecto profundo sobre la morfología, rigidez, orientación, resistencia y reactividad que presentan las cadenas celulósicas.

En la formación de la molécula de celulosa ocurren reacciones sucesivas en-tre los grupos hidroxilos del carbono 1 de β–D–glucosa con el carbono 4 de otra β–D–glucosa lo cual da origen a un polímero lineal formado exclusivamente por unidades de β–D–glucosa. En la molécula de celulosa cada unidad de glucosa con-tiene tres grupos hidroxilos libres enlazados a los carbonos 2, 3 y 6 respectivamente. Los otros dos grupos terminales son diferentes entre sí ya que uno es reductor (he-miacetal) y el otro no (Otero, 1988). La celulosa es insoluble en la mayoría de los solventes, incluyendo álcalis fuertes; y es difícil aislarla de la madera en forma pura debido a que se encuentra íntimamente ligada con la lignina y las hemicelulosas (Pettersen, 1984).

La α–glucosa difiere de la β–D–glucosa sólo en que se produce un intercambio de las posiciones del H y OH en el átomo de carbono 1, es la unidad monomérica constituyente de las moléculas de almidón. La α–celulosa puede ser separada me-diante la aplicación de tratamientos adecuados con ácido sulfúrico y entre los pro-ductos resultantes se encuentra la β–D–glucosa. Como se observa en la siguiente ecuación, este cambio implica la adición química de agua (hidrólisis) a la molécula de celulosa (Jane, 1970).

(C6H

10O

5)

n + nH

2O → nC

6H

12O

6

Celulosa Agua Glucosa

Los enlaces hidrógeno intermoleculares permiten una estructura fibrilar ter-ciaria de elevado orden lateral. En la estructura de la celulosa se alternan zonas ordenadas, cristalinas, con zonas más desordenas, amorfas. Las zonas que presen-tan cristalinidad elevada, que constituyen el 55–75% en la fibra de celulosa, son más estables, difíciles de penetrar por disolventes y reactivos, comunican rigidez y presentan elevada resistencia a la solvatación, a la tracción, al alargamiento y es-tabilidad dimensional. Por el contrario, las zonas relativamente más desordenadas (amorfas) son más accesibles y más susceptibles a todas las reacciones químicas, favorecen el hinchamiento, el alargamiento y la flexibilidad de la fibra. Una fibra completamente cristalina sería rígida y de sus regiones amorfas deriva su flexibili-dad. (Eaton y Hale, 1993).


Las zonas cristalinas y amorfas no poseen fronteras bien definidas y en su con-junto constituyen el elemento básico de todos los materiales celulósicos: la microfi-brilla elemental o protofibrilla.

La linealidad de la molécula de celulosa es trascendental. Sólo de este modo es posible la formación de unidades celulares dotadas de las propiedades mecánicas carac-terísticas de las fibras papeleras.

Muestras de celulosa de diferentes orígenes e historia contienen cantidades relativas diferentes de material ordenado y desordenado. El grado de cristalinidad disminuye en el orden algodón>pasta de madera>celulosa mercerizada>celulosa regenerada.

Las propiedades de los materiales celulósicos están relacionadas con el grado de polimerización medio de las cadenas de celulosa. El grado de polimerización varía según las fuentes y el tratamiento recibido. En la celulosa nativa de madera es del orden de 10000, menor que en el algodón (15000). En las pastas químicas comer-ciales procedentes de la madera puede disminuir hasta 500–2000 y en la celulosa regenerada (rayón) a 200–600. La disminución del peso molecular por debajo de un cierto nivel causará una reducción de su resistencia.

La morfología de la celulosa tiene un efecto profundo sobre su reactividad. En su forma fibrosa la celulosa es insoluble en todos los disolventes simples, con alta resistencia a los productos químicos (propiedad muy importante en la producción de pastas químicas), reciclable y biodegradable. Sin embargo, la celulosa se puede degradar por la acción de ácidos, oxidantes, microorganismos, el calor… Para el fabricante de pastas y papel, la degradación debe ser mínima para obtener buenas propiedades físicas y mecánicas en la fibra.

En las fibras de vegetales la celulosa se encuentra en diversos niveles de orienta-ción, como se observa en la Figura 2. En los lugares en que las moléculas se ordenan en largos segmentos se desarrollan regiones de cristalinidad elevada que son difíci-les de penetrar por solventes o reactivos. Por lo contrario, en las regiones amorfas son fácilmente penetradas y en consecuencia más susceptibles a las reacciones de

FIGURA 2. Estructura de la pared celular (http://www.emc.maricopa.edu/.../biobk/cellulose.gif).


hidrólisis. Las dimensiones de las microfibrillas no son uniformes, sino que varían según su origen y su posición dentro de la pared celular. Las microfibrillas, en combinación con los restantes materiales de la matriz, suministran la rigidez y la resistencia necesarias para la planta.

Propiedades muy importantes de la celulosa son su insolubilidad en agua, su carácter higroscópico y su fuerte afinidad por los solventes polares. Las microfibri-llas de celulosa sufren hinchamiento cuando son colocadas en contacto con ciertos agentes químicos. El hinchamiento de la celulosa puede ser dividido en dos tipos: Intercristalino e Intracristalino. Para el primer caso, un agente “hinchador” penetra en las regiones amorfas de las microfibrillas y en los espacios que hay entre ellas, pero no cambia su estructura cristalina; en el segundo caso, agentes de hinchamien-to más fuertes (soluciones altamente polares) pueden romper el retículo de enlaces de hidrógeno intermoleculares, penetrar seguidamente en las áreas cristalinas y conducir finalmente a su disolución. Entre estos agentes se encuentran las solucio-nes acuosas de ácidos minerales, soluciones acuosas de cloruro de zinc, tiocianato de calcio, soluciones concentradas de álcalis y complejos metálicos de hidróxido amónico [cuprietilendiamina, Cu(H

2N–C

2H

4–NH

2)

2(OH)

2, e hidróxido de cupra-

monio, Cu(NH4)(OH)

2].

Los enlaces glucosídicos de la celulosa son relativamente estables a los álcalis, incluso en solución concentrada, a temperaturas inferiores a 170ºC. Sin embargo, se ha demostrado que la velocidad de hidrólisis de los enlaces glucosídicos en me-dio alcalino, la despolimerización de la celulosa, se incrementa considerablemente cuando la anhidroglucosa está oxidada.

El álcali no es capaz de disolver la celulosa nativa. Sólo son solubles en álcali los fragmentos de celulosa con un bajo grado de polimerización.

El enlace glucosídico de la celulosa es sensible a la hidrólisis catalizada por ácidos. la sensibilidad de la celulosa a la hidrólisis ácida, incluso a temperatura am-biente, es la causa más importante de la falta de permanencia (degradación, pérdida de propiedades de resistencia) mostrada por los productos papeleros durante su proceso de envejecimiento natural. Actualmente, se considera que el ataque ácido de la celulosa justifica entre el 75 y el 95% del deterioro global en las propiedades físicas del papel

La celulosa es altamente responsable de la resistencia a la tensión de la madera y también contribuye con la absorción de agua a través de los numerosos grupos hidroxilo (Siau, 1984).

HemicelulosasRespecto a la celulosa, son polisacáridos más heterogéneos (constituidos por

combinaciones de diferentes monosacáridos), ramificados, de menor grado de po-limerización (150–200) y amorfos. Son polímeros de cinco azúcares diferentes, de cadena corta.

Son polímeros de cinco azúcares diferentes, de cadena corta.


–Hexosas: glucosa, manosa, galactosa.–Pentosas: xilosa y arabinosa.

Dependiendo de la especie vegetal, estos azúcares, forman varias estructuras poliméricas; algunas están asociadas con la porción celulósica de la planta, mien-tras que otras están estrechamente relacionadas con la lignina.

Las hemicelulosas actúan como matriz de soporte para las microfibrillas de celulosa y constituyen el 25–35% de la masa de la célula, porcentaje algo menor en coníferas que en frondosas. Su naturaleza y proporción varían sensiblemente entre las especies. En las frondosas predominan los glucuronoxilanos (pentosanos), ho-mopolímero compuesto por repetidas unidades de xilosa con cadenas laterales de ácido metilglucurónico (Eaton y Hale, 1993). En las coníferas son más frecuentes los galactoglucomananos (hexosanos), polímeros 1,4 de glucosa y manosa (Wilson y White, 1986). Ambos tipos de hemicelulosas presentan diferente sensibilidad fren-te a los agentes químicos de cocción: en las lejías alcalinas los hexosanos son más susceptibles a la degradación y solubilización que los pentosanos; en las cocciones ácidas muestran, sin embargo, una estabilidad opuesta.

Las hemicelulosas son responsables de diversas propiedades importantes de las pastas celulósicas. Debido a la ausencia de cristalinidad, su baja masa molecular y su configuración irregular–ramificada, las hemicelulosas absorben agua fácilmen-te. Este hecho contribuye en propiedades tales como el hinchamiento, movilidad interna y aumento de la flexibilidad de las fibras, así como también influye en la reducción del tiempo y la energía requerida para refinar las pastas celulósicas, y el aumento del área específica o de “ligazón” entre las fibras (Otero, 1988).

LigninaAdemás de la holocelulosa, las fuentes de fibras papeleras contienen una sustan-

cia amorfa, altamente polimerizada, llamada lignina. Para el productor de pulpa y papel, la lignina es el ingrediente indeseable de la madera que ocasiona la mayoría de los problemas que surgen durante la producción de pulpa. La deslignificación es la meta más importante en la producción de pulpa. La lignina es el componente estruc-tural que suministra a la madera sus propiedades únicas elásticas y de resistencia.

La lignina es un polímero fenólico de unidades de fenilpropano (Figura 3) unidas entre sí por enlaces carbono–carbono (C–C) y éter (C–O–C); de estructura amorfa reticulada tridimensional (Camero, 1992). La naturaleza aromática de las unidades fenólicas hace que la lignina sea hidrofóbica y la red tridimensional le proporciona rigidez a la pared celular y la habilita para resistir las fuerzas de com-presión (Thomas, 1981).

Existen diferencias entre el núcleo aromático de la lignina de coníferas y la lignina de latifoliadas. La mayoría de las coníferas poseen lignina de tipo guayacil; la cual está constituida por unidades fenil propano con un oxígeno fenólico y un grupo metoxil (Thomas, 1981).


La lignina de latifoliadas está constituida por cantidades aproximadamente iguales de unidades guyacil y unidades siringil (Higuchi, 1990).

Los principales grupos funcionales encontrados en la lignina son los siguientes (Otero, 1988): a) Grupos metoxil (–OCH

3). Es el grupo funcional más característico de la lignina

(coníferas 16%, latifoliadas 22%). b) Grupos hidroxilo (–OH). Son de naturaleza variada, es decir, fenólicos, ali-

fáticos primarios, secundarios y terciarios. El contenido de estos grupos es de aproximadamente 10%, tanto para coníferas como para latifoliadas.

c) Grupos carbonil y carboxil. d) Grupos éter (R–O–R), los cuales pueden ser aromáticos o alifáticos. e) Enlaces dobles (–C=C–). f) Grupos ésteres (–C–O–R), que se pueden presentar en algunas latifoliadas.

A diferencia de los carbohidratos de la madera, la estructura química de la lignina es irregular en el sentido de que los diferentes elementos estructurales (uni-dades de fenilpropano) no están enlazados entre sí en ningún orden sistemático. La frecuencia de los diferentes tipos de enlaces y el contenido de grupos funcionales (hidroxilo fenólicos, hidroxilo alifáticos, metoxilo, carbonilo), que afectan a su reactividad y facilidad de eliminación, varían considerablemente entre las especies vegetales e incluso dentro de las paredes celulares. Es el único componente de la pared celular que absorbe en el ultravioleta.

La lignina es la sustancia que le confiere rigidez a las paredes celulares y, en algunas partes de la madera, se presenta como un agente permanente de ligazón o unión entre las células; generando con ello una estructura resistente al impacto, compresión y doblado (Otero, 1988). La resistencia a la compresión longitudinal de la madera es debida a su contenido de lignina y al ángulo de inclinación de las microfibrillas en la capa S2. La lignina ofrece protección a la madera contra la de-gradación microbiana y permite reducir el nivel de higroscopicidad (Siau, 1984).

Sus propiedades hidrofóbicas confieren a las paredes de las células muertas un grado de hidroestabilidad que es muy ventajosa. Para que dichas células continúen

FIGURA 3.Estructura de una

unidad Fenilpropano.(Thomas, 1981).


su función como elementos estructurales o conductores en el tejido maderero es necesaria la presencia de lignina. Sin ella, las fibras colapsarían rápidamente una vez liberado el protoplasma. Como se ha expresado de manera sucinta, “la madera es madera debido a la lignina”.

La estructura básica de la lignina, su porcentaje y su distribución a través de las paredes celulares difieren según sus orígenes (coníferas, frondosas, plantas anuales), su situación en la planta y la naturaleza, edad y condiciones de creci-miento de las células. Así, por ejemplo, las coníferas poseen un mayor porcentaje de lignina que las frondosas y éstas mayor que las pajas de cereales; la facilidad de degradación y eliminación de lignina durante la cocción sigue el orden inverso al indicado anteriormente; la localización de lignina en la lámina media (estrato intercelular) es más acusada en frondosas que en coníferas. En la madera normal el contenido en lignina es menor que en los nudos y que en la madera de com-presión.

La lignina es un material con carácter hidrofóbico y, como tal, su presencia en las pastas inhibe la absorción de agua, el hinchamiento de la fibra y dificulta el refinado. Sin embargo, la lignina es termoplástica y esta característica supone una ventaja en los procesos de obtención de pastas de alto rendimiento (mecánicas, TMP, CTMP), ya que una elevación de la temperatura ablanda la lignina, debilita los enlaces interfibras y facilita el proceso de desfibrado. Una cantidad razonable de lignina en las pastas puede ser buena para impartir volumen específico, estabilidad dimensional y rigidez.

La lignina es necesaria para la estabilidad estructural en los árboles pero, en gene-ral, para la industria de pastas supone una molestia.

ExtractivosSon sustancias de variada composición química y entre ellos tenemos gomas,

grasas, ceras, resinas, azúcares, aceites, almidón, alcaloides y taninos. El término ex-tractivo se refiere a la posibilidad, por lo menos parcial, de extracción de la madera con el uso de agua fría o caliente o con solventes orgánicos neutros como alcohol, benceno, acetona o éter. La cantidad de extractivos puede ser del 1% o menos con respecto al peso seco al horno de la albura; mientras que en el duramen se puede encontrar en cantidades mayores al 20% de su peso seco al horno (Wilson y White, 1986).

Ningún solvente es capaz de remover todos los extractivos y por ello se deben utilizar diferentes medios de extracción. El éter es relativamente no polar y puede extraer grasas, resinas, aceites y terpenos. El etanol y el benceno poseen mayor polaridad y extraen la mayoría de sustancias solubles en éter y la mayoría de los materiales orgánicos insolubles en agua. El agua caliente permite la extracción de algunas sales inorgánicas y polisacáridos de bajo peso molecular tales como gomas y almidón (Pettersen, 1984).


Entre los extractivos presentes en las coníferas tenemos los siguientes: terpenos y sus derivados, grasas, ceras y sus componentes y fenoles. Los principales extracti-vos de latifoliadas incluyen terpenos y sus derivados, grasas, ceras y sus componen-tes y fenoles (fenoles simples, lignanas y quinonas). Además se pueden encontrar otros extractivos como aminoácidos, azúcares solubles y alcaloides (Otero, 1988).

Los extractivos son de gran importancia en la resistencia de la madera ante el ataque de hongos, insectos y taladradores marinos, ya que pueden actuar como agentes tóxicos ante algunos microorganismos y como repelentes de insectos.

Los extractivos pueden influir ampliamente en muchas propiedades de la ma-dera. Los olores y colores típicos de muchas maderas provienen de los extractivos presentes en las mismas.

En general, los extractivos constituyen un porcentaje muy pequeño del peso seco al horno de la madera.

La Tabla 2 muestra la composición química de diversas materias primas fi-brosas. Se puede observar que las plantas no madereras contienen, en general, más pentosanos (>20%), holocelulosa (>70%) y extractivos solubles en agua caliente y menos lignina que las especies madereras.

Organización y estructura de la pared de la fibraLas células tienen una cavidad central hueca denominada lumen y una pared

estratificada que suele estar perforada con pequeñas oberturas. El espesor, la es-tructura y la composición química de la pared influyen significativamente en el comportamiento del vegetal y las fibras en sus diferentes usos.

Aunque las características morfológicas de las traqueidas de coníferas, las fibras libriformes de frondosas, los elementos de vaso y otros elementos longitudinales son muy diferentes, las paredes de cada tipo de célula son bastante semejantes. Las traqueidas y las fibras libriformes son los dos tipos de células dominantes en las pastas madereras y, por tanto, las que presentan mayor interés desde el punto de vista papelero. A pesar de las grandes diferencias que existen en sus dimensiones, la estructura de las paredes es muy similar.

Un modelo generalizado de la organización típica de la pared celular se mues-tra en la Figura 4. Estudios realizados con microscopio electrónico muestran que las fibras están constituidas de varias capas (Alén, R. 2000), Sjöstrom, E. (1981), concretamente, pared primaria (P), pared secundaria externa (S1), pared secun-daria media (S2) y pared secundaria interna (S3). En las células maduras, la parte interna está vacía y se llama lumen. Cada una de las capas de la fibra posee su propia organización y difieren con respecto a su espesor, estructura, composición química y orientación de las microfibrillas con respecto al eje de la fibra.

Rodeando a la fibra se encuentra la lámina media, que realiza una función de enlace entre fibras adyacentes. En la fase de maduración está muy lignificada. La pared primaria forma la pared origen de las fibras, sólo crece en superficie, está muy lignificada (70%) y su espesor es del orden de 0,1 a 0,2 μm. La capa secunda-


FIGURA 4. Estructura simplificada de la pared de una célula, que muestra las diferentes capas que la constituyen.(Alen, 2000).

Tabla 2. Composición química de materiales fibrosos no madereros (Hurter, A.M. 1991)

Material

Fibroso

Celulosa

(*)

Alfa

Celulosa

Lignina

%

Pentosanos

%

Cenizas

%

Sílice

%

Fibras tallo

PajasArroz

Trigo

Cebada

Avena

Centeno

CañasAzúcar

Bambúes

Palustre

HierbasEsparto

Sabai

43–49

49–54

47–48

44–53

50–54

49–62

57–66

57

50–54

54–57

28–36

29–35

31–34

31–37

33–35

32–44

26–43

45

33–38

12–16

16–21

14–15

16–19

16–19

19–24

21–31

22

17–19

17–22

23–28

26–32

24–29

27–38

27–30

27–32

15–26

20

27–32

18–24

15–20

4–9

5–7

6–8

2–5

1,5–5

1,7–5

3

6–8

5–7

9–14

3–7

3–6

4–7

0,5–4

0,7–3

1,5–3

2

2–3

3–4

Liberianas

Lino textil

Kenaf

Yute

76–79

47–57

57–58

45–68

31–39

39–42

10–15

15–18

21–26

6–17

21–23

18–21

2–5

2–5

0,5–1

<1

Fibras hojas

Abacá

Sisal

78

55–73

61

43–56

9

8–9

17

21–24

1

0,6–1

<1

<1

Fibras semillas

Algodón

Linters Algodón

85–90

80–85

3–3,3

3–3,5

1–1,5

1–2

<1

<1

Maderas

Coníferas

Frondosas

53–62

54–61

40–45

38–49

26–34

23–30

7–14

19–26

1

1

<1

<1

(*) Método Cross & Bevan


ria central, S2, constituye la porción principal de la pared celular. Su espesor, que

varía con el tipo de células, especies y condiciones de crecimiento, y su orientación particular, tienen un efecto decisivo sobre las propiedades mecánicas de la madera, determinan en gran medida el comportamiento físico de las fibras e influyen signi-ficativamente sobre algunas características de la hoja de papel.

Comportamiento de las fibras celulosicasLas fibras celulósicas muestran ciertas propiedades que satisfacen los requeri-

mientos de la fabricación de papel, algunas de ellas se enumeran a continuación: 1. Alta resistencia a la tracción. 2. Capacidad de adaptación (flexibilidad y conformabilidad). 3. Resistencia a la deformación plástica. 4. Insolubles en agua. 5. Hidrofilicas. 6. Amplio rango de dimensiones. 7. Capacidad de enlace. 8. Capacidad de retener aditivos. 9. Estables químicamente. 10. Relativamente incoloras (blancas).

Estudio de las fibras vegetalesLa madera es la fuente de fibras preferida por la industria del papel, entre las

razones por las que se ha llevado al uso intensivo de la madera para tal fin tenemos el desarrollo de procedimientos mecánicos y químicos para la producción de papel, la disponibilidad y rendimiento de la materia prima, el bajo costo, el contenido de celulosa y la variedad en propiedades de las fibras procedentes de las distintas especies de madera.

La madera suministra alrededor del 93% de los requerimientos mundiales de fibras vírgenes, mientras que las fuentes no maderables, especialmente el bagazo, pajas de cereales y bambú suministran el resto. Aproximadamente un tercio de todos los productos papeleros son reciclados como “fibras secundarias”.

La maderaGeneralmente con el término madera se hace referencia al conjunto de tejidos

que se encuentran hacia el lado interno del cambium vascular. La madera es una ma-teria predominantemente fibrosa y compleja, producida mediante el proceso de fo-tosíntesis por un ser vivo que puede ser un árbol, un arbusto o una liana. Los árboles al igual que todos los seres vivos están formados por millones de unidades elemen-tales llamadas células, las cuales se originan a partir de un tejido especial, cuyas cé-lulas pueden mantener por muchos años la capacidad de dividirse y originar nuevas células (hijas) que harán crecer el árbol. Este tipo de tejido meristemático es llamado cambium. El cambium en cada etapa de crecimiento fabrica simultáneamente tres


tipos de células leñosas que deposita hacia el interior, lo que produce el crecimiento diametral o en grosor, también llamado crecimiento secundario, del tallo.

Las células derivadas del cambium son en un principio iguales entre ellas; sin embargo, a medida que se desarrollan se diferencian, originando otros tipos de células cumpliendo con funciones especificas como: soporte (fibras en latifoliadas, traqueidas en coníferas), conducción de líquidos (vasos en latifoliadas, traqueidas en coníferas) y reservas de sustancias nutritivas (células parenquimatosas).

Cuando el árbol ha alcanzado su etapa de madurez (etapa de formación de la peridermis profunda), comúnmente se divide al tronco en dos partes, una exterior y otra interior separadas por el cambium. La sección exterior se le conoce como corteza y está formada por tejidos que van hacia el exterior del cambium, dividién-dose también en dos partes; corteza interior viva, que es una capa delgada de tejidos de color claro en la cual hay un movimiento ascendente y descendente de carbohi-dratos que se realiza a través de los tubos cribosos y radios leñosos. Mientras que la otra parte, corteza exterior muerta, es de color más oscuro debido a la presencia de células muertas y por lo tanto no tienen funcionamiento fisiológico (Figura 5).

Los tejidos que van hacia el interior de la capa del cambium (sección interior) se les conoce como madera y está formado por traqueadas, fibras, vasos (en frondo-sas), radios y parénquima axial. En algunas especies se pueden presentar anillos de crecimiento, los cuales pueden representar la edad del árbol en individuos que cre-cen en la zona templada y por eso son llamados anillos anuales. En la zona tropical, estos anillos pocas veces representan la edad del árbol debido a que en un mismo año se puede presentar más de una época favorable al crecimiento. Fisiológicamen-te se distinguen dos zonas, la albura y el duramen.

La albura es la madera que se va agregando al árbol año tras año y tiene como finalidad la de conducir la savia, soportar la copa del árbol y almacenar alimento de reserva.

FIGURA 5.Estructura del tallo, incluyendo madera y corteza. Fuente: JUNAC. 1989. Manual del Grupo Andino para aserrío y afilado de sierras y cintas circulares. Junta del Acuerdo de Cartagena. Proyecto Subregional de Promoción Industrial de la Madera para Construcción. Lima, Perú.


El duramen es la capa más interna, formada por células muertas del tallo. Su función es sólo de soporte mecánico. Las células de conducción (traqueidas, vasos) y almacenamiento (parénquima axial, parénquima radial) están allí presentes. La formación de duramen está asociada a la deposición de extractivos que algunas veces pueden ser pigmentantes y le imparten un color al duramen diferente al de la albura. Adicionalmente, esos extractivos pueden ser tóxicos ante la acción de agen-tes destructores de la madera lo que hace que posea una alta durabilidad natural. En el caso que el extractivo no tenga capacidad de pigmentación, el duramen tendrá un color similar al de la albura.

Generalmente, la parte aprovechable del árbol, rica en fibras, es la zona leñosa (leño o xilema) que queda después de haber eliminado la corteza.

Los fabricantes de pasta y papel suelen clasificar las plantas madereras en duras (frondosas, latifoliadas) y blandas (coníferas), aunque estos términos no son muy precisos. Como se verá a continuación, desde un punto de vista estructural, la dife-rencia principal entre coníferas y frondosas se sitúa en sus sistemas de conducción. En las coníferas, más primitivas y menos evolucionadas, son las fibras (llamadas traqueidas longitudinales) las responsables del soporte y la conducción; en las frondosas, de origen más reciente y de estructura más compleja, estas funciones se realizan por separado y más eficientemente por células especializadas: las fibras son responsables del soporte; los vasos de la conducción.

GimnospermasLa subdivisión de las Gimnospermas, que se refieren a plantas leñosas y con

semilla desnuda, comprenden siete clases y solo una de estas, la de coníferas, es im-portante desde el punto de vista papelero. Las coníferas o maderas de fibras largas comprenden un grupo de más de 550 especies. Los árboles tienen un tronco gene-ralmente monopódico y las hojas son marcadamente pequeñas, numerosas, verdes todo el año, escuamiformes, lineales o lanceoladas, a veces aciculares. Las flores son siempre unisexuales y generalmente monoicas. Las femeninas se transforman en conos leñosos (Hoadley, 1990).

En términos económicos, las coníferas son más valiosas que las latifoliadas, ya que sus troncos son más largos y rectos y su madera es más uniforme y fácilmente trabajable.

Las principales características estructurales de este tipo de madera se pueden observar en la Figura 6.

La estructura vertical de las coníferas está compuesta, casi totalmente, de células llamadas traqueidas, las cuales cumplen simultáneamente las funciones de conducción y soporte. En algunas especies también están presentes los canales resi-níferos. El sistema horizontal está compuesto de radios estrechos de solo una célula de anchura, ocasionalmente 2–3, pero de varias células de altura. Existen dos tipos de células especializadas en los radios; el parénquima radial presente en todas las especies y las traqueidas radiales presentes solo en algunas especies.


Las células principales son las traqueidas, que con frecuencia se denominan fibras. Son células muy alargadas y lignificadas con extremos cerrados, muy afilados con una longitud en promedio de 3–5 mm y un diámetro promedio de 0,03 mm.

Las traqueidas cuando se observan a nivel microscópico presentan múltiples punteaduras, que son áreas delgadas en la pared facilitando la comunicación entre células adyacentes. Estas punteaduras comúnmente se presentan de manera que solo hay una a lo ancho de la traqueida, mientras que en algunos casos se pueden presentar 2–3 punteaduras a lo ancho de la traqueida y se habla de punteaduras uniseriadas, biseriadas o triseriadas respectivamente (Figura 7). Las punteaduras se presentan predominantemente sobre las paredes radiales de la traqueida y, en el caso de ser especies con anillos de crecimiento definidos, en la zona del leño temprano.

Las punteaduras de las traqueidas también vinculan la cavidad interna de cé-lula con el radio leñoso vecino. Esta zona de contacto se conoce con el nombre de área de cruce y es de gran importancia para efectos taxonómicos. De acuerdo a su

FIGURA 7.Punteaduras areoladas uniseriadas en Picea abies (izq.), biseriadas en Larix sp. (centro) y triseriadas en Sequoia sempervirens (derecha) (Hoadley 1990).

FIGURA 6.Sección esquemática tridimensional de una madera conífera.(Hoadley, 1990).


forma se presentan los siguientes tipos de punteaduras en el área de cruce (IAWA Committe, 2004): a. Fenestroide o fenestriforme: son punteaduras grandes, con orificio amplio,

generalmente 1–2 por campo de cruzamiento (Figura 8). Son características de muchas especies del género Pinus: P. silvestres, P. resinosa, P. strobus, P. monti-cola, P. nigra, P. lambertiana, P. montana. También son llamadas punteaduras tipo ventana.

b. Pinoide: son punteaduras pequeñas a grandes, aparentemente simples o con areolas reducidas, generalmente de forma irregular, 1–6 por campo de cruza-miento (Figura 9). Se encuentran en Pinus ponderosa, P. contorta, P. banksiana, P. rígida, P. radiata, P. palustris, P. echinata, P. taeda, P. elliotti.

c. Taxodioide: son punteaduras con orificio que pueden llegar a los límites de la punteadura (abertura incluída), con forma oval a circular y donde el ancho de la abertura es mayor que el ancho de la areola (Figura 10). Están presentes

FIGURA 10.Punteadura taxodioide (Taxodium distichum)

(IAWA Committe, 2004).

FIGURA 9.Punteaduras tipo

pinoide (Pinus echinata) (IAWA Committee,

2004).

FIGURA 8.Punteadura

fenestriforme (Pinus sylvestris) (IAWA

Committee, 2004).


en los abetos verdaderos (Abies), cedros, (Thuja), y pino gigante de California (Sequoia sempervirens).

d. Piceoide: son pequeñas, en forma elíptica, con orificio estrecho y se extienden fuera de los límites de la misma punteadura (Figura 11). Se encuentran presen-tes en los alerces (Larix), piceas (Picea), abeto Douglas (Pseudotsuga) y abeto del Canadá (Tsuga canadensis, T. heterophila).

e. Cupressoide: es común del género Chamaecyparis (ciprés blanco, ciprés de Lawson). Presenta un orificio circular u oval y es más estrecho que el campo de la misma punteadura (Figura 12).

f. Araucarioide: punteaduras similares a las cupresoides pero que se presentan en un arreglo en forma de filas diagonales y con contornos poligonales. Se presen-tan exclusivamente en la familia Araucariaceae (Figura 13).

La caracterización de pastas de coníferas se fundamenta en la observación de la forma y disposición de las punteaduras a través del campo de cruzamiento. Sin embargo, es necesario tener en cuenta la presencia o no de otros elementos celulares como traqueidas radiales, parénquima longitudinal, así como su forma, longitud de las traqueidas o disposición de la punteaduras areoladas.

FIGURA 13.Punteadura araucarioide en Araucaria araucana (IAWA Committee, 2004).

FIGURA 12.Punteadura cupresoide en Juniperus communis (IAWA Committee, 2004).

FIGURA 11.Punteadura tipo piceoide (Larix occidentalis) (IAWA Committee, 2004).


AngiospermasLas latifoliadas, comúnmente conocida como madera de fibra corta o ma-

deras duras (Figura 14), pertenecen a la clase de las Dicotiledóneas dentro de la subdivisión de las Angiospermas; estas se diferencian de las Gimnospermas por su aparato reproductor (flor); es decir, en las angiospermas sus rudimentos seminales están siempre situados dentro de la cavidad carpelar cerrada llamado ovario que no abandonan antes de cambiarse en semillas maduras; después de formarse estas, dicho ovario, solo o acompañado de otras partes florales, se transforma en fruto (Hoadley, 1990).

En el leño de latifoliadas se pueden encontrar fibras con punteaduras clara-mente areoladas, fibras con punteaduras simples, vasos, parénquima axial y radios. En algunas especies se pueden presentar traqueidas, pero muy diferentes a las que se encuentran en coníferas ya que son células de forma irregular, muy cortas y des-tinadas solo a función de conducción. Se diferencian de los elementos de los vasos por poseer extremos cerrados.

La razón más significativa para considerarse menos aptas para el pulpeo que las coníferas se debe a que proporcionan fibras más cortas y dan lugar a pulpas menos uniformes. Las pulpas obtenidas a partir de maderas de latifoliadas no tie-ne las características mecánicas que corresponden a las de coníferas, sin embargo, orientándolas a usos específicos tienen grandes posibilidades, pues proporcionan al papel propiedades muy apreciadas tales como lisura, mejor formación de la hoja y opacidad.

Las fibras varían desde aproximadamente 0,5 hasta 3 mm, siendo el promedio de 1 mm, o ligeramente más, de largo y poseen un diámetro promedio de 0,02 mm.

Los elementos de vasos están alineados o unidos verticalmente en la madera para formar recipientes o vasos que funcionan como tubos para la conducción de agua. En estos elementos de vaso, la pared en la zona de contacto con otros vasos

FIGURA 14.Representación

esquemática de la estructura de maderas

latifoliadas. (Hoadley, 1990).


está ligeramente reabsorbida, lo que origina unas aberturas denominadas perfo-raciones que se presentan en los dos extremos de los elementos. Sobre las paredes laterales se presentan punteaduras que permiten poner en contacto un vaso con otro. Las perforaciones pueden ser de varios tipos; simples de abertura única (Figu-ra 15) o múltiple. Estas últimas pueden ser de dos tipos: escalariforme (Figura 16) y reticulada o foraminada.

Aunque la mayor parte del transporte líquido en los sistemas de vasos se rea-liza a través de las perforaciones que conectan verticalmente entre sí sus miembros individuales, los elementos de vasos poseen también punteaduras en sus paredes laterales que corresponden a puntos de comunicación transversal con células ad-yacentes (otros vasos, fibras, radios leñosos y parénquima longitudinal). Variables en su forma, número y disposición en la pared, dependiendo del tipo de célula en contacto con él y la extensión del contacto lateral, las punteaduras son característi-cas distintivas para cada género.

Los elementos de vaso pueden variar considerablemente de forma y son el único tipo de célula que presenta caracteres distintivos suficientemente definidos dentro de cada género de frondosas. La identificación microscópica de las pulpas obtenidas a partir de estas maderas se basa, fundamentalmente, en la observación de tales características, peculiares para cada género, como son el tipo de perfora-ción, forma, dimensiones y disposición de las punteaduras, longitud del apéndice terminal, espesamientos en espiral.

Descripcion por especie de algunas materias primas fibrosas usadas en la fabricacion de pulpa para papelMADERERAS

Pinus caribaea var. hondurensis (Pino caribe)Familia: PinaceaeNombre científico: Pinus caribaea var. hondurensis Barr. & Golf.Nombre vulgar: Pino caribe

FIGURA 15 (Izq.). Perforaciones simples en Sapindus saponaria.

FIGURA 16 (Der.). Perforación escalariforme en Hesperomeles ferruginea.


El pino caribe posee una amplia área de distribución natural y ha sido plan-tada en muchos países con fines comerciales (producción de pulpa para papel), de protección y recreación. Es una especie adaptable a gran variedad de condiciones edáficas y climáticas hasta el punto que se ha considerado la especie más promisoria en plantaciones para pulpa en los trópicos. En Venezuela se han establecido parce-las experimentales en casi todo el país, pero es solo en el estado Monagas (Figura 17) donde realmente se están desarrollando programas a gran escala con la var. hondurensis de esta especie, introducida por primera vez en el año 1961 por la Di-rección de Recursos Naturales Renovables en cooperación con el Servicio Forestal de Trinidad y plantada en los alrededores de la ciudad de Maturín. Actualmente se han establecido alrededor de 410 mil hectáreas de plantaciones de Pinus cari-baea (considerada la concentración forestal más grande del mundo), con el fin de producir materia prima para la elaboración de pulpa de fibra larga para papel. El propósito es la instalación de una plantas de pulpa mecánica para la producción, principalmente, de papel prensa.

Dadas las enormes reservas de Pino caribe de las plantaciones de Uverito y alrededores, al sur de Monagas; se observa esta materia prima como un recurso económico, abundante, renovable, nacional y no contaminante; por cuanto es muy útil en la fabricación de edificaciones competitivas, económicas y de calidad. El pino tiene múltiples usos relacionados con fabricación de muebles en general; área en la cual compite con otras variedades madereras de gran calidad; pero es en la fabricación del papel en donde con un tiempo definido de crecimiento (12 años) compite maravillosamente con otros tipos de madera dada su versatilidad y calidad en el ramo.

Hevea brasiliensis (Caucho)Familia: Euphorbiaceae.Nombre científico: Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg.Nombre común: Caucho

FIGURA 17. Distribución geográfica

de plantaciones de Pinus caribaea

var. hondurensis en Venezuela y algunos

datos importantes (Fuente: CVG-

Proforca). Hectáreas Plantadas: 410.000 ha. Crecimiento anual: 20 m3/Ha/año. Turno de

corta: 12 años.Estado Monagas Estado Anzoategui

Maturín


Árboles pequeños hasta grandes, con látex. Hojas alternas, compuestas trifolio-ladas, foliolos enteros, penninervios, glabros, pecíolos algunas veces con glándulas en el ápice, estipulas caducas. Inflorescencias en cimas paniculiformes, axilares, la flor central de la inflorescencia a menudo femenina. Perianto simple. En las flores masculinas cáliz ovoide o globoso, pentalobulado, lóbulos imbricados, disco por lo general pequeño, glandular, estambres 5–10 monadelfos; anteras dispuestas en 1–2 series, pistilodio presente en la especie de la columna estaminal. En las flores femeninas cáliz igual al de las flores masculinas; disco ausente, ovario 3–lobular, un óvulo por loculo, estigma sesiles o subsesiles. Fruto grande leñoso, esquizocarpico formado por tres cocos, 2–valvados. Semilla sin caráncula (Aristeguieta, 1973).

El árbol del caucho empieza a producir frutos a los 4 años de edad. Cada fruto tiene 3 o 4 semillas que caen al suelo cuando el fruto madura y se abre. Cada árbol produce dos veces al año unas 800 semillas (1,3 kg). La semilla consiste en una cáscara dura y delgada y una almendra. Como la cáscara contiene también algún aceite, la almendra y la cáscara se extraen algunas veces juntas produciendo una torta oleaginosa con cáscara o harina de aceite muy rica en fibra.

Distribución: unas 20 especies propias del Brasil y las Guayanas. Representada en Venezuela por las especies H. benthamiana, H. guianensis, H. microphylla y H. pauciflora existentes en los bosques amazónicos del país. Plantas productoras de caucho (Aristeguieta 1973).

El Hevea brasiliensis en la industria papeleraActualmente se han hecho pocas investigaciones sobre la obtención de papel a

partir de la Hevea brasiliensis y mayormente se han realizado en Malasia, Indone-sia y otros países asiáticos. Los ensayos han demostrado que Hevea brasiliensis en condición verde y sana puede ser cocida fácilmente mediante el proceso al sulfato para suministrar papeles resistentes. Igualmente se pudo cocer a 150ºC con NaSO

2

(solo) para suministrar pulpas semiquímicas de aproximadamente 74–81% de ren-dimiento, casi tan resistente como las pulpas al sulfato y lo suficientemente claras para ser utilizadas en la elaboración de papel de imprenta barato.

Según estudios la Hevea brasiliensis es una fuente prometedora de pulpa a pesar de la presencia de látex. Las pulpas obtenidas de caucho tienen un buen rendimien-to y son blanqueadas con facilidad, con propiedades de resistencias satisfactorias, adecuadas para fabricar papeles (Tablas 3, 4 y 5).

Tabla 3. Morfología de fibra del caucho. Longitud promedio

(mm)

Diámetro externo

promedio (micras)

Diámetro interno

promedio (micras)

Espesor promedio

(micras)1,50 23,37 8,50 7,43

Tabla 4. Análisis químico del caucho.

% de Extractivos % de Celulosa % de Lignina

3,395 46,6 23,1766


EucaliptoFamilia: MyrtaceaeNombre científico: Eucalyptus sp.Nombre vulgar: Eucalipto.

El género Eucalyptus es originario del continente australiano, abarca alrededor de 700 especies. Las especies más importantes en el mercado mundial son Eucalyp-tus globulus, E. camaldulensis, E. saligna y en los últimos años el Eucalyptus nitens, en Chile, son muy utilizadas debido a su elevada productividad, la calidad de su madera y gran adaptabilidad a las condiciones edafoclimáticas.

El género Eucalyptus L´Herit (Myrtaceae), originario de Australia, está repre-sentado por más de 700 especies; muchas de las cuales tienen un amplio rango de utilización (Mabberley, 1990). Según Francis (1988), solo las especies E. deglupta y

FIGURA 18.Eucalyptus robusta.

(Treelink 2007).

FIGURA 19 (Izq.). Eucalyptus urophylla. Sección transversal.

Transición abrupta albura-duramen.

FIGURA 20 (Der.). Eucalyptus urophylla. Sección transversal. Vista microscópica.


E. urophylla poseen una distribución natural que se extiende más allá de Australia. La distribución actual del género abarca localidades geográficas de los cinco conti-nentes debido a su establecimiento a través de plantaciones. Son diferentes los órga-nos de Eucalyptus que han sido utilizados con diversos fines: de la hoja y la corteza se obtienen extractos ampliamente utilizados con fines medicinales; mientras que la madera muestra aptitud en usos tan diversos como material de construcción, com-bustible (carbón) y en la producción de pulpa para papel. En la actualidad se consi-dera como el género de angiospermas más promisorio para la producción de pulpa. Sepliarsky (2006) indica que la madera de E. globulus ha sido utilizada exitosamente para la producción de celulosa, tableros MDF, madera aserrada, tableros contra-chapados, vigas laminadas y parquet. Las especies más importantes en el mercado mundial son Eucalyptus globulus, E. camaldulensis, E. saligna y en los últimos años el Eucalyptus nitens, en Chile, son muy utilizadas debido a su elevada productividad, la calidad de su madera y gran adaptabilidad a las condiciones edafoclimáticas.

Según estimaciones de la FAO, se han establecido unas 15.000.000 de ha en zonas tropicales y subtropicales. Muchas especies del género pueden sobrevivir y crecer de forma satisfactoria en suelos con bajo nivel de nutrientes y en áreas con lluvias irregulares. Estas cualidades son valiosas en vista de la creciente demanda de madera y otros bienes y servicios que ofrecen los bosques y los árboles (Palm-berg–Lerche y Patiño, 1999).

La especie E. urophylla ha sido una de las más utilizadas en plantaciones en la zona tropical de suramérica y solo en Brasil se cuenta con más de 500.000 ha plan-tadas. En Venezuela, empresas públicas y privadas han llevado a cabo proyectos de plantación donde se ha incluido esta especie, con propósitos de producción de pulpa y combustible (González et al., 2005; Bali et al., 2004).

Presenta vasos de forma y dimensión variables (Figura 21). Sus características, comunes a los diferentes eucaliptos usados en la industria de pulpeo, son: –Perforación simple perpendicular ligeramente oblicua al eje del vaso. –Apéndice neto, largo y estrecho. –Punteaduras areoladas pequeñas, con disposición alterna y distribuidas por

toda la pared del vaso.

FIGURA 21. Detalle de elementos de vaso de eucalipto. (García-Hortal 2007).


–Punteaduras radiovasculares con los radios de forma oval y agrupadas en bandas horizontales.

Los vasos de la madera del leño temprano tienen un diámetro igual o ligera-mente inferior a su longitud; en los de la madera tardía, la longitud es de 2 a 3 veces superior a su diámetro.

ÁlamosFamilia: SalicaceaeNombre científico: Populus sp.Nombre vulgar: Álamo.

Los álamos pertenecientes al género Populus tienen una ventaja considerable debido a su rápido crecimiento y a sus posibilidades de cultivo, pues presenta gran facilidad para la hibridación y su madera es clara, homogénea y fácil de tratar.

Sus características identificables son: perforación simple y oblicua, apéndices cortos o ausentes en los vasos de madera temprana y en los vasos de la madera tardía pueden ser bien marcados, punteaduchas intervasculares areoladas, de for-ma oval si están aisladas, alternas. Estas punteaduras recubren en general la cuarta parte longitudinal de la pared (Figura 22). Algunos vasos no presentan punteadu-ras intervasculares por encontrarse aislados en el tejido maderero (Figura 23). Las punteaduras radiovasculares son simples, grandes, poco numerosas (Figura 23). Las fibras son de pared delgada, lúmen amplio y con extremidades que suelen ser agudas.

FIGURA 22.Detalle de elementos de vaso de eucalipto. (García-Hortal, 2007).

FIGURA 23.Vasos de álamo. Obsérvense las

punteaduras intervasculares que recubren una parte

longitudinal de la pared del vaso.

(García-Hortal, 2007).


Abedul Familia: BetulaceaeNombre científico: Betula spNombre vulgar: Abedul.

Perteneciente al género Betula es una madera importante en la industria pape-lera por su gran aplicación.

En las pulpas presentan las siguientes características: vasos numerosos, con perforaciones oblicuas, escalariforme, con un número de barras finas y frágiles de 10 a 25 (Figura 24).

Las punteaduras intervasculares son numerosas, pequeñas y apretadas, con disposición alternas (Figura 25). Las punteaduras radiovasculares son aparente-mente simples y alargadas horizontalmente. Las fibras tienen una longitud media de 1,2 mm, con una anchura de 23 um y un espesor de pared de 3,9 um. No presen-ta traqueidas vasculares (García–Hortal, 2007).

Haya Familia: FagaceaeNombre científico: Fagus sp.Nombre vulgar: Haya.

Perteneciente al género Fagus su madera es blanca, dura, por ello no es apto para la fabricación de pulpa mecánica utilizándose para la fabricación de pulpas al sulfato.

En las pulpas presenta las siguientes características: vasos de la madera tempra-na numerosos, con perforaciones simples, oblicuas y apéndices cortos (Figura 26). Vasos de madera tardía estrechos y con perforaciónes escalariforme. Las punteadu-

FIGURA 24.Vaso típico de abedul con perforación oblicua, escalariforme. (García-Hortal, 2007).

FIGURA 25. Abedul. Detalle de las punteaduras intervasculares, numerosas y agrupadas en bandas longitudinales. (García-Hortal, 2007).


ras intervasculares son poco numerosas y dispersadas (Figura 27). Las punteaduras radiovasculares son abundantes, ovaladas y alargadas horizontalmente.

FIBRAS NO MADERERAS

Se utiliza el término no madereras (non–wood el término en inglés), y otras designaciones tales como plantas herbáceas, pajas, hierbas y plantas anuales, si bien algunas, como el bambú, pueden tener turnos de corta de varios años.

Son muy diversas tanto en lo concerniente a su lugar en la clasificación botáni-ca como en la localización, naturaleza química, dimensiones o características de sus fibras. Una característica importante de las no madereras es la amplia variabilidad entre las longitudes de las fibras de las diferentes especies. Como refleja la Tabla 5, muchas de estas fibras tienen longitudes similares a las fibras cortas de frondosas; por otra parte, otras son tan largas que deben ser acortadas para optimizar su valor papelero. En general, los diámetros de las fibras no madereras son pequeños, su esbeltez (relación longitud–anchura) considerable, lo que explica muchas de sus propiedades especiales.

Pueden jugar un papel importante en la industria de pasta y papel mundial. La mayoría de calidades de papel y cartón se puede producir mezclando fibras de diferentes no madereras o reemplazando un componente de pasta maderera en la composición por una pasta no maderera específica (si los precios son competiti-vos). Algunas fibras largas no madereras, incluyendo el abacá, linters de algodón, lino, cáñamo y sisal, tienen propiedades superiores a las de las mejores pastas de mercado de coníferas. En general, las fibras del tallo de gramíneas (pajas de cereales, cañas, bagazo) son más cortas, tienen propiedades más similares a las provenientes de maderas frondosas y se suelen usar para la fabricación de papeles y cartones co-munes. Las fibras de algodón, fibras liberianas (lino, cáñamo), y las procedentes de

FIGURA 27.Haya. Vaso de madera tardía. (García-Hortal,

2007).

FIGURA 26.Haya. Vasos de

primavera. Punteaduras intervasculares

poco numerosas y dispersadas. Nótese la abundancia de células

parenquimatosas. (García-Hortal, 2007).


hojas (sisal) se usan para papeles especiales. En este último caso, los límites de uso son económicos, no técnicos.

Existen diversos criterios para su clasificación. Desde el punto de vista de su identificación en un análisis microscópico de fibras se suelen agrupar en las siguien-tes categorías: Fibras liberianas, fibras de plantas monocotiledóneas (Gramíneas), fibras de hojas y fibras de algodón

Fibras liberianasSe utiliza el término fibras liberianas para designar las fibras procedentes de

tejidos distintos del xilema, ubicados en la región extracambial del tallo; específica-mente corresponde a fibras del tejido floemático secundario.

Los componentes básicos del floema son: –Elementos cribosos, quienes son los conductores del floema. –Fibras. –Esclereidas, y células de forma variadas.

En esta categoría de vegetales se incluyen plantas herbáceas, arbustos y árboles. Entre las primeras, las más utilizadas son el lino, cáñamo, ramio, yute y kenaf. Entre las de porte arbóreo, las más comunes son el kozo (morera de papel) y mitsumata, plantas cultivadas en el Extremo Oriente.

Estas plantas contienen dos tipos de fibras: –Fibras corticales, denominadas “liberianas” en el sector industrial, utilizadas

en la industria textil, que se caracterizan por su agrupamiento en haces, elevada

Tabla 5. Dimensiones aproximadas de diversas fibras papeleras.

FibrasLongitud

mm

Anchura

μm

Relación

Longitud/anchura

Esparto

Pajas cereales

Paja arroz

Bagazo

Caña

Bambú

Abacá

Sisal

Kenaf (corticales)

Yute

Linters algodón

Fibras de algodón

Liberianas de lino

Liberianas ramio

1,1

1,5

1,4

1,7

1,5

2,7

1,8-6,2

1,3-2,7

4,0

2,0

2,0-12

15-50

10-36

40-200

10

13

8

20

13

14

11-18

19-37

22

20

20

9-23

11-20

45

110

115

170

85

120

190

254

35-142

100-600

1000-4000

1100-1200

Pino

Picea

Álamo

2,0-3,0

3,1-3,5

1,5

22-50

19-50

25

60-90

70-160

60


resistencia, sus paredes celulósicas poco lignificadas y sus dimensiones impor-tantes (a excepción del yute y kenaf). Su longitud varía desde una fracción de milímetro hasta aproximadamente medio metro.

–Fibras del corazón leñoso, más lignificadas y de pequeñas dimensiones (L=0,4–1 mm).

En el floema secundario se distinguen dos tipos de lamela media cuya funciones en la planta son diferentes; de esta manera la lamela media interna consolida y une entre sí las fibras elementales en el haz y es de carácter esclerenquimatoso, mientras que la lamela media externa que es de carácter parenquimatoso, une los haces de fibras en el floema en forma de cubierta protectora flexible. Ambos tipos muestran diferente estabilidad frente a agentes químicos y biológicos. Mediante tratamien-tos suaves, como el enriado microbiológico (fermentación, acción hidrolítica de enzimas sobre los constituyentes pécticos), únicamente es atacada y destruida la lámina media externa, lo que permite la separación y extracción de los haces de fibras liberianas de la corteza y la porción leñosa de la planta, pero manteniendo unidas las fibras elementales en el haz. La lámina media interna solo será atacada y destruida si se aplican tratamientos más enérgicos (por ejemplo, cocción química), lográndose entonces la individualización de las fibras elementales. La lamela media esta constituida por lignina, pectina y hemicelulosas.

Las fibras liberianas de lino y cáñamo (fibras textiles) han sido muy utilizadas en los papeles antes de la aparición de los procesos industriales a partir de la made-ra, tradicionalmente aprovechando los desechos y subproductos de los sectores tex-til y agrícola. Actualmente, la industria papelera tiende a la utilización directa de la materia prima vegetal mediante el uso de cultivos propios. En la industria papelera se presentan dos posibilidades de aprovechamiento que consiste primeramente en procesar por separado los dos tipos de fibras, es decir, las liberianas y las leñosas y una segunda posibilidad consiste en obtener un producto único a partir de la planta integral, es decir, a través de las fibras largas corticales y demás elementos cortos, fibrosos y no fibrosos, procedentes de las zonas extracambial y leñosa.

Hibiscus cannabinus (Kenaf) Familia: MalvaceaeNombre científico: Hibiscus cannabinus L.Nombre común: Kenaf

El Kenaf es una planta fibrosa nativa del centro–este de África en donde ha sido cultivada por varios miles de años para la producción de alimento y fibra. Es una maleza común de las zonas tropicales y subtropicales de Asia y África. El Kenaf es una fuente prometedora de fibras para papel y otros productos derivados de las fibras, siendo introducida en la Segunda Guerra Mundial en China, la ex Unión Soviética, Tailandia, Egipto, Sudáfrica, México y Cuba. El Departamento de Agri-


cultura de los EE.UU. ha realizado en los años 50 una selección entre más de 500 especies para la producción de fibras para pulpa de papel, resultando el Kenaf la más promisoria especie no leñosa para este propósito.

El Kenaf tiene una combinación única entre fibras largas (líber) y cortas (mé-dula), lo cual lo hace utilizable para la producción de un amplio rango de productos de papel y de cartón. Los resultados de su aplicación para la manufactura de papel para periódico han sido positivos. Los periódicos hechos de fibra de Kenaf han mostrado un color más brillante y de mejor calidad visual, que los fabricados con pastas provenientes de madera. Además, la producción de papel para periódico basada en la fibra de Kenaf requiere menos energía y productos químicos para su procesamiento, lo cual le otorga ventajas económicas y ambientales. La porción foliar superior de la planta de Kenaf no es utilizable para la producción de pulpa de papel. Por lo tanto, la misma podría utilizarse como forraje, si el equipo para cosechar puede ser adaptado a una cosecha dual.

Estudios realizados en el Laboratorio Nacional de Productos Forestales (Reyes, 2004), muestran que al mezclar el kenaf con otras fibras, tales como pino y eucalipto, la calidad de la fibra de cada uno de los componentes de la mezcla disminuye.

Desde 1916 Cuba conjuntamente con los Estados Unidos han venido estudian-do diferentes especies de cultivo fibroso para la fabricación de sacos; resultando el Kenaf la más idónea para tal fin. En una fase posterior y en otra rama de las inves-tigaciones llevadas a cabo con esta malvácea; se concluyó que aunque el Kenaf no es catalogado como una planta oleaginosa, de su semilla se obtiene un aceite no secante de buena calidad; con esta investigación se concluyó que el aceite obtenido con la semilla del Kenaf es comestible y tiene las características necesarias para ser utilizado como sustituto del aceite de semillas de algodón en todos sus usos.

LinoFamilia: LinaceaeNombre científico: Linum usitatissimum L.Nombre vulgar: Lino.

Especie originaria de Asia y que se cultiva por su semilla y su fibra. Las fibras liberianas de lino se caracterizan morfológicamente por ser muy largas (Lm=8 a 30 mm) y poco anchas (Am=20 μm), con marcas transversales (nudos) en forma de x, pared gruesa y lumen estrecho (Figura 25). Las fibras liberianas del cáñamo son muy similares a las de lino. Las pulpas de lino y cáñamo se usan muy refinadas. Las fibras elementales liberianas se fibrillan muy fácil e intensamente, alterándose su morfología de tal modo que resultan difícilmente diferenciables entre sí. Sus di-mensiones y el color rojo vinoso con el reactivo de Herzberg (cloroyoduro de zinc) permiten su identificación en las pastas; se distinguen del algodón por la presencia de nudos y la ausencia de convoluciones (torsiones).


Las fibras cortas procedentes del corazón leñoso y demás constituyentes del vegetal de naturaleza no fibrosa, si están presentes, están más lignificados y se tiñen con el Herzberg de color gris–azulado.

Tradicionalmente, las fibras liberianas de lino y cáñamo se han usado en cali-dades de alto valor añadido En lino confiere propiedades adecuadas para la fabri-cación de pulpa y papel, en especial para fabricación de papeles permanentes para registro, papeles de seguridad, papel moneda, papel de cigarrillo, papel bond de bajo gramaje, papel biblia y otros papeles especiales (Figura 28).

CáñamoFamilia: CannabaceaeNombre científico: Cannabis sativa L.Nombre vulgar: Cáñamo.

Se refiere a la planta Cannabis sativa, oriunda de Asia Central. Son plantas herbáceas anuales, que se adapta a los diferentes tipos de climas, y sus tallos pueden alcanzar alturas de 1–5 m y diámetros entre 5 y 10 mm.

Cuando se utilizan como fuente de fibras los residuos del macerado después de la extracción de los haces de fibras largas (cañamiza) o el tallo entero, la pasta contiene, además de las fibras liberianas, diferentes elementos provenientes de la zona leñosa, en proporción variable, cortos, fibrosos y no fibrosos.

Fibra de plantas monocotiledoneasDentro de las monocotiledóneas, la familia más interesante desde el punto de

vista de la fabricación de papel es la de las Gramíneas (familia única dentro del or-den Glumiforae). En las gramíneas, integradas por unas 4.000 especies, se incluyen el trigo (Triticum sativum), cebada (Hordeum vulgare), centeno (Secale cereale),

FIGURA 28. (Izq.).Fibras de lino.


FIGURA 29. (Der.).Cultivo de Cáñamo.

(htpp://www.tree.org/hemp.gif).


avena (Avena sativa), arroz (Oryza sativa), caña de azúcar (Saccharum officinarum), caña común (Arundo donax), bambú (Bambusa spp.), maíz (Zea mais), esparto (Stipa tenacissima), y diversas especies menos conocidas como la hierba de elefante (Miscanthus sinensis).

La parte rica en fibras de estas plantas es el tallo (caña), salvo en el esparto que son las hojas. Las pastas obtenidas están compuestas por elementos muy variados y característicos: • Fibras cortas, de dimensiones medias parecidas a las frondosas. Las de las pajas

de cereales presentan nudos y pliegues de flexión que proporcionan rigidez a las pastas.

• Células esclerosas (misión de sostén), lignificadas, de forma variable, con fre-cuencia alargadas en forma de bastoncillo rígido con pequeñas punteaduras simples.

• Células parenquimatosas (“toneles”, tejido blando con misión de almacena-do). De formas redondeadas y con los extremos no perforados.

• Células epidérmicas (“peines”). Muy abundantes en las pastas de las pajas de cereales, tienen forma rectangular con dientes laterales sobra los lados más largos que les permiten engranarse recíprocamente. Son el elemento más inde-seable de la pasta por su alto contenido en sílice.

• Vasos. Los hay de dos tipos: a) En forma de tubos cilíndricos, generalmente sin apéndice, con perforación simple casi perpendicular al eje del vaso y pared con abundantes punteaduras. b) Anillados o en espiral.

La abundancia o las diferencias de tamaño de las células mencionadas constitu-yen la principal, y a veces única, característica distintiva entre las diversas gramíneas.

Una de las grandes desventajas de las gramíneas como materia prima para la obtención de pastas, y especialmente de las pajas, radica en la abundancia de células de pequeñas dimensiones y su alto contenido en sílice.

BagazoEl bagazo es el residuo del proceso de fabricación de azúcar a partir de la caña.

Estudios realizados han demostrado la viabilidad de satisfacer la demanda energéti-

FIGURA 30.Elementos característicos de una pasta de caña. (García-Hortal, 2007).


cas de los centrales azucareros, con prácticamente la mitad de su bagazo, quedando un sobrante factible de ser empleado en más de cuarenta aplicaciones, de las cuales las más relevantes son la producción de celulosa y papel, tableros, etanol.

Estas materias primas fibrosas deben reunir determinados requisitos técnicos que radican en la composición química del material, su reactividad frente a los agentes de pulpeo y sus propiedades anatómico–morfológico. Las fibras del haz vascular son finas, de paredes delgadas y con extremos romos, mientras que las fibras de la corteza son de mayor longitud, diámetro y paredes gruesas.

Desde el punto de vista de sus parámetros biométricos, las fibras del bagazo se clasifican como fibras cortas, comparadas con las de maderas duras o latifoliadas.

Para la producción de celulosa y papel, el bagazo debe ser mejorado morfoló-gicamente, separando la alta proporción de tejido parenquimatoso y elevando el contenido de fibras del material.

Las pulpas de bagazo son usadas en todas las calidades de papel, incluyendo sacos de papel multicapas, papeles de embalaje, impresión, escritura, tisúes, imper-meables a grasas, papel para ondular, papel liner y papel soporte para estucado.

Debido a que sus fibras son cortas y tienen una resistencia al desgarro baja, no pueden usarse en altos porcentajes en calidades para embalajes de alta resistencia, como los sacos multicapas o papel liner.

EspartoSe encuentran al sur de España y al norte de África. Su tallo es corto, las hojas,

que forman la parte aérea de la planta, se recolectan y son aprovechables para la producción de pulpa. Las fibras son cortas y estrechas, cilíndricas, con extremos afilados, los vasos son pequeños.

Las fibras de esparto son muy usadas para la producción de papeles finos de impresión por su suavidad, elasticidad, alta opacidad, volumen específico y afini-dad por la tinta. También son muy usadas mezclándose con fibras de coníferas o algodón para la producción de papeles de impresión y escritura de lujo.

FIGURA 31.Cultivo de Bagazo.

htpp://www.portalagrario.gob.pe/azucar.shtml


Una ventaja de ofrece el esparto es que es fácilmente procesado.

FIBRAS PROCEDENTES DEL FRUTO DE PLANTAS DICOTOLEDÓNEAS

Fibras de algodónFamilia: MalvaceaeNombre científico: Gossypium sp.Nombre vulgar: Algodón.

El algodón se cultiva en las zonas cálidas de América, África, Asia e incluso Europa.

Se presentan dos tipos de fibras en la semilla de algodón (Figura 32). Las fibras textiles son largas pues su longitud varía de 12 a 33 mm y su diámetro de 16 a 21 μm, y un segundo tipo de fibra llamado linters que son fibras cortas que quedan adheridas a las semillas después de la eliminación de las fibras largas textiles.

Las fibras son unidades individuales por naturaleza, por lo que para su obten-ción no se requieren tratamientos severos (químicos y/o mecánicos) que puedan causar una alteración importante de sus constituyentes. Además, son las fibras celu-lósicas más puras, sin la presencia de polisacáridos no celulósicos y lignina.

Las pulpas de linters se pueden obtener a través de un tratamiento químico suave.

La fibra textil de algodón tiene el aspecto de cinta aplastada que presenta convoluciones a intervalos irregulares y no siempre en la misma dirección (Figura 33). De pared relativamente delgada, no presenta nudosidades transversales (a di-ferencia del lino y cáñamo). Con el reactivo Herzberg se tiñen de color rojo vinoso característico.

Los linters blanqueados son usados en procesos donde se requieran la utili-zación de celulosa de alta pureza, tales como fabricación de productos de celulosa regenerada, nitrato de celulosa, celuloide, tripas para embutidos, entre otros. De esta manera en la industria papelera se usa en la elaboración de papeles donde se

FIGURA 32. Representación esquemática de la sección de una semilla de algodón.


requiere alta pureza, resistencia, suavidad, opacidad. Por su alto costo se limita su uso en papeles especiales.

OTRAS FIBRAS VEGETALES

Abacá (Musa textilis)Familia: MusaceaeNombre científico: Musa textiles NéeNombre vulgar: Abacá.

Es una planta perenne que se encuentra en Filipinas, Indonesia, América Cen-tral y del Sur.

La planta consta de 12–30 tallos, los cuales alcanzan alturas de 3–7,5 m y diá-metros de 12–30 cm. La estructura de su tallo consta de un corazón central envuelto vainas hojosas alargadas y apretadas (Figura 34). Las fibras comercialmente usadas se encuentran en las vainas externas del tallo. La fibra posee una forma cilíndrica, de diámetro uniforme, el cual se va afilando hacia el extremo.

Sisal (Agave sisalana)Familia: Amaryllidaceae

FIGURA 34.Sección Transversal del tallo de abacá (a) y hoja

de sisal (b).(Garcia-Hortal, 1993).

FIGURA 33.Linters de algodón.



Nombre científico: Agave sisalana Perrine ex Engelm.Nombre vulgar: sisal.

El sisal es una planta utilizada para fines comerciales es cultivada en regiones semiáridas. Se usa principalmente la fibra de las hojas que se procesan especial-mente para fabricar cuerdas, cordeles, y tapetes. Crece hasta alturas de 2 m, con un tronco corto, grueso, de 15–23 cm de diámetro. La planta de sisal produce por 7 a 10 años y produce 200 a 250 hojas comerciales. Cada hoja tiene un promedio de 1000 fibras. La fibra, que significa el 4% del peso de la planta, se extrae con el proceso descorticación.

Son identificadas tres zonas dentro de cada hoja (Figura 34b) las cuales son: Periférica, media y de tejido fundamental. La zona periférica posee dos o tres hileras de fibras mecánicas y su sección es redonda, sus fibras en forma de cinta y compren-den una hilera en la parte central de la hoja, es decir la zona media y se extiende a lo largo de toda la hoja y se dividen en dirección longitudinal durante los procesos de extracción; mientras que las fibras mecánicas no se dividen y terminan su diámetro máximo a la fibra comercial.

La zona de tejido fundamental se encuentra ubicada entre la zona media y peri-férica y posee una combinación de fibras mecánicas y fibras en forma de cinta.

La fibra tiene una longitud de 1 a 8 mm y un ancho de 8 a 40 μm.

FIBRAS DE ORIGEN ANIMAL

Las fibras de origen animal tienen su inicio desde la época babilónica, sin em-bargo, su verdadera utilización se presentó a principios de la edad de hierro, cuando se inventaron las tijeras para el corte de lana. Se obtienen fibras aptas para tejer de pelos de animales como la oveja (lana), pero también de la llama, la alpaca, la cabra, el conejo de angora, la cabra de cachemira, del camello, e incluso de los caballos y vacas (para fabricar fieltro o para usarlos en tapicería u otras aplicaciones en las que se requiere gran duración). Las fibras de pelo de algunos animales de los que por lo general sólo se utilizan sus pieles, como el visón y el castor, se mezclan a veces con

FIGURA 35.Pasta de sisal.(García-Hortal, 2007).


otros tejidos de pelo para fabricar hilos de lujo. También se obtienen fibras anima-les de secreciones, como la del bombix mori, que produce la seda.

Las fibras animales están constituidas por cadena polipeptídicas derivadas de la condensación de diferentes alfa–aminoácidos.

LanaLa lana está constituida por una proteína que contiene azufre, es decir, la que-

ratina, la cual es segregada por una glándula que se encuentra bajo la epidermis y está formada por una parte viva y una parte muerta que es la fibra propiamente dicha.

La longitud de las fibras es de 4 a 40 cm y su ancho de 10 a 70 μm para la lana y para el pelo de 70 a 200 μm, posee forma cilíndrica y cubierta de escamas. Las fibras de lana son insolubles en ácidos fríos

La lana es muy usada para la confección de papeles lanudos empleados para la elaboración de rodillos de calandria en la industria papelera.

FIBRAS MINERALES

Las fibras minerales pueden ser fibras naturales (como el amianto) o provenir de materiales hilables (como el vidrio o algunos metales). La fibra de vidrio se ob-tiene fácilmente del vidrio, calentándolo a la llama y estirándolo con unas pinzas metálicas. Se emplea en la industria como aislante térmico y sonoro, para fabricar fibras ópticas encargadas del transporte de luz e imágenes, filtros, tejas acústicas y también para usos

Amianto o asbestoEl término amianto (castellano) o asbesto (inglés) procede del griego y signifi-

ca indestructible o inextinguible, haciendo referencia a las propiedades de esta fibra mineral. Es un mineral filamentoso que resiste poderosamente la acción del fuego. Su uso ha sido enorme a lo largo del siglo XX debido a sus cualidades en multitud de aplicaciones (más de 3600) en diferentes sectores de la industria y a su bajo pre-cio. Está formado por fibras flexibles muy finas de 1 micra de diámetro.

El sector textil utilizaría el amianto en la elaboración de hilos, embalajes, trajes ignífugos, juntas, revestimientos, mantas, entre otros. La exposición a amianto pue-de producir en el hombre diversas enfermedades, algunas benignas y otras de índo-le más grave, como la asbestosis o fibrosis pulmonar y los procesos neoplásicos.

Los amiantos son incombustibles e inatacables por ácidos, es por ello que son muy usados para la elaboración de papeles especiales, como fibra textil y en produc-tos que requieran resistencia al calor y a los productos químicos, tambien es usada en la industria papelera como material de relleno.


Fibras de vidrioLa fibra de vidrio es un material fibroso obtenido al hacer fluir vidrio fundido

a través de una pieza de agujeros muy finos y al solidificarse tiene suficiente flexibi-lidad para ser usado como fibra.

Sus principales propiedades son: buena estabilidad dimensional, buenas pro-piedades eléctricas, excelente comportamiento térmico, insensibilidad al agua y a los disolventes, resistencia a la intemperie, buena resistencia a todos los ácidos (exceptuando el fluohídrico y el fosfórico en caliente) y una moderada resistencia a los álcalis. Son incombustibles pero se ablandan y funden a muy altas tempera-turas (punto de fusión superior a 800ºC). Estas propiedades y el bajo precio de sus materias primas le han dado popularidad en muchas aplicaciones industriales. Las características del material permiten que la fibra de vidrio sea moldeable con míni-mos recursos, la habilidad artesana suele ser suficiente para la autoconstrucción de piezas de bricolaje tales como kayak, cascos de veleros, terminaciones de tablas de surf o esculturas, etc.

En la fabricación del papel las fibras usasdas son muy finas y varían su diámetro de 1 μm a 9 μm. Son flexibles y sedosas.

Especies cultivadas en algunos países de Iberoamérica y su disponibilidad para la fabricación de pastasARGENTINA

De acuerdo al inventario satelital publicado en el 2002 por la Dirección Fores-tal, Secretaría de Agricultura Ganadería y Pesca (SAGPyA), y estimaciones reali-zadas por Braier en 2004, se tiene que Argentina cuenta con 1,1 millones de ha de bosques cultivados (también denominados bosques implantados, forestaciones, o plantaciones forestales).

Esta cifra se mantiene casi inalterable desde hace tres años debido a que apenas se está reponiendo lo que se corta, lo que genera una merma en las plantaciones. Sin duda la provincia más importante es Misiones, dado que tiene la mayor superficie implantada y los bosques nativos con mayor actividad industrial del país. Le siguen en importancia Corrientes, en un tercer orden estarían Entre Ríos y el Delta Buenos Aires; todas estas provincias se ubican en el este–noreste del país.

Existen otros núcleos forestales en Santa Fe, Córdoba, Jujuy–Salta, zonas de regadío y en la nor–patagonia, pero de menor envergadura.

En la Figura 36 se muestra la ubicación de los principales bosques productivos en Argentina.

URUGUAY

Superficie de Bosques

ESPECIES SUPERFICIE EN HA Total coniferas 173.075


FIGURA 36.Principales bosques

productivos en la Argentina.

1- Misiones (Pino, Eucalipto). 2- Corrientes

(Pino, Eucalipto). 3- Entre Ríos (Eucalipto, Pino).

4- Delta (Sauce, Álamo). 5- Centro Cba. (Pino,

Eucalipto). 6- Pampeana Bs. As., SF (Eucalipto).

7- NOA (Eucalipto, Pino). 8- Regadío RN,

Nq, Mz. (Álamo) . 9- Andinopatagónica (Pino,

Coníferas).

FIGURA 37.Suelos de Prioridad

Forestal en el Uruguay.


Total latifoliadas 541.006 Total plantaciones 714.081 Total bosque natural 810.816 Total bosques 1.524.897

PORTUGAL

Tabla 6. Distribución del área de Bosques, por especie dominante.

Espécies Florestais Área (ha) Área (%)

Pinheiro Bravo Pinus pinaster 976069 31

Pinheiro Manso Pinus pinea 77650 3

Outras Resinosas 27358 1

Azinheira Quercus rotundifolia 461577 14

Carvalho Quercus spp. 130899 4

Castanheiro Castanea sativa 40579 1

Eucalipto Eucalyptus spp. 672149 21

Sobreiro Quercus suber 712813 22

Outras Folhosas 102037 3

Total de área florestada 3201130 100

Total do território nacional (ha) 9190600

Fuente: DGF/IFN, 2001.

CHILE

El territorio nacional chileno comprende actualmente 15.5 mill. ha de aptitud forestal, correspondiendo al 21% de la superficie total del territorio, en las cuales se encuentran 13.4 mill. ha con bosque nativo y 2.07 mill. ha con plantaciones.

Las plantaciones forestales corresponden mayoritariamente a Pinus radiata D. Don (67,8%), Eucalyptus globulus y nitens (23,6%) y otros (16%) tales como Popu-lus spp. y Pseudotsuga menziessi. (Tabla 7).

Tabla 7. Plantaciones forestales según especie a diciembre de 2004.

Especie Superficie (ha)

Total

Pino radiata (Pinus radiata D. Don)

Eucalipto (Eucalyptus globulus y E. nitens)

Pino oregón (Pseudotsuga menziessi)

Álamo (Populus spp)

Otras

2.078.647

1.408.430

489.603

16.459

6.008

158.147

Fuente: ATCP–Chile.

El consumo de Pinus radiata D. Don. en el año 1970 alcanzaba apenas a 3.7 mill. m3 debido a que la superficie disponible no superaba las 500 mil ha, sin em-


FIGURA 38.Incremento de

superficie de plantaciones. (Fuente

ATCP-Chile)

Supe

rfic

ie p

lant

acio

nes

(ha)

x 1

000

Año

2100

1995

2050

2000

1950

1900

1850

1800

1750

17001996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

bargo en el año 1974 el gobierno chileno promulga el Decreto Ley 701 de Fomento Forestal que tiene como objetivo incentivar la forestación, hasta entonces, de Pinus radiata y que en los años 90 se suman forestación con Eucalyptus, resultando de ello la actual masa forestal (Figura 38) que a través de los años especialmente después de los años 90 y apoyada por iniciativas de investigación, mejoramiento genético, silvicultura y manejo forestal ha permitido incrementar la productividad de sitios y localidad de materia prima y reducir la edad de cosecha.

La localización de las masas de plantaciones forestales de las dos especies ma-yoritarias se encuentra distribuida entre la V y la X región de Chile (LATITUDES) obteniéndose resultados más favorables en cuanto a productividad entre las VIII y X región.

VENEZUELA

Referente a la producción venezolana de madera, tanto de bosques como de plantaciones fue de 1.087.926 m3 para el año 1995, de 1.465.988 m3 para 1999 y de 1.017696 m3 en el año 2000. La producción nacional proviene en un 47% de plantaciones forestales, las cuales ocupan el 0,07% del territorio y el resto de la producción proviene de las reservas forestales y lotes boscosos que ocupan el 2,2% del territorio nacional.

Las especies más sembradas en plantaciones forestales son los pinos y los eu-caliptos. La inversión realizada en el sector forestal es del orden de los 400 millones de dólares, incluidas las inversiones del sector privado. En la Tabla 8 se muestra la superficie de plantaciones forestales acumuladas hasta el año 2001.


Tabla 8. Superfice de plantaciones forestales acumuladas hasta el año 2001.Descripción Ubicación Superficie has Objetivo Especies

Plantaciones

establecidas por

empresas manejadas

de bosques como parte

del POMF

Estados Bolívar y Barinas 973.313Producción para la Industria

Mecánica de la Madera

Teca, Melina, Puy, Samán,

Mureilo, Pardillo, Zapatero,

Caoba, Mijao, Algarrobo,

Cedro.

Plantaciones

establecidas por el

Sector Público MARN

Estados Anzoátegui Barinas,

Portuguesa Táchira, Trujillo,

Yaracuy y Monagas

568.039Producción, protección,

recuperación, investigaciónTeca, Pino, Eucaliptos,

Cedro, Apamate, Caoba,

Pardillo, Aceite, Bambú,

Morichal, Pino CaribeCVG Proforca

Estados

Monagas y Anzoátegui683

Producción para la industria

mecánica y química de la

madera.

CVG Proforca Estado Amazonas 543.018 Industrial, Investigación

Caucho Natural

Estados Aragua, Barinas, Lara,

Mérida, Portuguesa Táchira,

Trujillo, Yaracuy, Carabobo,

Cojedes

276

Producción, Protección,

recreación, bienes y servicios

múltiples, agroforestales

Caucho

CONARE Guárico, Zulia y Monagas 23.473

Producción, protección,

recuperación, investigación

Pino Caribe, Eucaliptos,

Pino Oocarpa, Apamate,

Mijao, Cedro, Caoba,

Pardillo, Teca, Leucaena.

Otros Proyectos MEC,

Alcaldías, MARN,

ASOGABA

Estados Barinas, Anzoátegui

Monagas y Lara.589

Plantaciones

establecidas por el

Sector privado

Terranova de Venezuela

Estados Monagas y Anzoátegui 117.074

Producción para la Industria

Química de la Madera

(Industria de Pulpa y Papel)

SMURFIT

Cartón de VenezuelaEstados Portuguesa y Lara 76.003



(Fabricación de Cartón)

Pino Caribe

DEFORSA Estado Cojedes 23.393

Producción

para la Industria Química de la

Madera (Industria de la Pulpa)

Pino Caribe, Eucaliptos,

Melina

Desarrollo Forestal San

Carlos4.888



(Industria de la Pulpa)

Pino Caribe, Eucaliptos

Forestal Orinoco Estado Anzoátegui 1.230 Producción para la Industria Pino Caribe, Eucaliptos

TRACFOR, C.A. Estado Anzoátegui 4.500

Producción para la

Industria Mecánica de la

Madera

Pino Caribe, Eucaliptos

Asociación de

Aerotécnicos La

Tentación

Estado Anzoátegui 3.000Producción para la

Industria Química de la MaderaPino Caribe, Eucaliptos

Agroforestal Anzoátegui Estado Anzoátegui 4.060 Pino Caribe, Eucaliptos

Total 758.427Fuente: MARN-DGB: Anuario Estadísticas Forestales, N° 7, año 2000-2001.


AgradecimientoSe agradece a Ing. Ander Nava, Ing. Eyra Albarrán, Dr. Sari Mohali, Ing Ilvania

Gutiérrez e Ing. Antonio Aguilera por la colaboración prestada.

Bibliografía 1. Alen, R. 2000. Structure and Chemical Composition of Wood. Cap. I en Pa-

permaking Science and Technology. Vol 3: Forest Products Chemistry. Finnish Paper Engineers Association. Helsinki.

2. Aristeguieta, Leandro. 1973. Familias y Géneros de los Árboles de Venezuela. Instituto Botánico, Dirección de Recursos Naturales Renovables. MAC. Caracas.

3. Bali, F.; O. Holmquist; S. Mohali. 2004. Primer reporte de Colletotrichum gloeosporioides (Coelomycete) y su estado teleomórfico Glomerella cingulata sobre Eucalyptus urophylla Blake y su híbrido urograndis en Venezuela. Revista Forestal Venezolana 48(2): 7–13.

4. Barceló, C. J.; G. Rodrigo; B. Sabater; R. Sánchez. 1992. Fisiología Vegetal. Ediciones Pirámide S. A. 6ta Edición. Madrid.

5. Braier, G. 2004. Tendencias y perspectivas del sector forestal al año 2020. Ar-gentina. FAO

6. Camero, S. 1992. Guía de Laboratorio en Química de Maderas. Universidad de los Andes. Facultad de Ciencias Forestales. Escuela de Ingeniería Forestal. Mérida, Venezuela.

7. Cuttel, E. 1978. Plant Anatomy. Part I: Cells and Tissues. Edward Arnold Publishers. 2nd Edición. London.

8. Dinwoodie, J. 1981.Timber: its nature and behaviour. Van Nostrand Reinhold Company. London.

9. Eaton, R.; M. Hale. 1993. Wood: decay, pests and protection. Chapman & Hall. London.

FIGURA 39.SEFORVEN. 1993.

Cartilla N° 14: Autoecología de la

especie Pino Caribe. Servicio Autónomo

Forestal Venezolano. Ministerio del Ambiente

y los Recursos Naturales Renovables.

Caracas, Venezuela.


10. Francis, J. 1988. Eucalyptus deglupta Blume. U.S. Department of Agriculture. Forest Service. Southern Forest Experiment Station. 5 pp.

11. García–Hortal, J. A. 1993. Constituyentes Fibrosos de Pastas y Papeles. Uni-versidad Politécnica de Catalunya. Escuela Técnica Superior de Ingenieros industriales de Terrassa Especialidad Papelera y Gráfica.

12. García–Hortal, J. A. 2007. Fibras papeleras. Ediciones UPC. Barcelona. España. 13. González, R.; J. Stock; M. Jerez; O. Carrero; M. Plonczak; F. Shutte. Análisis bio-

lógico y financiero de un ensayo de fertilización en plantaciones de Eucalyptus urophylla establecidas en suelos arenosos del oriente de Venezuela. Revista Forestal Venezolana 49: 175–181.

14. Higuchi, T. 1990. Lignin Biochemistry: Biosynthesis and Biodegradation. Wood Science and Technology 24:23–63.

15. Hurter, A. M. Nonwood Plant Fiber Pulping. Progress Report No. 19. Tappi Press (1991).

16. Iliyama, K.; R. Pant. 1988. The Mechanism of the Maule Color Reaction. In-troduction of Methylated Syringyl Nuclei into Softwood Lignin. Wood Science and Technology 22:167–175.

17. Jane, F. 1970. The Structure of Wood. A. & C. Black. 2nd Edition. London. 18. Kollmann, F.; W. Cote. 1968. Principles of Wood Science and Technology.

Vol. I: Solid Wood. Springer Verlag. New York. 19. León, W.; N. Espinoza. 2001. Anatomía de la Madera. Universidad de los An-

des. Consejo de Publicaciones. Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico y Tecnológico. Mérida, Venezuela.

20. Levin, M. The middle lamella of the bast fibers. Tappi, vol. 41, nº 8 (1958), 403–415.

21. Lüttge, U.; M. Kluge; G. Bauer. 1993. Botánica. Interamericana/McGraw–Hill. Madrid.

22. Mabberley, D. The plant book. Cambridge University Press. Cambridge. 707 pp. 23. Mark, R. 1981. Molecular and Cell Wall Structure of Wood. In Wood: It’s

Structure and Properties. Edited by F. Wangaard. Forest Products Laboratory. Madison, Wisconsin. Pg: 43–100.

24. Mauseth, J. 1989. Plant Anatomy. The Benjamin / Cummings Pub. Co. Cali-fornia.

25. Otero, M. 1988. Composicao Quimica dos Materiais Lignocelulósicos. En Celulose e Papel. Vol. I: Tecnología de Fabricacao da Pasta Celulósica: 45–106. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de Sao Paulo S.A.

26. Palmberg–Lerche, C.; F. Patiño. 1999. Impacto ambiental de las plantaciones de las especies del género Eucalyptus en las regiones tropicales y subtropicales. Semi-nario Internacional sobre el Eucalipto. México D.F. 14–16 de Octubre, 1999.

27. Parham, R.; R. Gray. 1984. Formation and Structure of Wood. In The Chemistry of Solid Wood. Editet by R. Rowell. American Chemical Society. Washington, D.C. Pg: 3–56.


28. Pashin, A.; C. De Zeeuw. 1980. Textbook of Wood Technology. McGraw–Hill. Series in Forest Resources. McGraw–Hill Book Company. New York.

29. Pettersen, R. 1984. The Chemical Composition of Wood. In The Chemistry of Solid Wood. Editet by R. Rowell. American Chemical Society. Washington, D.C. Pg: 57–126.

30. Raven P.; R. Evert; S. Eichhorn. 1986. Biology of Plants. Worth Publishers INC. 4th Edition. New York.

31. Reyes, E.; Mogollón, G. 2004. Uso alternativo del kenaf como fuente de fibra larga en la fabricación de pulpa para papel en formulaciones con pino caribe mediante el proceso kraft. CIADICYP 2004, España. 184–186.

32. Rowell, R. 1991. Chemical Modification of Wood. In Wood and Cellulosic Chemistry. Edited by D. Hon & N. Shiraishi. Marcel Dekker Inc. New York.Pg: 703–756.

33. Secretariá de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGPyA) 2003, 1999. http://www.sagpya.mecon.gov.ar.

34. Sepiarsky, F. 2006. Nuevos usos industriales de la madera de Eucalyptus globulus. Boletín del CIDEU 2: 93–102.

35. Siau, J. 1984. Transport Processes in Wood. Springer Series in Wood Science. Springer–Verlag. New York.

36. Thomas, R. Wood Anatomy and Ultrastructure. In Wood: It’s Structure and Properties. Edited by F. Wangaard. Forest Products Laboratory. Madison, Wisconsin. Pg:101–146.

37. Treelink. 2007. Tree Link: The urban forestry. http://www.treelink.org/treescapes/pages/Eucalyptus_robusta.phtml (consultada en Octubre 2007).

38. Triana, O.; Leonard, M.; Saavedra, F.; Fernandez, N.; Galdez, G.; Pena, E. 1990. Atlas del Bagazo de la Caña de Azucar. Geplacea. Cuba

39. Tsukuda, M. 1988. Materias–primas fibrosas. En Celulose e Papel. Vol. I: Tecnología de Fabricacao da Pasta Celulósica: 15–44. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de Sao Paulo S.A.

40. Wilson, K.; D. White. 1986. The Anatomy of Wood: Its diversity and variability. Stobart & Son. London.

1. IntroduçãoNa produção de papel, a principal matéria –prima é a polpa celulósica. Polpa

celulósica é uma matéria–prima fibrosa oriunda de principalmente de vegetais. No setor de celulose e papel utilizam –se normalmente os termos celulose, polpa celu-lósica ou pasta como sendo sinônimos; no entanto, faz–se necessário uma definição de cada um dos termos.

A polpa celulósica é constituída fundamentalmente de fibras ou traqueídes (no caso de madeira de coníferas) individualizados; na polpa celulósica são encon-trados também, outros elementos anatômicos existentes nos vegetais utilizados no processo de polpação, como células de parênquima e elementos de vaso. Quimica-mente as fibras das polpas celulósicas apresentam elevadas proporções de celulose e hemicelulose, sendo também encontrados lignina residual e extrativos; a proporção destes componentes químicos depende da matéria –prima, do processo de polpa-ção e branqueamento.

A celulose é um polímero natural presente em todos os vegetais; a celulose é um carboidrato formado por unidades de glucose podendo ser representado pela fórmula (C

6H

12O

6)

η onde η representa o grau de polimerização da molécula

de celulose. A definição vocabular de “celulose” é “Quím. Polímero natural, en-contrado nos vegetais, e constituído pela polimerização da celobiose, substância branca, fibrosa, usada na fabricação de papéis.” Esta definição no entanto é muito superficial seja do ponto de vista químico seja do ponto de vista comercial uma vez que o termo “celulose” também é empregado para designar uma classe de produtos comercializados internacionalmente.

Do ponto de vista da Química da Madeira, o composto celulose pode ser defi-nido como um polissacarídeo que se apresenta como um polímero de cadeia linear de suficiente comprimento para ser insolúvel em água, solventes orgânicos neutros, ácidos e hidróxidos diluídos, todos à temperatura ambiente, sendo constituída úni-ca e exclusivamente de unidades de β –D –anidroglicose, com ligações acetal 1,4 e possuindo uma estrutura organizada e parcialmente cristalina.

Sob a ótica de produto o termo celulose, também conhecido como polpa ou pasta celulósica pode ser definido como sendo o produto oriundo de processos quí-

CAPÍTULO IIPOLPAÇÃO

Francides Gomes da Silva Júnior / José Otávio Brito


micos e/ou mecânicos que têm por objetivo individualizar fibras vegetais. Do ponto de vista químico o “produto celulose” apresenta celulose e hemiceluloses. O termo pasta celulósica está relacionado à matéria –prima destinada a produção de papel obtida a partir de processo mecânicos de polpação. Neste capítulo o termo polpa celulósica será utilizado para representar o produto dos processos de polpação.

A polpa celulósica é a principal matéria –prima para fabricação de papel. Des-de a invenção do papel no início da era cristã, inúmeros materiais foram usados para sua fabricação. Muitas matérias –primas foram abandonadas quer pela exaus-tão de suas reservas, quer pela impossibilidade de atenderem a demanda crescente da indústria. Inicialmente a preferência era por fibras de vegetais arbustivos como o papiro, o linho, e a amoreira. Depois passou –se a usar palhas de gramíneas e fibras de algodão para finalmente, há pouco mais de um século, adotar –se em definitivo a madeira como principal matéria –prima para fabricação de papel. Com o adven-to da madeira como matéria –prima para produção de polpa celulósica, grandes quantidades de materiais tornaram –se disponíveis. Em razão disso a indústria de celulose e papel desenvolveu –se a ritmos extraordinários. Atualmente, em escala mundial, a madeira representa aproximadamente 90% da matéria –prima que a indústria de polpa celulósica utiliza.

Nos países Ibero –Americanos a madeira é a principal fonte de matéria –prima na produção de polpa celulósica com destaque para as espécies Eucalyptus grandis, Eucalyptus globulus e híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla no caso de folhosas visando a produção de polpa celulósica de fibra curta; entre as espécies de coníferas destacam –se Pinus taeda, Pinus elliottii e Pinus radiata.

O gigantismo e sofisticação tecnológica da moderna indústria do papel é rela-tivamente recente, pois ao longo de sua existência o papel foi fabricado artesanal-mente por mais de 1700 anos.

Na cadeia de produtiva de celulose e papel, a etapa de polpação representa uma ligação entre a matéria –prima, o processo de branqueamento e a fabricação do papel. A eficiência da etapa de polpação, tanto em termos quantitativos como qualitativos depende das características da matéria –prima, do processo de polpa-ção adotado, do processo de branqueamento (função do tipo de polpa/papel), da qualidade da polpa celulósica e do papel a ser produzido. Desta forma, faz –se ne-cessário o conhecimento detalhado das características da matéria –prima destinada à polpação e das especificações da polpa celulósica e papel que se deseja produzir.

FIGURA 1. Representação da

molécula de celulose.

Polpação | 63

2. Processos de Produção de Polpa CelulósicaA madeira apresenta em sua constituição anatômica fibras (folhosas) e traque-

ídes (coníferas) que são mantidos unidos por meio de forças adesivas próprias dos polímeros constituintes das paredes celulares (lignina e carboidratos).

A individualização das fibras ou traqueídes para produção de polpa celulósica é obtida pelo emprego de energia, seja ela mecânica, química e mesmo uma com-binação de ambas.

O tipo de energia determina os diferentes processos, seja pelo rendimento gra-vimétrico seja pela qualidade da polpa obtida.

O termo rendimento gravimétrico é definido como sendo a relação percentual entre o peso absolutamente seco de polpa celulósica (bruta ou depurada) e o peso absolutamente seco de material fibroso empregado.

Os diferentes processos de polpação podem ser classificados de acordo com o rendimento obtidos e com o tipo principal de energia empregado. Na Tabela 1 `apre-senta –se a classificação dos processos de polpação de acordo com o rendimento.

O rendimento do processo dos processos de polpação é uma das principais variáveis do processo pois está relacionada com diversos aspectos de toda a cadeia produtiva, desde a intensidade das atividades florestas incluindo área de efetivo plantio até o dimensionamento dos equipamentos e capacidade de produção in-dustrial; todos estes aspectos estão diretamente relacionados aos custos de produ-ção da polpa celulósica.

A classificação dos processos de polpação no que diz respeito ao rendimento pode também ser utilizada para a classificação dos processos em relação ao tipo de energia predominantemente empregada. Os processos de alto rendimento utilizam primordialmente energia mecânica e já os processos de baixo rendimento caracte-rizam –se pela maior importância da energia química e térmica na individualização

FIGURA 2.Processo de polpação.

Matéria prima Polpação

Polpa/marketpulp/papel

Branqueamento


das fibras. Os diferentes processos de polpação dão origem a polpas celulósicas com características específicas e consequentemente a produtos distintos: – polpa mecânica: resistências físicas reduzidas, baixo custo, boa capacidade de

impressão, alta opacidade. Usos: papel jornal, papel de impressão de segunda, papéis absorventes (guardanapos, toalhas, higiênicos, outros), papelão;

– polpa semi –química: características bastante variáveis de processo para pro-cesso. Usos: papelão corrugado, papel jornal, papéis absorventes, papel para impressão, escrita e desenho;

– polpa sulfato/kraft: escura, opaca, alta resistência. Usos: não branqueada – pa-péis, papelões, cartões para embalagens e revestimento; branqueada – papéis de primeira para embalagens e impressão;

– polpa sulfito: mais transparente que a sulfato e menos resistente que esta. Usos: papéis para escrita, impressão, outros.

2.1. PROCESSOS DE ALTO RENDIMENTO

A denominação “Processos de Alto Rendimento” engloba uma série de pro-cessos de polpação que tem como característica comum um elevado rendimento gravimétrico, especialmente quando comparados com os processos químicos.

Entre os processos de alto rendimento destaca–se o processo mecânico por ser um dos primeiros processos de polpação desenvolvidos. Conforme o próprio nome sugere, o processo mecânico se vale fundamentalmente de energia mecânica para conversão da madeira em polpa mecânica.

A polpa mecânica também pode ser denominada pasta mecânica, pasta mecâ-nica de mó ou de pedra; o mercado internacional também utiliza as denominações “stone groundwood pulp” (SGWP) ou “groundwood pulp”(GWP).

Tabela 1. Classificação dos processos de polpação.

Processos Rendimento (%)

Alto Rendimento

-MECÂNICO 90-95

-QUÍMICO-MECÂNICOS E SEMI-QUÍMICOS 65-90

soda a frio

sulfito neutro

bissulfito semi-químico

sulfato semi-químico

soda semi-químico

Outros

Baixo rendimento 40-55

kraft ou sulfato

Soda

sulfito ácido

Bissulfito

Outros

Polpação | 65

O processo mecânico de polpação clássico em termos conceituais constitui –se num sistema de polpação bastante rústico que consiste em pressionar toretes de madeira contra um rebolo esmerilhador em movimento para, por atrito, retirar as fibras da estrutura da madeira. Praticamente toda a madeira é aproveitada, e na polpa obtida se encontram praticamente todos os constituintes da madeira. O ren-dimento deste processo é assim bastante alto, variando entre 90–97%.

Esta ação de pressionar a madeira contra o rebolo provoca a separação mecâni-ca das fibras. Existem diversas teorias para explicar a forma como as fibras se soltam da madeira. Uma teoria relativamente bem aceita é a de Klemm; segundo este autor o processo pode ser dividido em dois estágios: – primário: devido ao atrito da pedra com a madeira eleva –se a temperatura e

atinge –se o ponto de plastificação da lignina (por volta de 180OC). Um aqueci-mento maior queima a madeira e prejudica a qualidade da pasta. O resfriamen-to é feito com auxílio de chuveiros d‘água que molham o rebolo ou através da imersão parcial do rebolo em uma tina com água. Com a lignina plastificada, a pedra vai tender a escovar as fibras, separando–as uma das outras;

– secundário: as fibras já separadas, continuam a sofrer atrito, e neste estágio ocorre o desfibrilamento das mesmas.

Evidentemente, seria interessante se obter uma pasta mecânica contendo so-mente fibras inteiras e desfibriladas; isto não acontece pois na composição da pasta mecânica aparecem ainda fragmentos de fibras, finos, pó e pequenos aglomerados de fibras.

Em escala industrial, o processo se inicia com a chegada da madeira à fábrica na forma de toras. No caso de toras com casca, estas passam por um sistema de des-cascamento para remoção da casca. Dependendo do fluxo do processo industrial as toras são cortadas em toretes de comprimento compatível com a largura dos desfibradores.

As toras são alimentadas no desfibrador manual ou automaticamente, sendo colocadas em um compartimento do desfibrador denominado armazém, bolsa ou “magazine”. As toras são pressionadas contra a superfície do rebolo pelo próprio peso da pilha ou através de mecanismos hidráulicos auxiliares. A forma de alimen-tação e pressionamento das toras contra o rebolo do desfibrador variam de modelo para modelo.

Os desfibradores constam de um rebolo contra o qual a madeira é forçada transversalmente para separação das fibras, uma vez que as fibras da madeira são paralelas ao eixo da árvore, facilitando a separação de fibras inteiras do bloco de madeira.

Os primeiros tipos de rebolo usados em desfibradores comerciais eram de pe-dras naturais; por se tratar de pedras naturais, apresentavam grande variação quan-to a dureza, aspereza, textura, granulação e tempo de desgaste. Além disso, uma pedra com bom aspecto poderia ter uma falha oculta e ser rejeitada após poucos


dias de uso. Por volta de 1920, várias tentativas sem sucesso foram feitas para se substituir a pedra natural por rebolos artificiais de cimento e outros materiais abra-sivos. O êxito só foi alcançado quando do aparecimento de rebolos segmentados. Os segmentos são produzidos separadamente e depois montados sobre um cilindro central que pode ser de ferro fundido ou de concreto. Os segmentos podem ser de cerâmica ou de cimento, variando em cada um o tipo de granulação abrasível.

Os rebolos são movimentados por motores elétricos embora existam ainda pequenas unidades de produção que ainda utilizam rodas d’águas para movimen-tação dos desfibradores. Geralmente a velocidade periférica dos rebolos está entre 15 e 25 m/s.

A pasta obtida é misturada com a água dos chuveiros e a água da tina formando uma suspensão com consistência variando entre 1 e 5%, dependendo do fluxo de água nos chuveiros e da alimentação de toras. A polpa obtida vai sendo misturada na água corrente e levada até os depuradores de rejeitos grosseiros ou separadores de nós. A seguir, a suspensão diluída é enviada aos depuradores de rejeitos finos, onde os mesmos são separados. Os rejeitos separados nos depuradores podem so-frer redução de tamanho em refinadores de discos e retornam ao processo, incor-porando–se à pasta diluída recém obtida nos desfibradores.

O atrito dos toretes contra a superfície do rebolo provoca desgaste na superfí-cie desta última tornando necessário que esta superfície seja escarificada (afiada); para tal utiliza–se uma ferramenta denominada carretilha. A freqüência com que esta operação é realizada depende basicamente das características do material de construção do rebolo, do ritmo de produção, das características da madeira e do tempo de operação industrial.

FIGURA 3.Desenho esquemático

do desfibrador de pedra.

escarificador

carretilha

canais

armazém

chuveiros

comporta

tina

rebolo

Polpação | 67

O desenvolvimento de rebolos artificiais permitiu um controle mais rigo-roso da qualidade da pasta, em razão das características bastante uniformes dos mesmos.

Embora a maior parte da pasta mecânica produzida seja empregada na fabri-cação de papel jornal, com algumas operações adicionais, pode –se produzir pasta mecânica de melhor qualidade, possível de ser usada para confecção de livros e outros tipos comerciais de papel. Pastas mecânicas de qualidade inferiores são utili-zadas na fabricação de produtos moldados (suporte para ovos, pratos e bandejas de papel, entre outros), papelão, papel higiênico, entre outros. Outros produtos como toalhas e guardanapos de papel apresentam alta porcentagem de pasta mecânica. Existem inúmeras razões para grande uso de pasta mecânica: – baixo custo; – alta opacidade; – alta absorção; – maciez; – facilidade de impressão: as fibras quebradas podem absorver tinta com rapidez

nas impressoras de alta velocidade; – não tem necessidade de refinação, pois seu grau de moagem é elevado após a

manufatura; – desagua facilmente na máquina formadora de papel; – desagua bem à prensagem (prensa úmida) na máquina de papel.

Um detalhe importante a ser considerado na produção de pasta mecânica é a qualidade da matéria–prima. Os primeiros fabricantes de pasta mecânicas expe-rimentaram diversas fibras vegetais como as provenientes de palhas, resíduos de culturas agrícolas e outras, para finalmente optarem pelas fibras de madeira.

Com base nas características da matéria –prima e nos parâmetros de controle do processo de produção de pasta mecânica, os seguintes fatores são responsáveis pela qualidade da pasta mecânica: – espécie de madeira; – umidade da madeira (mínimo de 30%); – pressão da madeira contra o rebolo; – granulação do rebolo; – velocidade periférica do rebolo; – temperatura desenvolvida; – consistência de trabalho; – ângulo da madeira contra o rebolo.

Em termos de equipamentos a utilização de refinadores de disco representa uma evolução do processo mecânico. Estes equipamentos permitem a obtenção de polpa de melhor qualidade e ainda menor consumo de energia. O uso de refinado-res de disco requer que as toras sejam reduzidas a cavacos para seu processamento,


o que confere flexibilidade ao processo no que diz respeito as características da madeira, especialmente a sua forma.

Os processos mecânicos caracterizam–se por um elevado consumo de energia e por produzir polpa com baixa resistência.

Visando melhorar as características do processo bem como da polpa mecânica foram implementadas modificações no processo produtivo dando origem a novos processos.

Uma das primeiras modificações do processo mecânico consiste em tratar os cavacos com reagentes químicos visando reduzir o consumo de energia no proces-so. Estas modificações deram origem aos processos químico–mecânicos, os quais se baseiam num ligeiro amolecimento da madeira pela ação química para depois com-pletar desfibramento por ação mecânica. Consistem inicialmente na impregnação da madeira na forma de toras, lascas, cavacos ou palitos com um agente químico (NaOH, Na

2SO

3, NaHSO

3, outros) a quente ou a frio, com ou sem pressão.

Os processos termo –mecânicos que empregam um pré –tratamento térmico ou químico da madeira antes de seu processamento mecânico também representam uma evolução dos processos mecânicos clássicos.

Os processos termo –mecânicos também são considerados como processos de alto rendimento, no entanto seu rendimento é ligeiramente inferior ao dos pro-cessos mecânicos uma vez que parte dos componentes da madeira são degradados durante o pré –tratamento.

Os processos termo–mecânicos têm sido desenvolvidos intensamente desde os anos 70. A principal vantagem destes processos está relacionada com a redução da energia necessária nos desfibradores de disco quando comparados aos proces-so mecânico clássico, uma vez que o pré –tratamento dos cavacos com vapor ou mesmo com alguns componentes químicos, mesmo que por um curto período de tempo, colabora significativamente para quebra de algumas ligações químicas que contribuem para manter a estrutura da madeira.

Em linhas gerais o processo termo –mecânico pode ser representado pelas seguintes etapas: – pátio de madeira: recebimento de toras; – descascamento: caso as toras sejam recebidas com casca, estas são descascadas

em descascadores de tambor ou de facas; – lavagem de toras: as toras são lavadas visando a remoção de contaminantes tais

como areia, cascas e nós que podem contribuir para o desgaste dos discos dos refinadores bem como prejudicar a qualidade da polpa;

– picagem: as toras descascadas são reduzidas a cavacos em picadores sendo ar-mazenados em silos;

– vaporização: os cavacos são submetidos a vaporização e/ou pré –cozimento (no caso de processos termoquimimecânicos) por um curto espaço de tempo visando facilitar a operação de refino;

Polpação | 69

– desfibramento: os cavacos são submetidos ao processo de refino em refinado-res de disco. Este processo pode ser realizado em um único refinador ou em dois ou mais refinadores em série;

– depuração: a polpa obtida é submetida ao processo de depuração visando reti-rar partículas maiores; os rejeitos retornam para os refinadores. A polpa depu-rada é armazenada para posterior envio para máquinas de papel ou secagem.

Os processos de alto rendimento se caracterizam por um elevado consumo de energia; esta característica restringe à utilização deste processos; associando a este fato os aspectos de qualidade da pasta celulósica obtida, observa–se que mundial-mente a utilização destes tipos de processos de polpação é restrita.

2.2. PROCESSOS QUÍMICOS

Os processos de baixo rendimento são processos químicos, que se baseiam na dissolução da lignina (deslignificação) presente na lamela média através do uso de reagentes químicos. Essa operação de deslignificação é denominada cozimento ou digestão, sendo conduzida sob condições de tempo, temperatura, pressão, composi-ção do licor de cozimento e são mantidas sob restrito controle. Conforme o balanço entre estas condições de deslignificação podem –se obter polpas celulósicas com maiores ou menores teores de lignina residual.

Os processos químicos são classificados de acordo com o pH do seu licor de cozimento em ácidos e alcalinos.

O principal processo ácido é o processo sulfito que apresenta as seguintes carac-terísticas básicas: – bom rendimento em polpa celulósica; – polpa celulósica de fácil refino; – não pode ser aplicado a qualquer espécie vegetal; – cozimento com períodos longos; – problemas na recuperação do licor residual.

Os processos sulfitos apresentam algumas variações: – sulfito ácido: quando o pH do licor de cozimento está entre 1,5 e 2,5; – bissulfito – aquele em que o pH do licor de cozimento vaira de 2,5 a 5,5; – sulfito neutro – processo que é considerado como semi –químico no qual o pH

do licor de cozimento está entre 5,5 e 8,5.

Os principais processos alcalinos são: – processo cal: utiliza como agente de deslignificação o hidróxido de cálcio

Ca(OH)2. É empregado para resíduos agrícolas como palhas de cereais, bagaço

de cana –de –açúcar, entre outros; – processo soda: utiliza como agente de deslignificação o hidróxido de sódio

(NaOH). É um dos mais antigos processos alcalinos de polpação sendo ainda


utilizado por várias industrias de pequena e média capacidade. O processo soda apresenta algumas variações como:

– processo kraft/sulfato: principal processo químico utilizado atualmente; utiliza como agente de deslignificação o hidróxido de sódio (NaOH) e o sulfeto de sódio (Na

2S).

Entre os processos de polpação disponíveis, o processo kraft é o mais utilizado mundialmente para produção de polpa celulósica.

2.3. PROCESSO SULFATO OU KRAFT

O processo kraft originou –se do processo soda pela utilização de sulfato de sódio como forma de repor a perda de soda, uma vez que o sulfato apresentava custo inferior a soda. A invenção do processo kraft é creditada a C. F. Dahl em 1879. A denominação de processo sulfato é consagrada pelo uso, no entanto o agente de deslignificação é o sulfeto de sódio (Na

2S) que é produzido no sistema de recupera-

ção a partir do sulfato de sódio (Na2SO

4) adicionado.

No processo kraft os agentes de deslignificação são o sulfeto de sódio e o hidróxido de sódio. O sulfeto de sódio apresenta alta especificidade pela lignina contribuindo para melhorar as reações de deslignificação com menor degradação dos carboidratos da madeira.

O processo kraft é o principal processo de polpação utilizado para produção de polpa e apresenta as seguintes vantagens: – produção de polpa de alta qualidade; – polpa branqueável a altos níveis de alvura; – aplicável à praticamente todos os tipos de madeira; – possibilidade de recuperação de reagentes e energia.

Deve–se destacar que a possibilidade de recuperação de reagentes e energia no processo kraft é de fundamental importância para viabilização econômica do processo, além de permitir o fechamento do ciclo de polpação o que representa redução significativa do impacto ambiental de uma unidade de polpação.

O processo de produção de polpa kraft pode ser dividido nas seguintes etapas: – preparação de madeira; – polpação; – lavagem e depuração; – branqueamento;

A preparação de madeira engloba as operações de recebimento, descascamento e picagem da madeira e classificação de cavacos.

O recebimento envolve a medição do volume de toras, do peso e ainda do teor de umidade. Após o recebimento as toras podem ser encaminhadas para estocagem no pátio de madeira ou então diretamente para o processamento. Em algumas

Polpação | 71

empresas as toras já vem descascadas do campo; neste caso elas são encaminhadas diretamente aos picadores.

As toras com casca são enviadas para o processo de descascamento. Deve –se destacar que a operação de descascamento é de fundamental importância para efi-ciência do processo de polpação e branqueamento, uma vez que na casca existem compostos responsáveis por um elevado consumo de reagentes no processo de polpação e ainda compostos resiníferos que podem dar origem a contaminações na polpa branqueada.

Na operação de descascamento o equipamento mais utilizado são os tambores descascadores. O princípio de funcionamento destes equipamentos está baseado no atrito das toras entre si e com a parede do tambor, removendo as cascas. As cascas saem pelas frestas existentes na parede do tambor sendo encaminhadas para pilha de biomassa para posterior queima em caldeiras visando à produção de energia.

Os tambores descascadores são equipamentos grandes com diâmetro entre 3 e 5 metros e comprimento entre 15 e 25 metros. As dimensões deste equipamento está relacionada com a capacidade de produção da planta, o tipo de madeira e as dimensões das toras processadas.

Após o descascamento as toras são lavadas e enviadas para o processo de pi-cagem; a lavagem das toras tem por objetivo remover partículas contaminantes do processo, tais como areia e fragmentos de casca.

A picagem das toras é feita em equipamentos denominados picadores. Exis-tem vários modelos de picadores, no entanto os mais utilizados são os picadores de disco.

Os picadores de disco podem ser descritos como discos de grande diâmetro (entre 1,5 a 3,5 m de diâmetro) com facas dispostas radialmente. Estes picadores são

FIGURA 4.Modelo de tambor descascador.


acionados por motores de grande potência, sendo as toras pressionadas contra as facas com angulo definido. Os picadores apresentam regulagem nas facas o que deter-mina a capacidade de produção dos mesmos bem como a qualidade dos cavacos.

Após a operação de picagem, os cavacos podem ser encaminhados diretamente para a pilha de cavacos ou então para o processo de classificação.

A classificação de cavacos é uma operação de grande importância pois durante o processo de picagem são gerados cavacos de grandes dimensões (“over –size”) e pequenos fragmentos de madeira e serragens (“under –size” ou finos). Cavacos grandes quando submetidos ao processo de polpação apresentam deficiência de impregnação levando a uma deslignificação deficiente e à formação de rejeitos devido ao sub –cozimento. Já as partículas pequenas são super –cozidas, sendo praticamente totalmente dissolvidas pelo licor de cozimento o que contribui para redução do rendimento e ainda aumento do teor de sólidos destinados à queima na caldeira de recuperação.

A classificação de cavacos é realizada em peneiras de furos com dimensões pré –determinadas. No entanto já existe no mercado peneiras que classificam os cava-cos por espessura, uma vez que a espessura dos cavacos é a dimensão considerada crítica para eficiência do processo de polpação.

Durante o processo de classificação dos cavacos são gerados cavacos aptos ao processo (aceite) e cavacos não aptos ao processo (rejeito). O aceite do processo de classificação é encaminhado para a pilha de cavacos para posterior polpação. O rejeito pode ser encaminhado para repicagem em picador específico para cavacos, retornando posteriormente para o processo de classificação, ou então destinado à pilha de biomassa. Deve –se ressaltar que geralmente os cavacos de grandes dimen-sões são formados devidos a anomalias na estrutura da madeira como por exemplo nós; tais anomalias geralmente são acompanhadas de alterações nas proporções dos

FIGURA 5.Representação

esquemática de peneira de classificação de

cavacos.usable chips

dirt. sawdustand other fines

intake

discharge of oversize chips

Polpação | 73

principais componentes químicos da madeira, ou seja, elevado teor de lignina e ex-trativos. Algumas empresas tem demostrado que a destinação de cavacos rejeitados no processo de classificação para biomassa apresenta benefícios tanto para o pro-cesso de polpação como o processo de geração de energia. O aceite é encaminhado para pilha de cavacos.

O dimensionamento da pilha de cavacos considera basicamente a disponibili-dade de abastecimento da fábrica com toras e a capacidade de produção de polpa kraft da unidade de polpação. O manejo da pilha de cavacos é de grande importân-cia para manutenção da qualidade do cavaco tanto em termos de umidade como de estado de degradação. As pilhas geralmente são alimentadas pelo topo; no entanto a retirada dos cavacos pode ser feita por uma tomada na lateral da pilha ou por roscas posicionadas sob a pilha. No primeiro caso é de fundamental importância a movi-mentação da pilha para que não haja a formação de áreas onde os cavacos fiquem armazenados por grande período de tempo; tal movimentação geralmente é feita por tratores basculantes. Já as pilhas com roscas sob as mesmas não apresentam estas características, sendo os cavacos renovados constantemente e tornando –se desnecessário a movimentação da pilha por máquinas.

As operações descritas anteriormente representam a etapa de preparação de madeira, onde se busca adequar a matéria –prima visando a obtenção de maior eficiência nas reações de polpação.

O processo de polpação é conduzido em reatores denominados digestores. Os digestores são divididos em dois grupos: digestores descontínuos ou batelada (“ba-tch”) e digestores contínuos.

Os digestores descontínuos, do ponto de vista conceitual, são reatores sim-ples, os quais são alimentados com cavacos e licor de cozimento; o aquecimento do reator pode ser feito de forma direta, com a injeção de vapor direto no reator, ou indireta, através da retirada do licor e aquecimento em trocadores de calor, re-tornando posteriormente ao reator. Após o final do cozimento os cavacos cozidos são retirados do digestor através do diferencial de pressão, ou seja, utilizando –se a própria pressão do reator.

Empresas que utilizam digestores descontínuos possuem uma bateria destes de forma a permitir um fluxo contínuo de produção de polpa celulósica.

FIGURA 6.Pilha de cavacos com retira por rosca na base da pilha.


Os digestores contínuos são equipamentos mais sofisticados tanto em termos conceituais como operacionais.

Os digestores contínuos são grandes reatores (de 500 a 3.000 m3) no qual são realizadas todas as etapas do cozimento de forma contínua. Para tal, faz –se neces-sário um sistema de alimentação de cavacos e de circulação e troca de licores ao longo do digestor.

A operação de digestores contínuos é complexa pois geralmente as unidades de produção de celulose possuem apenas 1 digestor e a massa de madeira e polpa ma-nipuladas é relativamente grande, portanto qualquer falha no controle de processo pode comprometer a qualidade da polpa, a eficiência e continuidade do processo. A operação de digestores contínuos envolve controle de bombas de licor branco e preto, alimentador de cavacos e trocadores de calor.

Após terminado o cozimento faz –se a descarga dos digestores para um tanque de descarga (“blow tank”). Na descarga do digestor os cavacos são separados do licor preto, sendo este enviado para o sistema de recuperação.

2.3.1. Parâmetros de controle de processo de polpaçãoDo ponto de vista conceitual o processo de polpação kraft pode ser considera-

do simples, no entanto existe uma série de variáveis que podem afetar significativa-mente a qualidade da polpa e os fatores econômicos do processo.

Após o processo de polpação são avaliados alguns parâmetros da polpa: – rendimento: o rendimento é a relação percentual entre o peso absolutamente

seco de polpa celulósica e o peso absolutamente seco de madeira utilizada no processo de polpação. No caso da polpa ter sido submetida ao processo de de-

FIGURA 7.Representação

esquemática de digestor batch com

aquecimento indireto e direto.

Polpação | 75

puração tem –se o rendimento depurado; caso contrário tem –se o rendimento bruto. A avaliação do rendimento tem fortes implicações com as características da matéria –prima e variáveis de processo e tem influência determinante sobre os aspectos econômicos envolvidos no processo de produção.

– grau de deslignificação: após o processo de polpação a polpa apresenta ainda lignina residual. A determinação do teor de lignina residual na polpa é de fun-damental importância para controle do processo de branqueamento. Ressalta –se ainda que o teor de lignina residual na polpa apresenta correlação inversa com o rendimento do processo de polpação e é determinado por características da matéria –prima e do processo de polpação. Considerando –se a complexi-dade analítica da quantificação do teor de lignina residual na polpa utiliza –se métodos indiretos, sendo o número kappa o mais utilizado.

O número kappa é definido como sendo o volume (em ml) de uma solução 0,1N de permanganato de potássio consumido por 1 grama absolutamente seco de polpa celulósica corrigido para 50% do consumo de permanganato.

– viscosidade da polpa celulósica: processo de polpação kraft apresenta baixa se-letividade ou seja degrada tanto a lignina como os carboidratos da madeira. A degradação dos carboidratos contribui tanto para a redução do rendimento como para perda de propriedades físico –mecâncias da polpa em função da quebra das cadeias poliméricas de celulose levando a redução do grau de poli-merização da mesma.

Este ataque aos carboidratos está basicamente relacionado às características do processo de polpação. Sua determinação é feita de forma indireta através da viscosidade que consiste em determinar a viscosidade de uma solução de 0,5% de polpa celulósica dissolvida em cuproetilenodiamina.

FIGURA 8.Representação esquemática de digestor contínuo.washing liquor

pulpwhite liquor

black liquor

chips


As variáveis que afetam a qualidade da polpa celulósica e a eficiência do proces-so de polpação podem ser divididas em duas categorias: – variáveis relacionadas à matéria –prima – variáveis de processo

2.3.1.1. Variáveis relacionadas à matéria –primaCom relação às variáveis relacionadas a matéria –prima, estas podem ser divi-

didas em intrínsecas ou seja características da madeira, ou extrínsecas, relacionadas com a manipulação e processamento da madeira.

Casca: a madeira pode ser processada com ou sem casca. Normalmente a casca da madeira é removida pois tem –se observado que a casca: – diminui o rendimento; – diminui a alvura da celulose; – diminui as resistências físico –mecânicas da celulose; – causa problemas durante o branqueamento da celulose; – leva um aumento da formação de depósitos coloidais no sistema de produção

e contaminações na celulose branqueada.

Umidade: a influência do teor de umidade da madeira empregada no processo sulfato ou kraft apresenta correlações diretas e indiretas com o processo de polpa-ção e ainda dependem do tipo de madeira considerada.

Para a madeira de eucalipto, o teor de umidade da madeira está relacionado ao descascamento. A eficiência de descascamento é diretamento proporcional ao teor de umidade da madeira.

No processo de polpação a umidade está relacionada com a impregnação do licor de cozimento nos cavacos. Um dos principais fenômenos da etapa de impreg-nação é a difusão de íons presentes no licor de cozimento através do líquido presen-te no interior dos cavacos. Considerando –se que a difusão dos reagentes químicos de cozimento só pode ocorrer se os poros dos cavacos já estiverem completos com licor (MIMMS et al., 1993), para que a difusão e consequentemente impregnação seja efetiva é necessário a presença de água nos cavacos; desta forma cavacos com maior teor de umidade tendem a apresentar melhor impregnação em função da melhor eficiência da difusão.

No processo industrial geralmente se realiza uma operação denominada de pré –vaporização dos cavacos com o objetivo de remover o ar existente em seu interior e substituí –lo por vapor ou água bem como promover o seu aquecimento.

Dimensões de cavacos: para facilitar a penetração do licor de cozimento a ma-deira é reduzida a cavacos. O licor penetra nos cavacos em todas as direções dado o fato das paredes celulares serem permeáveis a soluções alcalinas.

Polpação | 77

O tamanho dos cavacos é tão importante como sua uniformidade. Cavacos muito grandes são mais difíceis de serem penetrados pelo licor de cozimento e como resultado ficam sub –cozidos o que aumenta os teores de rejeitos e lignina residual na polpa celulósica.

Cavacos muito pequenos, misturados com cavacos normais são super –cozi-dos, o que leva a uma diminuição do rendimento e resistências físico –mecânicas da celulose.

Dentre as dimensões dos cavacos a espessura é a que apresenta maior efeito sobre as características do processo de polpação e da polpa obtida. A espessura ideal de cavacos deve considerar o tipo de matéria –prima bem como as características do processo de polpação. Para as espécies de eucalipto usualmente empregadas na produção de celulose a espessura de cavacos deve variar entre 2,5 e 4,5mm depen-dendo das características da madeira.

2.3.1.2. Variáveis de ProcessoAs principais variáveis de processo são: licor de cozimento, relação licor –ma-

deira, tempo de cozimento, temperatura de cozimento, tipo de digestor.

Licor de cozimento: o licor de cozimento do processo sulfato ou kraft, fun-damentalmente é uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na

2S) que atuam como agentes de deslignificação.O licor industrial contém uma série de outros sais de sódio que aparecem du-

rante o cozimento ou na etapa de recuperação do licor de cozimento. Os principais são: carbonato (Na

2CO

3), sulfato (Na

2SO

4), sulfito (Na

2SO

3) e tiossulfato (Na

2S

2O

3)

de sódio.A nomenclatura usual nos processos alcalinos encontra –se definida a seguir:

produtos químicos totais: todos os compostos de sódio do licor, expressos como Na

2O*.

Álcali total: inclui NaOH+Na2S+Na

2CO

3+Na

2SO

4, expressos como Na

2O*.

Álcali total titulável: inclui NaOH+Na2S+Na

2CO

3, expressos como Na

2O*.

Álcali ativo: inclui NaOH + Na2S, expressos como Na

2O*. O álcali ativo é ex-

presso em porcentagem sobre o peso absolutamente seco de madeira utilizada no cozimento.

Álcali efetivo: inclui NaOH + Na2S, expressos como Na

2O*.

Atividade: é a relação percentual entre o álcali ativo e o álcali total titulável. Sulfidez: é a relação percentual entre a quantidade de Na

2S, expresso como

Na2O*, e o álcali ativo.

*Nas definições da terminologia utilizada no processo kraft utiliza-se como referência o óxido de sódio (Na

2O) ou o hidróxido de sódio (NaOH). O óxido de sódio não é estável na solução de polpação só

existindo em condições rigorosamente anidras como por exemplo na fornalha da caldeira de recuperação; seu uso como padrão é consagrado pelo uso.


Relação licor –madeira: a relação licor –madeira fornece o volume de licor em-pregado para uma determinada quantidade absolutamente seca de madeira. É expressa em termos de litros/kg ou m3/t.

Normalmente empregam –se relações licor –madeira entre 3:1 a 6:1. Depen-dendo do tipo de digestor pode –se trabalhar com relações bastante baixas o que se constitui numa vantagem quando o licor é recuperado.

Tempo e temperatura de cozimento: o tempo e a temperatura se relacionam de forma inversa, ou seja, quanto maior a temperatura menor o tempo necessário de cozimento e a recíproca também é verdadeira.

Em escala industrial a temperatura usual de cozimento está entre 150 e 170oC. A temperatura apresenta forte efeito sobre a degradação da fibra; temperaturas elevadas provocam perda de viscosidade da polpa.

O tempo de cozimento está associado a outras variáveis como a temperatura, concentração, relação licor –madeira, entre outros. Qualquer alteração nestas variáveis tende a aumentar ou diminuir o tempo de cozimento para se conse-guir uma celulose a um dado rendimento e qualidade.

Geralmente o tempo de cozimento é expresso em função de: “tempo até tem-peratura máxima” ou tempo de aquecimento e “tempo à temperatura máxi-ma” ou tempo de cozimento. As temperaturas máximas usuais oscilam entre 155 a 175oC.

Os tempos das operações de polpação apresentam grandes variações em função do tipo de instalação industrial, do tipo de polpa produzida e ainda do tipo de madeira utilizada.

Fator H: é um fator que combina o tempo e a temperatura como uma única variável: qualquer combinação do tempo com a temperatura de cozimento que dê o mesmo fator H conduz a polpas celulósicas similares. O fator H é útil quando se deseja alterar o tempo ou temperatura do cozimento e obter o mesmo tipo de polpa celulósica.

Álcali ativo: comercialmente se emprega uma porcentagem de álcali ativo que varia de 10 a 20%, dependendo do tipo de madeira, tipo e qualidade da celulose que se quer obter, e dependendo inclusive das outras variáveis do processo. Para madeira de folhosas a carga usualmente empregada está entre 13 e 16% sobre ma-deira seca (expresso como Na

2O). Em coníferas a carga alcalina está em torno de 16

a 20% (expresso como Na2O).

Mantendo –se constantes todas as variáveis envolvidas no cozimento, o au-mento do álcali ativo conduz a uma diminuição do rendimento, do teor de rejeitos, do teor de lignina residual e ainda da viscosidade da polpa.

Para produção de uma dado tipo de celulose, a diminuição do álcali ativo geralmente requer em contrapartida, menor relação licor –madeira, maior tempe-ratura ou maior tempo de cozimento.

Polpação | 79

Altas concentrações de álcali ativos não são recomendadas dado o ataque que a celulose e hemiceluloses podem sofrer o que diminui o rendimento e produz polpas celulósicas com propriedades físico –mecânicas inferiores.

Sulfidez: expressa percentagem de sulfeto de sódio na carga alcalina. A sulfidez do licor é dada pela presença do sulfeto. Normalmente se emprega de 20 a 40% de sulfidez, sendo que para folhosas a média está próxima a 30 e para coníferas pró-xima a 40%.

Um dos inconvenientes do sulfeto de sódio é formar durante o cozimento uma série de compostos de odor desagradável entre os quais se destacam as mercapta-nas.

2.4. FUNDAMENTOS QUÍMICOS E CINÉTICOS DOS PROCESSOS ALCALINOS DE POLPAÇÃO

No licor de cozimento kraft os dois principais reagentes químicos são o hi-dróxido de sódio (NaOH) e o sulfeto de sódio (Na

2S). Além desses, no processo

industrial, também se têm pequenas quantidades de Na2CO

3, Na

2SO

4, Na

2S

2O

3,

NaCl e CaCO3 .

Os dois principais reagentes do processo kraft (NaOH e Na2S) são eletrólitos

e, em solução aquosa, dissociam –se, formando os íons Na+, OH –, HS – e S2 –, sendo os três últimos íons, os únicos ativos nas reações de polpação. O sulfeto de sódio é dissociado em dois estágios, de acordo com a fórmula:

pka1=7.0 pka

2=13,5

H2S � H+ + HS – � 2H++S2 – (Reação 1)

Os íons de sulfeto reagem com a água e as seguintes reações de hidrólise ocor-rem:

S2 – + H2O � HS – + OH – (Reação 2)

HS – + H2O � H

2S + OH – (Reação 2)

Esse equilíbrio é dinâmico, apresentando variações durante o cozimento. A extensão da dissociação, ou seja, a posição do equilíbrio, depende da concentração de íons hidroxila ou, em outras palavras, do pH do sistema.

No início do cozimento kraft, em virtude da alta carga de álcali ativo, o pH é cerca de 14 e, conseqüentemente, mais da metade do enxofre está no estado ionizado como S2 –, entretanto, à medida que o cozimento progride o OH – é continuamente consumido em reações com os componentes da madeira e o S2– é hidrolisado em HS– e –OH, que também vão reagir com a madeira; assim ao fim da polpação quase todo S2 – foi hidrolisado em hidrossulfeto (HS –) e hidroxila (–OH). Em relação à reação 3, considerando que o pH final do processo de polpação kraft


é normalmente 10 –12, obviamente uma quantidade insignificante de sulfeto de hidrogênio (H

2S) é formada.

Considerando –se que o objetivo básico da polpação kraft é a dissolução da la-mela média e a conseqüente individualização das fibras, se tem que esse processo é caracterizado como um mosaico de fenômenos físicos e químicos, visto que envol-vem tanto aspectos da impregnação da madeira pelo licor de cozimento, bem como reações químicas entre os componentes da madeira e os reagentes de polpação. A polpação kraft é um sistema de reações extremamente complexo e heterogêneo, dependente da espécie utilizada e que pode ser alterado conforme as condições de cozimento. Esta grande complexidade ocorre devido à natureza desse sistema, que envolve um delicado equilíbrio de íons, um substrato anisotrópico, composto de diversos componentes químicos e tipos de ligações entre diferentes tipos de políme-ros, além de uma não uniformidade da distribuição dos componentes químicos.

Em todos os processos químicos de produção de polpa celulósica as variáveis, tempo e temperatura de deslignificação são da máxima importância, pois afetam diretamente a taxa de remoção de lignina e a qualidade do produto final. Dada a inter –relação entre tempo e temperatura, (quanto maior a temperatura, menor o tempo de cozimento e vice –versa) sobre a eficiência do processo de polpação e bus-cando –se implementar uma ferramenta de controle de processo desenvolveu –se o fator H como forma de expressar em uma única variável, o tempo e temperatura de cozimento. Contudo vários autores demonstraram que variações na qualidade da polpa podem ocorrer para um mesmo valor de fator H. Assim, esses autores concluem que o fator H deve ser usado com certas restrições, principalmente para valores baixos, onde o tempo de cozimento é mais curto, em especial quando o tempo de impregnação é reduzido a tempos muito curtos.

A carga alcalina aplicada também é um fator dominante na taxa de deslignifi-cação.

A deslignificação durante o processo kraft convencional pode ser dividida em três fases:

Fase inicial: ocorre principalmente durante a fase de impregnação do cozimen-to, em temperaturas abaixo de 140ºC e é controlada principalmente pela difusão. A lignina não se decompõe rapidamente nesta fase; apenas aqueles fragmentos de ligninas que são pequenos suficientemente para serem dissolvidos são extraídos da camada S

2 da parede celular, com isso, pouca quantidade de lignina é dissolvida (20

–25% do total) enquanto o teor de carboidratos diminui rapidamente. Nessa fase, cerca de 60% da carga alcalina é consumida nos cozimentos convencionais. A fase inicial de deslignificação pode ser caracterizada como de pseudo –primeira ordem no que diz respeito a redução do teor de lignina. A taxa de deslignificação inicial pode ser descrita pela equação a seguir:

Polpação | 81

onde:K

x: constante de deslignificação

L: teor de lignina na polpa.

A remoção da lignina na fase inicial ocorre, principalmente, em razão das rupturas das ligações α e β aril éter, em estrutura fenólicas. A quebra das ligações nessas unidades ocorre em decorrência da formação de uma espécie intermediária, denominada quinona metídeo, que sofre rearranjo interno, resultando na quebra dessas ligações. Novas unidades fenólicas podem ser formadas na lignina matriz, as quais poderão sofrer clivagens adicionais de ligações α e β aril éter. A clivagem requer OH – para ionizar os grupos hidroxílicos fenólicos e, para ser mais intensa, a presença de HS –. Os íons HS – são fortes nucleófilos e reagem com a estrutura da lignina mais rápido que o OH –. A despolimerização da lignina prossegue até alcan-çar ligações interunitárias estáveis, de diferentes naturezas. Tais ligações podem ser tipo carbono –carbono, na posição α ,originalmente presentes na macromolécula, ou formadas em outras reações, como reações de condensação.

Durante a fase inicial os carboidratos são degradados muito mais rápido do que a lignina. Aproximadamente 18,5% dos carboidratos da madeira são dissol-vidos durante essa fase. A quantidade de carboidratos dissolvidos na fase inicial é independente da concentração de hidrossulfeto.

Fase principal: Acima de determinada temperatura – alguns autores estabe-lecem 140ºC, enquanto outros citam 150ºC – a taxa de deslignificação aumenta consideravelmente, sendo acelerada proporcionalmente com o aumento da tem-

FIGURA 9.Clivagem das ligações α e β aril etér em estruturas fenólicas da lignina. Fonte: Ljunggren, 1980.


peratura, enquanto que a porcentagem de carboidratos e a concentração de álcali no licor de cozimento diminuem apenas ligeiramente; a taxa de deslignificação se mantém alta durante esta fase, até que cerca de 90% de toda a lignina tenha sido dissolvida, ou seja, cerca de 70% de toda a lignina é dissolvida durante esta fase. A dissolução se inicia na camada S

2 da parede celular e progride até a lamela média. A

deslignificação principal é fortemente dependente das concentrações de íons OH – e HS – e da temperatura, sendo maior a deslignificação com maiores concentrações e/ou temperatura do cozimento. A taxa de concentração dos reagentes diminui a medida que a concentração de lignina dissolvida aumenta, sendo que essa razão de deslignificação também é menor em cavacos de maior espessura, já que um dos fatores a regular a taxa de deslignificação é a difusão. Esta fase pode ser representada pela equação a seguir:

onde:K

x: constante de deslignificação

L: teor de lignina

As condições iniciais de polpação afetam a taxa de deslignificação principal, porém a taxa de deslignificação da fase principal é praticamente independente da concentração de álcali efetivo na fase inicial. A taxa de deslignificação na fase prin-cipal sofre influência tanto da concentração de álcali efetivo como da concentração de íons hidrossulfeto.

A clivagem das ligações β aril éter não –fenólicas pode ser considerada a reação que determina a taxa de deslignificação principal. A deslignificação é de primeira ordem com respeito à concentração de lignina e à concentração de álcali. A cliva-gem das ligações é fortemente dependente da concentração de hidróxido (relação linear), mas apenas ligeiramente dependente da concentração de sulfeto. O hidros-sulfeto não tem efeito na clivagem de ligações β aril éter em estruturas não –fenó-licas, mas aumenta a extensão da clivagem de tais ligações em unidades fenólicas de aril propano. A clivagem das ligações β aril éter não –fenólicas podem causar rupturas distribuídas ao acaso na estrutura da lignina e, por meio dessas, introduzir novos grupos hidroxílicos fenólicos.

Fase residual: é consideravelmente mais lenta que a anterior, com diminuição da deslignificação, enquanto que a degradação dos carboidratos aumenta. Essa fase pode ser regulada até certo ponto através de variações na carga alcalina e na tempe-ratura de cozimento. A fase de deslignificação residual corresponde a uma remoção de 6 a 10% da lignina original da madeira. A taxa de deslignificação residual não é significativamente afetada pela sulfidez nem pelo álcali efetivo. A seletividade na fase residual de deslignificação é relativamente baixa. No estágio de deslignificação

Polpação | 83

residual a quantidade de carboidratos decresce significativamente e observa –se um aumento do consumo de álcali, enquanto a velocidade de deslignificação diminui. Tanto no estágio de deslignificação principal como no residual as reações são de primeira ordem em relação a lignina remanescente, porém com constantes de ve-locidade diferentes.

Essa fase de cozimento é importante para remover parte da lignina residual, que possui estrutura muito condensada, com elevado teor de ligações C –C, tanto as originalmente presentes na protolignina como as formadas durante a polpação (reação de condensação). As reações de condesação competem com as reações da deslignificação e são mais pronunciadas no final do cozimento, retardando a dis-solução da lignina.

Na Figura 3 e 4 são apresentados o perfil de deslignificação kraft para cavacos de Pinus taeda e de hídrido de Eucalyptus grandis x Eucaluptus urophylla; em ambas as figuras é possível identificar as três fases distintas da deslignificação: fase inicial, quando a retirada de lignina é pequena; uma fase principal em que a deslignifica-ção é mais pronunciada; e por fim uma fase residual onde a deslignificação passa a ocorrer de forma discreta.

O processo de polpação kraft envolve reações laterais indesejadas e a re –con-densação da lignina é uma delas, ocorrendo quando as condições de cozimento são inadequadas, sendo que a lignina precipitada é escura e menos solúvel no branque-amento. A falta de álcali em qualquer uma das fases pode levar a re –condensação dos fragmentos de lignina e a interrupção das reações de dissolução da lignina; isto significa que durante um cozimento sempre deve haver uma quantidade de álcali residual, mesmo quando já se alcançou o número kappa desejado (5 –15 g/L são considerados valores usuais).

A espécie utilizada para a produção de polpa celulósica exerce grande influên-cia da taxa de deslignificação. Por exemplo, as folhosas apresentam um menor teor

FIGURA 10.Clivagem das ligações β aril etér em unidades não-fenólicas e fenólicas da lignina. Fonte: Ljunggren, 1980.


FIGURA 11Possíveis reações de

condensação durante o processo kraft.

Fonte: Gellerstedt,1994.

FIGURA 12.Teor de lignina residual na polpa em função do

tempo de cozimento (%) –Pinus taeda– Brasil

- polpa branqueável (número kappa 28).

Fonte: Vanconcelos & Silva Júnior, 2007.

Kraft Kraft-AQ

0

20

30

10

40

60

70

50

80

100

90

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

% d

e lig

nina

tempo, %

0

20

30

10

40

60

70

50

80

100

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

% d

e lig

nina

tempo, minutos

FIGURA 13.Teor de lignina residual na polpa em função do

tempo de cozimento – Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla. Fonte: Silva Júnior et

al. 1998.

Kraft Kraft-AQ

Polpação | 85

de lignina, maior facilidade de impregnação e demonstra um menor potencial de re –condensação em relação às coníferas. Porém, cada espécie tem suas próprias condições ótimas.

Os carboidratos durante a polpação kraft sofrem diversas reações químicas com os reagentes do processo; essas reações incluem a despolimerização terminal, bem como a reação de bloqueio, hidrólise alcalina das ligações glicosídicas e hidró-lise dos grupos acetil. Adicionalmente, há também a dissolução e reprecipitação dos carboidratos.

Os carboidratos são os principais compostos da madeira, sendo responsáveis por cerca de 70% da mesma, sendo representado principalmente pelos polissaca-rídeos sendo a celulose o mais importante; a celulose é excepcionalmente estável ao ataque alcalino ou ácido. Já as hemiceluloses são menos resistentes ao ataque químico e a sua maior dissolução em relação à celulose é devido as suas diferenças estruturais. O tipo de hemicelulose presente na madeira e a sua quantidade variam conforme a espécie, diferindo principalmente entre coníferas e folhosas; a gluco-manana é a principal hemicelulose nas coníferas e tende a ser mais vulnerável aos reagentes do processo de polpação em relação a xilana, que é a principal hemicelu-lose na maioria das folhosas.

Quanto aos extrativos da madeira, no caso das coníferas especificamente, estes, geralmente, são dissolvidos durante os primeiros minutos de cozimento, depen-dendo, contudo, da acessibilidade dos reagentes a estes componentes da madeira.

3. Lavagem e depuraçãoA lavagem e depuração são as etapas subseqüentes ao cozimento ou polpação. A

lavagem tem como objetivo remover da polpa materiais orgânicos e inorgânicos solú-veis com o menor consumo possível de água. Esta operação se justifica pois a presença de sólidos dissolvidos na polpa pode alterar sobremaneira a eficiência do processo de branqueamento e até mesmo o desempenho das máquinas de papel, e são ainda fonte de aumento da necessidade de tratamento de efluentes. O processo de lavagem tam-bém permite a recuperação de reagentes utilizados no processo de cozimento.

No processo de lavagem controla –se a consistência da polpa de entrada, a consistência na polpa na saída e ainda o volume de água utilizado na lavagem; estes parâmetros podem ser sumarizados através do fator de diluição dos lavadores.

Para lavagem da polpa os equipamentos mais utilizados são os filtros lavadores que podem ser pressurizados ou não. Para uma maior eficiência de lavagem e me-nor consumo de água, utiliza –se baterias de filtros lavadores, sendo estes dispostos em série, com lavagem em contra –corrente.

Os filtros lavadores consistem de um cilindro rotativo recoberto com tela em cujo interior se aplica vácuo, imerso em uma tina com suspensão de polpa celuló-sica. A rotação do cilindro aliada a aplicação de vácuo permite a formação de uma manta através da retirada de água; utilizam –se chuveiros para melhorar a eficiência de lavagem.


A depuração tem por objetivo remover da polpa partículas de madeira não to-talmente cozidas durante o processo de polpação. Tais partículas são denominadas rejeitos. A depuração é realizada geralmente em duas etapas, a depuração grosseira ou nós e a depuração fina. A depuração de nós é geralmente realizada antes do pro-cesso de lavagem. Os nós são definidos como partículas retidas em peneiras com perfurações de 3/8”. Os rejeitos retidos nos depuradores de nós ou são descartados ou retornam para o processo de polpação (digestores).

A porcentagem de rejeitos é um parâmetro de controle de processo importan-te, pois quando este nível se eleva, pode indicar que há heterogeneidade no processo de polpação, indicando necessidade de avaliação dos parâmetros de controle de processo desta operação.

Para depuração fina os equipamentos mais utilizados são os depuradores pres-surizados. Estes equipamentos consistem de uma peneira cilíndrica através da qual a polpa é forçada ficando os rejeitos retidos na superfície externa. No interior do equipamento existe um rotor que provoca diferencial de pressão facilitando o fluxo de polpa e mantendo a peneira sempre limpa.

4. Recuperação do Licor Negro

Uma das grandes vantagens do processo kraft é a possibilidade de recuperação econômica dos produtos químicos do licor de cozimento que é fundamental pois: – evita o desperdício dos agentes de deslignificação cuja reposição constante

tornaria menos econômica a operação da fábrica; – torna possível o aproveitamento de energia liberada na queima da matéria

–orgânica contida no licor; – reduz o efeito poluente de cursos d’água a que são lançados os efluentes da

fábrica.

Deve –se destacar que os tópicos citados anteriormente são responsáveis pela viabilidade técnica e econômica do processo kraft.

FIGURA 14.Representação de

um filtro lavador atmosférico.

Polpação | 87

Após as etapas de cozimento e lavagem é obtido um líquido escuro com apro-ximadamente 15% de sólidos totais, rico em compostos de sódio e matéria –orgâ-nica, denominado licor negro. Parte deste licor retorna ao digestor para completar volume em um novo cozimento e parte é encaminhada à recuperação.

A primeira seção do sistema de recuperação é a evaporação e o seu objetivo é concentrar o licor negro até cerca de 60% de sólidos totais.

O licor preto, com 14 –16% de sólidos, é inicialmente evaporado em evapora-dores de múltiplo efeito dos quais sai com cerca de 55 –60% de sólidos totais.

A evaporação se torna necessário para que o licor entre na caldeira de recupe-ração em condições que possibilite sua combustão.

CALDEIRA DE RECUPERAÇÃO

O processo de queima do licor negro concentrado na caldeira de recuperação pode ser dividido em três estágios para melhor compreensão do sistema: 1° Estágio – completa –se a evaporação do licor negro até atingir 60 –65% de

sólidos. 2° Estágio – denominado de queima ou combustão. A matéria –orgânica é

queimada numa fornalha especial, utilizando –se o calor produzido para ge-ração de vapor.

O licor vindo para este estágio recebe a adição de Na2SO

4 ou Na

2SO

3 como

forma de complementar as perdas ocorridas durante o processo de polpação. Durante a queima, esses compostos são reduzidos a Na

2S agindo como redutor

o carbono proveniente da matéria –orgânica, conforme mostrado na equação:

Na2SO

4 + 2C → Na

2S + 2CO

2↑

Δ

Na2SO

3 + 3C → Na

2S + 3CO

2↑

Δ

O sódio presente no licor se combinará a diversos ânions, principalmente carbonato e sulfeto, ficando seus sais em estado de fusão na parte inferior da fornalha.

3° Estágio – retiram –se os sais de sódio fundidos por meio de canaletas lo-calizadas no fundo da fornalha e a seguir os mesmos são dissolvidos em água, dando origem ao chamado licor verde, cujos principais componentes são Na

2S

e Na2CO

3.

A fase final da recuperação visa transformar o licor verde em licor branco com uma determinada concentração de álcalis. Dos sais que constituem o licor ver-de, o sulfeto de sódio é o agente de deslignificação enquanto que o carbonato de sódio é praticamente inativo. Assim sendo é necessário converter o Na

2CO

3


em NaOH. Isso é conseguido tratando –se o licor verde com Ca(OH)2 que é

obtido a partir de CaO como mostrado a seguir:

CaO + H2O → Ca(OH)

2

Na2CO

3 + Ca(OH)

2 → 2NaOH + CaCO

3↓

O licor produzido nos tanques de decantação é enviado aos clarificadores onde ocorre a decantação do carbonato de cálcio juntamente com os sólidos em suspensão. No final obtém –se o licor branco e um depósito de lama de carbo-nato.

Esta lama possui uma concentração aproximada de 15% de sólidos; enviada para um filtro a vácuo é concentrada para cerca de 55%, sendo a seguir calci-nada no chamado forno de cal que regenera o CaO, o qual volta ao ciclo:

CaCO3 → CaO +CO

2 ↑

O licor branco obtido contém NaOH e Na2S em determinadas concentrações

além de outros sais de sódio, principalmente Na2CO

3, Na

2SO

4, Na

2SO

3 e Na

2S

2O

3.

Este licor é utilizado para um novo ciclo de cozimento. Quando necessário adiciona –se NaOH para compensar as perdas decorrentes do processo.

Estas perdas acontecem, apesar do ciclo ser fechado, devido aos seguintes fatores: – reagentes químicos que permanecem combinados com a celulose após a lava-

gem; – arraste de gases pela chaminé; – funcionamento anormal do equipamento; – vazamentos.

5. Processos Modificados de PolpaçãoO aumento das restrições de ordem ambiental, em especial a emissão de po-

luentes, tem forçado a indústria papeleira a procurar processos de polpação alter-nativos ou modificações no processo kraft que proporcionem redução da demanda por agentes de branqueamento. Vários novos processos de polpação estão sendo desenvolvidos. Ao mesmo tempo o processo kraft, que ainda está em desenvol-vimento, é mais competitivo quando comparado aos processos alternativos de polpação.

Várias modificações têm sido desenvolvidas e implementadas no processo kraft. Estas modificações se enquadram basicamente em duas categorias: 1 – melhoria das propriedades da polpa produzida; 2 – necessidades de aumento de rendimento, uma vez que para o processo kraft

este pode ser considerado relativamente baixo: são grandes as implicações

Polpação | 89

Água

Espessador de

lama de cal Calcário

Forno de calCaustificadores

ClarificadorArmazanagem de

licor branco

Armazanagem de

licor verde

lavagem de “dregs”Clarificador de licor verde

Tanque de dissolução

Fundidos

Fornalha de

recuperaçãoArmazanagem de

licor forte

Evaporador

Armazanagem de licor negro fracoPasta

Água

Lavagem da

lama de cal

Cavacos

Digestor

Tanque de descarga

Lavagem de pasta

Sulfato de sódio de reposição

Armazanagem de

licor fraco

econômicas relativas ao rendimento do processo kraft, indo desde a intensida-de das atividades silviculturais, passando por custos financeiros das unidades produtoras, atingindo consequentemente os custos de produção.

As modificações de processo buscam modificar a química do processo de pol-pação de maneira a melhorar a seletividade em relação à remoção de lignina sem significativa degradação de carboidratos.

O comportamento do processo de polpação kraft é determinado pelas relações entre as velocidades e eficiências dos sistemas físicos e químicos envolvidos, pela composição química e temperatura da madeira e do licor de cozimento. Aspectos deste comportamento incluem a seletividade, habilidade de remover lignina sem ataque extensivo a fração de carboidratos da madeira.

Na década de 70 pesquisadores suecos começaram a combinar o conhecimento existente sobre química e cinética de polpação kraft para desenvolver modifica-ções no processo kraft que pudessem maximizar a deslignificação preservando a resistência das polpa e o rendimento do processo; o processo foi denominado de deslignificação estendida ou cozimento modificado.

A deslignificação estendida em processos de polpação sem modificações ine-vitavelmente resultará na redução da viscosidade da polpa e do rendimento do processo. Consequentemente, um pré –requisito para deslignificação estendida é que a seletividade do processo, expresso pela relação entre viscosidade e número kappa, seja melhorada.

FIGURA 15.Ciclo de recuperação de licor do processo kraft.


Várias modificações foram feitas visando aprimorar os digestores descontínu-os, destacando –se as técnicas de deslocamento de licores, que permite uma maior eficiência de deslignificação com maior aproveitamento de energia.

Vários pesquisadores tem demonstrado a alta correlação entre rendimento e peso molecular da celulose é indicativa de que o mecanismo básico para aumento do rendimento em celulose está relacionado à quebra randômica da cadeia de celu-lose e às correspondentes hidrólises secundárias. Desta forma as condições de pro-cesso que proporcionam aumento de rendimento estão relacionadas a temperatura e ao perfil de distribuição de carga alcalina.

Nos cozimentos kraft, as concentrações de álcali efetivo, sulfeto e lignina dissolvida assim como a força iônica do licor de cozimento são fatores chave que influenciam a taxa de deslignificação. Uma avaliação de pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de modificações do processo kraft permitem listar quatro princípios básicos que devem ser seguidos, na medida do possível (Herschmiller, 1998): – o perfil de carga alcalina ao longo do cozimento deve ser mantido estável. Em

particular, altas concentrações de álcali no início do cozimento devem ser evi-tadas;

– a sulfidez deve ser a maior possível na fase de deslignificação inicial e no co-meço da fase principal;

– a concentração de lignina dissolvida e íons de sódio deve ser mantida a mais baixa possível, especialmente na fase final do cozimento;

– a temperatura de cozimento deve ser mantida a mais baixa possível, especial-mente no início e final de cozimento.

As técnicas utilizadas para alteração do perfil de álcali, sulfidez e teor de lignina dissolvida são consideradas modificações do processo de polpação. As modificações de processo podem ser classificadas em iniciais ou finais. As modificações iniciais consistem em manter o nível de álcali abaixo do usado em cozimentos convencio-nais e mantê –lo uniforme durante todo o cozimento, enquanto que a sulfidez deve ser mantida em níveis elevados nos estágios iniciais. Sob estas condições a degra-dação de carboidratos será reduzida na fase inicial e haverá uma aceleração da taxa de deslignificação. As modificações finais consistem em reduzir a concentração de lignina e sódio durante a fase de deslignificação residual. A redução da concentra-ção de lignina residual no licor contribui para a difusão da lignina do interior da matriz da madeira para o licor.

Deslignificação estendida em cozimentos kraft sem perda de viscosidade da polpa (cozimento modificado) é atingida através de modificações nos perfis de concentração de reagentes e de lignina dissolvida. A mudança fundamental nos co-zimentos modificados quando comparado com o cozimento convencional é que a fase final do cozimento é conduzida com a menor concentração possível de lignina dissolvida no licor de cozimento e com um perfil uniforme de álcali efetivo.

Polpação | 91

Modificações de processo já foram implementadas de diversas formas em várias unidades produtoras de polpa celulósica. Os processos mais comuns são o Modified Continuous Cooking (MCC), Extended Modified Continuous Cooking (EMCC), Lo –Solids, Compact Cooking, Rapid Displacement Heating (RDH) e SuperBatch.

O cozimento contínuo modificado (MCC) implica em um processo co/contracorrente onde a concentração de álcali é menor do que o normal no início do cozimento sendo elevada ao final do processo de polpação. Simultaneamente a concentração de lignina dissolvida é mantida em baixos níveis devido à etapa contracorrente.

Os digestores contínuos modernos apresentam zonas de impregnação, cozi-mento e lavagem. A aplicação de licor branco se dá em três ou quatro pontos. A deslignificação e o número kappa resultante bem como o rendimento, dependem de bom deslocamento e circulação de licor. A limitação dos digestores contínuos está relacionada a sensibilidade aos finos gerados no processo de produção de cava-cos bem como variações radiais de temperatura e concentração de licor (.

Os digestores utilizados no processo de produção são classificados em: contí-nuos e descontínuos (“batch” ou batelada). Historicamente, os digestores descon-tínuos são anteriores aos digestores contínuos e apresentam como vantagem maior flexibilidade e facilidade de operacional. Os digestores contínuos representam um avanço tecnológico significativo em termos de processos industriais e tem como grande vantagem uma melhor utilização de energia; no entanto tem como desvan-tagens uma maior complexidade operacional e sensibilidade em relação às caracte-rísticas da madeira.

O processo de polpação descontínuo ou batch tradicionalmente representa uma técnica de polpação que utiliza digestores estacionários com aquecimento direto ou indireto. Os digestores são alimentados pelo topo e descarregados por “blowing” pelo fundo. Os processos de cozimento SuperBatch e RDH incorporam modificações de processos iniciais devido ao uso de dois estágio de impregnação com licor negro. Estes dois estágios de impregnação com licor negro resultam em uma elevada concentração de íons hidrossulfito.

Em cozimentos kraft com deslocamento, o primeiro estágio, deslocamento com licor negro morno, é geralmente conduzido à baixas temperaturas (abaixo de 100–120oC) e deve ser considerado com um estágio de impregnação, o qual apresenta um efeito benéfico na uniformidade do cozimento. No segundo estágio, deslocamento com licor negro quente, os cavacos são tratados com licor negro à altas temperaturas, 150 a 160oC. As reações químicas entre a madeira e o licor negro provavelmente não se iniciam antes do estágio de deslocamento com licor negro quente.

A carga alcalina em cozimentos com deslocamento de licor é redistribuída de tal forma que a maior parte do álcali efetivo é aplicada no estágio de cozimento. O consumo de álcali é menor devido a neutralização e remoção de produtos oriundos


das reações de degradação da lignina e dos carboidratos nos estágios de pré –trata-mento, isto é, antes do estágio de cozimento.

Quando os cavacos são tratados com licor contendo sulfeto, este é adsorvido pelos cavacos. Foi observado que existe uma relação, à uma dada temperatura e tempo de pre –tratamento, entre a adsorsão do sulfeto e a relação [HS –]/[OH –]. Foi demonstrado também que a seletividade do processo de polpação, viscosida-de à um determinado nível de número kappa, após o cozimento aumenta com o aumento da absorção no estágio de pré –tratamento. Os maiores níveis de seletivi-dade são obtidos quando a relação [HS –]/[OH –] é maior do que 6 e quando o pré –tratamento é conduzido a 130oC por 30 minutos. Os resultados sugerem que uma das possíveis explicações para o aumento da seletividade nos processos de polpação com deslocamento de licor pode ser a melhoria da deslignificação devido a elevada adsorsão dos íons sulfeto pelos cavacos devido a alta relação [HS –]/[OH –] nos lico-res do pré –tratamento.

As modificações aplicadas no processo SuperBatch melhoram a remoção de lignina e economia de energia devido a redução das necessidades de aquecimento.

As modificações iniciais nos cozimento kraft com deslocamento de licor ace-leram a deslignificação durante o estágio de cozimento e dissolvem seletivamente uma grande quantidade de lignina da matriz dos cavacos. As modificações de pro-cessos de polpação kraft propostas foram aplicadas tanto para digestores contínuos como descontínuos.

Os processos de cozimento modificados foram alterados pela aplicação de um outro princípio para melhorar a qualidade da polpa, cozimento à baixas tempera-turas. Licor branco adicional foi aplicado na circulação de fundo de digestores con-tínuos de forma a permitir tempos maiores de cozimento, permitindo a redução da temperatura de cozimento. Esta é a base de cozimentos estendidos modificado ou cozimento isotérmicos. Devido a maior uniformidade do cozimento, este processo resultou em uma aumento de rendimento de 0,5 a 1% para madeira de coníferas, tendo resultados melhores para folhosas (Courchene, 1998).

O processo de polpação kraft Super –Batch é realizado em digestores descon-tínuos coordenados. Este processo se caracteriza pela extração e injeção simultânea de licores de cozimento com concentrações e temperaturas diferentes. Parte dos licores extraídos são armazenados em acumuladores de licor para utilização em cozimentos subsequentes.

As novas tecnologias de polpação representam um significativo avanço do pro-cesso kraft tornando –o cada vez mais competitivo e levando a produção de polpas com qualidades mais elevadas. Associando –se estes fatos à crescente importância da polpa de eucalipto no mercado mundial de celulose, a aplicação de novas técni-cas de polpação e uso de antraquinona na polpação de madeira, pode representar uma passo importante para indústria íbero–americana de celulose em termos de competitividade mundial.

Polpação | 93

FIGURA 16.Digestor contínuo Lo-Solids – duplo vaso.

FIGURA 17.Fluxograma digestor Lo-Solids – vaso único.


LPD

BBA 30.06 Polpa para

difusor

BBA 30.09

VUM LBC VUM VUM VUM

RESERVA

COZIMENTO

MCC

LAVAGEMLPDBBA 30.07

BBA 30.08

LBC LBC

VUF

CALHA

VUF

SILO

WMF

WQF

LICOR PARA

EVAPORAÇÃO

BBA

30.02

30.19

FIGURA 18.Fluxograma digestor

Compact Cooking – duplo vaso.

Referências 1. Abuhasan, M. J.; Sezgi, U. S.; Jameel, H. et al. The effects of alkali charge and

white liquor sulfidity on rapid displacement heating (RDH) kraft pulping. In: TAPPI Pulping Conference, 1992, Boston. Proceedings... Boston: TAPPI, 1992. v. 2, p. 1023 –1027.

2. Agarwal, N.; Gustafson, R. Effect of carbohydrate degradation on zero –span tensile strength. Tappi Journal, v. 78, n. 1, p. 97 –100, jan. 1995.

3. Agarwal, N.; Mckean, W. T.; Gustafson, R. R. Cellulose degradation kinetics in alkaline pulping. In: International Synposium on Wood and Pulping Chemis-try, 6, 1991, Sweden. Proceedings... Sweden: APPITA, 1991. v. 1, p. 212 –220.

4. Alén, R.; Hentunen, P.; Sjöstrom, E. et al. A New approach for process control of kraft pulping. Journal of Pulp and Paper Science, v. 17, n. 1, p. 6 –9, jan. 1991.

5. Andrade, J. O. M.; Zvinakevicius, C.; Foelkel, C. E. B. Estudos sobre a influên-cia da espessura dos cavacos de eucalipto sobre a qualidade da celulose kraft correspondente. O Papel, São Paulo, v. 39, n. 10, p. 55 –59, out. 1978.

6. Araujo, G. T. Estudo físico –químico da Mimosa hostilis Benth. 2000. 143 p. Tese (Doutorado em Físico –Química) – Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2000.

Polpação | 95

FIG

UR

A 1

9.Pr

oces

so S

uper

-Bar

ch.


7. Axegard, P.; Wiken, J. E. Delignification studies: factors affecting the amount of “residual lignin”. Svensk Papperstidning, v. 86, n. 15, p. 178 –184, oct. 1983.

8. Axegard, P.; Wiken, J. E. Kinetics of kraft pulping including the final phase. In: International Synposium on Wood and Pulping Chemistry, 1981, Stockholm, Proceedings..., Stockholm: v. 2, p. 22 –25.

9. Barbadillo, P.; Potti, J. J. Estado actual de los processos de coción alcalinos en presencia de antraquinona. an. INIA/Ser. Florestal/ n.6. Madrid. 1982.

10. Barrichelo, L. E. G.; Brito, J. O. A madeira de Pinus taeda como matéria –prima para a produção de celulose: influência dos teores de lenho. Boletim Informa-tivo IPEF, Piracicaba, v. 6, n. 18, p. 21 –33, jul. 1978.

11. Barrichelo, L. E. G.; Nariyoshi, A. B.; Beig, O. et al. Variação das características da madeira de eucalipto para diferentes espécies, idade e locais. In: Congresso anual de celulose e papel, 17, 1984, São Paulo. Anais... São Paulo: ABTCP, 1984. v.1, p. 385 –399.

12. Bassa, A. Processos de polpação kraft convencional e modificado com madei-ras de E. grandis e híbrido (E. grandis x E. urophylla). 2002. 103 p. Dissertação (Mestrado em Recursos Florestais) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2002.

13. Blain, T. J.; Holton, H. H. Economics of AQ pulping: The net value of increa-sed production. Pulp & Paper Canada, 84(6): 58 –63, 1983.

14. Blythe, D. A.; Schroeder, L. R. Degradation of a nonreducing cellulose model, 1, 5 –Anhydro –4 –O –β –D –Glucopyranosyl –D –Glucocitol, under kraft pul-ping conditions. Journal of Chemistry and Technology, v. 5, n. 3, p. 313 –334, mar. 1985.

15. Broderick, G.; Héroux, Y.; Cacchione, E. The importance of distribution sta-tistics in the characterization of the chip quality. In: Pulping Conference, 1996, Atlanta. Proceedings… Atlanta: TAPPI Press, 1996. p. 535 –549.

16. Browning, B. L. Methods of wood chemistry. New York: Interscience, 1967, p. 653 –657.

17. Bugajer, S.; Cahen, R.; Lima, A. F.; Pinho, M. R. R. Fator H – parâmetro válido para polpação de eucalipto? O Papel, São Paulo, v. 40, n. 3, p. 45 –49, mar. 1979.

18. Burazin, M. A.; Mcdonough, T. J. Building a mechanistic model of kraft –pul-ping kinetics, TAPPI Journal, Atlanta, 3: 165 –169, 1988.

19. Busayasakul, N.; Genco, J. M.; Hassler, J. C. Carbon analysis in kraft digester control. Tappi Journal, v. 70, n. 4, p. 149 –153, apr. 1987.

20. Busnardo, C. A.; Foelkel, C. E. B. Impregnação dos cavacos de Eucalyptus urophylla pelo licor alcalino kraft durante o cozimento: I. Penetração In: Con-gresso anual de celulose e papel, 12., 1979, São Paulo. Trabalhos técnicos… São Paulo: ABCP, 1979. p. 75 –82.

21. Busnardo, C. A. Estudos sobre a deslignificação da madeira de Eucalyptus urophilla de origem híbrida, pelo processo kraft, para produção de celulose.

Polpação | 97

Viçosa, MG: UFV, 1981. 186 p. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) – Universidade Federal de Viçosa, 1981.

22. Carlson, T. A. X –Ray Photoelectron Spectroscopy. Dowden, Hutchinson & Ross, Inc. Stroudsburg. 1978. 341p.

23. Chiang, V.; Cho, H. J.; Puumala, R. J. Alkali consumption during kraft pulping of douglas fir, western hemlock e red alder. Tappi Journal, v. 70, n. 2, p. 101 –104, feb. 1987.

24. Chiang, V. L.; Puumala, R. J.; Takeuchi, H. Comparison of softwood and hard-wood kraft pulping. Tappi Journal, v. 71, n. 9, p. 173 –176, sept. 1988.

25. Courchene, C. E. The tried, the true and the new – getting more pulp from chips – modifications to the kraft process for increased yield. In: Breaking the pulp yield barrier Symposium, 1998, Atlanta. Proceeding... Atlanta: TAPPI, 1998. p. 11 –20.

26. Cuervo, J. J. P. Influência de la antrahidroquinona como aditivo en cocciones alcalinas. In: Congresso latino –americano de celulose y papel, 3, São Paulo, 1983. Anais, São Paulo, ABCP, 1983. 1v., p. 983 –998. Congresso Latino –Ame-ricano de Celulose y Papel – São Paulo – 1983.

27. D’almeida, M. L. O. Composição química dos materiais. In. Serviço nacional da Indústria. Celulose e papel: tecnologia de fabricação da pasta celulósica. São Paulo: SENAI; IPT, 1981. v. 1, cap. 3, p. 43 –98.

28. Daxkobler, G.; Strobl, P. A future kraft pulping technology today. World Pulp & Paper Technology, p. 83 –85. 1993.

29. Easty, D. B.; Thompson, N. S. Wood analysis. In. Lewin, M.; Goldstein, I. S. (Ed). Wood structure and composition. New York: Marcel Dekker. 1991. p. 49 –137.

30. Foelkel, C. E. B. A penetração de licores de cozimento no interior da madeira. Viçosa: UFV, CENIBRA, 1977. 7 p.

31. Foelkel, C. E. B.; Brasil, M. A. M.; Barrichelo, L. E. G. Métodos de determinação da densidade básica de cavacos para coníferas e folhosas. IPEF, Piracicaba, n. 213, p. 65 –74, 1971.

32. Foelkel, C. E. B.; Zvinakevicius, C.; Andrade, J. R. et al. Eucaliptos tropicais na produção de celulose kraft. In: Congresso anual de celulose e papel, 11, 1978, São Paulo. Anais... São Paulo: ABTCP, 1978. v.1, p. 5 –12.

33. Foelkel, C. E. B.; Mora, E.; Menochelli, S. Densidade básica: sua verdadeira utilidade como índice de qualidade da madeira de eucalipto para produção de celulose. In: Congresso florestal brasileiro, 6., 1990, Campos do Jordão. Anais… Campos do Jordão: SBS;SBEF, 1990. p. 719 –728.

34. Gellerstedt, G. The structure of residual lignin in pulps. In: Congresso latino-americano de deslignificação, 1, 1994, Vitória, ES. Anais... Vitória, ES: ABTCP, 1994. p. 89 –101.

35. Genco, J. M.; Buayasakul, N.; Medhora. H. K., Robbins, W. Hemicellulose reten-tion during kraft pulping. Tappi Journal, v. 73, n. 4, p. 223 –233, apr. 1990.


36. Gierer, J. Chemical aspects of Kraft pulping. Wood Science and Technology, New York, v.14, p. 241 –266, 1980.

37. Gierer, J. The reactions of lignin during pulping. Svensk Papperstidning, v. 73, n. 18, p. 571 –596, dec. 1970.

38. Goldschimid, O. Ultraviolet spectra. In: Sarkanen, K. V., Ludwig, C. H. (Ed) Lignins. New York: Wiley Interscience, 1971. p. 241 –266.

39. Gomide, J. L. Polpa de celulose: química dos processos alcalinos de polpação. Viçosa: UFV, 1979. 50 p.

40. Gomide, J. L. Reação dos carboidratos e dissolução dos constituintes da madei-ra durante polpação alcalina. O Papel, São Paulo, 11: 119 –128, 1979.

41. Gomide, J. L.; Oliveira, R. C. Eficiência da antraquinona na polpação alcalina do eucalipto. O Papel, São Paulo, 41(1): 67 –72, 1980.

42. Gomide, J. L., Demuner, B. J. Determinação do teor de lignina na madeira: método Klason modificado. O Papel, v. 47, n. 8, p. 36 –38, ago. 1986.

43. Gonthier, Y.; Marchand, D.; Renaud, M. On the dissociation constant of HS ions. Svensk Papperstidning, v. 86, n. 2, p. 113 –114, feb. 1983.

44. Grace, T. M.; Leopold, B.; Malcolm, E. W. Chemical reactions of wood cons-tituents. In: Grace, T. M.; Leopold, B.; Malcolm, E. W. (Ed). Pulp and paper manufacture. 3. ed. Atlanta: TAPPI, CPPA, 1989. v. 5, p. 23 –44.

45. Gullichsen, J. Fiber line operations. In: Gullichsen, J.; Fogelholm, C. –J. (Ed.). Chemical pulping. Jyväskylä: Gummerus Printing, 1999. chap. 2, p. A18 –A243. (Papermaking Science and Technology).

46. Gullichsen, J.; Kolehmainen, H.; Sundqvist, H. On the nonuniformity of the kraft cook. Paperi Ja Puu, Helsinki, v. 74, n. 6, p. 486 –490, 1992.

47. Hakamaki, H; Kovasin, K. Super batch cooking: a modern way to improve pulp quality and reduce environmental load. In: Congresso anual de celulose e papel, 24., 1991, São Paulo. Trabalhos apresentados... São Paulo: ABTCP, 1991. p.179 –192.

48. Hartler, N. Extended delignification in kraft cooking – a new concept. Svensk Papperstidning, v. 78, n. 15, p. 483 –484, oct. 1984.

49. Herschmiller, D. W. Kraft cooking with split sulfidity – a way to break the yield barrier? In: Breaking the pulp yield barrier Symposium, 1998, Atlanta. Procee-dings… Atlanta: TAPPI, 1998. p. 59 –68.

50. Holton, H. H. Better cooking with anthraquinone. Pulp & Paper International, 8: 49 –52, 1978.

51. Irvine, M. G., Clark, N. B. Extended delignification of mature and plantation eucalypt wood. In: Iternational pan pacific conference. 1994, San Diego. Pro-ceedings... San Diego: TAPPI, 1994. v. 1, p. 61 –71.

52. Iversen, T.; Wännström, S. Lignin –carbohydrate bonds in a residual lignin isolated from pine kraft pulp. Holzforschung, v. 40, n. 2, p. 19 –22, feb. 1986.

53. Johansson, B.; Mjöberg, J.; Sandström, P. et al. Modified continuous kraft pul-ping – now reality. Svensk Papperstidning, v. 87, n. 10, p. 30 –35, june. 1984.

Polpação | 99

54. Kleppe, P. J. Kraft pulping. Tappi Journal, Atlanta, v. 53, n. 1, p. 35 –47, 1970. 55. Kimo, J. W. Aspectos químicos da madeira de Eucalyptus grandis, W. Hill ex

–Maiden, visando a produção de polpa celulósica. Viçosa, MG: UFV, 1986, 45 p. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) – Universidade Federal de Viçosa, 1986.

56. Kondo, R.; Sarkanen, K. V. Kinetics of lignin and hemicellulose dissolution during the initial stage of alkali pulping. Holzforschung, v. 38, n. 1, p. 31 –36, 1984.

57. Landucci, L. L. Quinones in alkaline pulping. Tappi Journal, Atlanta, v. 63, n. 7, p. 95, 1980.

58. Larsson, P. Instalação flexível da tecnologia SuperBatch™. Fiber & Paper Ex-press, Pori, n. 1, p. 3, 2004.

59. Laver, M. L.; Wilson, K. P. Determination of carbohydrates in wood pulp pro-ducts. Tappi Journal, v. 76, n. 6, p. 155 –159, june. 1993.

60. Li, J.; Mui, C. Effect of lignin diffusion on kraft delignification kinectis as de-termined by liquor analysis. Part I: an experimental study. Journal of Pulp and Paper Science, Montreal, v. 25, n. 11, p. 373 –377, Nov. 1999.

61. Lima, A. F.; Turquetti, A.; Barreto, F.; Ventura, J. W.; Silveira, P. R. P. Antra-quinona para redução de emissões de TRS: a experiência da Riocell. In: Anais do XXVI Congresso Anual de Celulose e Papel da ABTCP. 777 –783. São Pau-lo, 1993.

62. Ljunggren, S. The significance of aryl ether cleavage in kraft delignification of softwood. Svensk Papperstidning, v. 83, n. 13, p. 363 –369, 1980.

63. Manfredi, V. Variação do rendimento em celulose sulfato ao longo do tronco do Eucalyptus grandis Hill ex Maiden e Eucalyptus saligna Smith. 1985. 103 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) Escola Superior de Agricultu-ra “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1985.

64. Marcoccia, B. S.; Stromberg, B.; Prough, J. R. Achieving major increases in hardwood yield with Lo –Solids® cooking: a study in progress. In: breaking the pulp yield barrier Symposium, 1998, Atlanta. Proceedings… Atlanta: TAPPI, 1998. p. 79 –89.

65. Macleod, J. M.; Fleming, B. I. Delignification rates of alkaline –AQ process. TAPPI Journal, Atlanta, 66(12): 81 –82, 1983.

66. Marques, A. R.; Foelkel, C. E. B.; Oliveira, L. M. Otimização da relação tempo –temperatura na produção de celulose kraft de Eucalyptus urophylla de origem híbrida. O Papel, São Paulo, v. 40, n. 12, p. 161 –71, dez. 1979.

67. Mcdonough. T. J. Kraft pulp yield basics. In: breaking the pulp yield barrier Symposium, 1998, Atlanta. Proceedings… Atlanta: TAPPI, 1998. p. 1 –9.

68. Mera, F. E.; Chamberlin, J. L. Extended delignification: an alternative to con-ventional kraft pulping. Tappi Journal, Atlanta, v. 71, n. 1, p. 132 –136, 1988.

69. Milanez, A. Utilização de antraquinona na polpação kraft: uma experiência em escala piloto e industrial. In: Colóquio internacional sobre celulose de eu-


calipto, 1., 2003, Viçosa. Trabalhos apresentados... Viçosa: UFV, 2003. p. 103 –135.

70. Miranda, C. R.; Barrichelo, L. E. G. Celulose de madeira de Eucalyptus citriodo-ra: influência do tamanho dos cavacos. In: Congresso anual de celulose e papel, 23., 1990, São Paulo. Trabalhos apresentados... São Paulo: ABTCP, 1990. p. 1 –34.

71. Moreschi, J. C. Levantamento da qualidade da madeira em plantações arti-ficiais de Pinus elliotti nos estados do Sul do Brasil. 1975. 181 p. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 1975.

72. Nordén, S.; Teder, A. Modified kraft process for softwood bleached –grade pulp. Tappi Journal, v. 62, n. 7, p. 49 –51, july. 1979.

73. Obst, J. R. Kinetics of kraft pulping of a middle –lamella –enriched fraction of loblolly pine. Tappi Journal, v. 68, n. 2, p. 100 –104, feb. 1985.

74. Olm, L.; Tistad, G. Kinetics of the initial stage of pulping. Svensk Papperstid-ning, v. 82, n. 15, p. 458 –464, oct. 1979.

75. Olm, L.; Sandström, P; Teder, A. Cinética da polpação kraft e um modelo matemático para deslignificação com base para polpação kraft modificada. O Papel, São Paulo, v. 49, n. 2, p. 25 –32, fev. 1988.

76. Olm, L.; Tormund, D.; Jensen, A. Kraft pulping with sulfide pretreatment. Part 1. delignification and carbohydrate degradation. Nordic Pulp and Paper Research Journal, Stockholm, v. 15, n. 1, p. 62 –69, 2000.

77. Paula, J. E.; Alves, J. L. H. Madeiras nativas: anatomia, dendrologia, dendrome-tria, produção, uso. Brasília: Fundação Mokiti Okada, 1997. 541 p.

78. Pekkala, O. Reactivity of kraft pulp components in some chemical treatments part. III. Acidic and neutral treatments of pulps after prolonged kraft cooking. Paperi ja Puu, v. 68, n. 4, p. 293 –303, apr. 1986.

79. Pinho, M. R. R.; Cahen, R. Polpação química. In. serviço nacional da indústria. Celulose e papel: tecnologia de fabricação da pasta celulósica. São Paulo: SE-NAI; IPT, 1981. v. 1, cap. 6, p. 180.

80. Räsänen, H. Comparison of air emission assessment methods in a Finnish and a Swedish pulp mill. 1999. 131 p. Thesis (M. Sc. in Engineering) – Department of Energy Technology, Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta, 1999.

81. Rydholm, S. A. Pulping processes. New York: Interscience, 1965. 1269 p. 82. Sarkanen, K. V.; Ludwig, C. H. Lignins: occurrence, formation, structure and

reactions. New York: Wiley Interscience, 1971. 916 p. 83. Shimoyama, V. R. S.; Barrichelo, L. E. G. Influências de características ana-

tômicas e químicas sobre a densidade básica de madeira de Eucalyptus. In: Congresso anual de celulose e papel, 24., São Paulo, 1991. Trabalhos apresen-tados... São Paulo: ABTCP, 1991. p. 23 –36

84. Silva Júnior, F. G. Conversão do processo kraft em soda –DDA (sal disódico de 1,4 –dihidro –9,10 –dihidroxi antraceno) para madeira de eucalipto. 1994. 172

Polpação | 101

p. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1994.

85. Silva Júnior, F. G. Polpação kraft de eucalipto com adição de antraquinona, polissulfetos e surfactante. 1997. 184 p. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Faculdade de Engenharia de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1997.

86. Silva Júnior, F. G.; Barrichelo, L. E. G. Conversion of the kraft process in soda –DDA (disodium salt of 1,4 –dihydro –9,10 –dihydroxy anthracene) for eu-calyptus. In: pulping conference, 1995, Chicago. Proceedings... Chicago, 1995. v. 2, p. 757.

87. Silva Júnior, F. G.; Tonelli, E. Teste industrial com antraquinona na Votoran-tim Celulose e Papel – Unidade Luiz Antônio. Relatório Técnico. Luiz Antô-nio, 1996.

88. Silva Júnior, F. G.; Resende, A.; Tonelli, E.; Santos, J. T.; Zolio, A. Experiên-cias industriais da Votorantim Celulose e Papel na polpação kraft com uso de antraquinona e surfactante. In: congresso anual de celulose e papel, 30., 1997, São Paulo. Trabalhos Apresentados… São Paulo: ABTCP, 1997. p. 191 –204.

89. Silva Júnior, F. G.; Mcdonough, T. J. Polpação Lo –Solids de eucalipto: efeito do ritmo de produção. O Papel, São Paulo, v. 63, n. 1, p. 69 –81, jan. 2002.

90. Silva Júnior, F. G.; Duran, N.; Mei, L. I. Avaliação do efeito da antraquinona e surfactante sobre a polpação kraft de Eucalyptus sp. O Papel, São Paulo, v. 59, n. 5, p. 60 –65, 1998.

91. Sjöström, E. The behavior of wood polysaccharides during alkaline pulping process. Tappi Journal, v. 60, n. 9, p. 151 –154, sept. 1977.

92. Sjöström, E. Wood chemistry: fundamentals and applications. New York: Aca-demic Press, 1981. 235 p.

93. Smook, G. A. Handbook for pulp & paper technologists. Vancouver: Angus Wide Publications, 1994. 419 p.

94. Talton, J. H. Jr.; Cornell, R. H. Diffusion of sodium hydroxide in wood at high pH as a function of temperature and the extent of pulping. Tappi Journal, At-lanta, v. 70, n. 3, p. 115 –118, 1987.

95. Uusitalo, P. New SuperBatch –K. Fiber&Paper, Jyväskyla, v. 4, n. 2, p. 22 –25, 2002.

96. Teder, A.; Axegård, P. Recent development in pulping and bleaching chemistry and technology. In: Proceedings of the 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry, vol I: 37 –55, Helsink, 1995.

97. Uusitalo, P.; Svedman, M. Batch cooking applications In. Gullichsen, J.; Fo-gelholm, C.–j. (Ed.). Chemical pulping. Jyväskylä: Gummerus Printing, 1999. chap. 5, p. A493 –A511. (Papermaking Science and Technology).

98. Vanchinathan, S.; Krishnagopalan, G. A. Kraft delignification kinetics based on liquor analysis. Tappi Journal, v. 78, n. 3, p. 127 –132, mar. 1995.


99. Varma, V.; Krishnagopalan, G. A. Kinetics of extended delignification using alkali profiling and on –line liquor analysis. Appita Journal, Carlton, v. 51, n. 1, p. 50 –56, 1998.

100. Virkola, N. E. Would anthraquinone be economical in your pulp mill? TAPPI Journal, Atlanta, 64(6): 51 –53. 1981

101. Weckroth, R; Hiljanen, S. SuperBatchTM cooking: from innovation to ex-perience. In: international conference on new available techniques, 5., 1996, Stockholm. Stockholm, 1996. pt. 1, p. 449 –474.

102. Wehr, T. R.; Barrichelo, L. E. G. Cozimentos kraft com madeira de Eucalyptus grandis de diferentes densidades básicas e dimensões de cavacos. O Papel, São Paulo, v. 54, n. 5, p. 33 –41, maio 1993.

103. Whistler, R. L.; Chen, C. Hemicelluloses. In. Lewin, M.; Goldstein, I. S. (Ed). Wood structure and composition. New York: Marcel Dekker, 1991. p. 287 –319.

104. Wilder, H. D.; Daleski Jr, E. J. Delignification rate studies. part. II . Series of kraft pulping kinetics. Tappi Journal, v. 48, n. 5, p. 293 –297, may. 1965.

1. IntroducciónBásicamente, el blanqueo puede definirse como un proceso químico aplicado

a pastas químicas y mecánicas con el objetivo principal de incrementar su nivel de blancura.

El término “blancura” se usa ampliamente para indicar la capacidad de la pasta para reflejar la luz monocromática (medida del factor de reflectancia difusa en el azul, según Norma ISO 2470) comparada a la correspondiente al óxido de magnesio (98-99% de reflectancia absoluta). Las pastas crudas presentan un am-plio rango de valores de blancura: 15-30% ISO las pastas químicas alcalinas (kraft, sosa), 40–50% las pastas semiquímicas NSSC, 50–65% las mecánicas clásicas y las químicas al bisulfito. Por consiguiente, la mayoría de las pastas una vez obtenidas son demasiado oscuras para ser utilizadas en productos que requieren un nivel de blancura elevado (por ejemplo calidades impresión o tisúes).

Se han desarrollado dos procedimientos estándar para medir la blancura que difieren principalmente en la geometría y calibración de los instrumentos de medi-da. La blancura TAPPI o GE se mide con un instrumento en el que la iluminación de la muestra es direccional, orientada a 45º de la superficie; usa óxido de magnesio como estándar de regencia al que se le asigna un valor de reflectancia del 100%. El método estándar más común, desarrollado por ISO, requiere el uso de un fotóme-tro con iluminación difusa de la muestra; usa un difusor reflectante absoluto con un valor de reflectancia del 100%. No hay un método para la interconversión de los valores de blancura obtenidos por ambos sistemas; no suele haber más de dos unidades de diferencia entre ambos métodos. Una desventaja de esta medida es que se realiza a una longitud de onda efectiva de 457 nm, en la región azul–violeta del espectro, y no mide adecuadamente las propiedades ópticas de las pastas crudas y semiblanqueadas.

La absorbancia de luz visible en la pasta (el color) está asociada principalmen-te con estructuras cromofóricas que contienen dobles enlaces conjugados en sus constituyentes, principalmente componentes derivados de la lignina y extractivos remanentes del vegetal original. [La celulosa y las hemicelulosas son inherentemen-te blancas y no contribuyen al color, por lo que no necesitan eliminarse durante el

CAPÍTULO IIIBLANQUEO DE PASTAS

José Antonio García Hortal / M. Blanca Roncero / Teresa Vidal

Universitat Politécnica de Catalunya. España.


blanqueo.] Por consiguiente, para alcanzar un nivel aceptable de blancura, el blan-queo debe realizarse eliminando o modificando (para disminuir sus características de absorción de luz) las sustancias constituyentes de la pasta cruda responsables del color. En ambos casos, el prerrequisito obvio es que no se produzcan pérdidas significativas de la resistencia de la pasta.

Otros objetivos del blanqueo de las pastas químicas son: • Mejorar la limpieza de la pasta mediante la eliminación de haces de fibras y

partículas de corteza no eliminados en la cocción. • La eliminación de resinas y otros extractivos presentes en la pasta cruda con

la consiguiente mejora de la absorción (propiedad importante en calidades higiénicas y sanitarias).

• La consecución de una blancura estable; para ello es necesario blanquear sin introducir grupos carbonilo en la pasta y, si es posible, disminuir su contenido, ya que contribuyen al envejecimiento óptico de la pasta (amarilleamiento).

• El ajuste de la viscosidad de la pasta mediante la eliminación de hemicelulosas (en la obtención de pastas para disolver –disolving pulps– es necesario y se con-sigue mediante una extracción alcalina severa).

Todos estos objetivos se deben lograr manteniendo al mínimo los costes de blanqueo y el impacto sobre el medioambiente.

Los métodos de blanqueo de las pastas de alto rendimiento (mecánicas, CTMP, CMP y algunas semiquímicas), que tienen porcentajes muy elevados de lignina, difieren de los utilizados en el blanqueo de las pastas químicas. Este blanqueo se lleva a cabo mediante tratamientos que destruyen de manera selectiva los grupos cromóforos responsables del color de las pastas, pero sin eliminación significativa de la lignina, puesto que ocasionaría una pérdida importante de rendimiento y un consumo muy importante de productos químicos costosos. Los agentes de blan-queo más utilizados son el peróxido de hidrógeno (oxidante) y los hidrosulfitos (reductores). Esta metodología de blanqueo está limitada en muchos casos a la con-secución de valores de blancura en torno a 70% ISO (solo en situaciones más favo-rables se aproximan a 80). Las pastas de alto rendimiento blanqueadas conservan prácticamente toda la lignina original pero en un estado que no proporciona color a las pastas. Aunque la ganancia en blancura puede ser sustancial, ningún método conocido de blanqueo selectivo produce un efecto permanente. Mediante expo-sición a la luz solar y al oxígeno atmosférico se regeneran los grupos cromóforos y las pastas amarillean de nuevo (reversión de blancura), como puede observarse fácilmente con los papeles viejos de prensa.

En el blanqueo de las pastas químicas, en la producción de pastas de alta calidad y estables, se deben utilizar métodos que deslignifican la pasta. Por razones técnicas y económicas, la lignina residual (del orden del 2–5%, según especies y proceso de cocción usados) en el blanqueo deslignificante se elimina casi o completamente mediante un proceso en continuo que utiliza diferentes etapas simples en secuen-

Blanqueo de pastas | 105

VaporReactivo

químicoAgua

Pasta

lavada

de etapa

previa

Mezclador Mezclador Reactor Lavador

Pasta

lavada

a etapa

siguiente

Efluente

cia, con lavados intermedios y recirculación de filtrados dentro de la secuencia. Cada una de las etapas utiliza diferentes productos químicos y condiciones y tiene una función específica. Las primeras etapas se pueden considerar como una con-tinuación del proceso de deslignificación iniciado en la cocción; las últimas etapas oxidativas destruyen y eliminan el color residual (grupos cromóforos). Solo des-pués de los estadios oxidativos se produce la decoloración final y se alcanza una alta blancura.

El proceso en múltiples etapas es necesario porque ningún sistema reactivo único o multirreactivo aplicado en etapa simple puede producir pastas de elevada blancura (87–90% ISO). Se ha observado que se puede conseguir una mayor blan-cura con una menor degradación si se aplican cantidades más pequeñas de agentes de blanqueo en etapas sucesivas, con lavado entre ellas. Cuando se utilizan grandes cantidades de productos químicos para tratar de obtener una blancura elevada, la pasta es severamente degradada y muchos de los productos químicos no se con-sumen. Generalmente se considera que la eliminación de los productos oxidados mediante el lavado expone la superficie que no ha reaccionado a una nueva oxi-dación, eliminándose más lignina, ya que la materia disuelta ya no es susceptible de una oxidación adicional, disminuyendo así el requerimiento total de productos químicos.

El utilizar muchas etapas tiene sus desventajas, siendo probablemente la prin-cipal el coste de las torres de blanqueo, el equipo auxiliar, los filtros lavadores y los edificios. Otro problema es la pérdida de fibras que lleva consigo la etapa de lavado de la pasta y el incremento del coste de mantenimiento de la planta de blanqueo.

Una etapa de blanqueo comienza cuando se adiciona a la pasta el reactivo químico, y finaliza con el lavado de la pasta. La Figura 1 esquematiza una etapa de blanqueo.

Cada etapa es optimizada para contribuir al proceso deslignificante mediante la eliminación, solubilización y decoloración de los materiales coloreados rema-nentes. Se debe alcanzar un cierto nivel de blancura que no debe excederse sin dis-

FIGURA 1.Operaciones unitarias en una etapa de blanqueo.


minuir de la resistencia de la pasta. Durante la misma se deben controlar una serie de variables de proceso para asegurar un resultado satisfactorio: • Carga del producto químico. • Consumo del producto químico. • Consistencia. • Temperatura. • Tiempo de reacción. • pH.

La Figura 2 muestra un ejemplo de diagrama de flujo de una secuencia de blanqueo. Se adiciona agua a cada etapa para el lavado y en muchas etapas se adiciona vapor para aumentar la temperatura. Cuando se usa una etapa previa de deslignificación con oxígeno, el efluente sin cloruros se envía al sistema de recuperación de la fábrica kraft, pero los efluentes ácido y alcalino del resto de etapas son descargados, usualmente después de pasar a través de un sistema de depuración biológica.

Como se comenta más adelante, el blanqueo de las pastas químicas ha ex-perimentado cambios sin precedentes en los últimos años como respuesta a las presiones medioambientales. Una consecuencia de ello ha sido el incremento considerable en el número de secuencias de blanqueo que se usan actualmente en la industria. Cada fábrica representa un caso particular. Se citan a continuación algunos de los elementos involucrados en la elección de la secuencia de blanqueo más adecuada: • Coste del blanqueo. • Rendimiento en pasta. • Carga contaminante (DBO, DQO, AOX, toxicidad) y uso de agua. • Mejor calidad de pasta (resistencia, blancura, estabilidad de blancura, limpieza,

opacidad). • Selectividad de la secuencia (grado de polimerización versus I. kappa).

FIGURA 2.Diagrama de flujo de

un blanqueo de pasta química.

Pasta cruda

C+D EO D E DPasta

blanqueada

Efluente ácido

Efluentealcalino

Cl2

ClO2

Agua

NaOH

O2

Agua y vapor

ClO2

NAOH

Agua y vapor

NaOH

Agua y vapor

ClO2

Agua y vapor


• Flexibilidad y facilidad de control para asegurar la producción de una calidad constante de pasta.

• Compatibilidad con desarrollos futuros (evolución cierre circuitos). • Simplificación del proceso (por ejemplo, mantenimiento de un nivel uniforme

de temperatura o pH en la secuencia). • Circunstancias específicas de la fábrica (por ejemplo, localización y dificultad

de suministro de algunos productos químicos).

La mayoría de reactivos de blanqueo utilizados en el blanqueo de las pastas químicas son agentes oxidantes que generan grupos ácidos en la lignina residual. La Tabla 1 resume los tratamientos químicos comúnmente utilizados y su función. Si una etapa de blanqueo se realiza en condiciones ácidas [cloración (C), dióxido de cloro (D), mezclas de cloro y dióxido de cloro (C+D, o CD), ozono (Z)], se continúa por una extracción alcalina [sola (E), reforzada con oxígeno (EO), con peróxido de hidrógeno (EP) o con ambos (EOP)], para eliminar los productos de degradación de la lignina ácidos insolubles en agua.

Se utiliza la siguiente nomenclatura para designar las diferentes etapas de la secuencia de blanqueo (TIP 0606–21; Van Lee, 1987). A: Tratamiento/lavado ácido. B: Borohidruro. C: Cloro. D: Dióxido de cloro. (C+D) o (D+C): Mezclas de cloro y dióxido de cloro (adición simultánea); el

símbolo del componente mayoritario aparece en primer lugar. (CD) o (DC): Adición secuencial de los dos reactivos con mezclado entre los

puntos de adición pero sin lavado o prensado; ambos reactivos se adicionan antes de una torre de reacción común.

E: Extracción alcalina. F: Ácido formamidín sulfínico (FAS). H: Hipoclorito. (Eo): Extracción alcalina reforzada con oxígeno. (Epo): Extracción alcalina con adición de peróxido de hidrógeno y reforzada

con oxígeno. P: Peróxido de hidrógeno (medio alcalino). (Po): Peróxido de hidrógeno alcalino presurizado. Pa: Ácido Peroxiacético (peracético). Px: Ácido peroximonosulfúrico. Q: Tratamiento con un agente quelante de metales (Quelación). X: Enzima. Y: Hidrosulfito. Z: Ozono.


Las etapas de blanqueo cuyas condiciones sean similares, especialmente en pH, pueden realizarse en sucesión sin lavado intermedio. Un ejemplo de esto último es el caso del ozono y dióxido de cloro (ZD).

Retención sin lavado subsiguiente: Cuando las etapas de blanqueo dentro de una secuencia no tienen etapa de lavado o prensado después de una torre de retención, los símbolos que describen las etapas deberían mostrase en el orden de la secuencia y ser incluidos en un paréntesis. Los símbolos dentro del paréntesis deberían estar separados por una barra oblicua “/”. La barra explícitamente denota equipo dise-ñado para proporcionar retención significativa. Por ejemplo: (H/D) denota adición de hipoclorito, mezclado y retención (por ejemplo, en una torre) seguida, sin lava-do, por una etapa de dióxido de cloro.

TABLA 1. Tratamiento químicos en el blanqueo de pastas.

Tratamiento Función Ventajas Inconvenientes

Cloración (C)

(medio ácido)

-Oxidación y cloración de

la lignina

-Deslignificación económica

y efectiva

-Buena eliminación de

partículas

-Puede causar pérdida de

resistencia de la pasta si se usa

incorrectamente

-Formación de organoclorados

-Sumamente corrosivo

Dióxido De Cloro (D)

(medio ácido)

-Oxida, blanquea y

solubiliza lignina

-Combinado con cloro

protege a la celulosa

frente a la degradación

-Logra alta blancura sin

pérdida de resistencia de la

pasta

-Buena eliminación de

partículas

-Debe ser generado in situ.

-Reactivo costoso

-Alguna formación de

organoclorados

-Sumamente corrosivo

Hipoclorito (H)

(medio alcalino)

-Oxida, blanquea y

solubiliza lignina

-Fácil de obtener y usar

-Reactivo bajo coste


resistencia de la pasta si se usa

incorrectamente

-Formación de cloroformo

Oxígeno (O)

(alta presión, medio

alcalino)

-Oxida y solubiliza lignina

-Reactivo bajo coste

-Genera efluente exento de

cloruros para recuperación

-Usado en grandes cantidades

requiere equipo costoso

-Pérdida potencial de resistencia

de la pasta

Peróxido Hidrógeno (P)

(medio alcalino)

-Oxida y blanquea lignina

en pastas químicas y de

alto rendimiento

-Fácil de usar

-Bajo coste de capital

-Reactivo costoso

-Mala eliminación de partículas


resistencia de la pasta

Ozono (Z)

(medio ácido)

-Oxida, blanquea y

solubiliza lignina

-Efectivo

-Genera efluente exento de

cloruros para recuperación

-Debe ser generado in situ

-Costoso

-Degrada pasta

-Mal blanqueo partículas

Hidrosulfito

(solo para pastas

mecánicas)

-Reduce y decolora

lignina en pastas de alto

rendimiento

-Fácil de usar

-Bajo coste de capital.

-Descompone rápidamente

-Ganancia limitada de blancura

Extracción Alcalina (E)-Hidroliza cloroligninas y

solubiliza lignina-Efectiva y económica -Oscurece la pasta


1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS REACTIVOS DE BLANQUEO

Es importante conocer la interacción de cada reactivo de blanqueo con la lig-nina (que debe ser eliminada), con los carbohidratos (cuya degradación debe ser evitada) y cómo afecta la presencia de material inorgánico (iones metálicos que pueden interferir negativa o positivamente durante el proceso de blanqueo).

A) Respecto a su reactividad con la lignina residualA diferencia de la lignina disuelta en la lejía negra, la lignina residual kraft se

caracteriza por tener un contenido relativamente bajo en grupos fenólicos libres hidrófilos y una importante masa molecular, lo que explica que sea difícil de solu-bilizar. Un reactivo de blanqueo debería actuar sobre alguno de estos dos aspectos, es decir, aumentando el número de grupos hidrófilos en la lignina o reduciendo su tamaño molecular.

La química fundamental de los reactivos de blanqueo ha sido categorizada por Gierer (Gierer, 1990) y más tarde simplificada por Lachenal et al. (Lachenal et al., 1994). Se ha sugerido que los principales reactivos de blanqueo se pueden dividir en tres categorías en base a su reactividad con la lignina (Tabla 2).

TABLA 2. Clasificación de los reactivos oxidantes de blanqueo.

I II III

Cl2 (C) ClO2 (D) NaOCl (H)

O3 (Z) O2 (O) HOOH (P)

I: Reaccionan con todos los tipos de estructuras aromáticas en lignina residual (cualquier

grupo fenólico (libre o eterificado, + dobles enlaces). El ozono rompe los enlaces

conjugados más fácilmente.

II: Reaccionan principalmente con grupos fenólicos libres (+ dobles enlaces).

III: Reaccionan casi exclusivamente con estructuras que contienen grupos carbonilo bajo

condiciones normales (causan buen blanqueo pero mala deslignificación).

El oxígeno y el dióxido de cloro no tienen la capacidad del cloro u ozono para degradar la lignina residual (cloro y dióxido usados al mismo nivel de cloro activo).

Un estudio sistemático del efecto de los principales agentes de blanqueo sobre la estructura de la lignina residual, realizado por Muguet et al. (Muguet et al., 1995), conduce a los resultados reflejados en la Tabla 3. Los valores mostrados en la Tabla 3 permiten deducir que el cloro es el agente más eficaz. No solo despolimeriza la lignina residual sino que forma numerosos grupos fenólicos libres que contribuyen a su disolución y aumentan su reactividad frente a agentes de blanqueo usados pos-teriormente (por ejemplo, ClO

2).

El ozono tiene un comportamiento diferente. Su acción principal sobre la lig-nina conduce a la formación de grupos carboxilo que incrementan la solubilidad de la lignina en medio alcalino. Por el contrario, la despolimerización de la lignina es menos pronunciada que con el cloro. Después de la etapa Z, la pasta contiene una lignina de masa próxima a la de la pasta cruda, pero con numerosos grupos


carboxilo. Es importante asociar el uso del ozono al de un agente que tenga una acción despolimerizante sobre la lignina, como por ejemplo el oxígeno. En una combinación OZ, el oxígeno realiza una despolimerización parcial antes de aplicar el ozono.

El peróxido de hidrógeno per se no es muy eficiente cuando se usa a tempera-turas moderadas (<70ºC). Reacciona solo con estructuras que contienen grupos carbonilo (como compuestos tipo quinónicos) y su uso se limita a la eliminación de color. La formación de radicales (tales como �OH y O

2�–) es necesaria para lograr

una deslignificación sustancial, lo que se puede conseguir elevando la temperatura. Un inconveniente de la presencia de especies radicales es que también reaccionan rápidamente con la celulosa y conduce a una degradación de la fibra. La presencia de ciertos cationes metálicos (Fe, Cu, Mn) en la pasta debe ser controlada, puesto que favorecen la formación de radicales libres durante las etapas P, O, o Z, con-duciendo a la subsiguiente degradación de la celulosa. En general, se recomienda realizar una etapa de quelación Q en diferentes posiciones de las secuencias que incluyan tales tratamientos.

B) Respecto a su reactividad con los carbohidratosEl efecto de los agentes de blanqueo sobre los carbohidratos está bien docu-

mentado. En términos generales se pueden dividir en dos grupos: 1. Los que no causan oxidación ni despolimerización –Cl

2 usado en condiciones adecuadas;

–ClO2 y H

2O

2.

2. Los que oxidan las cadenas celulósicas y causan alguna despolimerización –Ozono (O

3), oxígeno (O

2) e hipoclorito (ClO–).

Debe tenerse en cuenta que la celulosa oxidada es más sensible a la degrada-ción alcalina y muestra una peor estabilidad de blancura por exposición a la luz y al calor.

TABLA 3. Efecto de los principales agentes de blanqueo sobre la estructura de la lignina residual de una pasta kraft de conífera

ReactivoAumento del número de

grupos hidrófilos

Reducción del

tamaño molecular

C (4%) ++ ++

D (5%)(*) + +

O + +

P (90ºC) + +

Z ++ O

(*): Cloro activo, ++: efecto muy marcado, +: efecto marcado,

O: efecto débil.


Un aspecto importante a tener en cuenta es la selectividad de los reactivos de blanqueo, entendida como la reacción relativa del reactivo con la lignina respecto a la celulosa. Las pastas crudas tienen un elevado contenido en lignina, por lo que, tradicionalmente, en las primeras etapas (deslignificantes) se usan reactivos menos selectivos como el cloro y el oxígeno. El dióxido de cloro y el peróxido de hidrógeno son altamente selectivos y por ello se suelen usar en las últimas etapas de la secuen-cia de blanqueo, cuando el contenido en lignina es bajo y la celulosa susceptible a la degradación. Además, el dióxido de cloro y el peróxido de hidrógeno son más caros y se debe economizar su uso.

La pasta durante el blanqueo se caracteriza mediante el índice kappa, blancura y viscosidad. El índice kappa se relaciona con el contenido en lignina, mientras que la viscosidad se usa como un parámetro indicativo de la degradación de la pasta.

La lignina residual en los procesos de pasteado y blanqueo no es fácil de medir directamente debido a su estructura química compleja y variable. Sin embargo, el contenido en lignina se correlaciona bien con el consumo de determinados oxidan-tes, especialmente los que reaccionan con ciertos dobles enlaces y que no oxidan o disuelven hidratos de carbono (MnO

4– y cloro).

Actualmente, la lignina residual en las pastas se suele estimar a partir del I. ka-ppa obtenido por valoración con permanganato de potasio. El método estándar es aplicable a las pastas químicas crudas y a las obtenidas después de la deslignificación con oxígeno y otros tipos de etapas de preblanqueo (semiblanqueadas). Se ha dado la siguiente relación (Data Sheet D–6 CPPA): % Lignina=0,147 x I.kappa.

Sin embargo, no hay un único factor para correlacionar el índice kappa y el contenido en lignina residual. La proporcionalidad existente está influenciada por la especie vegetal y el proceso de pasteado y cambia a medida que progresa la se-cuencia de blanqueo. Se ha indicado que la relación entre kappa y lignina de Klason es la misma para las pastas kraft antes y después de deslignificadas con oxígeno (Iribarne, 1997).

Hay que tener en cuenta que en las pastas kraft, además de la lignina, contribu-yen al índice kappa otros componentes denotados como “falsa lignina” que pueden contener dobles enlaces y/o grupos carbonilo y que, presumiblemente, están locali-zados en la porción carbohidratada de la pasta. Estas otras estructuras oxidables se forman predominantemente durante la cocción y la etapa de deslignificación con oxígeno. Recientemente se ha descubierto que los ácidos hexenurónicos, (HexA) formados en hemicelulosas (xilanos) durante la cocción kraft, pueden tener una contribución significativa al índice kappa. Contienen grupos funcionales enol–éter y carboxilo insaturado que les hacen sensibles a la oxidación por el permanganato. Se ha hallado que 10 μm de HexA corresponden a 0,84–0,86 unidades de kappa. La corrección para unidades HexA es especialmente importante para las pastas de frondosas que contienen muchos xilanos residuales (Li, 2002; Jiang, 2000).

Teóricamente, el índice kappa no es adecuado para medir el contenido en lig-nina de las pastas blanqueadas, puesto que después de los tratamientos oxidativos


de blanqueo, el consumo de permanganato por la lignina residual bajo las condi-ciones usadas en el método estándar disminuye debido a la oxidación parcial de los anillos aromáticos. El índice kappa determinado sobre una pasta que haya sufrido un tratamiento oxidativo dará una subestimación del contenido de lignina.

La Figura 3 muestra los cambios que se producen en los parámetros que ca-racterizan la calidad de la pasta en el transcurso de una secuencia convencional de blanqueo. Para obtener una blancura estable de 90% ISO, el índice kappa debería reducirse a un valor próximo a cero. Esto no es simple, puesto que la pasta contiene más del 95% de carbohidratos, que deberían ser retenidos (alto rendimiento) en buenas condiciones (viscosidad aceptable).

Una vía simple para evaluar la selectividad de un proceso de blanqueo es mediante una representación del índice kappa (o blancura) versus el grado de po-limerización. Otro criterio es medir la estabilidad de la blancura, la reversión de la blancura por exposición al calor (105ºC durante 24 h) según la norma ISO 5630/1.

Las propiedades papeleras de las pastas químicas son modificadas durante el blanqueo. La eliminación de la lignina incrementa la flexibilidad de la fibra y su resistencia. Por otra parte, si se produce una eliminación de hemicelulosas se reducirán el potencial de hinchamiento de las fibras y la capacidad de enlace de su superficie. Si las condiciones son demasiado severas y se produce una disminución drástica del grado de polimerización de la fracción holocelulósica, afectará negati-vamente a las propiedades de resistencia del papel. [La comparación de grado de

FIGURA 3.Cambios en los

parámetros que caracterizan la calidad de la pasta durante el

desarrollo del blanqueo.

90

0

Bla

ncur

a, %

ISO 80

60

40

10 20 30

1200

1000

800

0 10 20 30

Visc

osid

ad, d

m3 /

kg

I. Kappa

I. Kappa

D

E

D

E

C + D 02


polimerización medio (DP) como un indicador potencial de la resistencia de las pastas producidas de diferentes materias primas o diferentes procesos de cocción debe evitarse, ya que la relación entre resistencia y DP es diferente en cada caso].

Cada pasta comercial presenta particularidades, que deben ser conservadas durante el blanqueo, y tiene que blanquearse respetando estas exigencias indi-viduales, de manera que se desarrollen las calidades deseadas sin sacrificar otras características de las pastas. Las diferencias en las exigencias del blanqueo son debi-das a diferencias entre las proporciones y naturaleza de los materiales incrustantes, que son dependientes de la variedad botánica utilizada, del tipo y la severidad de la cocción.

Las pastas al sulfito se blanquean más fácilmente que las pastas al sulfato por-que la lignina residual está parcialmente sulfonada y es más fácilmente solubilizada. Por ello, se puede utilizar un proceso más simple para alcanzar comparables niveles de blancura. En general, las de frondosas son más fáciles de cocer y blanquear que las de coníferas, pudiendo usarse secuencias de blanqueo más cortas. La transición al blanqueo ECF y TCF de las pastas de frondosas ha sido complicada por su ma-yor contenido en ácidos hexenurónicos, particularmente en pastas crudas de alto índice kappa. Los ácidos hexenurónicos son responsables de un consumo excesivo de agentes de blanqueo; no reaccionan con el oxígeno o H

2O

2 bajo las condiciones

alcalinas de estos estadios de blanqueo, pero pueden ser oxidados por agentes de blanqueo tales como Cl

2, ClO

2, ozono o perácidos. Asimismo, influyen negativa-

mente en la estabilidad de la blancura y contribuyen a la formación de ácido oxálico acrecentando los problemas de incrustaciones. Una etapa especial de hidrólisis ácida ha sido desarrollada para eliminarlos antes de la secuencia de blanqueo, pero un tra-tamiento a alta temperatura, alta acidez y durante largo tiempo involucra un riesgo considerable de pérdida de rendimiento y disminución de la resistencia de la pasta, por lo que se deben controlar debidamente las condiciones (Vourinen, 1999).

1.2. PROBLEMÁTICA DE LA CONTAMINACIÓN EN LA PLANTA DE BLANQUEO

La planta de blanqueo es el foco más importante de contaminación acuosa en la fábrica de pasta. Tradicionalmente, el blanqueo de pastas se ha realizado en secuencias multietapas que incluyen tratamientos oxidativos con cloro y derivados para degradar la lignina, alternados con estadios alcalinos para disolver los produc-tos de degradación de la lignina (secuencia del tipo CEDED). El cloro se ha usado en la primera etapa durante más de 50 años, principalmente debido a su bajo coste y a su muy efectiva y selectiva reactividad hacia la lignina. Este proceso conven-cional, que consume cantidades importantes de agua (del orden de 60–100 m3/t), genera un gran volumen de efluentes con una gran carga contaminante (durante el proceso de blanqueo se disuelve aproximadamente un 5–10% del producto crudo). Los efluentes generados no pueden ser recirculados en los circuitos de recuperación de la fábrica debido a su dilución y a la presencia de cloruros que originan graves problemas de corrosión. Tradicionalmente eran desechados, estimándose que la


sección de blanqueo era responsable del 50–70% de la contaminación acuosa de una fábrica de pasta kraft (45% de la DBO, 40% de las materias en suspensión, 60% de la DQO, 60% del color y 100% de AOX). Alrededor del 80% de la DBO, el 95% del color total y las propiedades tóxicas y mutagénicas atribuibles a la sección de blanqueo provienen de los dos primeros estadios de la secuencia convencional, cloración y extracción alcalina.

La tecnología de la fabricación de pastas químicas blanqueadas, dominada en su fase inicial de desarrollo (desde 1950’s hasta 1970’s) por el cloro y el dióxido de cloro, ha experimentado en las últimas décadas un cambio extremadamente rápi-do, motivado por presiones de la opinión pública y regulaciones medioambienta-les. Es interesante destacar que, a medida que aumentan los conocimientos sobre la materia y se producen avances de la técnica, van apareciendo sucesivamente nuevas preocupaciones medioambientales y nuevos parámetros medibles que nos infor-man del grado de contaminación de una industria. Una de las primeras inquietudes medioambientales se centró en prevenir el agotamiento del oxígeno en los cauces receptores para evitar la muerte de los peces. Consecuentemente, en la década de los 1970s fueron comunes regulaciones de la demanda química de oxígeno y de los sólidos en suspensión. La situación cambió en la década de los 1980s, especialmente después de un estudio sueco sobre el vertido de una fábrica en el mar Báltico, cuyo efecto significativamente negativo sobre los peces fue atribuido a la presencia de compuestos organoclorados en el efluente (Södergren, 1988). Desde finales de los 70s hasta la actualidad, el énfasis y el debate público en la industria de pasta y papel se ha enfocado sobre las descargas de sustancias organocloradas (AOX) formadas en la planta de blanqueo. Varios estados, recogiendo las demandas sociales, han fijado restricciones severas sobra las descargas de organoclorados medidos como AOX en el medio acuático que ha ocasionado una disminución drástica del uso del cloro en el blanqueo.

Bajo el vocablo AOX (Absorbable Organic Halogen) se engloban indistinta-mente una multitud de compuestos químicos diversos que contienen átomos de cloro enlazados covalentemente a átomos de carbono. El método AOX es un test genérico de compuestos organoclorados cuyos resultados no se correlacionan con el impacto ambiental, ya que no distingue entre los compuestos tóxicos y no tóxicos de la muestra.

Hay una percepción ampliamente defendida de que los compuestos orga-noclorados son exclusivamente antropogénicos en origen. Sin embargo, se ha demostrado que la naturaleza puede sintetizarlos y metabolizarlos a gran escala; se producen en grandes cantidades en suelos y en el medio marino. Además, muchos defensores del medioambiente tratan a los compuestos organoclorados como una familia homogénea de sustancias químicas, todas con propiedades similares de ex-trema toxicidad, persistencia y carcinogenia. La realidad es que existe un amplio es-pectro de compuestos organoclorados con un ancho rango de propiedades (Figura 4) (Fleming, 1995). Las propiedades derivan de la estructura detallada de la molé-


cula y no precisamente de la presencia de cloro. En general, el grado de toxicidad de los AOX y su tendencia a bioacumularse depende del tamaño molecular y del grado de cloración de las moléculas. Son más nocivas las que presentan un alto grado de sustitución, bajo peso molecular (<1000, pueden penetrar la membrana celular) y estructura aromática, [se han identificado más de 200 compuestos organoclorados de pequeño tamaño en los efluentes de blanqueo].

La parte media del espectro contiene un número relativamente grande de compuestos inocuos que se forman de manera natural e industrialmente. Tienden a tener una baja ratio cloro–carbono que los hace más fácilmente biodegradables y les confiere baja toxicidad, alta solubilidad en agua y baja en grasas. Los efluentes de blanqueo en fábricas de pastas kraft producen un rango de material organoclorado, pero gran parte no es persistente. Por ejemplo, casi la mitad del contenido en AOX del efluente desaparece entre su punto de liberación en la planta y la descarga del efluente de la fábrica en el cauce de agua. La falta de persistencia se debe al hecho de que algunos organoclorados son inherentemente inestables y comienzan a hidroli-zar cuando las lejías de blanqueo son neutralizadas.

La Figura 5 muestra esquemáticamente el devenir del cloro durante una eta-pa de cloración clásica y la proporción de AOX potencialmente tóxica (Lachenal, 1992). La fracción de AOX constituye solo el 10% del cloro activo aplicado. La parte potencialmente tóxica representa solo alrededor del 1% de los AOX (Berri, 1991). Se trata de la fracción de bajo peso molecular, lipofílica, extraíble por un solvente orgánico (ciclohexanona), llamada EOX (Extractible Organic Halides), constituida por productos potencialmente tóxicos y bioacumulables.

Las principales clorofenoles presentes en los EOX pertenecen principalmente a las cuatro familias representadas en la Figura 6. La toxicidad de estos compuestos está en función del número de átomos de cloro portados por el núcleo aromático. A título indicativo, los factores de toxicidad se muestran en la Tabla 4. El parámetro LC 50 se define como la concentración de producto en el efluente que causa una mortalidad de 50% en 96 h, por el organismo estudiado. Se puede observar que la toxicidad no varía linealmente con el número de átomos de cloro sino que existe un factor 50 entre el compuesto monosustituido y el pentasustituido. Esto ilustra bien la ausencia de relación entre AOX y toxicidad, puesto que en el ejemplo que se

FIGURA 4.Espectro de los compuestos organoclorados.


Cl-

90

Cl2

100

Cloro orgánico

10≈

AOX10

Masa molecular<1000

2

Masa molecular>1000

8

Productos poco aromáticosTasa de cloro <10%

EOX0,1

1,9

Productos potencialmente

tóxicos y bioacumulables (1% de los AOX)

Productos hidófilosFácilmente

metabolizados

FIGURA 5.Transformación del

cloro durante la cloración de una pasta

kraft. Proporción de EOX (fracción

potencialmente tóxica) en los compuestos

organoclorados totales.

Catecoles Guayacoles

Fenoles Vainillinas

FIGURA 6.Principales tipos de productos fenólicos clorados presentes en los efluentes de

blanqueo de una fábrica kraft.


está considerando, 5 moléculas del compuesto monoclorado, aunque dan el mismo valor de AOX que una sola molécula del compuesto pentaclorado, serán mucho menos tóxicas.

El desarrollo de la toxicidad dependerá de la cloración de los núcleos aromá-ticos de la lignina residual. Es conocido que cuando un anillo aromático ha sido clorado una vez es más difícil que sea clorado más veces; el aumento del número de átomos de cloro sustituidos sobre un mismo núcleo es más difícil que la cloración de un núcleo que tenga un menor número de átomos de cloro sustituidos. Por con-siguiente, la formación de fenoles polisustituidos solo será posible cuando haya una cantidad importante de cloro gas con relación a la lignina.

TABLA 4. Factor de toxicidad para los organismos acuáticos (salmón)

Átomos de cloro

por molécula

LC 50 μg/L

(96 h)TEF*

1 5000 0,02

2 2000 0,05

3 900 0,10

4 300 0,30

5 100 1,00

* Para el cálculo del factor TEF se toma el valor 1 para el

compuesto pentaclorado.

Hasta hace unos 10–15 años, la descarga promedio de AOX era indudablemen-te alta, de 6–10 kg/t de pasta. Sin embargo, con las modernas tecnologías de cocción y blanqueo los niveles de AOX se han reducido drásticamente (rango de 1–2 kg/t en secuencias ECF) o virtualmente han cesado. Al mismo tiempo, la composición de los AOX formados ha experimentado un cambio paralelo a su reducción. Por ejemplo, compuestos fenólicos con 3–5 átomos de cloro en el anillo aromático, que se degradan más lentamente y son más tóxicos, han disminuido significativamente por debajo de 1 g/t pasta.

Se ha evidenciado científicamente que niveles de descarga de AOX en el rango de 1–2 kg/t no ocasionarían efectos adversos medibles sobre la calidad del agua y la vida acuática, por lo que no hay razón científica aparente para imponer límites significativamente más bajos para las descargas futuras de AOX; la situación podría considerarse satisfactoria.

En ensayos realizados sobre efluentes suecos se ha llegado a la conclusión de que no es posible predecir el impacto ambiental de un efluente sobre la base de su contenido en AOX a niveles inferiores a 2kg AOX/t. Para niveles de AOX ≤ 2kg/t, el nivel de toxicidad es ya suficientemente bajo como para que una reducción suple-mentaria de AOX no tenga más que un efecto mínimo sobre la toxicidad.

Reducciones de niveles de AOX por debajo de 1,2 kg/t no resultó en una re-ducción adicional de la toxicidad del efluente. Esto lleva a la conclusión de que la toxicidad residual fue debida a componentes diferentes de los organoclorados.


Ensayos realizados en Canadá concluyen que no hay correlación entre toxi-cidad aguda o subletal y niveles de AOX inferiores a 2,5 kg AOX/t. (O’Connor, 1994).

Como se ha indicado, los AOX en el efluente de blanqueo son esencialmente bajo la forma de compuestos organoclorados de masa molecular elevada (>1000), cloroligninas incapaces de franquear las paredes celulares y cuya toxicidad es prác-ticamente nula comparada a la de los clorofenoles.

Con respecto al problema de la formación de dioxinas en el blanqueo de pastas, las cantidades medidas son tan bajas (20–30 ppt para la 2,3,7,8 tetraclorodibenzo-dioxina –TCDD–; 1000–1500 ppt para 2,3,7,8 tetracloridibenzofurano –TCDF–) que no es posible encontrar justificación a las campañas desatadas contra la indus-tria de pastas. La formación de estas sustancias tóxicas exige la fijación de 4 átomos de cloro sobre los precursores aromáticos ya presentes en la pasta. Esto no será teóricamente posible más que para cantidades elevadas de cloro. La reducción de la carga de cloro o la sustitución por dióxido de cloro, además de reducir significativa-mente la formación de AOX (Figura 7), suprimirá completamente toda posibilidad de formación de TCDD y TCDF.

En la mayoría de los casos, el problema medioambiental real no está moti-vado por los AOX sino por la eutrofización, por lo que se debería centrar más la atención en reducir al mínimo la DQO y los nutrientes que sobre la reducción de los AOX.

La formación de AOX puede ser estimada a partir de las cargas de Cl2 y Cl

2O

aplicadas (Germgard, 1985).

AOX (kg/t)=0,1 [C + (D/5)]

TCDD

2,3,7,8 tetraclorodibenzo dioxina

Dioxina(DD)

TCDF

2,3,7,8 tetraclorodibenzo furano

Furano(DF)

Estructura y formación de los 2,3,7,8 TCDD y TCDF

FIGURA 7.Estructura y formación de dioxinas y furanos.


Siendo C y D las cargas de cloro activo en las etapas de cloración y dióxido de cloro en kg/t pasta.

Obviamente, la vía más simple para bajar sustancialmente el nivel de AOX es disminuir la carga de cloro en la etapa de cloración o el uso de dióxido de cloro en lugar del cloro gas. El efluente resultante contendrá menos AOX y las cloroligninas serán considerablemente menos tóxicas. La sustitución del cloro por dióxido de cloro en la primera etapa de blanqueo después de la etapa de deslignificación con oxígeno, como en el blanqueo ECF, fue factible principalmente debido al desarro-llo de las etapas de extracción alcalina reforzada (EOP), que compensan la menor capacidad deslignificante del dióxido de cloro respecto al cloro.

Vías para reducir el nivel de AOX en los efluentes: (Basta, 1990; Libergott, 1983; Ragnar, 2002). • Tecnologías preblanqueo (reducción del contenido en lignina de la pasta cruda

antes del blanqueo). Las opciones recomendadas incluyen la deslignificación extendida en el digestor, la mejora de la eficiencia del lavado de la pasta cruda para reducir el arrastre de materia orgánica disuelta con la pasta y la deslignifi-cación con oxígeno O, (EO), (EOP).

• Modificación del proceso de blanqueo. Reducción de la carga de cloro o susti-tución por otros reactivos deslignificantes: dióxido de cloro, oxígeno, peróxido de hidrógeno, ozono, enzimas,... Uso selectivo de agentes y/o secuencias alter-nativas (secuencias ECF, elemental chlorine–free; secuencias TCF, totally chlori-ne–free). El uso de secuencias TCF solo es posible cuando se logran contenidos en lignina muy bajos en la cocción.

El coste de introducir todas estas medidas ha sido muy considerable, lo que ha constituido el obstáculo principal en su desarrollo. Al adoptar secuencias de blanqueo ECF y TCF, los productores de pasta se han enfrentado con:

• Reactivos de blanqueo más caros (ClO2, H

2O

2, O

3, enzimas).

20

0

Fact

or to

xici

dad

tota

l

AOX, kg/t pasta

15

5

0

10

1 2 3 4 5 6 7

90 % 70 %

50 %

30 %10 %

0 %

FIGURA 8.Efecto de la adición de dióxido de cloro en una cloración de pasta kraft cruda de coníferas sobre la formación de AOX y la toxicidad.


• Alta inversión (cocción extendida, modificaciones en el ciclo de recuperación, lavado mejorado, predeslignificación con oxígeno y blanqueo con O

3).

En orden a cumplir con las demandas del mercado y medioambientales, la tendencia actual dentro de la industria de pasta y papel es hacia el cierre incremen-tado de la planta de blanqueo usando secuencias ECF o TCF. Debido a la fuerte reducción de cloruros en los efluentes con el uso de tales secuencias, el cierre de los circuitos de la fábrica y el reciclado de los efluentes de blanqueo hacia el sistema de recuperación de reactivos de la fábrica ha sido posible. El cierre de la planta conlleva problemas serios de precipitación e incrustaciones, principalmente de oxalato de calcio, pero también de sulfato de bario y carbonato y sulfato de calcio. Por otra parte, un cierre equilibrado sería de gran interés para minimizar el coste del trata-miento biológico del efluente.

Las emisiones de la planta de blanqueo dependen de diversos factores: el grado de eliminación de lignina en la pasta antes del blanqueo, la eficiencia del lavado de la pasta cruda (si no es del 100% una cierta cantidad de productos químicos y contaminantes son transportados con la pasta a la planta de blanqueo donde con-sumen reactivos de y aumentan la carga en el efluente; el arrastre se suele medir como DQO), la secuencia y los reactivos de blanqueo utilizados, el tipo de madera, la blancura final deseada y el grado de cierre de la planta de blanqueo.

Tabla 5. Ejemplo de una secuencia de blanqueo I.

Técnicas de cocción

(Coníferas)

Secuencias

blanqueo

I.

kappa

ClO2

(kg/t)

AOX

(kg/t)

Cocción convencional D(Epo)DED 30 95 2

Cocción conv. + deslignicación oxígeno D(Epo)DED 16 60 0,8

Cocción modificada + deslig. oxígeno D(Epo)D(Ep)D 10 30 0,3

Cocción conv. + deslignicación oxígeno ZD No infl. 10 0,1

Cocción modificada + deslig. oxígeno ZP No infl. 0 0

Las Tablas 5, 6 y 7 muestran ejemplos de diferentes secuencias de blanqueo usadas en Europa y las correspondientes descargas de sustancias organocloradas. Se incluyen técnicas de deslignificación, secuencias de blanqueo e Índices kappa (estas técnicas indican contenido en lignina en la pasta cruda que entra en la planta de blanqueo).

Tabla 6. Ejemplo de una secuencia de blanqueo II.

Técnicas de cocción

(Frondosas)

Secuencias

blanqueoI. kappa

ClO2

(kg/t)

AOX

(kg/t)

Cocción conv. + deslignicación oxígeno D(Eo)DED 13 40 0,5

Cocción modificada + deslig. oxígeno D(Epo)DED 10 30 0,3

Cocción conv. + deslignicación oxígeno ZD No infl. 5 0,1

Cocción modificada + deslig. oxígeno ZP No infl. 0 0


Tabla 7. Ejemplo de una secuencia de blanqueo III.

Efluente CEDED O(C+D)ED OZED

Volumen, m3/t 55,4 14,2 9,4

DBO, kg/t 16 6,5 4,4

DQO, kg/t 66,5 22,5 11,0

Color, kg/t 185 41,5 3,1

AOX, kg/t 6,5 3,0 0,05

Cloroformo, kg/t 0,18 0,08 0,002

TCDD (ppq) 650 60 N.D.

El impacto ambiental causado por la industria de pasta y papel puede ser mi-nimizado mediante cambios internos en el proceso y adoptando las denominadas BAT (Best Available Technology). Las mejores tecnologías disponibles consideradas en las fábricas kraft serían: • Descortezado en seco de la madera. • Deslignificación incrementada antes del blanqueo mediante cocción modifica-

da o extendida y etapa de oxígeno adicional. • Lavado de pasta cruda con alta eficiencia y cierre del ciclo de depuración de la

pasta cruda. • Blanqueo ECF con bajo nivel de AOX o blanqueo TCF. • Reciclado de parte del efluente alcalino de la planta de blanqueo. • Desorción (stripping) y reutilización de los condensados contaminados. • Capacidad suficiente de la planta de evaporación de lejías negras y de la caldera de

recuperación para hacer frente a las cargas adicionales de lejías y sólidos secos. • Recolección y uso de las aguas de enfriamiento limpias. • Provisión de tanques pulmón suficientemente grandes para almacenar vertidos

de lejías de cocción y recuperación y condensados sucios, para prevenir picos inesperados de cargas y contratiempos ocasionales en la planta de tratamientos externos de efluentes.

• Además de las medidas de proceso integradas, tratamiento primario y bio-lógico de los efluentes, particularmente para descargas accidentales y para la eliminación de la posible toxicidad remanente.

El objetivo es llegar a tener un efluente mínimo o incluso nulo (Figura 9).

2. Deslignificación con oxígenoEl oxígeno, el agente de blanqueo más abundante, ha sido el primer reactivo

no clorado utilizado en el preblanqueo de las pastas químicas. Su acción desligni-ficante se conoce desde hace tiempo y aunque tal descubrimiento constituyó toda una esperanza, su desarrollo ha sido bastante lento por la mala calidad de las pastas obtenidas.

Desde 1952 los investigadores rusos trabajan sobre la posibilidad de su utiliza-ción en el blanqueo de pastas. Los primeros resultados interesantes los obtuvieron


en 1960 aplicándolo a una pasta al bisulfito cruda de abedul destinada a la fabrica-ción de viscosa.

Sin embargo, son los trabajos de Robert (1966) y Rerolle (1969), los que van a dar un impulso decisivo a este nuevo agente de blanqueo. En 1963 los investigado-res franceses mencionados descubren la acción protectora de ciertos compuestos inorgánicos (sales de magnesio solubles e insolubles y los silicatos) sobre los carbo-hidratos que, sin modificar las ventajas del oxígeno en cuanto a la deslignificación y ganancia en blancura, preservan eficazmente las características químicas y físicas de las pastas.

Dada su poca solubilidad en la lejía, el oxígeno no es activo más que bajo una fuerte presión, lo que hace necesario la instalación de un reactor apropiado que representa una inversión muy importante.

Hasta 1970 no apareció la primera planta comercial de blanqueo con oxígeno. El gran incremento ocurrió durante la década 1985-95 debido principalmente a límites de emisión más estrictos en los efluentes líquidos. La mayor parte de las fábricas que lo utilizan hoy día lo aplican en la primera etapa, seguido de secuencias del tipo DEopP (ECF) o ZEopP (TCF).

El tratamiento con oxígeno presenta el gran interés de que su efluente no contiene cloruros y que, por consiguiente, no presenta problemas de corrosión en cuanto a su posible incorporación en los circuitos de recuperación de la fábrica.

El oxígeno no es un reactivo de blanqueo selectivo cuando se compara con el Cl

2 o el ClO

2 (o una combinación de ambos). Éstos pueden eliminar alrededor del

90% de la lignina, medida después de la extracción alcalina. Usualmente, el oxígeno sólo puede eliminar en torno al 50% antes de que la degradación de carbohidratos sea extensiva.

FIGURA 9.Minimización del

efluente a través de los años.


2.1. VARIABLES DEL PROCESO

En el proceso de blanqueo los reactivos utilizados son oxígeno, gas y una solu-ción acuosa de hidróxido de sodio, que reaccionan con la pasta a elevadas tempe-raturas y presiones. La optimización de los principales parámetros ha sido objeto de numerosas investigaciones, tanto a nivel de laboratorio como industrial. Como condiciones óptimas se pueden adoptar: (Singh, 1979; Robert, 1982). • Presión parcial de oxígeno a la temperatura máxima: puede variar de 400 a 600

kPa. El realizar el blanqueo a altas presiones –dentro de ciertos límites favorece el contacto del oxígeno con la pasta y se consigue, por consiguiente, una mayor deslignificación.

• Carga de sosa: determinada en función del I.kappa de la pasta. Los porcentajes utilizados dependen del tipo de pasta, el nivel de viscosidad requerido, de la blancura deseada y de la consistencia a la que se realiza el blanqueo. Aumentar la carga de álcali incrementa la deslignificación, la blancura y disminuye el gra-do de polimerización de la celulosa y las características físicas de la pasta. Un exceso de sosa es siempre perjudicial, ocasionando, incluso en presencia de pro-tectores, una degradación considerable en la fracción de hidratos de carbono.

Para cada tipo de pasta existe una tasa de NaOH crítica a la que corresponde un valor crítico del I. kappa, a partir de los cuales los fenómenos cambian de conducta. Normalmente y para consistencias entre 20–30% se adiciona una carga de sosa de 2–4% sobre pasta seca.

• La temperatura es, junto con la carga de sosa, la variable más importante puesto que interviene directamente sobre las cinéticas de deslignificación y de degradación de los polisacáridos. No debe ser inferior a 80–90°C ni superior a 125°C. El óptimo parece situarse entre 110–120°C.

• El tiempo no debe ser superior a una hora. La deslignificación es muy rápida y para una tasa óptima de sosa y una temperatura de 115°C, el valor mínimo del kappa se alcanza al cabo 15 minutos a la temperatura máxima, permaneciendo después prácticamente constante.

• Una consistencia elevada permite, para una producción dada, reducir el volu-men del reactor y el consumo de energía y aumentar la velocidad de reacción, como consecuencia del aumento de la concentración de sosa en la fase líquida. La consistencia debe ser lo más elevada posible (20–25%).

• Un pretratamiento suave de la pasta con dióxido de azufre (SO2) o ácido

sulfúrico mejora la blancura y propiedades de resistencia de la pasta como consecuencia de la eliminación de iones de metales pesados de la pasta, que ca-talizan la degradación de los carbohidratos. El pretratamiento ácido no afecta la deslignificación pero retarda la degradación de la celulosa. Además permite realizar el blanqueo a mayor temperatura (hasta 130°C) y se observa una ga-nancia en blancura de 5 a 6 puntos.


3. Dióxido de cloroAunque los beneficios del blanqueo con dióxido de cloro se conocían desde

1921, el costo y las dificultades en su manipulación lo hicieron prohibitivo para su uso técnico hasta que, durante y después de la Segunda Guerra Mundial, se de-sarrollaron los métodos de su obtención a partir del clorato de sodio. Debido a la dificultad en su manipulación, ya que es explosivo en estado puro, debe obtenerse en la misma fábrica de pastas en que se va a utilizar.

El gran desarrollo del blanqueo con dióxido de cloro puede atribuirse fun-damentalmente a que se aplica a casi todos los tipos de pasta, consiguiendo una elevada blancura, con buena estabilidad y con una disminución insignificante de la resistencia de la pasta, y a la puesta a punto de diversos procedimientos para su ob-tención. Como desventajas se pueden mencionar: gas tóxico, corrosivo, necesidad de altas temperaturas para su aplicación y que debe generarse en la misma fábrica. Recientemente, su precio, muy dependiente del costo de la energía, ha crecido con-siderablemente. El dióxido de cloro se genera como un gas diluido con aire para prevenir la explosión, se absorbe en agua fría a una concentración 6–10 g/L; esta solución se mezcla en la proporción adecuada con la pasta a la temperatura desea-da (70°C) se mantiene en el reactor durante el tiempo necesario (3h) y después la pasta se lava. Cuando se utiliza suficiente dióxido de cloro, la lignina es oxidada y clorada a compuestos solubles en agua o en medio alcalino. También las resinas de la madera, presentes en la pasta cruda, se oxidan a sustancias incoloras, algunas de las cuales son solubles en agua, pero otras permanecen en la pasta. El dióxido de cloro tiene relativamente poco efecto sobre los hidratos de carbono de la pasta, a no ser que se utilice un exceso de reactivo, altas temperaturas y tiempos indebidamente prolongados. Reacciona con el agua formando clorato, clorito e iones cloruro y en algunas condiciones oxígeno. Así, deben encontrarse las condiciones en las cuales la pérdida por reacción con agua o pasta formando clorato u oxígeno sea mínima, la reacción con la lignina y otros compuestos coloreados óptima y la oxidación de los hidratos de carbono mínima.

La primera planta de dióxido de cloro fue construida en Norteamérica para sustituir al cloro en la etapa de cloración en el blanqueo de pastas al sulfito para disolver, con el fin de disminuir el contenido en resina. Sin embargo, el principal desarrollo fue su aplicación en las últimas etapas de un proceso de blanqueo en varios estadios. Durante los años 60 la secuencia CEDED fué la más utilizada para el blanqueo de pastas kraft para obtener una blancura elevada y estable de color con una pérdida mínima de resistencia. En los años 70 se comenzó a sustituir una parte del cloro en la primera etapa de cloración con la cantidad equivalente de dióxido de cloro para mejorar la resistencia, blancura y estabilidad al color de las pastas blanqueadas, y la calidad de los efluentes. Actualmente, la mayoría de las grandes empresas han sustituido totalmente el cloro por dióxido de cloro en las etapas des-lignificantes (secuencias ODED, DEoDED, DEopP,...).


3.1. QUÍMICA DEL DIÓXIDO DE CLORO

El dióxido de cloro es un compuesto químico excepcional, ya que tiene 19 electrones de valencia (6 en cada átomo de oxígeno y 7 en el átomo de cloro). Por consiguiente, tiene un electrón desapareado y es realmente un radical libre. Esto explica probablemente su relativa inestabilidad, ya que estalla espontáneamente por encima de 300 Torr de presión parcial en fase gas, transformándose en cloro y oxígeno. Sin embargo, puede explotar a concentraciones más bajas y con menos violencia si se calienta, expone a la luz o se somete a una chispa eléctrica. En estado líquido o en solución es estable. Muy tóxico en todos los estados.

La sensibilidad de este radical libre explica también su alta reactividad como agente oxidante para algunos compuestos orgánicos específicos de la madera, tales como la lignina y ácidos grasos insaturados. Es importante que cualquier agente oxidante utilizado para el blanqueo de pasta sea selectivo, que oxide a la lignina y resinas de la madera sin oxidar a los hidratos de carbono, produciendo la máxi-ma blancura con una pérdida mínima de resistencia. La adopción rápida y casi universal del dióxido de cloro para el blanqueo puede atribuirse a que cumple las condiciones anteriores.

Se obtiene en solución acuosa diluida en fábrica por reducción de clorato de sodio en condiciones fuertemente ácidas. Los diversos procesos usan diferentes agentes reductores. La reacción básica en todos los procesos es la reacción de clora-to y cloruro para formar una mezcla de ClO

2 y Cl

2:

2HClO3 + 2HCl g 2ClO

2 + Cl

2 + 2H

2O

Los procesos que incorporan agentes reductores adicionales tales como el me-tanol o SO

2 reducen el cloro a cloruro y producen ClO

2 relativamente puro.

El ClO2 es un agente de blanqueo medioambientalmente más aceptable que el

Cl2. Si la capacidad oxidante de los dos reactivos se usa completamente:

Cl2 + 2e g 2Cl-

Cl2O + 2H

2O + 5e g Cl- + 4OH-

Sobre una base molar, el dióxido de cloro tiene 2,5 veces más potencial oxi-dante que le cloro. Si se tienen en cuenta los equivalentes de oxidación (71/2 versus 67,5/5), un kg de dióxido de cloro es equivalente a 2,63 kg de cloro.

Una diferencia importante entre ambos es que el dióxido de cloro produce una cantidad mucho menor de organoclorados. A la misma equivalencia oxidante, el dióxido de cloro introduce alrededor de un quinto del cloro en una reacción blanqueo. El nivel de AOX en el efluente de blanqueo será reducido por un factor de alrededor de 5 cuando el Cl

2 es sustituido por ClO

2. En las reacciones que tienen

lugar durante el blanqueo se forman clorito, clorato e hipoclorito y las proporcio-


nes de estos elementos dependen del pH y cantidad de lignina en la pasta, lo que influirá en los resultados del blanqueo. (Rapson, 1979; Rapson, 1963; Löras, 1980; D’Aveni, 1982; Reeve, 1982 ; Rydholm, 1967; Nilsson, 1974).

En medio alcalino el dióxido de cloro es reducido principalmente a clorito y oxidado a clorato, que son inactivos a este pH.

2ClO2 + 2HO– → ClO

3– + 2HCl + ClO

2– + H

2O

La reacción anterior es más rápida al aumentar el pH.En presencia de pasta tiene lugar esta misma reacción, excepto que el equiva-

lente de oxidación obtenido por reducción de un mol de dióxido a clorito se invier-te en oxidar la pasta en lugar de oxidar a otro mol de dióxido a clorato:

ClO2 + Pasta → ClO

2– + Pasta oxidada

Al aumentar el pH esta reacción es muy enérgica, y la celulosa es atacada así como la lignina y resinas. Se observa una disminución de la viscosidad y una solubi-lidad mayor en álcali en caliente en las pastas blanqueadas a pH superiores a 7.

El ClO2 es reducido a través de una serie de etapas que involucran la forma-

ción de varios intermedios antes de que se produzca ión cloruro. Cuando se usa en condiciones ácidas para deslignificar la pasta, el ClO

2 es reducido a ácido cloroso y

ácido hipocloroso:

ClO2 + lignina = HClO

2 + lignina oxidada

ClO2 + lignina = HClO + lignina oxidada

Si bien el clorito no reacciona directamente con la pasta, el ácido cloroso reac-ciona con la lignina y forma ácido hipocloroso:

HClO2 + lignina = HClO + lignina oxidada

El ácido hipocloroso se transforma en parte, por hidrólisis, en cloro. La pre-sencia de ácido hipocloroso (HClO) y cloro (Cl

2) como intermedios conduce a la

formación de organoclorados al reaccionar con la lignina:

HClO + HCl = Cl2 + H

2O

Cl2 + lignina = cloroligninas

Por otra parte, las especies inorgánicas formadas en la reducción del ClO2 por

la lignina pueden interaccionar para regenerar ClO2:

HClO + 2HClO2 = 2ClO

2 + 2H

2O + H+ + Cl-


Simultáneamente, se forma clorato a partir de las siguientes reacciones:

2HClO2 = H+ + ClO

3- + HClO

HClO + ClO2- = ClO

3- + H+ + Cl-

La formación de clorato, que es inactivo en la deslignificación con dióxido de cloro, representa una pérdida en la capacidad de blanqueo ya que este es incapaz de reaccionar con la pasta. La blancura óptima se obtiene cuando la suma de clorato y clorito es mínima, como puede observarse en la Figura 10. (Rapson, 1979; Chollet, 1960).

3.2. DIÓXIDO DE CLORO A ALTA TEMPERATURA

Uno de los principales problemas de la medida del índice kappa de una mues-tra de pasta es la presencia de ácidos hexenurónicos. Durante el proceso de cocción kraft, muchos grupos ácidos 4–O–metilglucorónico, unidos a los xilanos en la ma-dera original, son convertidos a ácido hexenurónico (HexA). Estas estructuras pue-den interferir en el método utilizado para medir el índice kappa, ya que los HexA son muy sensibles a la oxidación con permanganato. El resultado es un incremento en la lectura del contenido en lignina (Roncero, 2001).

Los HexA pueden ser eliminados a través de una simple hidrólisis ácida (90–110ºC, pH 3–4, 60–180 min). El problema es que esta etapa no blanquea la pasta,

Bla

ncur

a

pH final en D1

86

0

Blancura

1,8

84 1,6

82 1,4

80 1,2

78 1,0

76 0,8

74 0,6

72 0,4

70 0,2

Clo

rato

y/o

C

l. ac

t.s.

past

acl

orito

%

Clorato

+ Na Cl

Clorito + Clorato

+ Na Cl

Clorito

1 2 3 4 5 6 7 8 9

FIGURA 10.Efecto del pH sobre la blancura y formación de clorato y clorito en el blanqueo con dióxido de cloro de una pasta kraft clorada y extraída.


solo sirve para eliminar los grupos hexenurónicos. Una primera propuesta fue utili-zar una etapa A/D, en la que se combinaba el tratamiento ácido conjuntamente con una blanqueo con dióxido de cloro sin etapa de lavado entre ambos. Posteriormen-te, se propuso realizar, en su lugar, una etapa con dióxido de cloro a alta tempera-tura (D

HT). Esta etapa está basada en el hecho de que el dióxido de cloro reacciona

mucho más rápido con la lignina de la pasta que con los HexAs. Así, la mayoría del dióxido de cloro es consumido por la lignina al principio de la reacción, mientras que los HexAs son eliminados posteriormente a través de la hidrólisis ácida de la pasta a alta temperatura y largo tiempo de exposición.

Existe un creciente interés en la aplicación de una etapa DHT

en procesos ECF aplicados a pastas kraft de eucalipto debido a su alto contenido en HexAs. Las prin-cipales motivaciones son (Eiras y Colodette, 2003; Kumar, 2007): • Menor inversión al reducirse el número de etapas de blanqueo. • Menores costes de operación. Menos consumo de ClO

2.

• Mayor estabilidad de la blancura.

En un estudio sobre el blanqueo de pasta kraft de eucalipto se compararon dos secuencias de blanqueo, DEopD y D

HTEopD. La etapa D convencional realizada a

60ºC y 30 min y la etapa DHT

a 95ºC y 180 min. Del estudio, se extrajeron las si-guientes conclusiones (Eiras, 2003): • Una etapa D

HT es más eficiente en la reducción del índice kappa, ya que a altas

temperaturas en condiciones ácidas se eliminan más grupos HexAs responsa-bles del consumo de permanganato durante la medida del índice kappa.

• El contenido de AOXs en el filtrado es menor en la etapa DHT

. Los grupos HexAs tienen facilidad para formar grupos orgánicos halogenados.

• La etapa DHT

consigue una mayor reducción de metales en la pasta. Los HexAs forman complejos estables con los metales.

• Mayor estabilidad de la blancura con la etapa DHT

, debido a la menor cantidad de HexAs.

• Mayor eficiencia en productos químicos, ya que en el estudio se utilizó un 11% menos de ClO

2 para conseguir una blancura del 90% ISO. En otro estudio

(Kumar, 2007) se observó una disminución del consumo de ClO2 del orden

del 14-17% en el blanqueo de una mezcla de 40% de pasta de frondosas y un 60% de pasta de bambú. Las condiciones de la etapa de dióxido de cloro en este último trabajo fueron 55ºC y 45 min para la etapa convencional D y 85ºC y 120 min para la etapa D

HT.

• Una menor viscosidad final en la secuencia que incluye la etapa DHT

. La pasta con la etapa D

HT necesitó un 18% más de energía para obtener la misma resis-

tencia a tracción. La peor aptitud al refinado se explicaría por el menor conte-nido en xilanos en la pasta.


La incorporación de esta etapa en caliente se justificaría para secuencias ECF de tres etapas, pero para secuencias de 4–5 etapas los beneficios de la etapa D

HT segura-

mente no justificaría la inversión. Actualmente es la solución más económica para obtener pasta kraft de eucalipto con una blancura del 90% ISO en una secuencia de 3 etapas.

4. Peróxido de hidrógeno El peróxido es uno de los principales reactivos que contienen oxígeno cuya

aplicación en el blanqueo de pastas y otros materiales fibrosos se halla en continuo incremento en los últimos años.

Es conocido que, aplicado bajo condiciones relativamente moderadas, el peróxido actúa como un agente de blanqueo no deslignificante, mejorando la blancura de las pastas con una pérdida insignificante en el rendimiento. Por ello ha sido considerado esencialmente, durante mucho tiempo, como el reactivo ideal para el tratamiento de las pastas mecánicas, termomecánicas, quimicomecánicas y semiquímicas. (Rydholm, 1967; Kraft, 1969; Andrews, 1979).

Recientemente, su campo de aplicación se ha extendido considerablemente en el blanqueo de las pastas químicas. Numerosos trabajos han demostrado que bajo condiciones más severas, el peróxido puede comportarse como un agente deslignificante, pudiendo utilizarse en una secuencia de blanqueo multifase. Su inclusión en este campo ha significado un aumento en el grado de blancura final, una mayor estabilidad y una menor degradación de la pasta, al mismo tiempo que ha contribuido a solucionar en parte, los problemas ocasionados por ciertos pro-ductos químicos y la necesidad de disminuir la carga contaminante de los vertidos procedentes de la planta de blanqueo.

Asimismo, el peróxido se utiliza para el destintado de papeles reciclados y en los procesos de blanqueo de pastas TCF. Las ventajas del peróxido se apoyan en su facilidad de manipulación y aplicación, su versatilidad y la naturaleza relativamente no tóxica e inocua de sus productos de reacción. Puede ser fácilmente transpor-tado y almacenado en soluciones acuosas. Es relativamente no volátil y da solo agua y oxígeno en su descomposición. Sin embargo, el peróxido es susceptible de descomponerse y debe ser también aplicado en condiciones alcalinas para obtener resultados óptimos.

5. Aspectos químicos del blanqueo de pastas con el peróxidoEn disolución acuosa el peróxido de hidrógeno es un ácido débil que se disocia

según la siguiente ecuación:

H2O

2 + H

2O → H

3O+ + HOO–

La constante de disociación es de alrededor de 2 x 10–12 a temperatura ambien-te, pero crece con la temperatura hasta un valor de 2 x 10–11 a 80°C.


Su potencial redox, –0,2 V a pH 10–11, indica una acción oxidante suave (Fi-gura 11).

El efecto blanqueante del HO ha sido atribuido, en general, a la acción oxidati-va del anión perhidróxilo que reacciona con los grupos carbonilo conjugados (p– y

1,4

2pH

volti

os5

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

1,6

4 6 10 12 14

1

2

6

37

4

FIGURA 11.Potenciales redox de agentes de blanqueo.

(1) Hipoclorito de sodio, (2) Dióxido de cloro (Solvay), (3) Clorito sódico (Solvay), (4) peróxido de sodio

(Solvay), (5) Hipoclorito de sodio (Solvay), (6) Hipoclorito de sodio

(kisey-Koon), (6) Dióxido de cloro (Holst), (7)

Clorito sódico).

1,0

8

0,2

porc

enta

je d

e ba

se

pH9 10 11 12 13 14

0,4

0,6

0,880°C

70°C60°C50°C

FIGURA 12.Disociación del

peróxido de hidrógeno con el pH.


o– quinonas, coniferil aldehidos) para producir aldehidos y ácidos carboxílicos incoloros:

HOO– + color → color oxidado

Aunque la disociación aumenta con la temperatura, la concentración de HOO– depende sobre todo de la alcalinidad de la solución (Figura 12) por lo que el blanqueo se realiza normalmente en condiciones alcalinas.

El peróxido de hidrógeno es susceptible de descomponerse en oxígeno y agua, dismutación que es catalizada por ciertos iones metálicos y enzimas y que tiende a aumentar con el incremento de la alcalinidad. El oxígeno liberado, que no tiene apenas acción blanqueante, puede resultar perjudicial para los componentes celu-lósicos de la pasta e, incluso, puede formar, o al menos estabilizar, grupos cromó-foros en pastas altamente lignificadas.

Siempre que se pretenda asegurar un blanqueo óptimo es necesario minimizar la dismutación del H

2O

2 manteniendo el pH de la solución dentro de ciertos niveles

y estabilizando el anión perhidroxilo.Las soluciones de peróxido han de ser tamponadas y estabilizadas antes de

ser aplicadas a la pasta. El agente tampón más utilizado es el silicato de sodio que, además, es también capaz de actuar como estabilizador. Normalmente se adiciona junto al silicato una pequeña cantidad de ión magnesio.

Algo de silicato parece ser que reacciona con el Mg2+ para formar una suspen-sión coloidal de silicato de magnesio, capaz de adsorber los iones de metales pesados causantes de la descomposición catalítica del peróxido. Se ha explicado también el mecanismo de estabilización del silicato de sodio, admitiendo la formación de un complejo entre el peróxido de hidrógeno y el ácido silícico libre.

Se utilizan también como inhibidores compuestos orgánicos secuestrantes tales como el tetraacetato de etilendiamina (EDTA), el ácido N–hidroxietilen dia-mina triacético(HEDTA), el pentaacetato de dietilentriamina (DTPA), que parecen ser las más capaces de competir con los silicatos.

El blanqueo con peróxido puede realizarse en uno o más estadios y puede ser precedido de un pretratamiento ácido para eliminar los catalizadores causantes de la descomposición (caso del blanqueo de pastas de alto rendimiento). Cuando se utiliza en los últimos estadios de una secuencia de blanqueo ECF de pastas quí-micas, las trazas metálicas han sido ya eliminadas en parte durante el proceso de cocción (procedimiento al sulfito) o etapas de dióxido de cloro precedentes.

En este caso, la adición de un agua dura (presencia de Ca2+ y Mg2+) contribuye a mantener la estabilidad del peróxido en la lejía y resulta innecesaria la adición de silicato de sodio. Usualmente un 0,025% de MgSO

4·7H

2O sobre peso seco de pasta

sería suficiente. Cuando por una excesiva descomposición del peróxido con–vi-niese adicionar silicato de sodio, un 0,1 a 1% de silicato a 41°Bé sería la cantidad adecuada.


El efecto favorable de las sales de magnesio en el blanqueo con oxígeno o pe-róxido en medio alcalino puede resultar: • de la acción del Mg2+ que estabiliza los peróxidos; • de la acción de Mg(OH)

2 que aparece en medio alcalino y que adsorbe los cata-

lizadores de metales pesados. Este hecho ha sido verificado experimentalmente (Robert, 1971) y se ha confirmado por la mejora que aporta un pretratamiento ácido de la pasta con SO

2 ó H

2SO

4 antes del blanqueo. El tratamiento ácido

elimina en parte los cationes adsorbidos por la pasta oponiéndose así a la des-composición vía radical de los peróxidos;

• el magnesio podría intervenir en la formación de un complejo magnesio–hie-rro–ácido aldónico (o ácido sacarínico) o incluso con los peróxidos;

• la introducción de un grupo carbonilo en 2 o 3 sobre la unidad anhidroglu-copiranosa de la celulosa, por acción de un radical peroxi, conduce a la rotura del enlace glucosídico en β del carbonilo, bajo la alcalinidad del medio. Se ha comprobado que el ión Mg2+ es capaz de formar un complejo con las formas oxidadas de las unidades glucopiranosas, bajo la forma enodiol, estabilizando el enlace glucosídico e impidiendo así la despolimerización (Figura 13).

6. Ozono en los procesos de blanqueo de pastas de eucaliptoLa novedad de las secuencias TCF (Totally Chlorine Free) ha obligado a los

científicos a resolver los problemas que se plantean en estos procesos. La elimina-ción de cloro o derivados requiere la utilización de otros agentes de blanqueo, como el oxígeno y el peróxido de hidrógeno. Pero la combinación de solo estos dos agen-tes no es suficiente para obtener la misma eficiencia de la cloración. La utilización del ozono parece ser una buena posibilidad.

El ozono es un gas fuertemente electronegativo que reacciona con la mayoría de los grupos químicos presentes en la lignina residual, contrariamente al oxígeno y al peróxido de hidrógeno. Pero también tiene tendencia a reaccionar con los hidra-

FIGURA 13.Acción protectora del

magnesio sobre la celulosa oxidada.


tos de carbono, causando una reducción importante en la viscosidad de la pasta y, por tanto, en la selectividad del proceso.

Este problema de selectividad asociado al blanqueo con ozono tiende a dificul-tar su aplicación en el blanqueo TCF, ya que se obtienen propiedades finales de las pastas por debajo de los valores normales de mercado. Por tanto, la mejora de la selectividad del proceso es totalmente necesaria para conseguir una blancura final mediante una aplicación beneficiosa del ozono en el blanqueo TCF.

Básicamente se plantean dos inconvenientes en el blanqueo con ozono desde el punto de vista de selectividad: 1. La obtención de una pasta ozonizada sensible a la degradación alcalina en el

posterior estadio. 2. La baja efectividad y selectividad del propio estadio de blanqueo con ozono.

Los estudios realizados para la solución a estos problemas se detallan a conti-nuación.

6.1. MEJORA DE LA PASTA OZONIZADA SENSIBLE A LA DEGRADACIÓN ALCALINA

Es conocido que las pastas tratadas con oxidantes fuertes como es el caso del blanqueo con ozono (Z), son más sensibles a la degradación en un posterior trata-miento alcalino. Durante el estadio Z se forman gran cantidad de grupos carbonilo a lo largo de las cadenas celulósicas. En medio alcalino, estos grupos carbonilo producen una rápida degradación de la celulosa, lo que se traduce en una menor viscosidad y por tanto una menor selectividad (Godsay y Pearce, 1984; Hartler et al., 1991; Fuhrmann et al., 1997). Puesto que generalmente se realiza un estadio alcalino después de la ozonización, resulta de gran interés el estudio de un postra-tamiento a la etapa Z con el fin de evitar una fuerte degradación de los hidratos de carbono en el posterior estadio.

En la bibliografía se observa que existen algunas contradicciones referentes al tipo de tratamiento que se debería realizar después de la ozonización. El postrata-miento puede influir en la eficiencia y selectividad del proceso, ya que existe una parte significativa de lignina oxidada en el blanqueo con ozono que no se elimina durante el proceso. Varios investigadores (Liebergott et al., 1992a; Colodette et al., 1993a; Lindholm, 1992 y 1993; Sreeram et al., 1994) están a favor de una extracción alcalina (E) después de la ozonización, ya que la etapa Z incrementa la formación de grupos hidrofílicos en la lignina facilitando así su solubilización en medio alcalino, con lo que se mejora el proceso de blanqueo ahorrando reactivos e incrementando la blancura. Algunos de estos autores (Colodette et al., 1993; Lindholm, 1993) tam-bién realizaron varios estudios para aumentar el efecto de eliminación de lignina durante la etapa E, mediante la adición de oxidantes compatibles con el álcali tales como el oxígeno y el peróxido de hidrógeno. Colodette et al. (1993) defienden que la extracción alcalina oxidativa parece ser más efectiva si se aplica sobre la pasta no lavada después de Z que en pasta lavada, siempre que se suministre la suficiente


carga alcalina. Lindholm, en su publicación de 1994 (Lindholm, 1994), sugirió una neutralización seguida de un lavado con agua caliente como una alternativa al estadio E.

Sin embargo, otros investigadores (Jacobson et al., 1992; Kordsachia et al., 1995) consideran que sería mejor no realizar la extracción alcalina después de la ozonización ya que da lugar a una pérdida de viscosidad pudiendo empeorar las propiedades físico–mecánicas de la pasta.

Los estudios sobre pastas de eucalipto realizados por el Grupo Papelero de la Universidad Politécnica de Cataluña, referentes a la aplicación de diversos postra-tamientos a la etapa Z (Roncero et al., 2002), conducen a la conclusión de que contrariamente a lo que exponen diferentes investigadores, un lavado alcalino no incrementa la deslignificación, la blancura ni la viscosidad de la pasta, por lo que no supone una mejora de la selectividad, lo que es lógico puesto que no se evita el problema de estar tratando la pasta ozonizada (sensible al álcali) en un estadio fuertemente alcalino (pH 11–12). Los postratamientos con reductores como el ácido formamidín sulfínico e hidrosulfito sódico, generan pastas con propiedades similares o ligeramente superiores a las obtenidas con el blanco (sin postratamien-to), de manera que puede considerarse que su efecto es prácticamente nulo desde un punto de vista de propiedades. El mejor resultado se obtiene con el borohidruro sódico (R), ya que da lugar a una mayor viscosidad (150 unidades más) y blancura (1,5 puntos más). Esta mejora de viscosidad se atribuye a una reducción de los grupos carbonilo formados durante el blanqueo con ozono que son susceptibles de producir una degradación de la celulosa durante un estadio alcalino, como puede ser el de la etapa P. Estudios realizados del número de cortes en la cadena celulósica (CS) muestran el eficaz poder reductor del borohidruro sódico, que disminuye la sensibilidad de la celulosa frente el ataque alcalino. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la etapa reductora con borohidruro sódico supone un aumento de la DQO, es decir, produce una eliminación o disolución de materia orgánica, que podría atribuirse a una eliminación conjunta de xilosa y glucosa, si no se tiene en cuenta la eliminación de lignina (Roncero et al., 2002a).

En el estudio del efecto de los grupos carbonilo y carboxilo en el envejecimien-to de la pasta (Roncero et al., 2006) se observa que en el blanqueo con ozono se ge-neran grupos carbonilo que pueden provocar una reversión de la blancura si no son eliminados. Por tanto, la realización de un tratamiento reductor con borohidruro sódico es interesante ya que permite obtener una pasta con menos sensibilidad a la degradación alcalina y además elimina o reduce el contenido en grupos carbonilo que pueden contribuir al color y a la reversión de la blancura de las pastas. El incon-veniente de la aplicación de este reactivo es su elevado precio, aunque los resultados obtenidos muestran que solo es necesaria una dosis del 0,1% s.p.s. para obtener su efecto beneficioso.


6.2. INCREMENTO DE LA SELECTIVIDAD DURANTE EL PROPIO ESTADIO ZParte de las investigaciones que se llevan a cabo con relación al blanqueo con

ozono tienen como finalidad hallar un tratamiento adecuado de la pasta que sea capaz de prevenir la reacción del ozono con los hidratos de carbono (Liebergott et al., 1992(a) y 1992(b); Colodette et al., 1993b; Süss et al., 1996). Este propósito da lugar a diferentes planteamientos para la resolución del problema de selectividad de dicho estadio de blanqueo. Uno de ellos consiste en limitar la disponibilidad física del ozono hacia la celulosa controlando la naturaleza del medio (Mbachu y Manley, 1981; Kamishima et al., 1984). Otro enfoque está basado en evitar la formación o inhibir la actividad de especies secundarias reactivas, tales como radicales hidroxilo, considerados responsables de la degradación de la celulosa (Ek et al., 1989; Gierer y Zhang, 1993; Zhang et al., 1997). Otros planteamientos que parecen mejorar la selectividad son la eliminación de iones metálicos en el blanqueo con ozono (Alli-son, 1985; Chirat y Lachenal, 1995) y el incremento de la estabilidad del ozono y/o la solubilidad en disolventes orgánicos y en ácidos (Mbachu y Manley, 1981; Brolin et al., 1993; Bouchard et al., 1995).

En general, las acciones que se realizan para mejorar, en el sentido anterior-mente comentado, la selectividad de la etapa Z suelen consistir en un Pretratamien-to (tratamiento antes del estadio Z, con lavado posterior) o en la aplicación de un Aditivo (tratamiento antes del estadio Z, sin lavado posterior, o aplicación directa de un reactivo adicional al estadio Z). Los reactivos que se utilizan suelen ser de tipo ácido, quelante o reductor.

En el caso de la aplicación de agentes reductores como Pretratamiento, no se obtienen resultados relevantes, únicamente incrementan ligeramente la blancura, lo que puede ser atribuido a un blanqueo de los grupos cromóforos presentes en las pastas (Colodette et al., 1993b; Roncero et al., 2002b). Sin embargo, la aplicación de ácidos o quelantes supone una mejora de las propiedades de las pastas de papel, que puede ser atribuido a una posible eliminación de iones metálicos.

En la bibliografía existen diferentes estudios sobre el efecto de estos iones me-tálicos en el estadio Z (Lachenal y Bokström, 1986; Ni et al., 1996). La presencia de iones metálicos en la pasta cataliza la descomposición del ozono y por tanto incre-menta la formación de radicales hidroxilo (°OH) (Chirat y Lachenal, 1995; Zhang et al., 1997; Kishimoto y Nakatsubo, 1998). El radical °OH es un oxidante muy fuerte que reacciona rápidamente con los substratos orgánicos y que presenta una selectividad del orden de 105–106 veces menor que la correspondiente al ozono mo-lecular (Ek et al., 1989; Gierer y Zhang, 1993; Eriksson et al., 1998), por lo que se le considera el principal responsable de la degradación de la celulosa en la etapa Z. Así pues, los ácidos o quelantes actuarían eliminando o inactivando los iones metálicos incrementando así la selectividad en el estadio Z (Roncero et al., 2002b).

En cuanto a los Aditivos, existe una extensa bibliografía (Mbachu y Manley, 1981; Kamishima et al., 1984; Allison, 1985; Lindholm, 1989; Jacobson et al., 1991; Brolin et al., 1993; Colodette et al., 1993b; Gierer y Zhang, 1993; Ni et al., 1996; Ruiz


et al., 1997; Zhang et al., 1997; Bouchard et al.; 2000; Roncero et al., 2003a) en la que se han realizado estudios de aplicación de aditivos en la etapa Z, pero no existe un consenso general sobre cuál es el mejor tratamiento que debe aplicarse para mejo-rar la selectividad de este estadio. Sí que parece existir un consenso general de que el aditivo aplicado debe ser de tipo ácido para reducir la descomposición del ozono. Eriksson et. al (1998) demuestran que la formación de radicales hidroxilo durante la etapa Z aumenta de forma significativa a partir de un pH 3, y como se ha comen-tado anteriormente, en general se considera que este radical es uno de los principa-les causantes de la degradación de la celulosa durante el blanqueo con ozono.

6.3. INFLUENCIA DEL PH EN EL BLANQUEO CON OZONO

Son muchos los estudios que se han realizado sobre el efecto del pH en la eta-pa Z. La mayoría coinciden en concluir que el pH tiene un efecto importante en el blanqueo con ozono. Sin embargo, algunos consideran que no es el parámetro más importante o único a controlar, lo que ha generado algunas discrepancias. Por ejemplo, Lachenal y Bokström (1986) concluyeron que la mejora de la selectividad de la etapa Z cuando se realiza a pH ácidos en pasta kraft cruda de coníferas era debida principalmente a la eliminación de iones metálicos, mientras que el propio pH de la reacción tenía un efecto poco relevante. En estudios más recientes, Johans-son et al. (2000) observan que la viscosidad es independiente de la variación del pH para una determinada dosis de ozono aplicada en una pasta kraft de coníferas deslignificada con oxígeno, y Lambert (1999) obtiene que el pH (entre 2,5 y 7) no tiene ningún efecto claramente positivo en el blanqueo final con ozono de pastas totalmente blanqueadas. De hecho, Colodette et al. (1993a) afirman que cuando se han eliminado los iones metálicos y no hay lignina en la pasta, la importancia del pH de la etapa Z es irrelevante.

Sin embargo, según un estudio cinético (sobre pastas de eucalipto) de la in-fluencia del pH en la etapa Z realizado por Roncero et al. (2003b) se obtiene que realmente el pH tiene una influencia significativa en las reacciones que se producen durante el blanqueo con ozono, ya que la constante cinética de deslignificación (k

L)

diminuye considerablemente a partir de pH > 5 y tiene su máximo valor aproxi-madamente entre pH de 3 a 5; mientras que la constante cinética de eliminación de cromóforos (k

(k/s)) sigue una tendencia similar a la k

L, mostrando su máximo a

un pH aproximadamente de 2,5. Además, la constante cinética de degradación de la celulosa (k

DP) es casi el doble a pH 10 que a pH 2,5, lo que indica que la celulosa

se degrada más rápidamente a pH alcalino, y el valor de selectividad (kL/k

DP) es 6

veces mayor a pH 2,5 que a pH 10. Estos resultados corroboran el hecho de que en el estudio de la aplicación de diferentes aditivos en la etapa Z (Roncero et al., 2003a) se observara que los menos efectivos son precisamente los que se realizan a pH > 3. De hecho, Eriksson et al. (1998) mostraron que la formación de radicales hidroxilo empieza a ser importante a partir de un pH ≥ 3,


El ozono tiene un potencial de oxidación mayor que otros oxidantes utilizados en el blanqueo, y además este potencial de oxidación disminuye con el incremento del pH (Biermann y Kronis, 1997). No obstante, no está del todo claro que este mayor potencial de oxidación del ozono se traduzca en una mayor velocidad de reacción entre el ozono y las estructuras ricas en electrones de la lignina (Bouchard et al., 1995). La molécula de ozono, comparada con sus productos de descomposi-ción, es un agente de oxidación que reacciona preferentemente con sistemas ricos en electrones tales como los dobles enlaces y grupos aromáticos que principalmente se hallan en la lignina. Sin embargo, no reacciona o reacciona muy poco con los hidratos de carbono, e incluso así, el blanqueo con ozono sigue siendo no selectivo. La razón de la degradación de los hidratos de carbono, y por tanto de la disminu-ción de la selectividad, se atribuye generalmente a los radicales hidroxilo (°OH) (Eriksson y Gierer, 1985; Ek et al., 1989; Jacobson et al., 1991; Gierer y Zhang, 1993; Kang et al., 1995; Reitberger et al., 1995; Gierer, 1997; Kishimoto y Nakatsubo, 1998; Johansson et al., 2000).

De hecho, el radical °OH es un fuerte oxidante con un potencial de reducción de 2,72 V en medio ácido y 2,32 V en soluciones neutras (Gierer y Zhang, 1993). Por su carácter fuertemente electrofílico, rápidamente oxida compuestos orgánicos e inorgánicos. Definiendo la selectividad como el cociente entre las constantes ciné-ticas de reacción con modelos de lignina y de celulosa, Gierer y Zhang (1993) halla-ron que la selectividad del ozono es de 105–106, mientras que la del radical °OH es de 5–6 únicamente, lo que indica que los radicales hidroxilo que se formen durante la ozonización de la pasta degradarán fácilmente los hidratos de carbono.

Según se obtiene de la bibliografía, una de las principales vías de formación de radicales hidroxilo es a partir de la descomposición del ozono catalizada por los iones OH– (Schuchmann y Von Sonntag, 1989; Gierer y Zhang, 1993; Eriksson y Reitberger, 1995; Ni et al., 1996; Quesada et al., 1998). Por consiguiente, cuanto mayor es el pH, mayor es la posibilidad de que se formen radicales hidroxilo, que son más reactivos y menos selectivos que el ozono y, por tanto, mayor será la de-gradación de la celulosa.

Son bastantes los autores (Eriksson y Gierer, 1985; Ek et al., 1989; Jacobson et al., 1991; Gierer y Zhang, 1993; Kang et al., 1995; Reitberger et al., 1995; Gierer, 1997; Kishimoto y Nakatsubo, 1998; Johansson et al., 2000; Roncero et al., 2003b) que coinciden en considerar que los radicales hidroxilo provocan una importante degradación de la celulosa. Kishimoto y Nakatsubo (1998) indican que los °OH contribuyen en un 40–70% en la degradación de los hidratos de carbono. Así pues, es conveniente realizar el estadio Z en condiciones ácidas, que podría ser un pH entre 2 y 3, (Jacobson et al. 1991; Liebergott et al. 1992a; Ni et al., 1996; Eriksson et al., 1998; Ragnar, 2000; Roncero et al., 2003b).


6.4. INFLUENCIA DEL TIPO DE ADITIVO UTILIZADO EN EL BLANQUEO CON OZONO

Existen otras dos vías principales de formación de radicales hidroxilo durante el banqueo con ozono, que son a partir de las reacciones del ozono con la lignina y a partir de la descomposición del ozono catalizada por la presencia de iones metá-licos. Esto sugiere que únicamente controlando el pH no es suficiente para evitar la posible degradación debida al radical hidroxilo. De hecho, en estudios sobre pasta de eucalipto, Roncero et al. (2003a) observan que diferentes reactivos aplicados como aditivos a un pH alrededor de 2 dan lugar a propiedades finales diversas, y en concreto a diferente valor de número de cortes en la celulosa (CS), directamente re-lacionado con la degradación que se produce durante el blanqueo con ozono. Esto sugiere que a parte del pH utilizado, la naturaleza del reactivo aplicado también tiene una cierta influencia en la eficiencia del blanqueo con ozono.

En la bibliografía se han hallado bastantes estudios sobre la aplicación en la etapa Z de diferentes aditivos a los que se les atribuyen propiedades de captación o de eliminación de radicales °OH (radical scavenging ability), como por ejemplo: metanol, etanol, alcohol terc–butílico, etilenglicol, DMSO, ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico, … (Jacobson et al., 1991; Gierer y Zhang, 1993; Lind et al., 1994; Shimada et al., 1994; Kang et al., 1995; Reitberger et al., 1995; Xu et al., 1995; Cogo et al., 1996; Zhang et al., 1997; Magara et al., 1998; Bouchard et al., 2000; Johansson et al., 2000). Según Roncero et al. (2003a) el aditivo que principalmente evita la degradación de la celulosa es el DMSO. Son bastantes los autores que indi-can que el DMSO es un eficiente captador de radicales hidroxilo (Lind et al., 1994; Byvoet et al., 1995; Das et al., 1997; Gao et al., 1998; Lomonosova et al., 1998), por tanto la menor degradación de la celulosa puede ser atribuida a la eliminación de estos radicales. De hecho, la constante cinética del radical °OH con el DMSO es realmente elevada, siendo del orden de 7•109 L/mol•s (NDRL Radiation Chemistry Data Center, 2007). Sin embargo, aunque permite disminuir en mayor medida la degradación de la celulosa (lo cual significa que realiza un mayor efecto protector de la celulosa), la blancura es claramente inferior al resto de aditivos y el índice kappa es similar (Roncero et al., 2003a).

Según Roncero et al. (2003a), de los diferentes aditivos ensayados, obtienen que el mejor aditivo para el blanqueo con ozono es el ácido oxálico, puesto que presenta un efecto adicional en la mejora de la selectividad de la etapa Z y en la me-nor descomposición del ozono, independientemente del pH (Roncero et al, 2000 y 2003c). Además, según Leitner y Doré (1997) el ozono no reacciona con el ácido oxálico y tampoco lo hace el metanol (Lind et al., 1994), otro aditivo que también tiene un efecto beneficioso pero inferior al ácido oxálico (Roncero et al., 2003a). Por tanto, ni el metanol ni el ácido oxálico consumen ozono. Algunos autores (Mbachu y Manley, 1981; Kamishima et al., 1984; Ruiz et al., 1997; Bouchard et al., 2000) afirman que se produce una disminución del hinchamiento de la celulosa en presencia de ácidos orgánicos. Kamishima et al. (1984) consideran que el efecto positivo del ácido oxálico y del metanol es debido a un menor hinchamiento de


la celulosa en presencia de estos aditivos. Este menor hinchamiento de la celulosa limitaría el acceso del ozono y radicales hacia la fibra o hacia determinados lugares de la fibra, lo que se traduciría en una menor degradación de la celulosa.

Sin embargo, Roncero et al. (2003c) demuestran que el ácido oxálico sigue teniendo un efecto adicional al metanol debido a su posibilidad de inhibir la for-mación de radicales hidroxilo por su capacidad de captar el radical superóxido, y a su capacidad quelante de iones metálicos. De hecho, según Hyde y Wood (1997), Cameselle et al. (1998) y Luhta y Åkerholm (1998), el ácido oxálico forma fuertes complejos con el hierro, lo que es muy posible puesto que reúne una propiedad quelante importante que es la de poseer dos extremos carboxílicos (Devenyns et al., 1998).

7. Formación de ácido oxálico en los procesos de blanqueoLa formación de ácido oxálico durante blanqueo de pastas ha sido reciente-

mente objeto de varios estudios. El ácido oxálico puede formar fácilmente cristales sólidos de oxalato cálcico, que pueden precipitar y dar lugar a serios problemas de depósitos e incrustaciones en el circuito del proceso. El problema se vuelve más serio cuando se quiere poner en práctica el cierre de circuitos, ya que la cantidad de ácido oxálico en el efluente puede ir aumentando (Nilvebrant y Reimann, 1996; Bergnor–Gidnert et al., 1998; Da Costa et al., 2000; Elsander et al., 2000; Rudie, 2000).

El oxalato de calcio ya está presente en la madera, sobre todo en la corteza. Pero realmente el problema está en el ácido oxálico que se forma durante el proceso kraft y el blanqueo de la pasta.

Durante la cocción kraft se genera ácido oxálico, pero la fuerte alcalinidad de la lejía negra favorece la formación de carbonato cálcico y no la de oxalato cálcico, por lo que en este estadio el ácido oxálico no es tan importante.

Durante el blanqueo de la pasta se libera ácido oxálico en los efluentes, que si poseen una importante cantidad de calcio pueden formar el oxalato correspon-diente. Esto no es perjudicial si el efluente es suficientemente ácido o alcalino. En el segundo caso predomina la formación de oxalato cálcico, y a pH < 4 el anión oxalato está protonado y no se asocia al calcio (Lindeberg, 1996; Da Costa et al., 2000; Elsander et al., 2000; Rudie, 2000). Por tanto, la formación de oxalato cálcico se producirá a pH entre 4 y 8.

La formación de ácido oxálico debido a la reacción de los agentes de blanqueo con los constituyentes de la pasta es muy difícil de evitar, ya que el ácido oxálico representa el producto de degradación final de estos compuestos. La lignina ha sido considerada la principal fuente de formación de ácido oxálico cuando la pasta se blanquea con agentes oxidantes como el ozono, el peróxido de hidrógeno, el cloro y el dióxido de cloro. Algunos autores han mostrado que la cantidad de ácido oxá-lico formado durante el blanqueo se correlaciona perfectamente con el contenido de lignina. Elsander et al. (2000) han hallado que la formación de ácido oxálico


durante el blanqueo aumenta linealmente con la reducción del índice kappa y que la lignina es la mayor fuente de formación de ácido oxálico durante el blanqueo de pasta kraft. Sin embargo, algunos consideran que parte de la formación de ácido oxálico es también debida al contenido de ácidos hexenurónicos (HexA) (Vuorinen et al., 1997; Bergnor–Gidnert et al., 1998; Luhta y Åkerholm, 1998; Siltala et al., 1998). Incluso Nilvebrant y Reimann (1996) afirmaron que son los xilanos los que contribuyen en mayor proporción en la formación de ácido oxálico, después de haber realizado diferentes tratamientos con ozono de modelos de xilano, celulosa y lignina. Räsänen y Vuorinen (1998) mostraron que la cantidad de ácido oxálico formado a partir de la lignina podría ser igual a la cantidad formada a partir de los grupos HexA. Sin embargo, se necesitan más equivalentes de ozono para producir oxálico de la lignina (0,2 eq. ácido oxálico/lignina) que de los HexA (0,5 eq. ácido oxálico/HexA).

Según Quesada et al. (1998) el ácido oxálico se forma como producto de degradación de bajo peso molecular durante la ozonización de la lignina, pero a elevadas cargas de ozono, por lo que se trata de un producto final de degradación. Por tanto, normalmente en las condiciones habituales de blanqueo no se formará ácido oxálico o, al menos, no en elevada dosis. Luhta y Åkerholm (1998) hallaron, en una prueba industrial, que la cantidad de ácido oxálico formada durante la etapa Z era relativamente baja, lo que atribuyen a que posiblemente el tipo de pasta que utilizan no tiene elevadas cantidades de HexA. Lambert (1999) obtiene que después de un estadio de deslignificación con oxígeno, una etapa Z genera menos ácido oxálico que una etapa D (dióxido de cloro); sin embargo, comenta que en el caso de la recirculación de efluentes, puede haber generación de ácido oxálico debido a la oxidación repetida de hidratos de carbono ya oxidados presentes en el efluente.

En definitiva, si la intención es el cierre de circuitos, se debe cuantificar la dosis de ácido oxálico formado en los estadios de blanqueo y que aparece en el efluente, y actuar en función de lo obtenido.

Así, si en el proceso de blanqueo se tienen que mezclar efluentes de diferentes pH, se deberá tener en cuenta que el oxalato de calcio se forma a pH comprendidos entre 4 y 8, ya que una gestión apropiada de la mezcla de efluentes con control del pH puede limitar el riesgo de formación de depósitos.

Puede ser necesaria una modificación de la secuencia de blanqueo, y enton-ces se deberá tener en cuenta que algunos agentes de blanqueo producen más ácido oxálico que otros. Un tratamiento enzimático puede eliminar los grupos HexA, como también lo puede hacer un estadio de hidrólisis ácida, que además eliminará iones metálicos que catalizan la descomposición de muchos agentes de blanqueo y por tanto disminuirá el contenido en calcio. Sin embargo, hay que considerar el hecho de que la hidrólisis ácida puede producir una degradación adicional de la pasta, puesto que algunas etapas de hidrólisis ácida propuestas para la eliminación de grupos HexA son muy severas (Presley et al., 1997; Vuo-rinen et al., 1999).


La adición de algunos aditivos como el EDTA o DTPA puede disminuir la formación del precipitado de oxalato, acomplejando o eliminando el calcio. Estos aditivos también aumentan la solubilidad del oxalato de calcio con solo aumentar la temperatura por debajo de 50ºC (Elsander et al., 2000). Pero son agentes que contienen nitrógeno, por lo que pueden causar problemas medioambientales y problemas en el cierre de circuitos (Vuorinen et al., 1996).

Se puede recurrir también a la destrucción del ácido oxálico. Los estudios reali-zados por Nakamura et al. (1996) muestran que el ácido oxálico podría ser degrada-do mediante lodos activados. Luhta y Åkerholm (1998) hallan que el ácido oxálico se descompone con un estadio de deslignificación con oxígeno, favoreciendo esta degradación con una presión y temperatura elevadas.

También existe la posibilidad de destruir el ácido oxálico mediante ozono. Andreozzi et al. (1997) mostraron que los iones Mn2+ permiten catalizar la degra-dación del ácido oxálico por el ozono. Lambert (1999) destruye eficientemente el ácido oxálico de un efluente mediante ozonización y en presencia de un catalizador, dando lugar a la formación de dióxido de carbono que es el parámetro que con-trolan. El sistema que plantea permite evitar la acumulación de ácido oxálico en el efluente de manera que se facilitaría el cierre de circuitos del proceso de fabricación de pastas.

Leitner y Doré (1997) estudian la eliminación de diferentes ácidos alifáticos, entre ellos el ácido oxálico, en una solución acuosa y mediante los radicales hidroxilo formados por la fotólisis del peróxido de hidrógeno y por el sistema H

2O

2/O

3. Ob-

servan que en el sistema H2O

2/O

3, las curvas de evolución de concentración de ácido

oxálico y dióxido de carbono se superponen perfectamente, lo que indica que el ácido oxálico se oxida totalmente a CO

2. Sin embargo, observan que en las condiciones

estudiadas, la acción del ozono molecular sobre los ácidos estudiados es despreciable, sugiriendo que son los radicales que se forman los que degradan estos ácidos. El ácido oxálico es degradado formando dióxido de carbono, mediante radicales °OH, y las reacciones que consideran que tienen lugar son las que se muestran en la Figura 14. Estos autores observan que en presencia de peróxido de hidrógeno se forman más radicales hidroxilo, facilitando así la descomposición del ácido oxálico. Pero la dosis de peróxido de hidrógeno debe controlarse puesto que puede entrar en competición con el ácido oxálico por los radicales °OH (k

H2O2/°OH=2,7·107).

En todo caso, el problema de formación de ácido oxálico debe estudiarse en función del tipo de secuencia de blanqueo, para poder tomar la solución apropiada en el caso de cierre de circuitos.

En el estudio cinético de la etapa Z (sobre pasta de eucalipto), realizado por Roncero et al. (2000), se obtiene que una dosis de 5,4 ppm de ácido oxálico (que corresponde a 0,0486 kg oxálico/t pasta a media consistencia) es suficiente para tener el efecto beneficioso de este aditivo en los proceso de blanqueo con ozono. En la Tabla 8 se muestran algunos valores de ácido oxálico formado durante un estadio Z descritos en la bibliografía (Lindeberg, 1996; Nilvebrant y Reimann, 1996). Como


puede observarse, la dosis generada de ácido oxálico supera la dosis aplicada para la mejora de la selectividad de la etapa Z en los proceso de blanqueo de pastas de eu-calipto. De manera que si se acepta al ácido oxálico como un aditivo eficiente en la etapa de blanqueo, podría realizarse una recirculación del efluente dentro del pro-pio estadio Z, aprovechando así el propio ácido oxálico que se forma en esta etapa.

TABLA 8. Formación de ácido oxálico en un estadio Z

Ozono introducido

(% s.p.s.)

Ácido oxálico

(kg/t pasta)1

Ácido oxálico

(kg/t pasta)2

0,1 0,15 –

0,25 – 0,05

0,3 0,54 –

0,5 0,88 0,5

0,75 – 1,5

1 – 2,51Lindeberg, 1996. 2Nilvebrant y Reimann, 1996.

Referencias Bibliográficas 1. Allison, R. W. (1985). Effects of temperature and chemical pretreatment on pulp

bleaching with ozone. International Pulp Bleaching Conference, Tech. Sect., CPPA, Montreal. 47–53.

2. Andreozzi, R.; Caprio, V.; Insola, A.; Marotta, R.; Tufano, V. (1997). Kinetics of oxalic–acid ozonation promoted by heterogeneous MnO

2 catalysis. Industrial

and Engineering Chemistry Research, 37(11): 4774–4778. 3. Andrews, D. H.; Singh, R. P. (1979) Peroxide bleaching. The bleaching of pulp,

Tappi Press B0 43.

FIGURA 14.Mecanismo de

descomposición del ácido oxálico por

reacción con radicales hidroxilo (Leitner y

Doré, 1996).


4. Basta, J.; Holtinger, J. H.; Lundgren, P. (1990) Reduction levels of absorbable organic halogens AOX). Tappi Journal, abril :155–160.

5. Bergnor–Gidnert, E.; Tomani, P. E.; Dahlman, O. (1998). Influence on pulp quality during the removal of hexenuronic acids. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland, Book 1, p. 185–193.

6. Berri, R. M. et al. (1991). The effects of recent changes in bleached softwood kraft mill technology on organochlorine emissions. Pulp and Paper Canada, 92(6):43.

7. Biermann, C. J.; Kronis, J. D. (1997). Bleaching chemistry: oxidation potentials of bleaching agents. Progress in Paper Recycling, 6 (3): 65–70.

8. Bouchard, J.; Morelli, E.; Berry, R. M. (2000). Gas–phase addition of solvent to ozone bleaching of kraft pulp. Journal of Pulp and Paper Science, 26 (1): 30–35.

9. Bouchard, J.; Nugent, H. M.; Berry, R. M. (1995). The role of water and hydrogen ion concentration in ozone bleaching of kraft pulp at medium consistency. Tappi Journal, 78 (1): 74–82.

10. Brolin, A.; Gierer, J.; Zhang, Y. (1993). On the selectivity of ozone delignification of softwood kraft pulps. Wood Science and Technology, 27 (2): 115–129.

11. Byvoet, P.; Balis, J. U.; Shelley, S. A.; Montgomery, M. R.; Barber, M. J. (1995). Detection of hydroxyl radicals upon interaction of ozone with aqueous–media or extracellular surfactant – The role of trace iron. Archives of Biochemistry and Biophysics, 319 (2): 464–469.

12. Cameselle, C.; Núñez, M. J.; Lema, J. M. (1998). Bioblanqueo de caolines con Aspergillus niger. Afinidad, LV(478): 397–406.

13. Chirat, C.; Lachenal, D. (1995). Effect of hydroxyl radicals on cellulose and pulp and their occurrence during ozone bleaching. The 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. Helsinki, Finland, Vol. I, p. 293–299.

14. Chollet, J. L.; Leduc, P. B.; Renault, H. (1960). Pulp and Paper, 34(6):64. 15. Cogo, E.; Baig, S.; Briois, L.; Molinier, J.; Coste, C.; Bailli, A.; Thieblin, E. (1996).

Optimisation des conditions d’ozonation de la pâte à papier à haute consistance en présence de tert–butanol. ATIP, 50 (06): 219–227.

16. Colodette, J. L.; Singh, U. P.; Ghosh, A. K.; Singh, R. P. (1993a). Proper post–treatment ensures ozone bleaching efficiency, selectivity. Pulp & Paper, 67(8): 75–88.

17. Colodette, J.L.; Singh, U.P.; Ghosh, A.K.; Singh, R.P. (1993b). Ozone bleaching research focuses on reducing high cost, poor selectivity. Pulp & Paper, 67 (6): 139–147.

18. Da Costa, M. M.; Correia, F. M.; Bissiati, J. I.; Molinar, P. (2000). Estudos de solubilização química de incrustações no estágio D2 da seqüência ECF–D0EoD1D2. O Papel, 2: 52–59.

19. Das, D.; Bandyopadhyay, D.; Bhattacharjee, M.; Banerjee, R. K. (1997). Hydroxyl radical is the major causative factor in stress–induced gastric–ulceration. Free Radical Biology and Medicine, 23 (1): 8–18.

20. D’Aveni, A.; Robert, A. (1982). Cellulose Chem. Technol. 16 :77, 86.


21. Devenyns, J.; Chauveheid, E.; Mårtens, H. (1998). Uronic acids and metals control. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland, Book 1, p. 151–157.

22. Eiras, K. M. M.; Colodette, J. L. (2003). Eucalyptus kraft pulp bleaching with chlorine dioxide at high temperature. Journal of Pulp and Paper Science, 29(2):64.

23. Ek, M.; Gierer, J., Jansbo, K. (1989). Study on the selectivity of bleaching with oxygen–containing species. Holzforschung, 43 (6): 391–396.

24. Elsander, A.; Ek, M.; Gellerstedt, G. (2000). Oxalic acid formation during ECF and TCF bleaching of kraft pulp. Tappi Journal, 83(2): 73–77.

25. Eriksson, T.; Gierer, J. (1985). Studies on the ozonation of structural elements in residual kraft lignins. Journal of Wood Chemistry and Technology, 5(1): 53–84.

26. Eriksson, T.; Ragnar, M.; Reitberger, T. (1998). Studies on the radical formation in ozone reactions with lignin and carbohydrate model compounds. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland: Book 1, p. 119–126.

27. Eriksson, T.; Reitberger, T. (1995). Formation of hydroxyl radicals from direct ozone reactions with pulp constituents. The 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. Helsinki, Finland, Vol. II, p. 349–354.

28. Fleming, B. I. (1995). “Organochlorines in perspective”. Tappi Journal, 78(5):93–98.

29. Fuhrmann, A.; Li, X.–L.; Rautonen, R. (1997). Effects of ECF and TCF bleaching sequences on the properties of softwood kraft pulp. Journal of Pulp and Paper Science, 23 (10): J487–J492.

30. Gao, D.Y.; Tawa, R.; Masaki, H.; Okano, Y.; Sakurai, H. (1998). Protective effects of Baicalein against cell–damage by reactive oxygen species. Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 46 (9): 1383–1387.

31. Germgard U. (1985). Ozone Prebleaching of a Modified–Cooked and Oxygen–Bleached Softwood Kraft Pulp. Svensk Papperstidning (15):R138.

32. Gierer, J. (1990). Basic principles of bleaching. Part 1: Cationic and radical processes. Holzforschung 44(5):387.

33. Gierer, J. (1997). Formation and involvement of superoxide (O2o–/HO2o) and hydroxyl (OHo) radicals in TCF bleaching processes: a review. Holzforschung, 51 (1): 34–46.

34. Gierer, J.; Zhang, Y. (1993). The role of hydroxyl radicals in ozone bleaching processes. 7th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. Beijing, China: Vol. 2, p. 951–960.

35. Godsay, M. P.; Pearce, E. M. (1984). Physico–chemical properties of ozone oxidized kraft pulps. Oxygen Delignification Tappi Symposium. San Francisco: p. 55–70.

36. Hartler, N.; Granlund, V.; Sundin, J.; Tubek–Lindblom, A. (1991). Ozone bleaching of chemical pulps. International Pulp Bleaching Conference. Stockholm, Sweden: Vol. 2, p. 75–91.


37. Hyde, S. M.; Wood, P. M. (1997). A mechanism for production of hydroxyl radicals by the brown–rot fungus Coniophora puteana: Fe(III) reduction by cellobiose dehydrogenase and Fe(II) oxidation at a distance from the hyphae. Microbiology, 143: 259–266.

38. Iribarne J., Schroeder l. R. (1997). High–pressure oxygen delignification of kraft pulps. Part I: kinetics. Tappi Journal 80(10):241.

39. Jacobson, B.; Lindblad, P.–O.; Nilvebrant, N.–O. (1992). Lignin reactions affect the attack of ozone on carbohydrates. International Pulp Bleaching Conference. Stockholm, Sweden: Vol. 2, p. 45–58.

40. Jacobson, B.; Lindblad, P–O.; Nilvebrant, N–O. (1991). Lignin Reactions Affect The Attack Of Ozone On Carbohydrates. International Pulp Bleaching Conference, Stockholm, Sweden. Vol.2: 45–58.

41. Jiang, Z–H., Van Lierop B., Berry R. (2000). Hexenuronic acid groups in pulping and beaching chemistry. Tappi Journal, 83(1):167–175.

42. Johansson, E. E.; Lind, J.; Ljunggren, S. (2000). Aspects of the chemistry of cellulose degradation and the effect of ethylene glycol during ozone delignification of kraft pulps. Journal of Pulp and Paper Science, 26 (7): 239–244.

43. Kamishima, H.; Fujii, T.; Akamatsu, I. (1984). Mechanism of carbohydrate protection with oxalic acid and methanol during ozone bleaching of unbleached kraft pulp. Journal Wood Res. Soc., 30 (11): 927–935.

44. Kang, G.; Zhang, Y.; Ni, Y.; van Heiningen, A. R. P. (1995). Influence of lignins on the degradation of cellulose during ozone bleaching. The 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. Helsinki, Finland, Vol. I, p. 345–352.

45. Kishimoto, T.; Nakatsubo, F. (1998). Non–Chlorine bleaching of kraft pulp. V. Participation of radical species in ozonation of methyl 4–0–ethyl–β–D–glucopyranoside. Holzforschung, 52 (2): 185–190.

46. Kordsachia, O.; Oltmann, E.; Patt, R. (1995). Determination of optimum links between the process stages in production of totally chlorine–free bleached Asam pulps. 2. Investigations on the determination of the transition points within the OZ(E)P bleaching sequence. Papier. 49 (6): 308–315.

47. Kraft, F. (1969). Bleaching of pulps. Pulp and Paper Manufacture, Vol. I McGraw Hill.

48. Kumar, S. et al. (2007). Hot Chlorine Dioxide versus Conventional DO Stage in

ECF Bleaching of Kraft Pulps. IPPTA J. 19(1):87. 49. Lachenal D.; Muguet M.; Zunbrunn J. P. (1992). Le blanchiment des pâtes

chimiques. Quelles orientations pour l’avenir? Revue ATIP, 46(1):4–10. 50. Lachenal, D.; Nguyen–Thi, B. (1994). TCF bleaching – which sequence to

choose? ATIP 48(2): 49–56. 51. Lachenal, D.; Bokström, M. (1986). Improvement of ozone prebleaching of kraft

pulps. Journal of Pulp and Paper Science, 12 (2): J50–J53.


52. Lambert, F. (1999). Nouvelles utilisations de l’ozone dans le blanchiment des pâtes à papier chimiques. Tesis doctoral, Institut National Polytechnique de Grenoble, Grenoble, Francia.

53. Leitner, N. K. V.; Doré, M. (1997). Mécanisme d’action des radicaux OHº sur les acides glycolique, glyoxylique, acetique et oxalique en solution aqueuse: incidence sur la consommation de peroxyde d’hydrogène dans les systèmes H

2O

2/UV et O

3/H

2O

2. Water Research, 31 (6): 1383–1397.

54. Li J., Sevastyanova O., Gellerstedt, G. (2002). The relationship between kappa number and oxidizable structures in bleached kraft pulps. Journal of Pulp and Paper Science, 28(8):262–266.

55. Libergott N.; Van Lierop B.; Fleming B. I. (1983). Methods to decrease and eliminate AOX in the bleach Plant. Pulp and Paper Canada 94(10):300–303.

56. Liebergott, N.; Van Lierop, B.; Skothos, A. (1992a). A survey of the use of ozone in bleaching pulps, Part 1. Tappi Journal, 75 (1): 145–152.

57. Liebergott, N.; Van Lierop, B.; Skothos, A. (1992b). A survey of the use of ozone in bleaching pulps, Part 2. Tappi Journal, 75 (2): 117–124.

58. Lind, J.; Merényi, G.; Ek, M.; Wägner, K. (1994). The chemistry of ozone during pulp bleaching. Journal Wood Chem. Tech., 17 (3): 297–326.

59. Lindeberg, O. (1996). Concurrent Bleaching and Metal Management by Addition of EDTA to Chlorine Dioxide and Ozone Stages. Degradation of EDTA and Formation of Oxalic Acid. International Pulp Bleaching Conference. Tappi Proceedings, Book 1, p. 323–330.

60. Lindholm, C.–A. (1992). Alkaline extraction of ozone–bleached pulp. Part 1. General aspects and outlines for further research. Paperi Ja Puu, 74 (3): 224–231.

61. Lindholm, C.–A. (1993). Alkaline extraction of ozone–bleached pulps. Part 4: Comparison of E, (EB), (EO), (EP) and (EOP) treatment. Journal of Pulp and Paper Science, 19 (3): J108–J113.

62. Lindholm, C.–A. (1994). Alkaline extraction of ozone–bleached pulp. Part 5. Chlorine dioxide bleaching after various extraction treatments. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 1: 31–36.

63. Lindholm, C–A. (1989). Effect of pulp consistency and pH in ozone bleaching. V. Various pretreatments and additives in low and high consistency bleaching. Cellulose Chem. Technol., 23: 307–319.

64. Lomonosova, E. E.; Kirsch, M.; Degroot, H. (1998). Calcium vs. iron–mediated processes in hydrogen–peroxide toxicity to L929 cells – Effects of glucose. Free Radical Biology and Medicine, 25 (4–5): 493–503.

65. Löras, V. (1980). Pulp and Paper. Chemistry and Chemical Technology, Ed. J.P. Casey, Vol 1, Cap. 5,:633.

66. Luhta, U.; Åkerholm, M. (1998). Formation of oxalic acid in the kraft pulping process of Metsä–Rauma. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland, Book 1, p. 289–294.


67. Luhta, U.; Åkerholm, M. (1998). Formation of oxalic acid in the kraft pulping process of Metsä–Rauma. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland, Book 1, p. 289–294.

68. Magara, K.; Ikeda, T.; Tomimura, Y.; Hosoya, S. (1998). Accelerated degradation of cellulose in the presence of lignin during ozone bleaching. Journal of Pulp and Paper Science, 24(8): 264–268.

69. Mbachu, R. A. D.; Manley, R. St. J. (1981). The effect of acetic and formic acid pretreatment on pulp bleaching with ozone. Tappi Journal, 64 (1): 67–70.

70. Muguet, M., Lachenal, L. (1995). Le blanchiment: approche économique et technique. Papier, Carton et Cellulose, enero/febrero :51–55.

71. Nakamura, Y.; Sawada, T.; Kobayashi, F.; Godliving, M. (1996). Microbial treatment of kraft pulp wastewater pretreated with ozone. 5th IAWQP Symposium on Forest Industry Wastewaters. Vancouver, Canada, Symposium Preprints, p. 291–296.

72. NDRL Radiation Chemistry Data Center. (2007). [En línea]. Página web, URL <http://allen.rad.nd.edu>. [Consulta el 30 de julio de 2007].

73. Ni, Y.; Kang, G.J.; Van Heiningen, A.R.P. (1996). Are hydroxyl radicals responsible for degradation of carbohydrates during ozone bleaching of chemical pulp? Journal of Pulp and Paper Science, 22 (2): J53–J57.

74. Nilsson, T., Sjöström, L. (1974). Svensk Papperstidning, 17:643. 75. Nilvebrant, N–O.; Reimann, A. (1996). Xylan as a source for oxalic acid during

ozone bleaching. Fourth European Workshop on Lignocellulosics and Pulp. Stresa, Italy, p. 485–491.

76. O’Connor et al. (1994). A laboratory assessment of the environmental quality of alternative pulp bleaching effluents: the least toxic effluent, consistently, was from the OD100E sequence. Pulp and Paper Canada, 95(3):47.

77. Presley, J. R.; Hill, R. T.; Chauveheid, E.; Devenyns, J. (1997). New metals control technique improves bleaching performance. En: Patrick, K. L. (ed.). Advances in Bleaching Technology. San Francisco, California, p. 91–95.

78. Quesada, J.; Rubio, M.; Gómez, D. (1998). Actuación directa del ozono molecular sobre la lignina y sus compuestos modelo. Afinidad, LV(478):413–421.

79. Ragnar M. (2002). Ways to reduce tha amount of organically bound chlorine in bleache pulp and the AOX discharges from ECF bleaching. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 17(3):234–239.

80. Ragnar, M. (2000). On the importance of radical formation in ozone bleaching. Tesis doctoral, Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), Estocolmo, Suecia.

81. Rapson, W. H. (1963). The Bleaching of Pulp, Tappi monograph n° 27, Cap. 8: 130.

82. Rapson, W. H.; Strumilla, G. B. (1979). The Bleaching of Pulp, Tappi Press. Cap. 6:113.


83. Räsänen, E.; Vuorinen, T. (1998). Formation mechanisms of oxalate and chemical–consuming species in TCF bleaching. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland, Book 2, p. 539–542.

84. Reeve, D . W.; Rapson, W. H. (1982). Pulp Paper Canada 82(12) :T426. 85. Reitberger, T.; Eriksson, T.; Ek, M.; Ihren, G. (1995). On the importance of

radical species in TCF–bleaching. The 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. Helsinki, Finland, Vol. I, p. 301–307.

86. Rerolle, P. at al. (1969). Delignification of chemical cellulose pulps with oxygen and then whit chlorine. Pulp and Paper, 43(10).

87. Robert, A. et al. (1966). Perfectionnements apportés au procédé de blanchiment oxygene–soude des pâtes cellulosiques. Atip, 20(5).

88. Robert, A.; de Choudens. C. (1982). L’oxygene dans l’industrie des pates cellulosiques. Attip, 36(6–7).

89. Robert, A.; Viallet, A. (1971). Degradation des polyholodides per l’oxygène en présence d’alcali. Atip, 25(3).

90. Roncero, M. B. (2001). Obtención de una secuencia “TCF” con la aplicación de ozono y enzimas, para el blanqueo de pastas madereras y de origen agrícola. Optimización de la etapa Z. Análisis de los efectos en la fibra celulósica y sus componentes. Tesis Doctoral. Departamento de Ingeniería Textil y Papelera (UPC).

91. Roncero, M. B.; Colom, J. F.; Vidal T. (2002a). Application of post–treatments to the ozone bleaching of eucalypt kraft pulp to increase the selectivity. Part A. Appita Journal, 55 (4): 305–309.

92. Roncero, M. B.; Colom, J. F.; Vidal T. (2003a). Increasing the selectivity and efficiency of ozone bleaching in a TCF sequence. Part C. Appita Journal, 56 (3): 194–199, 212.

93. Roncero, M. B.; Colom, J. F.; Vidal T. (2003c). Why oxalic acid protects cellulose during ozone treatments? Carbohydrate Polymers, 52 (4): 411–422.

94. Roncero, M. B.; Colom, J. F.; Vidal, T.; Queral M. A. (2000). The role of oxalic acid in the ozone bleaching kinetics of an XO–kraft pulp. Journal of Wood Chemisty and Technology, 20 (2): 147–167.

95. Roncero, M. B.; Queral, M. A.; Colom, J. F.; Vidal T. (2003b). Why acid pH increases the selectivity of the ozone bleaching processes? Ozone Science & Engineering, 25 (6): 523–534.

96. Roncero, M. B.; Vidal, T.; Chirat. C. (2006). The role of carbonyl and carboxyl groups in heat and light ageing of bleached pulps. Carbohydrate Polymers. En revisión.

97. Roncero, M. B; Colom, J. F.; Vidal T. (2002b). Increasing the selectivity of ozone bleaching of eucalypt kraft pulp. Part B. Appita Journal, 55 (5):386–391.

98. Rudie, A. (2000). Calcium in pulping and bleaching. Tappi Journal, 83 (12): 36–37.


99. Ruiz, J.; Freer, J.; Rodriguez, J.; Baeza, J. (1997). Ozone organosolv bleaching of radiata pine kraft pulp. Wood Science and Technology, 31(3): 217–223.

100. Rydholm, S. A. (1967) Pulping Processes. Interscience Publishers, Cap. 14 :64 101. Schuchmann, M. N.; von Sonntag, C. (1989). Reactions of ozone with D–glucose

in oxygenated aqueous solution–direct action and hydroxyl radical pathway. JWSRT–Aqua, 38: 311–317.

102. Shimada, M.; Akamatsu, Y.; Tokimatsu, T.; Mii, K.; Hattori, T. (1997). Possible biochemical roles of oxalic acid as a low molecular weight compound involved in brown–rot and white–rot wood decays. Journal of Biotechnology, 53: 103–113.

103. Siltala, M.; Winberg, K.; Henricson, K.; Lönnberg, B. (1998). Mill scale application for selective hydrolysis of hexenuronic acid groups in TCF

Z bleaching

of kraft pulp. International Pulp Bleaching Conference. Helsinki, Finland, Book 1, p. 279–287.

104. Singh, R. P., Dillner, B. C. (1979). Oxygen bleaching. The blea ching of pulp Tappi Press 80 43.

105. Södergren, A. et al. (1998). Summary of results from the Swedish project Environment/Cellulose. Water Scence. Technology, 20(1) :49

106. Sreeram, C.; Sundaram, V. S. M.; Jameel, H.; Chang, H. M. (1994). Laboratory–scale medium–consistency ozone bleaching system. Tappi Journal, 77 (10): 161–168.

107. Süss, H. U.; Nimmerfroh, N. F.; Filho, O. M. (1996). TCF bleaching of Eucalyptus kraft pulp: The selection of the right sequence and the best conditions. International Pulp Bleaching Conference. Washington, USA: Book 1, p. 253–260.

108. TIP 0606–21. Recommended pulp bleaching stage designation method– TAPPI.

109. Van Lee, R. C. (1987). Recommended method for designation bleaching stages, Tappi Journal, Nov, 185–188.

110. Vuorinen T.; Fagerström P.; Buchert J.; Tenkanen M.; Teleman A. (1999). Selective hydrolylis of hexenuronic acid groups and its application in ECF and TCF bleaching of kraft pulps. Journal of Pulp and Paper Science, 25(5) :155–162.

111. Vuorinen, T.; Buchert, J.; Teleman, A.; Tenkanen, M.; Fagerström, P. (1996). Selective hydrolysis of hexenuronic acid groups and its application in ECF and TCF bleaching of kraft pulps. International Pulp Bleaching Conference. Washington, D.C., USA, p. 43–51.

112. Vuorinen, T.; Fagerström, P.; Räsänen, E.; Vikkula, A.; Henricson, K.; Teleman, A. (1997). Selective hydrolysis of hexenuronic acid groups opens new possibilities for development of bleaching processes. 9th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. Montréal, Québec, Canada, Oral Presentations, p.M4–1 – M4–4.


113. Xu, J.; Cogo, E.; Briois, L.; Duprat, S.; Molinier, J.; Coste, C.; Kalck, P. (1995). Towards a Selective Ozone Bleaching Stage by Addition of Organic Oxygenates. Pulp and Paper Canada, 96 (9): 49–53.

114. Zhang, Y.; Kang, G.; Ni, Y.; Van Heiningen, A.R.P. (1997). Degradation of wood polysaccharide model compounds during ozone treatment. Journal of Pulp and Paper Science, 23 (1): J23–J39.

La primer mención de papel es en China en el año 104 A.C. Este descubrimien-to se atribuye a Ts’ai Lun quien trabajó con cáñamo, y otras plantas. Otra historia del origen del papel se registra en Egipto 4000 A.C. De la planta cyperus papyrus (ancvient egiptus papirus www. Mns.edu). Este proceso permanece como secreto chino hasta el año 700 A.C., durante una invasión árabe estos dominan China y con ello obtienen el secreto para producir papel, posteriormente, mediante la ocu-pación musulmana de la peninsula ibérica, la fabricación de papel llega a Europa. En el siglo XVII los europeos producen papel a partir de trapos viejos de algodón y lino, en el siglo XVIII aparece la imprenta y con ello se pone de manifiesto la poca disponibilidad de papel tradicional y de su materia prima, en este siglo también se inventa la primer máquina de papel por Nicholas Luis Robert, por lo que en este siglo la humanidad dirige su atención a los árboles como fuente de material fibroso. La primer máquina de papel se perfecciona por los hermanos Fourdrinier.

La producción masiva de papel en volumen y calidad de uso para los reque-rimientos actuales es, sin lugar a duda, una adaptación de este sector industrial al incremento de la alfabetización y crecimiento de la humanidad a nivel mundial, la producción de papel es un reto importante para producir volúmenes muy grandes para escritura–impresión, libros, bolsas, papel Tissue, papel seguridad, ropa de hos-pital, filtros para café, etc., la demanda es muy alta y compleja por lo que se buscan constantemente nuevas materias primas, etc.

El futuro del papel depende de su adaptabilidad a las nuevas tecnologías de transmisión de datos, lo cual, será positivo. El invento del papel es un éxito de la humanidad. Los adelantos de la humanidad hasta la fecha no hubieran sido posi-bles sin este medio.

El papel se acepta como lámina delgada de fibras orgánicas entretejidas (puede o no contener productos químicos o cargas minerales), la unión entre fibras se logra por tratamiento mecánico y su contacto se logra por filtración (acercando las fibras) de la fase líquida y deposición de fibras sobre una malla, este material man-tiene su equilibrio con la humedad del medio ambiente, lo que lo hace flexible. Su empleo se encuentra como papel Tissue absorbente de líquidos, medio filtrante, sopor-te y superficie de escritura e impresión, empaque y embalaje de productos diferentes.

CAPÍTULO IVTECNOLOGÍA EN LA FABRICACIÓN DE PAPEL

J. Turrado, S. / A. Saucedo, C. / S. Pérez, R. / G. Iñiguez, C. / F. López, D. / J. Villar, G. / P. Mutje, P.


En términos generales cuando se habla de papel se acepta que este material es flexible, durable y versátil, está constituido de una mezcla de fibras–productos químicos y este concepto es correcto para la mayoría de papeles, ya que hay tipos de papeles que no aceptan una combinación de fibras como: papel kraft y papeles dieléctricos, estos son papeles en los cuales se demanda como características final del producto determinadas propiedades físicas, especialmente de resistencia a la tensión y para papel para sacos la porosidad es importante también.

El proceso de fabricación de papel desde sus inicios hasta la fecha, en sus aspectos básicos, poco ha cambiado tecnológicamente hablando: 1. Dispersión de materias primas fibrosas en agua, en cuanto mayor sea el grado

de libertad de las fibras en la suspensión, mayor será la posibilidad de formar el entretejido entre las fibras y con ello mejor papel.

2. Tratamiento mecánico de las fibras “refinación”, operación que implica la aplicación de energía mecánica para romper de alguna forma la estructura de la fibra y poner a disposición los grupos OH de las cadenas de α–celulosa

3. Aplicación de productos químicos específicos:3.1. Operación de la máquina.3.2. Propiedades estructurales, químicas–físicas del papel.

4. Eliminación gradual de agua: agua usada como transporte, agua adherida a las fibras y retenida en la incipiente hoja de papel, agua absorbida por las fibras. Las operaciones fundamentales para formar una hoja de papel a partir de una suspensión fibrosa son: 4.1. Carga hidráulica.4.2. Vacío creciente sin dañar la hoja de papel.4.3. Presión.4.4. Secado.

Así se puede diseñar, producir y utilizar un grupo de papeles especiales:Cada uno de los papeles existentes en el mercado están diseñados para un fin

específico y estas exigencias han cambiado con el tiempo, por ejemplo, el papel prensa, en el pasado demandaba menores propiedades de resistencia, ya que la velocidad de impresión de las rotativas era relativamente lento, hoy en día las rota-tivas son capaces de imprimir a alta velocidad. El papel debe cumplir con especifica-ciones de estructura, resistencia mecánica, propiedades químicas, comportamiento frente a los líquidos, propiedades ópticas, etc.

La estructuración de una hoja de papel que satisfaga las exigencias de uso del papel requiere diferentes materias primas fibrosas y productos químicos, en términos generales a nivel mundial los componentes principales del papel son: pulpa química (35–39%), papel desperdicio (40–43%), pulpa mecánica (11–8%), cargas minerales (11–8%) y productos químicos (3–2%); la fracción de productos químicos está integrada por: productos especiales (0.8–1.1%), alumbre (0.2–0.6%) y almidón (1.0–1.3%). La fusión de diferentes componentes para integrar la es-

Tecnología en la fabricación de papel | 153

tructura del papel permiten gran libertad para diseñar un papel que cumpla con las especificaciones de uso final del producto.

La forma de vida actual “consumo” ha conducido a que la cantidad de basura generada por habitante se incremente considerablemente, una fracción importan-te de los residuos urbanos es papel, esto genera contaminación visual y su origen demandó árboles para la obtención de fibra, es por ello que el reciclado de papel ayuda: 1. Manejo de una fracción de residuos sólidos urbanos. 2. Disminución de la demanda de recursos forestales para la obtención de fibra.

Sin embargo la utilización de papel desperdicio como materia prima para la obtención de fibra conduce a enfrentar retos importantes: 1. Recolección. 2. Clasificación. 3. Limpieza. 4. Conocimientos científicos y tecnológicos:

4.1. Para optimizar el proceso de obtención de fibra útil a partir de papel re-cuperado.4.2. Fabricar papel con aptitudes de uso a partir de fibra reciclada.4.3. Transformar el papel fabricado con fibra reciclada en producto impreso o empaque agroindustrial.

5. Trabajo social para cambiar la mentalidad en uso de papel de fibra reciclada.

Debido al alto volumen de producción de las fábricas de pulpa y papel y a la actual concientización de la sociedad en aspectos ecológicos han conducido a un equilibrio entre manejo de recursos forestales, de agua y la producción de pulpa y papel, esto ha obligado al empleo de fibra reciclada. En la producción de pulpa y papel los puntos de mayor atención se pueden mencionar: • Regulación del consumo de agua y de los efluentes; • Imagen de mercado; • Pérdida de fibra.

La incorporación de fibra secundaria en el proceso de fabricación de papel ha conducido al estudio y comprensión de los fenómenos físicos y químicos, tanto de química orgánica como de química coloidal que rigen el proceso de estructuración de la hoja de papel, el control microbiológico, y la eliminación de agua en las di-ferentes etapas del proceso. Así como la modificación estructural por tratamientos superficiales del papel.

Los procesos de impresión y “tintas” han cambiado en los últimos años, po-niendo de manifiesto el reto importante de actualización científica y tecnológica que ha sufrido la industria papelera para adaptar el producto a las exigencias de los adelantos de la industria electrónica en cuanto a la transferencia de datos, así


como el desarrollo de papeles especiales para ser utilizados en otros sectores como horneado de pan, etc.

Sin embargo, el principio de fabricación de papel poco ha cambiado, los cambios sustantivos se han registrado en ancho de máquina, en velocidad de pro-ducción, en sistemas controlados por las nuevas herramientas como: desarrollo de sensores para analizar en línea diferentes propiedades y retroalimentar esta información a las etapas del proceso en donde es útil y necesaria la información en tiempo real.

El futuro del papelEl desarrollo de la industria del papel en el pasado y en la actualidad permite asegu-rar que el futuro del papel es una realidad.

En el pasado cercano, en los años 70’s en los umbrales de la computación se escuchaban conceptos como: • No habrá papel sobre los escritorios. • El display de los sistemas electrónicos sustituirán al papel. • Muchas operaciones se realizaran en forma electrónica.

Entre las razones que parece ser que influyeron en que las predicciones no se cumplieran, se pueden mencionar: • La calidad de la impresión en el papel es mejor que la imagen en el monitor. • El costo del papel es menor que un monitor. • Es cómodo llevar el impreso en papel al parque. • Etc.

Preparación de pastasPARTIENDO DE FIBRA VIRGEN

1. Si la fabricación de papel esta unida a la planta de pulpa, esta unidad no re-quiere un complejo sistema de limpieza de pasta para obtener las fibras limpias que serán sometidas a las diferentes etapas posteriores del proceso. En cuanto a contaminantes en función de la materia prima aparece el (pith), el cual es un material adhesivo proveniente de la resina de los árboles.

2. Si la fabricación de papel adquiere fibra en el mercado internacional, la fibra al salir de la planta de pulpa se seca hasta niveles aceptables de humedad y es ne-cesario desintegrar el material en hidrapulper para lograr la individualización de las fibras y estas puedan ser cometidas correctamente a las siguientes etapas del proceso: refinación, encolado, etc.

3. Si la fabricación de papel integra en su formulación fibra reciclada: en este punto deben considerarse por separado temas como hornificación de las fibras (envejecimiento de fibras) y presencia de materiales de naturaleza adhesiva de diferente origen (stickies) como: resinas de encolado, resinas empleadas en el estucado del papel, resinas provenientes de las tintas, resinas empleadas como


lomos de libros y revistas y resinas empleadas en el uso del papel (sobres, etc.), tintas de impresión, así como materiales externos al papel: “arena, grapas, plás-ticos, etc.”.

3.1. Fibra reciclada de color natural para la fabricación de bolsas para cemento, papel liner o papel medium, estas instalaciones demandan alto control en la fuente de materia prima fibrosa, ya que en este papel desperdicio se encuentran infinidad de contaminantes no fibrosos de naturaleza diferente.

3.2. Fibra reciclada destintada. Para algunos usos, el papel impreso es una materia prima excelente: aquí deben contemplarse los aspectos físicos y químicos para el destintado de papel desperdicio. En esta parte deben de contemplarse los aspectos importantes en los procesos de impresión clásicos y en los sistemas de reciente desarrollo en la transferencia electrónica de datos, los cuales demanda tecnología especial como:

PROCESOS DE IMPRESIÓN

• Tipografía • Huecograbado • Offset • Flexografía

• Laser • Fotocopia

• Chorro de tinta • Indigo

• Papel autocopiante • Impresiones térmicas • Etc.

Contaminantes en el empleo de fibra recicladaLa búsqueda de un mundo limpio y en equilibrio es una necesidad que se ha

manifestado por la sociedad, tal como se registra en diferentes foros internacionales desde la Reunión de Rio de Janeiro en 1992, en la cumbre de Sur África, el Tratado de Kyoto hasta otros tratados más recientes.

En la fabricación de papel la estructuración de una hoja de papel que satisfaga las exigencias de uso requiere de diferentes materias primas fibrosas y productos químicos, en términos generales a nivel mundial los componentes principales del papel son: pulpa química (35–39%), papel desperdicio (40–43%), pulpa mecánica (11–8%), cargas minerales (11–8%) y productos químicos (3–2%); la fracción de productos químicos está integrada por: productos especiales (0.8–1.1%), alumbre (0.2–0.6%) y almidón (1.0–1.3%), La fusión de estos componentes para integrar


la estructura del papel permiten libertad para diseñar un papel que cumpla con las especificaciones de uso final del producto. En función de la anterior descripción el papel puede considerarse un material compuesto.

La humanidad produce alrededor de 350 x 106 t/año de papel, registrándose los mayores impactos de producción en las regiones geográficas de mayor desarrollo industrial como son: Norte América, Europa y Asia y, como consecuencia la menor cantidad tanto en consumo como en producción de papel se registra en los países ubicados en las zonas geográficas de menor desarrollo industrial: Latinoamérica y África. Para lograr esta producción de acuerdo a las exigencias actuales se requiere del orden de 150 x 106 t/año de papel postconsumo como fuente de materia prima fibrosa.

De los datos anteriores se desprende que el postconsumo (papel recuperado) es un tema importante como materia prima para la producción de papel “de color natural y papel de escritura e impresión” así mismo, el satisfacer la demanda de ma-teria prima fibrosa impacta al medio ambiente, mediante una menor demanda de recursos forestales para obtener fibras nuevas, este hecho repercute en el hábitat de especies menores que viven en los bosques y, en forma directa, el proceso de recu-peración de papel postconsumo incide en el manejo de una de las fracciones sólidas de los residuos urbanos; proceso que disminuye positivamente sobre el impacto visual de los confinamientos de estos residuos.

La utilización de fibra reciclada en la fabricación de papel de escritura e im-presión se desarrolla a partir de la década de los 70’s. En la década de los 90’s se registran las instalaciones para destintado contratada por los usuarios a los siguien-tes fabricantes: Voith (13), Sulzer Escher Wyss (18), Lamort (9) y Beloit (5) y los sectores en los cuales impactan estas futuras instalaciones. La fibra recuperada a partir de papel postconsumo se emplea principalmente en la fabricación de papel periódico, papel tissue y papel de escritura e impresión, la aplicación de tecnología de destintado inicia prácticamente en la década de los 70´s, en la Figura 1 se muestra el número de planta que la empresa Voith tiene instalado y comprometido hasta 1996 [1].

El papel postconsumo como fuente de materia prima fibrosa se manifiesta en mayor proporción en los países que hasta la fecha no han desarrollado una política forestal, que les permita disponer de recursos forestales con fines industriales para desarrollar una fuerte industria forestal y de productos derivados del bosque (mue-bles, celulosa, papel, etc.) como es el caso de: Suecia, Noruega, Finlandia, Brasil, Chile y recientemente Uruguay. Esta industria permite desarrollar empleos directos en el campo, fomentar el hábitat de la fauna de la región, así como el desarrollo de turismo de montaña, por mencionar solo algunos.

Los países que no han desarrollado una política forestal congruente con la vo-cación del suelo disponible y las exigencias de papel de su población, se enfrentan a panoramas como abandono de suelos pobres, importación: de papel, de fibra


virgen o importación de papel desperdicio de países que han hecho una cultura y un negocio en el manejo de residuos sólidos urbanos.

El obtener fibras a partir de papel postconsumo se enfrentan retos importantes tales como: 1. Disponibilidad, calidad y costo de la fibra, así como el costo de flete. 2. Procesos de impresión. 3. Contaminantes no fibrosos (pigmentos de tinta, cargas minerales). 4. Contaminantes adhesivos (resinas de encolado, de estucado, en tintas, en lo-

mos de libros y de uso).

El análisis de cada una de las variables de las etapas necesarias para disponer de fibra limpia es el objetivo del presente capítulo, este es un reto importante que incluye un gran número de variables, las cuales difícilmente se pueden tratar en la profundidad necesaria, sin embargo se pretende presentar las variables más impor-tantes en forma objetiva, de tal forma que se tengan las bases para plantear de ser necesario un análisis más completo sobre el tema reciclado de papel.

1. Disponibilidad de fibraAlgunos países han desarrollado mecanismos claros para la recolección de

residuos urbanos, lo que les permite recuperar y clasificar los diferentes materiales presentes: metal, vidrio, papel, etc., haciendo de esta actividad un proceso rentable. De esta forma la industria papelera nacional cuenta con materia prima fibrosa y eventualmente pueden exportar una buena fracción del papel desperdicio recu-perado. Algunos datos comparativos del consumo, producción y recuperación de papel desperdicio se muestra en la Tabla 1, en donde se observa la dependencia de la industria papelera de varios países de la recuperación de papel en USA

De la Tabla 1 se desprende que los Estados Unidos de Norteamérica es el único país que dispone de una cantidad superior a los 8 x 106 t de papel recuperado para poner a disposición de los interesados en cualquier parte del mundo, sin embargo, esta es una fuente finita, lo que indica que el crecimiento de la industria papelera

FIGURA 1.Capacidad industrial instalada. L. Falzer.

Capacidad instalada.

Capacidad de destintado vendido por Voith SulzerM

illon

es d

e to

nela

das

Años (capacidad instalada)

1960 19681964 1972 1976 1980 1984 1988 1992 19960

5

10

15

20

25


a nivel mundial compite por el papel recuperado en la Unión Americana, este fenómeno crea conflictos a corto, mediano y largo plazo en la industria papelera de los diferentes países cuya industria es dependiente de la fibra recuperada (fibra secundaria). Es muy importante no perder de vista el fenómeno de crecimiento industrial que registran en los últimos años los países asiáticos, especialmente China, país que en 1977 importaba solo el 13% del papel recuperado en USA, mientras que México importaba el 16% y Canadá el 26%, Corea el 14%, Japón el 5% y Taiwan 5%, para el año 2001 el panorama se modificó considerablemente por el crecimiento de la industria papelera de los países asiáticos, especialmente de China, país que importo papel desperdicio de USA en 2001 31%, mientras que México importo el 8% y Canadá el 21, Corea el 10%, Japón el 2% y Taiwan 3%; al inicio de este año aparecieron nuevos países interesados en el papel desperdicio de USA como la India, país que tiene contemplado importar el 5%, este creci-miento de la demanda de papel desperdicio por los países asiáticos representa un gran reto para otros países cuya industria papelera crece tomando en cuenta el papel postconsumo de USA.

2. Procesos de impresiónLa tecnología de impresión y transferencia electrónica de datos ha evoluciona-

do considerablemente en los últimos años, especialmente en velocidad de impre-sión y nitidez de la misma, modificándose con ello los requerimientos del papel y tintas especialmente diseñados para algunos procesos específicos de transferencia electrónica de datos y/o incrementando las exigencias de los procesos clásicos de impresión como tipografía, offset, etc., ya que las exigencias en calidad del produc-to impreso son ahora mucho mayores y con ello la demanda de mejores propieda-des de uso del papel [2].

El proceso de impresión empleado en los diferentes papeles es importante, ya que cada proceso de impresión demanda características de tinta diferente y un pro-ceso de secado particular. Esto repercute en el proceso de separación de los compo-

TABLA 1. Consumo de papel en diferentes países

Consumo de papel desperdicio en algunos países (1000 ton)

PaísConsumo per

capita de papel, kg

Producción

de papel

Papel desperdicio

Recuperación de papel Consumo

Inglaterra 204 6476 5050 4655

Japón 237 29888 16211 15944

Corea 113 7750 3869 5832

México 41,6 2950 1700 2600

Brasil 28 5600 1630 1671

Chile 41,9 569 226 226

USA 336 85855 41103 34213

Canadá 232 18723 3057 4656


nentes de la tinta que se encuentran aunados a las fibras durante la impresión, por lo que en el proceso de destintado (eliminar las tintas del papel) debe ser necesario analizar el sistema para cada proceso de impresión.

Como ejemplo se pueden mencionar al proceso offset, este proceso demanda tinta compuesta por pigmento cuyos elementos tienen un tamaño en el rango de 2 a 100 μm y una mezcla de aceite/resina, la fracción (mezcla de aceites) de aceite es la fracción que regula la velocidad y forma de secado. El mecanismo de secado de la tinta en este proceso se rige por el proceso de penetración y curado de los aceites principalmente. En tanto el proceso tipográfico requiere de un componente principal en la tinta que son los pigmentos cuyo tamaño de partícula varían entre 1–5 μm y una mezcla de resina/aceite, aquí el mecanismo principal de secado es por penetración de la fase líquida en la estructura del papel.

El proceso de flexografía involucra componentes en las tintas con una relación de pigmento/resina/agua, el pigmento posee un tamaño de partícula entre 0.3–2.0 μm, el mecanismo principal de secado es la penetración en el papel de la fase líqui-da. En tanto en el proceso laser y fotocopiadora se demanda una mezcla de partículas muy finas de pigmento (5–25 μm)/resina+estearato de Zinc, el mecanismo de seca-do es por polimerización de monómeros mediante radiación térmica.

La industria grafica es una industria que evoluciona constantemente venciendo los retos que demanda la sociedad actual. La diferencia en el proceso de secado se relaciona directamente con la facilidad o dificultad para destruir la unión tinta–pa-pel y la separación de los pigmentos de tinta, asimismo el diámetro medio del pig-mento presente es un indicador importante en el mecanismo de separación de los pigmentos de la tinta de la suspensión fibrosa, el mecanismo de separación pueden ser mediante el sistema de Lavado, Flotación y Flotación/Lavado.

3. Contaminantes de mayor peso específico que las fibrasLos contaminantes (material no fibroso) en el papel postconsumo que se en-

cuentran “normalmente” en una paca de papel desperdicio son diferentes, si la paca está conformada por papel blanco o papel de color natural (kraft) (Figura 2). En esta Figura se muestran pacas de papel OCC recuperado, se observa también par-cialmente la mezcla de diferentes papeles presentes en la paca, asumiendo que solo es papel, pero la presencia de humedad puede ser diferente, así como la presencia de materiales como plásticos, etc. y arena, es por ello, que se requiere un control muy rígido para determinar solo el porcentaje de fibra útil al sistema y la presencia de material no apto que debe ser eliminado, este control puede llevarse a cabo median-te diferentes procedimientos: en forma manual y aleatoria en función de la cantidad de pacas que llegan a la planta, pero también existe equipo que permite facilitar la operación de muestreo y precisión en resultados (Figura 3).

La Figura 3 presenta un equipo para analizar pacas de papel sin destruirlas, to-mando muestras uniformes de las pacas para determinar humedad, contaminantes y cenizas.


El análisis anterior es recomendable, ya que solo las fibras presentes en el pa-pel recuperado son útiles para la siguiente generación de papel u otros materiales deben ser manejas correctamente o separados del sistema. Como material conta-minante es común encontrar: grapas, adhesivos, arena gruesa, arena fina, vidrio y tintas: base agua, aceite, toner, etc. La separación de los contaminantes se realiza en función de sus propiedades físicas, demandando para ello infraestructura especial para cada caso:

Partículas flexibles de gran tamaño se retiran formando trenzas en la zona del vórtice del hidrapulper de baja consistencia (Figura 4) o en el equipo anexo a la descarga del hidrapulper de alta consistencia “Pera”.

FIGURA 2.Placas de papel de

color natural “OCC”.

FIGURA 3.Equipos para

muestrear pacas de papel desarrollado por

el Ifp-THD.RFA.


• Partículas pesadas de gran tamaño se eliminan por la parte baja del hidrapulper. • Partículas de gran peso y tamaño en relación a las fibras se eliminan en los

depuradores de alta consistencia (Figura 5). • Partículas plásticas de tamaño pequeño se eliminan en las cribas (ranuradas o

perforadas) (Figura 6). • Las partículas de peso cercano al peso de fibras pero con centro de gravedad

localizado “área, vidrio, etc.” se eliminan en los hidrociclones de baja consis-tencia (Figura 7).

Una buena fracción desarticulas mas ligeras que las fibras se eliminan en los hidrociclones reversos (Figura 7).

El mecanismo de comercialización del papel postconsumo es un acuerdo entre proveedor y empresa, entre ellos se establece el porcentaje de agua (humedad) en el papel que es aceptado y el porcentaje de contaminantes de igual manera que serán aceptados, este procedimiento es valido también para papel blanco.

La presencia de contaminantes de mayor tamaño y peso con relación a las fibras norma el criterio de los equipos de limpieza que deben ser instalados en las etapas correspondientes, como son: hidrapulper, depuradores de alta y baja con-sistencia, cribas, etc. El no contar con un reglamento claro sobre la captación de papel postconsumo obliga a las empresas a prepararse tecnológicamente para poder separar todo tipo de contaminante (no fibroso).

En el depurador de baja consistencia, la presión de alimentación se transfor-ma en velocidad al interior del cuerpo del hidrociclón, con esta fuerza se aceleran

FIGURA 4.Sistema para eliminar del hidrapulper plásticos y material que formen cuerdas.


FIGURA 5 (Izq.).Depurador de alta

consistencia.

FIGURA 6 (Der.).Sistema de limpieza por

cribas.

las partículas pesadas del sistema y chocan contra la pared del cuerpo, en donde pierden su energía y descienden hasta la parte inferior del hidrociclón, de donde posteriormente se descargan (Figura 7).

4. Contaminantes de menor peso específico que las fibrasEn este sector se encuentran principalmente las resinas que se incorporan en

diferentes estadios de la vida del papel: fabricación, transformación “estucado y proceso de impresión” encuadernación y uso final (sobres, etiquetas, etc.). La mani-festación del impacto del conjunto de resinas en el proceso de fabricación del papel y en el papel mismo se le conoce como Stickie. La amplia gama de resinas (adhesivos) empleados en las diferentes etapas de los procesos antes mencionados dificultan establecer mecanismos de eliminación de stickies y estos deben ser controlados en función de las propiedades físicas y químicas de los compuestos base (Figura 7).

Los materiales adhesivos se integran en la formulación del papel como agentes de encolado (ya sea en un encolado ácido y/o alcalino), como resinas empleadas: en la operación de estucado en las tintas de impresión y adhesivos en los lomos de libros y revistas. Lo que genera partículas de diferentes tamaños, y que han sido clasificadas como macro y micro stickies. Estos elementos conta-minantes se clasifican y se caracterizaran por su tamaño y se pueden separar por diferentes procedimientos (Figura 7), Hidrociclones reversos y como se muestran en el diagrama anterior.


HIDROCICLONES

NORMAL

DO >

Consist.: 6%L

P: 20 PSI

ImpurezasArena

Metales

REVERSO

DO >

Fibras CerasHot-meltsPoliuretano

DO

DC

I

DI

90% Flujo 60%

0,5% Consistencia 0,5%

85% Fibra 15%

q

D < DI

5% Flujo 40%

2% Consistencia 2%

15% Fibra 85%

Consist.: 1%L

P: 40 PSI

FIGURA 7.Hidrociclones de baja consistencia y reversos.

5. Manifestación de Stickies La manifestación de los stickies durante la fabricación de papel se observa en el

taponamiento de la tela de formación, lo cual inicia por depósito en los filamentos de la tela de formación hasta registrar un depósito extremo. En donde se puede de-tectar el impacto de parámetros externos (Temperatura y presión) sobre la actividad adhesiva de los stickies (Figura 8).

En tanto la cuantificación de los stickies es y ha sido tema de constantes co-mentarios, para lo cual se han desarrollado procedimientos por instituciones como INGEDE, TAPPI y otras entidades dedicadas a la investigación sobre la cuantifica-ción y control de micro stickies (Figura 10) [3].

6. Aspectos químicos y propiedades de los stickiesLas estructuras químicas de algunos de los compuestos adhesivos[4], genera-

dores de stickies se presentan en las Figuras 10 y 11. Los productos de la Figura 10 son prácticamente insolubles en medio acuoso ácido o alcalino, pero son solubles en solventes como la acetona, diclorometano y tolueno, mientras que en la Figura 11 se muestran los nuevos productos amigables con el medio ambiente que algunas

Fibras


FIGURA 9.Incremento de la

actividad superficial de la tela por daño

mecánico.

FIGURA 8.Adherencia de Stickies

sobre tela de formación.

FIGURA 10.Estructura química

de polímeros solubles utilizados como

adhesivos “En algunos grupo se presenta

Oxígeno polar”.


industrias fabricantes de adhesivos han desarrollado como apoyo a la solución de este gran problema de la industria papelera.

El pH del sistema agua –fibras puede afectar la solubilidad de los polímeros que contiene grupos carboxílicos (oxígeno polar) de monómeros como ácidos acrílicos o meta–acrílicos o anhídridos maleicos [5].

En medio alcalino estos compuestos se hacen solubles en agua y en medio ácido precipitan.

Con las reflexiones antes integradas del origen de los adhesivos, su estructura química, su adhesividad en función de parámetros como temperatura, presión, dilución, su solubilidad en agua y/o solventes, su comportamiento frente al pH, etc., se utilizó para este trabajo el desarrollo de un procedimiento que permitiera cuantificar microstickies en una suspensión fibrosa [6, 7].

6. Pasivación de stickies (talco, bentonita)Uno de los grandes retos que enfrenta la industrial papelera que opera con papel

reciclado es la presencia de materiales adhesivos “Stickies”, estos materiales adhesivos tienen diferentes fuentes, como son: resinas de encolado, resinas presentes en el es-tucado, resinas presentes en las tintas, resinas del armado de libros y revistas, además de adhesivos empleados en la etapa final de uso del papel. La naturaleza diferente de estas resinas y las condiciones de activación específica para cada una de ellas, en suma presentan un esquema difícil para ser eliminadas, es por ello que la mejor alternativa que se presenta es la pasivación de la capacidad adhesiva de los mismos.

Se ha encontrado que los materiales con propiedad adhesiva presente en la pas-ta de papel reciclado registran en su superficie eléctrica carga negativa, esto ha sido demostrado mediante investigaciones que comparan el impacto de la pasivación de

ENCOLANTES

Encolado ácido

Ácido abietico

Encolado alcalino

Dimero de Alquilceteno (AKD)

Anhidrido Alquenil Succinico

(ASA)

FIGURA 11.Productos químicos empleados en encolado.


stickies mediante la aplicación de bentonita, controlando los siguientes parámetros de proceso: Consistencia (%); pH; Temperatura (°C); tiempo de reacción (min); velocidad de agitación (rpm); y aplicación de agente pasivador (%).

Como parámetro de respuesta se evalúa [6] la capacidad adhesiva de los stic-kies sobre una película de polietileno de baja densidad (LDPE), y mediante Análisis de Imagen (IA) se cuantifica la presencia y tamaño de los adhesivos adheridos a esta película.

Los resultados reportan reducciones de activación de las partículas de 260 a 60, en número considerando el tamaño de partículas y su poder cubriente, estas repre-sentan disminución en superficie cubierta de 350 cm2/Kg de pasta hasta 50 cm2/Kg de pasta en función del producto empleado.

La creciente demanda de papel desperdicio como materia prima para la ob-tención de fibras aptas para ser integradas en la nueva formulación de papel, con la expectativa de lograr el mínimo impacto en la calidad de uso del mismo como producto terminado, esto aunado a la evolución constante de nuevos procesos de impresión, especialmente en el sector de impresiones digitales Laser, chorro de tin-ta, indigo, etc., ha conducido al fabricante de papel a cumplir con especificaciones de la calidad del papel que demandan los nuevos procesos de impresión, en este proceso de fabricación de papel se incorporan agentes de encolado. Figura 13 “en-colado ácido y alcalino según especificaciones” [8], estas resinas actúan en medios de alta dilución pero con condiciones específicas.

Mientras que en un papel estucado se integran resinas para adherir los pig-mentos de estucado sobre la superficie del papel en una o hasta cuatro capas de recubrimiento, las resinas en esta función son de naturaleza diferente a las resinas empleadas en el proceso de encolado, ya que generalmente estas resinas además de su función primaria son auxiliares en la generación de brillo mediante la acción de presión y temperatura. Entre las que se pueden mencionar: “Almidón, proteína de soya, acrilatos y acetatos de polivinilo” actuando como adhesivos y ligantes.

En el proceso de impresión, las tintas y/o toner generalmente en su composi-ción integran algún tipo de resina para dar brillo a las mismas, esta resina pasa a formar parte del vehículo. Existen también ligantes y modificadores del compor-tamiento de la tinta, en algunos procesos de impresión la acción de la temperatura sobre la resina de la tinta y/o toner es importante para su anclaje o adherencia sobre la superficie del papel y brillo de la impresión [2].

En la operación de conjuntar varias páginas para integrar una revista se em-plean adhesivos en los lomos de las mismas, estas resinas generalmente son adhesi-vas cuando la temperatura es alta.

Finalmente, el usuario final de papel requiere que se aplique resina en algunos de los extremos de las hojas para adherirlas en alguna superficie que le permita recordar los mensajes en ella impresos o plasmados.

Cuando el papel reciclado regresa a un molino como materia prima para la fabricación de papel es difícil separarlo por pH, por proceso de impresión, por edad


de impresión, etc., cualquier variable es casi imposible, así, en grupos generales como ONP, OWP u otras clasificaciones el papel ingresa al molino y con ello una gama considerable de resinas en la estructura de los diferentes papeles que integran el grupo especifico.

Los stickies se clasifican en forma general: hot–melts, adhesivos sensibles a la presión y derivados de Látex. Existe también la clasificación de stickies por su tamaño: 1. Macro–stickies: se retienen en malla 0.006 plg (0.15 mm) o 0.004 plg o (0.10

mm) 2. Micro–stickies: aceptados por la malla 0.006 plg o (0.15 mm) o 0.004 plg o

(0.10 mm)

La clasificación de stickies es importante para su eliminación y/o posible control. Esta variedad en el origen de los materiales adhesivos que ingresan al sistema y su comportamiento adhesivo según su origen se activa en función de dilución, pre-sión, temperatura, etc. [9], en 1963 publica una tabla de las fuentes de material adhesivo en el papel.

De acuerdo a lo publicado por Mahendra R. Doshi and Jeffry Dyer en donde expresa que en virtud de lo desarrollado de la industria de los adhesivos se asume que la teoría de la adhesividad es bien conocida, aceptada por los expertos, etc.[10]. Lamentablemente este no es el caso. La teoría de la adhesividad continúa siendo un tema interesante y fascinante pero aun en desarrollo.

Sobre la adhesividad de los stickies hay varias teorías “la adhesión como fenó-meno de adsorción” según [11] la unión interfacial ocurre en tres etapas: 1. Humectación: el adhesivo y el adherente son llevados al contacto molecular en

la interfase mediante un proceso de flujo. 2. Adsorción: la orientación del polímero en la interfase de tal forma que la unión

por adhesividad es posible a través de la interfase. 3. Difusión: si el adhesivo y el adherente son polímeros con parámetros similares

de adhesividad, la ínter difusión entre ellos puede formar una polimerización física.

Por lo tanto para que los adhesivos actúen como elementos pegajosos, solo se requiere el contacto íntimo con el adherente.

Bentonita: la bentonita, la cual es un aluminosilicato, tiene gran afinidad por grupos activos con carga eléctrica negativa, lo que pone de manifiesto la existencia de cargas eléctricas positivas en la superficie de las partículas de bentonita en fun-ción de su naturaleza, estas cargas se pueden incrementar mediante el tratamiento a la bentonita.

La activación de la bentonita en medio ácido permite incrementar su superficie específica del orden de 60 a >300 m2/g y el volumen de los microporos se reduce de 0.43 a 0.02 ml/g [12]. (Figura 12).


7. Materiales y métodos Sobre el tema de stickies se puede hablar mucho, ya que toda persona involu-

crada en la fabricación de papel, ya sea a partir de fibra virgen o a partir de fibra reciclada se ha encontrado con manifestaciones de la presencia de materiales adhe-sivos, los cuales reciben diferente denominación en función de su origen: Pitch para material adhesivo proveniente del material resinoso de la madera y Stickie para la manifestación de la suma de materiales adhesivos presentes en el papel postconsu-mo. Los estadios del proceso de fabricación y uso del papel en donde se ha adicio-nado algún material adhesivo son: encolado, estucado, tintas de impresión, lomos de libros y cejas de los sobres, etc. La presencia de stickies en una planta productora de papel genera daños de gran impacto económico ya sea debido a: paro de máquina para cambiar implementos como tela y/o fieltros, producto de baja calidad, etc.

Lo más importante de cualquier problema es cuantificar la presencia de ma-terial que causa el daño. En este rubro ha habido un gran número de intentos por establecer procedimientos estandarizados y se han conseguido establecer procedi-mientos específicos para cuantificar la presencia de macro stickies: • INGEDE “Internationale Forschungsgemeinschaft Deinking Technik” Inter-

nacional Association of the Deinking Industry “Methode 4. “Bestimmung von Macrostickys in deinkingstoffen”.

• TAPPI: –T 274 sp–97, Laboratory screening of pulp (MasterScreen–type instrument). –T277 pm–99, Macro stickies content in pulp: the –pick–up• method. –T 278 sp–99, Pulp screening (Valley–type screening device). –T 275 sp 02, Screening of pulp (Somerville–type equipment).

Para la cuantificación de micro stickies hay otros esfuerzos: uno de ellos es el desarrollado por el Departamento de Madera, Celulosa y Papel “Ing. Karl Augustin Grellmann” de la Universidad de Guadalajara y publicado [7].

FIGURA 12.Diagrama que muestra

el cambio de la superficie específica de la bentonita en función

de la actividad en medio ácido.


No hay una respuesta única al problema de stickies, es por ello, que hasta ahora se han invertido millones de dólares para controlar y eliminar los stickies de los sistemas de producción de papel a partir de fibra reciclada. Estos procedimientos se han basado en la disminución de la capacidad adhesiva, así como por el cambio en su tamaño y forma, etc. Sin embargo, previo a cualquier desarrollo de control de stickies es importante el procedimiento de cuantificación de stickies en el sistema.

En el procedimiento [6] se estudian parámetros como: fuente de contami-nantes, temperatura, tiempo de contacto, consistencia, velocidad de operación del sistema y superficie de la película de polietileno de baja densidad empleado (LDPE). Se determinó que los mejores resultados se encontraron con 50°C, 2% de Consistencia, 2340 rpm, 64 cm2 de superficie de película de polietileno, tiempo de reacción de 20 min. Las partículas de stickies adheridas a la película de polietileno se analizaron en función de su tamaño, color, forma con la ayuda de un analizador de imágenes. El tiempo para efectuar el procedimiento es de aproximadamente 4 h. La desviación estándar en papel de sobres y papel recubierto es de 1.7 y 2.6 res-pectivamente.

EQUIPOS: • Desintegrador de laboratorio “Karl Frank”. • Sistema de mezclado para laboratorio “TIR pak”, rpm. • Películas LDPE (2 cm x 2 cm) con un identificador negro cada uno, ver Figura 13. • Recipientes de 2000 ml, y 250 ml. • Plato caliente con regulador. • Termómetro (100 °C). • Porta muestras. • Balanza analítica. Analizador de imágenes (LEICA QWIN 550).

ANÁLISIS:Coloque la película de LDPE entre el porta y cubre objeto Figura 13. Usando

el analizador de imágenes, inspeccione las tres zonas marcadas por ambos lados de la película LDPE bajo el microscopio y cuantifique la cantidad de stickies en cada una de ellas.

El análisis de imágenes se efectúa mediante el Software de Análisis y Proce-samiento para microscopia cuantitativa LEICA QWIN 550. Con el programa es posible determinar propiedades de los stickies tales como: tamaño, forma, color, número, área parcial y total, redondez, etc. (Figura 14).

CÁLCULOS:Área promedio de Stickies por kg de fibra (peso .seco base): Calcule el área promedio de partícula (μm2) en un área de medición conocida. El área de medición depen-derá del objetivo seleccionado y del lente magnificador acoplado a la cámara y el


microscopio, Por ejemplo, el objetivo 10x, y el lente magnificador 2/3 de CCD, por lo que el área de medición será de 343,205.8 (μm2).

cm2

Kg

Y m2 *64 cm2 *1000g

Kg

343205.8 m2 *12 g

Stickies área, cm2

Kg= 0.01553975*y m2

Donde:Y μm2= Información del Análisis de Imágenes “promedio”, 12 g= Peso de la muestra (base seca),64 cm2= Superficie de la película LDPE,

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Resultados de evaluaciones de papel desperdicio: (Tabla 2 y Gráfica)

TABLA 2. Valores obtenidos al clasificar el tipo de material

Material y, (μm2)Area de Stickies,

cm2/Kg

OWP 1500 23.3

Papel recubierto 3900 60.6

Fibras de tetrapack 7700 119.6

En la Figura 15 se muestra la clasificación por tamaño que realiza el Analiza-dor de Imágenes de las partículas adheridas a la película de LDPE, de esta forma se puede determinar el tamaño de los adhesivos presentes.

FIGURA 13 (Izq.).Marca de las películas

LDPE y punto de medición.

FIGURA 14 (Der.).Partículas de adhesivos

de distinta naturaleza adheridos a la película

de LDPE.


80

60

40

20

0

1328

.5 4459

.474

.9

199

183

168

152

137

121

106

90.4

307

261

323

276

292

245

230

214

369

354

338

392

385

Núm

ero

de P

artíc

ulas

Tamaño de Partículas (μm)

FIGURA 15.Grafica de distribución del tamaño de partículas adheridas a la película de LDPE.

APLICACIÓN

En base a los conceptos anteriores del potencial negativo de los materiales ad-hesivos en términos generales se denominan stickies, formando cuerpos con carga eléctrica negativa que se adhieren a las cargas eléctricas positivas presente en la su-perficie de la bentonita, la intensidad de carga de la bentonita puede ser modificada en función del tratamiento de la misma.

Para la evaluación del impacto de diferentes bentonitas modificadas sobre los stickies se procedió a realizar un diagrama (Figura 16) de trabajo que permitiera comparar la eficiencia de la pasivación de los stickies en una suspensión fibrosa de un proceso industrial. Los parámetros empleados son: 1.2% de consistencia, Temperatura de 40°C, tiempo de reacción 20 min, Superficie de Polietileno de baja densidad 64 cm2. Estas condiciones se determinaron mediante un diseño experi-mental.

El diagrama de trabajo incluye la incorporación de bentonita con diferentes tratamientos con el objeto de incrementar su eficiencia en la pasivación de stickies, así como la dosificación de bentonita a la suspensión fibrosa proveniente de una planta que destinta papel desperdicio para la obtención de fibra reciclada, en el programa de trabajo se contemplo la evaluación del blanco o punto de referencia.

La evaluación de los microstickies activos se realizo mediante el procedimiento mencionado [7].

Los resultados se muestran en las Figuras 17, 18 y 19 en las cuales se grafica el rango de tamaño de partículas no pasivadas y captadas en la película de LDPE y medidas con el AI en una superficie de 3.45 x 105 μm2, mientras que en la Tabla 2 se muestran la equivalencia de la suma de la superficie cubierta por el total de las partículas evaluadas en cada punto de dosificación de aluminosilicato.

En la Figura 17, se muestra el impacto del aluminosilicato denominado como “A” sobre los stickies En los resultados se observa que la adición de 0.4% de alu-minosilicato “A” sobre fibra b.s.a. es la muestra que registra una disminución de


240 a 100 partículas adhesivas/m2, siendo este el resultado más impactante para este producto, mientras que las adiciones de 0.2 y 0.6% prácticamente no registran pasivación de stickies, lo que permite reflexionar en que la adición de 0.2% de bentonita aporta poco material para pasivar los stickies, mientras que la adición de 0.6% aporta demasiada carga eléctrica positiva al medio y esto impide la pasivación de los stickies.

En la Figura 18 se registran los resultados obtenidos al evaluar la muestra de aluminosilicato “B” este producto es más activo que el anterior, sin embargo el optimo resultado de pasivación de stickies se registra para la dosificación de 0.4% de aluminosilicato “B” sobre la suspensión fibrosa. Los resultados reportados por la dosificación de 0.2% ponen de manifiesto que esta cantidad no es suficiente para pasivar los stickies, mientras que la dosificación de 0.6% registra un valor similar al que registra la dosificación de 0.2%, esto pudría ser analizado en función de la presencia excesiva de carga eléctrica positiva en el medio, lo que conduce a la acti-vación nuevamente de stickies ya pasivados.

En la Figura 19 se registra la aplicación de aluminosilicato “C” bajo las mismas condiciones de las dos muestras anteriores “A” y “B”. Aquí los valores más bajos de stickies no pasivados se registran con 0.4 y 0.6% de aluminosilicato “C”.

Aquí es de suponer que la carga eléctrica del medio no afecto la reactivación de stickies, esto muestra la mayor presencia de espacios en la bentonita generados durante el proceso de modificación de la misma.

Al analizar el poder cubriente de los stickies activos residuales al tratamiento con la dosificación específica del aluminosilicato seleccionado se muestra: 1. El valor relativamente alto de partículas adhesivas activas en la mezcla fibrosa

proveniente de una Empresa del sector.

BlancoAlumninosilicato

“A” (x, Kg/t)

Alumninosilicato

“B” (x, Kg/t)

Alumninosilicato

“C” (x, Kg/t)

Determinación de

MicrostickiesDeterminación de Microstickies

No/0.343 mm2

cm2/Kg

No/0.343 mm2

cm2/Kg

No/0.343 mm2

cm2/Kg

No/0.343 mm2

cm2/Kg

Fibra reciclada“Procedencia industrial”

FIGURA 16. Diagrama de trabajo de aplicación de tres tipos

de bentonita modificada sobre la desactivación

de stickies.


FIGURA 17.Impacto del Aluminosilicato A, sobre la pasivación de stickies.

Blanco0.2%0.4%0.6%

FIGURA 18.Impacto del Aluminosilicato B, sobre la pasivación de stickies.

Blanco0.2%0.4%0.6%

FIGURA 19.Impacto del Aluminosilicato C, sobre la pasivación de stickies.

Blanco0.2%0.4%0.6%

13 168 323

Rango de tamaño de partículas, micras2

300

50

0

100

150

200

250

N°

de p

artic

ulas

/ 0

.343

mm

2

Aluminosilicato “C”

Aluminosilicato “A”N

° de

par

ticul

as /

0.3

43 m

m2

0

50

100

150

200

250


13 168 323

Aluminosilicato “B”300

50

0

100

150

200

250

13 168 323


N°

de p

artic

ulas

/ 0

.343

mm

2


2. El aluminosilicato “A” con dosificación de 0.2 y 0.6% aglutina las partículas adhesivas pero no necesariamente las logra pasivar, es por ello que estas partí-culas de mayor tamaño registran un mayor poder cubriente.

3. El aluminosilicato “B” con adiciones de 0.2 y 0.4% disminuye considera-blemente la presencia de stickies residuales activos en la suspensión fibrosa tratada y con ello su poder cubriente, mientras que con dosificación de 0.6% presumiblemente la alta presencia de cargas positivas altera la unión generada entre partículas de bentonita y stickies (este es un tema de estudio actualmen-te).

4. El aluminosilicato “C”. Con los rangos de dosificación empleados en el presen-te estudio disminuye considerablemente la presencia de stickies activos residuales en la suspensión fibrosa.

La bentonita en función de su nivel o grado de activación logra reducir el nú-mero de partículas adhesivas “stickies” presentes en la suspensión fibrosa hasta un 80% con dosificaciones de 0.4% para la materia prima de estudio, esto representa una disminución de 351 cm2/Kg hasta 98 cm2/Kg. Al incrementar la dosificación de bentonita se registra la reactivación de algunos stickies pasivados (proceso rever-sible en función de carga aplicada). Ya que los stickies es un gran problema en el reciclado de papel, el cual parece problema sin solución a corto plazo, no resta más que conocerles, cuantificarles y buscar su pasivación.

8. Procesos de destintadoEl desarrollo industrial, el incremento en el grado de alfabetización de la po-

blación y la creciente explosión demográfica en el mundo repercuten en un mayor consumo de papel y en consecuencia una mayor demanda de material celulósico; así por ejemplo, para el periodo 1997–1998 se registró un incremento en la produc-ción mundial de papeles y cartones del 5.1% [13]. Opuesto a esta tendencia se pre-

TABLA 2. Aplicación de Bentonita y su impacto en área cubierta por los stickies

Materia Prima Aplicación de bentonita (%) Stickies registrados (cm2/Kg)

Blanco 0.0 351

Aluminosilicato “A”

0.2 320

0.4 180

0.6 230

Aluminosilicato “B”

0.2 182

0.4 100

0.6 148

Aluminosilicato “C”

0.2 143

0.4 108

0.6 98


senta en algunas regiones del mundo la escasez de recursos forestales como fuente de fibra con fines industriales, fenómeno que se origina en algunos casos debido a la escasa o nula política forestal de varios países. Este panorama aunado a las exi-gencias ecológicas y retos económicos del mundo actual ha obligado a la industria papelera a incorporar el papel desperdicio como fuentes de fibras. Sin embargo, el manejar fibras recicladas como materia prima exige enfrentar nuevos retos como: tecnología cambiante de tintas / procesos de impresión, resinas presentes “stickies”, alto contenido de cargas en el papel, papel estucado, envejecimiento normal de las fibras “hornificacion”, etc. En términos generales debe enfrentarse al éxito del papel en la generación anterior.

El único camino viable para enfrentar estos retos hasta ahora en el sector de papeles blancos, es la tecnología del destintado, obligando ello a realizar más investigación en este aspecto para hacer eficiente el proceso en cuanto blancura y limpieza del producto final; de la misma manera, el proceso debe ser sensible a las necesidades cambiantes de la industria del papel, sobre todo de los papeles con mayor contenido de carga mineral y estucado.

Los efectos de muchos parámetros importantes sobre el proceso de destintado por flotación de las tintas y distribución de los productos químicos de flotación sobre las fibras y la espuma fueron investigados a partir de los 80`s. Sin embargo, aunque las partículas de cargas y pigmentos del estucado representan una fracción significativa del material coloidal en el papel desperdicio, las investigaciones en cuanto al rol de estos materiales en el proceso de destintado por flotación fueron y son aun relativamente limitadas, aunque se reconoce beneficio durante el destinta-do de papel desperdicio conteniendo estos elementos. Las cargas se definen como aquellos minerales no metálicos usados como relleno en la estructura del papel durante su fabricación, mientras que los minerales que se emplean en el recubri-miento o estucado del papel se conocen como pigmentos del estucado.

MATERIAS PRIMAS

En todo proceso de destintado de papel desperdicio se combinan procesos físicos y químicos, con el objetivo de obtener fibra conteniendo un mínimo de im-purezas, teniendo como materia prima una mezcla heterogénea de papel impreso (revistas, libros, periódicos, etc.). Sin embargo, en este papel desperdicio se encuen-tran un gran número de materiales no celulósicos, considerándose a la tinta como el principal contaminante. Entre los contaminantes más comunes tenemos [14]: • Resinas naturales y sintéticas, ceras. • Alúmina. • Almidones y gomas. • Materiales recubrientes: rellenos, almidón, caseína, látex, estearatos. • Arcilla, dióxido de titanio, carbonatos y demás rellenos. • Tintas, los cuales están compuestos de vehículos, pigmentos secadores, resinas

y otros.


• Cubrientes plásticos, acetato de polivinilo, cloruro de polivinilo, nitrocelulosa, poliestireno, etc.

Es esta complejidad la que ha impedido hasta el momento una generalización de métodos y prácticas aplicables a todos los grados de papel desperdicio.

El proceso de destintado permite primeramente la separación de los compo-nentes de la tinta – la fibra y/o estructura del papel, lo cual se logra por medios mecánicos, químicos y corrientes hidráulicas. Posteriormente se deben separar los pigmentos o corpúsculos causantes del color de la suspensión fibrosa, operación que puede realizarse ya sea por lavado o flotación.

El presente trabajo pretende coadyuvar en el proceso de comprender el impac-to de estas cargas y pigmentos del estucado sobre el proceso de destintado por flota-ción, para ello se utiliza una combinación de diferentes tipos de papel desperdicio, los cuales a su vez son fuente de cargas y pigmentos del estucado.

Los materiales utilizados como relleno en la fabricación de papel y los pigmen-tos utilizados en el estucado, poseen propiedades tales como forma, tamaño, carga eléctrica en función de los átomos componentes de su estructura (Al, Si, etc.). Estas propiedades tienen un comportamiento diferente de acuerdo a la concentración iónica del medio acuoso.

La incorporación de nuevas y complejas técnicas de impresión y revoluciona-rias formulaciones de tintas en uso son hoy en día un reto, ya que si bien es cierto se obtienen papeles o revistas con excelente impresión, estos mismos, después de cumplir su función son reciclados y es allí, en el proceso de destintado, donde se presenta inconvenientes para obtener una fibra limpia

En esta última etapa “se modifica la actividad superficial y el comportamiento hidrofílico/hidrofóbico de las partículas a eliminar, así mismo se generan burbujas de aire/espuma, los cuales arrastran la tinta a la superficie de la suspensión” [15]. Es importante tomar en cuenta la estabilidad de la dispersión, donde un fenómeno característico de los surfactantes es la autoasociación que se manifiesta como la ten-dencia a formar micelas o asociaciones espontáneamente por encima de determina-da concentración (concentración micelar crítica). Esto se debe a que las moléculas requieren satisfacer su doble afinidad [16, 17, 18].

Mediante un control de respuesta basado en la medición de la distribución del tamaño de partículas de tinta que permanecen en la hoja, elaborada con material fibroso destintado, se evalúa la eficiencia del proceso de destintado por flotación, esperándose registrar algún impacto en el proceso, de la forma, naturaleza, super-ficie específica y carga superficial de las cargas minerales y pigmentos utilizados en el recubrimiento del papel (estucado), los cuales serán analizados en la ceniza del rechazo del proceso. Se mantienen constantes los demás parámetros del proceso como son: consistencia, temperatura, tiempo de flotación, pH, flujo de aire, aplica-ción de reactivos químicos, etc.


Diversos parámetros pueden influir en la separación de la tinta, así tenemos la relación de tamaño burbuja–tinta, ya que si las partículas son muy grandes con relación a la burbuja la unión se romperá por efecto de la turbulencia, mientras que partículas pequeñas son dominadas por el movimiento browniano y efectos coloi-dales [19], que tienen una influencia importante en el proceso químico coloidal de flotación, se considera necesario su estudio.

Agentes químicos El proceso de destintado es un proceso químico–mecánico para separar los

componentes de la tinta y eliminar los pigmentos de tinta de la suspensión fibrosa. La sosa, el silicato y los surfactantes actúan permitiendo la humectación o mojado de las partículas de tinta impartiéndoles cierta hidrofilicidad, evitando así la sedi-mentación o la redeposición sobre las fibras. Una vez que las partículas de tinta ad-quieren una cubierta hidrofílica, por la adsorción de una capa mono–molecular de surfactante y formen una suspensión estable, es necesaria su separación de la sus-pensión fibrosa, con la mínima pérdida de material fibroso. Para lograr esto se debe revertir la humectación de las partículas permitiendo que adquieran nuevamente naturaleza hidrófoba, para forzar de esta manera la unión entre tinta y burbuja de aire. Si el surfactante es un ácido graso, basta con la adición de iones de calcio, con lo que se forma un puente entre los radicales aniónicos de la burbuja y la partícula de tinta, mientras que si se usa tensoactivo no iónico, estos son independientes de la naturaleza iónica de la suspensión, [15].

Existen muchas teorías que tratan de explicar la manera de actuar de los sur-factantes en el proceso de flotación, en algunos de ellos se considera que debido a la alcalinidad existente en la celda de flotación, las partículas de tinta son cargadas negativamente debido a la ionización de los ácidos orgánicos sobre sus capas su-perficiales.

Los iones Ca++ pueden interactuar con las partículas cargadas negativamente a través de mecanismos de enlaces carboxílicos y reducen la carga superficial per-mitiendo un enlace entre los iones Ca++ y los ácidos grasos aniónicos. Otra posi-bilidad (b) es la precipitación voluminosa de jabón de calcio que puede causar una heterocoagulación de las partículas de tinta y jabón de calcio y resulta por lo tanto en la acumulación del jabón de calcio sobre las partículas de tinta mediante un me-canismo de micro encapsulamiento. Las partículas de tinta vienen a ser hidrofóbi-cas y así son fácilmente flotables. El tercer mecanismo (c) involucra la reducción de la carga negativa de las partículas de tinta por el ión Ca++, resultando en menores fuerzas repulsivas entre las partículas de tinta y una mayor facilidad de agregación. Estos agregados adquieren propiedades hidrofóbicas bajo la adsorción de los ácidos grasos y son mas fácilmente flotados a la superficie [20, 21]. Estos mecanismos propuestos son esquematizados en la Figura 20 (a, b y c).

En resumen, de la información anterior se desprende que la participación de las cargas minerales en el proceso de destintado depende de su fuente: material de


relleno en el papel o material de estucado del papel, lo cual pudiera estar afectado por el tamaño de la partícula, ya que se supone que durante la formación de la hoja de papel el material de relleno se retiene por filtración; en este fenómeno, el tamaño de la partícula es determinante, mientras que en el estucado puede ser que el tama-ño de la partícula sea menor.

Es toda esta teoría del Potencial Zeta y los fenómenos coloidales, la que auto-res como [22] han aplicado en el proceso de destintado de papeles impresos con tintas convencionales (base aceite), tintas flexográficas y para la flotación de cargas minerales. Estos ligantes de las tintas estabilizan no solo la tinta de impresión en sí misma, sino también estabilizan la dispersión acuosa diluida resultado del pro-ceso de destintado. Esto puede ser debido a una repulsión electrostérica, la cual es bien conocido en polímeros que estabilizan coloides acuosos. El efecto estérico está dado por la absorción de una capa superficial del ligante en la superficie de la partícula, lo cual hace que se incremente la capa superficial resultando en fuerzas

FIGURA 20.Representación

esquemática de los mecanismos posibles

de la interacción entre calcio y ácido graso en el destintado por

flotación.a, Arriba:

enlace directo Ca2+

b, Abajo izquierda: precipitación de jabón

de calcio.c, Abajo derecha:

mecanismos de desestabilización del

ion Calcio.


repulsivas (efecto estérico). Ya que estos ligantes son polielectrolitos aniónicos, estos se encuentran cargados y por lo tanto aumentaran la carga negativa de la superficie, incrementándose así el espesor de la doble capa eléctrica. Si esas dobles capas se aproximan habrá una repulsión significativa (efecto electrostático). Una combinación de estos dos efectos contrarresta a las fuerzas de atracción de Van der Waals. Estas cargas superficiales y sus cambios pueden ser medidos por medio del Potencial Zeta. Así, los autores observaron que el incremento del Potencial Zeta negativo es debido a que el ligante absorbido contiene grupos carboxílicos. Esta característica permitirá que se puedan usar polímeros catiónicos para poder aglo-merar tintas base agua.

Los aspectos que se mencionan a continuación son los que se han tenido en la realización del estudio, lo cual permitirá cumplir con las expectativas; • Determinación de la materia prima. • Diseño experimental. • Experimentación. • Análisis de los resultados.

En la Figura 21 se puede apreciar el procedimiento experimental seguido en el desarrollo del presente trabajo.

Selección y homogenización de

Papel desperdicio Impreso

Toma de muestras,

12 g s.e

Desintegración I

5 min, 4.6 % C, 40

Tiempo de reacción

90 min, 3.5% C, 40°C

Desintegración II

5 min, 3.5% C, 40°

Flotación

10 min, 0.8 % C, 40°C

Caracterización

Reactivos Químicos

Acidificación

Formación de Hojas

Evaluación de:

Puntos residuales, L*,a*,b*.

FIGURA 21.Procedimiento Experimental del proceso de Flotación de acuerdo a PTS-RH 010/80.


FIGURA 22.Materias primas

usadas: 1) Revista,

2) LWC, 3) Periódico,

4) Bond.

MATERIA PRIMA Para este caso se ha escogido cuatro tipos diferentes de materias primas (Figura

22), las cuales son utilizadas frecuentemente en los procesos industriales. • Papel periódico: usualmente impresos en flexografía, offsett o tipografía. Las

tintas flexográficas tienen al agua como vehículo de la tinta, lo cual las hace favorables al medio ambiente. Normalmente estos papeles pueden contener hasta un 9% de cargas. En este caso se usó periódico.

• Revistas: a menudo son impresos usando el proceso de gravado, donde la tinta se compone de: pigmento (27%), solvente de tolueno (51%), resinato de Zinc (22%). En algunos casos se usan impresión flexográfica y tintas que se secan por oxidación. Estos papeles pueden estar cargados y estucados hasta un 30% aproximadamente. En este caso se utilizó revista comercial.

• Papel de oficina: aquí ubicamos a los papeles impresos con tintas láser y foto-copia, las cuales son llamadas tintas electrostáticas, el alto entrecruzamiento de las tintas las hace realmente difíciles para destintar. Estos papeles normalmente contienen cargas hasta en un 30%. Se usaron papeles impresos con tintas láser y fotocopia en una proporción de 50/50.

• LWC, (Light Weight Coated), este tipo de papel contiene un alto porcentaje de pulpa mecánica y normalmente se encuentran estucados con caolín delami-nado debido a su característica de formar capas de estucado muy delgadas. Se usaron “volantes” de ofertas de un supermercado de la ciudad.


CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

Para lo cual se hicieron las siguientes evaluaciones: • Contenido de humedad (TAPPI T412 om – 98) • Contenido de cenizas (TAPPI T211 om – 93 y T413 om – 93) • Clasificación de fibras (TAPPI T233 cm – 95) • Caracterización de las cargas y pigmentos con el Microscopio Electrónico de

barrido (microdispersión de Rayos – X ).

Los reactivos químicos que se emplean en el proceso de destintado se mencio-nan a continuación, además de sus respectivas proporciones. Cabe mencionar que estos reactivos se mantendrán constantes durante los experimentos. Están expresa-das en% del peso seco del papel:

• NaOH:....................................... 1.0% • Si

2NaO

3:..................................... 1.5%

• Tensoactivo DI 600: ................. 0.5% • H

2O

2: ......................................... 1.0%

• DTPA: ....................................... 0.3%

El diseño seleccionado para la experimentación es el Diseño Rotacional Com-puesto con repetición, con cuatro variables y cinco niveles para cada variable. Ob-teniéndose un total de 31 experimentos (un solo bloque) [23]. Las cuatro variables independientes son las diferentes materias primas a utilizar y se tiene una variable dependiente que es la limpieza de la pulpa destintada, evaluada mediante el conteo de puntos negros que permanecen en dicha pulpa y del área que ocupan dichos puntos. Tabla 3.

PROCESO DE DESTINTADO

MÉTODO PTS–RH 010/87. DESTINTADO POR FLOTACIÓN

El procedimiento de destintado por flotación ha utilizar corresponde a la téc-nica PTS 010/87 desarrollado por el Papiertechnische Stiftung (Asociación Técnica de Papel, Alemania Federal).

El parámetro de respuesta que se utilizará en este experimento será la deter-minación del área sucia residual y la distribución del tamaño de estas partículas mediante la utilización del DOT–Counter COCAP 2.0, esto en cuanto al análisis del mismo proceso de flotación, Además, se analizaran las cenizas del rechazo de la flotación mediante la observación en el microscopio electrónico de barrido y su identificación con un análisis dispersivo de Rayos X. De la misma manera se obten-drán las cenizas de la hoja destintada para su evaluación. La medición de la carga eléctrica se realizó en el MUTEK–PCD 03, [24,25] se tomó una muestra de 100 ml de la suspensión antes del proceso de flotación.


TABLA 3. Valores codificados y reales de las corridas a realizar

Corrida N°Valores Codificados Valores Reales (g.b.s.)

Revista Periódico Bond LWC Revista Periódico Bond LWC

1 -1 1 -1 -1 2 6 2 2

2 1 1 -1 1 3.6 3.6 1.2 3.6

3 0 2 0 0 2.4 4.8 2.4 2.4

4 0 0 -2 0 4 4 0 4

5 0 0 2 0 2.4 2.4 4.8 2.4

6 0 -2 0 0 4 0 4 4

7 -1 1 -1 1 1.5 4.5 1.5 4.5

8 -1 -1 1 -1 2 2 6 2

9 0 0 0 -2 4 4 4 0

10 1 -1 1 -1 4.5 1.5 4.5 1.5

11 1 -1 -1 1 4.5 1.5 1.5 4.5

12 0 0 0 2 2.4 2.4 2.4 4.8

13 1 1 -1 -1 4.5 4.5 1.5 1.5

14 -1 1 1 1 1.2 3.6 3.6 3.6

15 1 -1 -1 -1 6 2 2 2

16 1 -1 1 1 3.6 1.2 3.6 3.6

17 1 1 1 -1 3.6 3.6 3.6 1.2

18 -1 -1 -1 1 2 2 2 6

19 1 1 1 1 3 3 3 3

20 2 0 0 0 4.8 2.4 2.4 2.4

21 -1 -1 1 1 1.5 1.5 4.5 4.5

22 -2 0 0 0 0 4 4 4

23 -1 -1 -1 -1 3 3 3 3

24 -1 1 1 -1 1.5 4.5 4.5 1.5

25 0 0 0 0 3 3 3 3

26 0 0 0 0 3 3 3 3

27 0 0 0 0 3 3 3 3

28 0 0 0 0 3 3 3 3

29 0 0 0 0 3 3 3 3

30 0 0 0 0 3 3 3 3

31 0 0 0 0 3 3 3 3

CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

Toda materia prima debe ser caracterizada para la identificación de la calidad y propiedades del material previamente a su preparación.

TABLA 4. Análisis de materias primas

Material Humedad Cenizas

Revista 2.78 29.79

Bond 2.22 24.66

LWC 3.55 14.27

Periódico 5.04 8.82


TABLA 5. Clasificación de fibras.

Materia Prima

Clasificación de Fibras (%)

Malla 30 Malla 50 Malla 100 Malla 200 Finos

Revista 16.62 11.40 15.63 6.28 50.07

Bond 20.92 14.08 16.87 7.87 40.26

LWC 32.61 7.96 11.32 8.41 39.70

Periódico 7.82 23.45 22.50 9.88 36.35

Contendido de cargas o pigmentos en las cenizas presentes en cada una de las materias primas (Dispersión por rayos X).

TABLA 6. Dispersión por rayos X, correspondientes a las cenizas de las materias primas

Materia PrimaCarga o pigmento (%)

CaCO3 Caolín Talco TiO2

Revista 46.28 38.57 7.24 7.91

Periódico 21.69 59.54 14.04 4.72

Bond 54.12 39.68 4.44 1.76

LWC 2.84 93.94 – 3.68

El mismo proceso de flotación se sometieron a un análisis con el programa estadístico “Stat Graphics” con el fin de rescatar la información que permite detec-tar la tendencia que muestran los parámetros o variables independientes sobre las dos principales respuestas obtenidas del proceso de flotación (área de partícula y cantidad de partículas negras que están presentes en la hoja de pulpa destintada); se obtuvieron R–cuadrados de 88.8468% y 92.4841% respectivamente, dichos valores son aceptables para realizar un análisis estadístico.

FIGURA 23.Celda de Flotación.


En la Figura 24 se puede observar los diagramas de Pareto, en ellas se nota la influencia de la cantidad y tipo de materia prima (revista, periódico, LWC, bond) y sus interacciones en el experimento con respecto a los dos parámetros de respuestas evaluados “puntos negros y área total ocupada por estos”.

En ambos caso se puede apreciar que la materia prima que más afecta sobre el destintado es el LWC debido a que se registra un mayor número de puntos negros residuales y una mayor área sucia ocasionada por estas partículas.

Estos papeles se encuentran completamente impresos en casi toda la superficie de la hoja, son papeles usados mayormente para publicidad con una gran gama de colores en su impresión. También se encuentran altamente estucados con caolín delaminado, calcinado en su mayoría, lo cual proporciona un buen recubrimiento de las fibras manteniendo un bajo peso base para el papel.

El periódico también afecta el proceso de manera considerable. El periódico puede estar impreso con tinta base agua, por lo cual los pigmentos de la tinta se dispersan en partículas muy pequeñas, dificultando su eliminación mediante el proceso de flotación.

FIGURA 24.Diagramas de Pareto

para el total del número de puntos negros

(arriba) y el área total ocupada por éstos

(abajo).

4 6 8 1020

D: LWCB: PERIOD

BDA: REVISTA

AABBABADCD

C: BONDDDCCBCAC

Efecto estandarizado

8 10 12642

D: LWCB: PERIOD

BDA: REVISTA

AA

AD

DD

BB

CDCCBC

Efecto estandarizado

0

C: BOND

AC

AB

A

B


La revista tiene también cierto efecto sobre los resultados evaluados, su presen-cia también significa un incremento en el número de puntos negros residuales en la hoja de pulpa destintada, pero en menor grado que el LWC.

El papel bond no tiene un efecto marcado en este caso, este papel tiene un me-nor contenido de tinta en su superficie que los demás papeles, así que no se registró gran cantidad de puntos negros residuales, además son fácilmente desintegrables en el proceso de pulpeo.

En las Figura 25 se puede apreciar el efecto negativo del contenido de LWC en la mezcla. Se puede señalar que éste es el principal contaminante de todas las cuatro materias primas empleadas. Existen también diferencias del impacto en el proceso de las otras tres materias primas, lo cual se puede apreciar en la pendiente de las curvas respectivas.

En el proceso de flotación se eliminan contaminantes especialmente los pigmen-tos componentes de las tintas, La cantidad de pigmentos no eliminados se evalúa re-gistrando su presencia en el material obtenido como aceptado del proceso de destin-tado. El grado de eliminación de estos contaminantes se puede observar en las Figuras 26 y 27. Aquí se pueden comparar los distintos niveles de eficiencia con respecto a cada materia prima. Al aumentar el contenido de Revista por ejemplo, se logran mejores niveles de eliminación de las tintas; se alcanza casi un 98% de eliminación de tintas usando 100% revista. Usando 100% de periódico la eliminación de tintas alcanza un 95%, 100% de papel bond un 90% y un 88.98% con 100% de LWC.

Las mayores ganancias en la eficiencia del destintado se lograron con mayores contenidos de revista. El papel LWC no favorece en la eliminación de las partículas

30

12

18

22

26

34

Revista BondPeriod LWC

Punt

os n

egro

s (N

°)

(X 10000)

Revista BondPeriod LWC

3000

1500

1800

2100

2400

2700

1200

Áre

a (m

m2 /

m2 )

FIGURA 25.Principales efectos de ploteo para el total del número de puntos (izquierda) y el área que ocupan las partículas (derecha).


LWC

44

19

24

29

34

39

(X 10000)

14-0.6 -0.2 0.2 0.6 -1

-11

0.60.2-0.2

1-0.6

RevistaPu

ntos

neg

ros

(N°)

2.8

3.2

3.6

4

2.4Punt

os n

egro

s (N

°)

2

(X 100000)

-0.6 -0.2 0.2 0.6-1

1-1

10.60.2

-0.2-0.6

Revista

Periódico

FIGURA 26Superficie de respuesta

estimada para el total del número de puntos

residuales.

2800

1200

1600

2000

2400

-0.6 -0.2 0.2 0.6-1

-110.6

0.2-0.2

1-0.6

Revista LWC

Áre

a (m

m2 /

m2 )

3200

3600

2800

1600

1900

2200

2500

Áre

a (m

m2 /

m2 )

3100

3400

-1 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1Revista

-0.6-1

0.61

0.2-0.2 Periódico

FIGURA 27.Superficie de respuesta

estimada para el área ocupada por el total de

puntos.


negras, esto se puede ver por el alto porcentaje de eliminación de tintas cuando este tipo de papel no es usado, además no se logran los mismos niveles de eliminación que con las otras tres materias primas al usar solamente una de ellas.

El papel bond y el LWC disminuyen la eficiencia en la eliminación de tintas al usarse en combinación con las demás materias primas, mientras que con el perió-dico y la revista ocurre lo contrario.

De las Figuras 7 y 8 se rescata el efecto de las materias primas sobre el conte-nido de partículas negras en la hoja destintada. Estos gráficos muestran distintas superficies estimadas tanto para el número de partículas como para el área de las mismas.

Después del proceso de flotación, la hoja destintada resultante mostró pun-tos oscuros sobre su superficie, las cuales fueron contabilizadas mediante el Dot Counter. Todas las muestras mostraron una distribución de tamaño de partículas muy semejantes, independientemente de la combinación de materias primas. Las partículas que más abundan en el papel luego del destintado son aquellas menores a 50 μm, las cuales representan casi el 53% de las partículas totales. Este rango de tamaño es el que tiene menos probabilidades para ser eliminado por un proceso de flotación. El segundo rango más abundante es el de 50 a 100 μm, representando casi el 32%. Las partículas mayores a 100 μm están por debajo del 10% (Figura 28).

En el área ocupada por las partículas residuales se encuentran partículas en el rango de 50 a 100 μm, estas ocupan casi el 27% de toda el área manchada de la hoja destintada, las cuales sumadas a las partículas menores a 50 μm llegan a abarcar casi la mitad de toda el área sucia. Las partículas grandes (>200μm), como era de esperarse, representa un alto porcentaje (24%) de área sucia a pesar de estar en una cantidad reducida (Figura 29). Esta área sucia afecta directamente a la blancura, sobre todo aquellas de menor tamaño que proporcionan una mayor área superficial y por lo tanto absorben mayor cantidad de luz.

<50 100-15050-100 150-200 >200

60

10

20

30

40

50

0

Prop

orci

ón d

el to

tal d

e pu

ntos

res

idua

les

(%)

Rango de tamaño (micras)

FIGURA 28.Proporción (%) que representa el número de partículas de cada uno de los rangos de tamaños.


CALIDAD DE LA FIBRA La calidad de la fibra obtenida en el reciclado de papel se muestra en la Tabla

6 en donde se analiza la presencia de finos y la longitud promedio en las fracciones correspondientes de acuerdo a Clasificador de fibras Bauer McNett o FQA.

TABLA 6. Datos comparativos entre diferentes tipos de fibras existentes en el mercado

MallaFibra virgen Fibra reciclada (OCC)

Bagazo, Mex. Arg. E. Globullus Pino Americano Nacional Asiático

30 0.5 13,7 12.93 78.3 59.91 40.21 28.99

50 26.9 27.6 12.29 5.1 4.30 4.26 11.16

100 30.6 31.4 47.83 5.3 10.74 8.72 14.77

200 19.7 17.3 19.15 6.1 6.29 13.72 13.89

Finos 22.4 10.0 7.79 5.2 18.76 35.09 31.19

Para fibra obtenida a partir del proceso de destintado de papel recuperado se emplean determinaciones de largo de fibra, histograma de la población de fibra obtenida, FR a 457 nm, “blancura”, componentes cromáticas L*,a*, b*, limpieza de la fibra o presencia de residuos de componentes de la tinta en la fibra.

AUXILIARES PARA LA INDUSTRIA La Empresa finlandesa POM Technology Oy ha desarrollado una bomba

(bomba y centrífuga) que permite eliminar el aire del sistema de pasta.

TECNOLOGÍA DE PREPARACIÓN DE PASTAS Fabricantes, Voith, Metso y POM.

FABRICACIÓN DE PAPEL

Operaciones básicas:El diseño y estructuración de una hoja de papel requiere de etapas muy es-

pecíficas para lograr los objetivos de fabricar una hoja de papel a partir de una suspensión fibrosa. En donde el concepto de formación integra orientación de

<50 100-15050-100 150-200 >200

5

10

15

20

25

0

Prop

orci

ón d

el to

tal d

e pu

ntos

res

idua

les

(%)

Rango de tamaño (micras)

30

FIGURA 29.Proporción (%) que

representan las áreas (mm2/m2) de las

partículas de cada uno de los rangos de

tamaño.


fibras, distribución uniforme de fibras a lo ancho de la máquina, perfil de espesor y humedad, la doble cara del papel, diferencia que pretende eliminarse. La Figura 30 no es el mejor modelo de formación, sin embargo esta imagen permite detectar lo que no se persigue como meta.

Entre las etapas del proceso de fabricación más impactantes se pueden men-cionar las etapas de: • Formación de la hoja (eliminación de agua por drenado y vacío), • Eliminación de agua por presión y • Eliminación de agua por evaporación.

En donde cada una de las etapas antes mencionadas se pueden desglosar en operaciones internas.

Especialmente lo que se persigue en la etapa de formación es mantener las fibras en suspensión acuosa el mayor tiempo posible sin disminuir o inclusive in-crementar la velocidad de la máquina.

El proceso de consolidación de la hoja de papel es principalmente por filtración mecánica “fibras y cargas minerales” en el rango de 1500 a 3500 micras, en segundo lugar la retención de finos orgánicos y pigmentos de 1 a 200 micras se genera por efectos “químicos y mecánicos” mientras, que partículas menores de una micra se retienen por efectos de “química coloidal”.

Para uso del papel en impresión se requiere que este satisfaga determinadas propiedades estructurales como: composición fibrosa, lisura, solidez superficial, porosidad, etc., propiedades químicas como: pH, absorción de agua y propiedades físicas como resistencias mecánicas, y propiedades ópticas como: color, opacidad, FR 457 nm.

La mesa plana se emplea principalmente en la fabricación de papel de escritura e impresión, papel para sacos de productos industriales, papeles componentes del cartón corrugado, papel seguridad, etc. Papeles de envoltura especial, papel mone-da, etc.

FIGURA 30.Distribución no uniforme de fibras.


Así en la tradicional mesa plana se han incorporado diferentes implementos auxiliares como: “forming table”, los foils de bajo vacío y extendido etc. En la Fi-gura 31 se muestran algunos de los implementos de una mesa plana y su impacto sobre el volumen de agua eliminada, así como su impacto sobre la consistencia del material sobre la tela de formación.

Ángulo de contacto del chorro de suspensión con la tela de formaciónForming table.

• Drenado por carga hidráulica. • Vacío. • Foils. • Cajas de vacío • Rodillo de succión (Couch).

Como es de suponerse al drenar el agua por un solo lado de la hoja de papel, esta presenta DOS caras, una en la cual predominan las fibras largas con menor cantidad de finos orgánicos e inorgánicos y otra en la cual predominan las fibras cortas y finos orgánicos e inorgánicos y con ello la presencia de productos químicos presentan una distribución de similar a la de los finos. Esta característica de la do-ble cara es deseable para algunos tipos de papel pero para otros es no deseable. En términos generales los papeles comodity escritura e impresión prefieren los papeles con menor diferencia en cada una de las caras para lograr una mejor calidad en la impresión.

Así para estos tipos de papel se desarrolló el nuevo concepto para fabricación de papel en las máquinas de doble tela (Figura 32), en esta temática al igual que en la tecnología anterior se desarrollaron diferentes modelos por los fabricantes de equipos y hay una gran variedad de equipos para fabricar papel en doble tela, todos tiene alguna ventaja, pero en términos generales lo que se persigue es la estructura-

FIGURA 31.Elementos de la mesa

plana (Fourdrinier).

Drenado, GPM. Consistencia, %.

Gráfica de consistencia vs. drenado2500

2000

1500

1000

500

0

Dre

nado

GPM

Con

sist

enci

a (%

)

Elementos

Form

ing boar

d

Foil g

rave

dad

Caja de s

ucción

Foil B

Vacio

Foil g

rave

dad

Zona de carga hidráulica Zona de eliminación de agua por vacio


ción de la hoja de papel “formación” disminuyendo las desventajas de la tecnología anterior.

FORMADORES

Esta tecnología para fabricación de papel, especifica esta diseñada para produ-cir cartulinas, esta tecnología permite formar una hoja de papel y en estado húmedo unirla a una nueva hoja en forma continua, de tal forma que se pueda forma un una lamina de papel con varias hojas de menor gramaje del mismo papel, lo que permite formar cartulinas con doble cara y pressboard.

La unidad fundamental de esta tecnología es un formador tal como se describe en la Figura 33, en donde el diámetro y velocidad de la máquina tienen una gran influencia sobre la productividad del mismo, así como su límite de operación, ya que la fuerza centrífuga obliga a la suspensión fibrosa a desprenderse del rodillo de

FIGURA 32.Maquina doble tela.

Fieltro

Hoja de papel

FIGURA 33.Diagrama esquemático de un formador de tina.

AlimentaciónF=A=

Agua de regadera

Recorte

Derrame

Recirculación

F=A=

F=A=

F=A=

F=A=

84 81

h


formación. Para vencer este límite se desarrollaron los sistemas de alimentación al rodillo formador por una caja de alimentación (Figura 34) y se incrementar la velocidad de las máquinas.

TELAS DE FORMACIÓN

Hasta ahora todos los procesos de fabricación de papel utilizan como soporte fundamental para la filtración de la suspensión fibrosa y formación de la hoja de papel una malla. Este implemento en el proceso de desarrollo de la tecnología de fabricación de papel también se ha modificado considerablemente, de tal forma que al inicio fueron muy útiles las telas metálicas y en los 70’s aparecen las telas sinté-ticas, este nuevo material sintético incorporado como auxiliar en la fabricación de papel ha permitido desarrollos importantes especialmente tendientes a disminuir el marcado del proceso de filtración y con ello incrementado la lisura del papel por ambos lados del mismo (Figura 35).

FIGURA 34.Batería de formadores

con caja de alimentación.

FieltroReversoRelleno

Cara

FORMADORES Papel

Fieltro

h

FIGURA 35.Desarrollo del mercado de telas de formación.

Wangner, wfp, 129.

Cantidad

1850 1970 2000

Telas metálicas

Monoply

Megaply +

Optiply +Speedmaster

Inicio del empleo de telas sintéticas

Trioply +

DuoplyDuoply


La consistencia de la hoja de papel al finalizar la zona de formación es del orden de 20–22.

PRENSAS

Eliminación de agua por efectos de presión (Prensas). Una fracción del agua residual después de que la hoja de papel húmeda abandona la etapa de formación y consolidación de la hoja de papel, se elimina aplicando presión en forma gradual y protegiendo la hoja de papel con un fieltro “zona de presión”. Esta también es una zona fundamental en el proceso de eliminación de agua protegiendo la hoja de papel, esta etapa permite eliminar en forma uniforme el agua a lo ancho de la hoja de papel.

Este proceso es un reto importante no solo por la aplicación de presión, sino por el comportamiento de los material constitutivos de las prensas, ya que los ro-dillos componentes de las prensas para máquinas de baja velocidad son cuerpos pesados y la deformación es un parámetro importante que debe ser considerado y estudiado por ello el coronamiento de rodillos es importante, Figura 36.

Así mismo la aplicación de presión en prensas es un reto importante, tanto por los cuerpos como por el buen estado de los manómetros que indican su presión de operación.

La tecnología de prensas actual ha permitido dominar el proceso de elimina-ción de agua en máquinas lentas y con nuevos desarrollos han dominado el pro-ceso de eliminación de agua en máquinas de alta velocidad extendiendo la zona de presión (shoe press) entre ambos rodillos e integrando pistones en el interior de los rodillos para evitar la deformación de los rodillos por su peso (Prensa con corona-miento distribuido). Figuras 37 y 38.

El desarrollo y empleo de las prensas shoe–pres se ha extendido en el mundo, así solo Voth–Sulzer desde 1984 a 1999 ha instalado del orden de 100 unidades en diferentes partes del mundo, Sur América (1), USA (22), Europa Occidental (46) África del Sur (1) Japón y China (22) y Australia (6) [2].

Carga de trabajoKg/cm2

Carga de trabajoKg/cm2

PapelFieltro

Presión en el NIPKg/cm2

Peso del rodillo, Kg

Peso del rodillo, Kg

Ancho del papel

FIGURA 36.Sistema de Prensas.

Función del sistema:a- eliminación uniforme del agua en el papel sin destruir la formación.b- incrementar la densidad de la hoja.c- de existir más de una prensa, la presión en 1<2<3, etc.


FIGURA 37.Deformación de

un rodillo prensa soportado en los

extremos.

FIGURA 38.Desplazamiento del

fieltro en función de la presión en el NIP de la

Prensa.

y

x P

L/2 L/2

p/2 p/2

x

Toda posición retrazada ind el efecto de mayor presión

Toda posición adelantada ind el efecto de menor presión

Posición correcta

1. Aplicación no uniforme de presión.2. Coronamiento incorrecto de los rodillos.

FIELTRO

El diseño y fabricación de fieltros es todo un proceso de ingeniería, ya que los fieltros deben proteger al papel en la zona de presión (Figura 39), absorber parcial-mente el agua que se libera por presión de la estructura del papel.

Al final de la zona de presión la Humedad en el papel del orden del 56% y 44% de sólidos, para disminuir el contenido de humedad del 56% al 7–8% se requiere de la aplicación de energía térmica “secado”.

PAPEL TISSUE

Papel Tissue es un tejido de fibras “papel” crepado, el crepado le confiere a la red fibrosa: suavidad, elasticidad y capacidad para absorber agua, este papel tiene alta capacidad de absorción de líquidos y es de bajo peso por metro cuadrado y cuyo uso es especialmente domestico y sanitario, Figura 40.

Este papel se desarrolla en 1857 en USA “Papel medicado Gallety” y en Ingla-terra por Walter Alcock sin éxito en ambos casos, posteriormente los hermanos Edward y Clarence Scott desarrollaron un producto cuya marca aun se vende exi-tosamente [26].


El consumo per cápita mundial de Papel Tissue en promedio es de 3.4. kg/persona/año, con un crecimiento anual del orden de 3.2.%.

Este tipo de papel se manifiesta en dos sectores: 1. Productos al consumidor (AH–At Home). 2. Productos comerciales (AFH Fuera de casa).

Los principales fabricantes a nivel mundial son: • Procter & Gamble. • Kimberly–Clark. • Georgia–Pacific. • Svenska Cellulosa Aktiebolaget, SCA. • Otros fabricantes no pequeños.

Los usuarios demandan papel Tissue y toalla con absorción superior, volumen específico mayor y mayores resistencias.

TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN DE PAPEL TISSUE

La fabricación de papel tissue se derivó de la fabricación de papel normal, lo que implica mesa plana, prensa y secador “Yankee”, Figura 41, actualmente se en-cuentran en el mercado diferentes sistemas que permiten alcanzar mayor velocidad y características diferentes en la consolidación la estructura del papel como la tec-nología Cressent former. Figura 42.

La amplitud de la forma del crepado es determinante para el desempeño de este tipo de papel.

Periformer Crescent: es el concepto más común para la producción de papel tissue crepado en seco.

La hoja se forma entre una tela de formación y un fieltro que envuelve a un rodillo formador sólido. Cuando concluye el drenado la hoja está sobre el fieltro. El fieltro transporta la hoja directamente a la zona de presión contra el Yankee. De esta forma se evita a la prensa pick up tan necesaria en los sistemas convencionales.

En este sistema el chorro de pasta de la caja de alimentación pasa directamente a la doble tela. Las telas son de Polytetrafluoruro de etileno PTFE, diseñadas espe-

FIGURA 39. (Izq.).Estructuración de un fieltro.

FIGURA 40. (Der.).Formación de papel Tissue.


Crepado

Prensas

Calandra

Secador Yankee

Mesa

FIGURA 41.Sistema clásico de

formación de papel Tissue.

Alimentación

Tela de formación

Fieltro

Papel

FIGURA 42.Tecnología Cressent

former para fabricación de papel Tissue.

cialmente para facilitar la eliminación de agua por ambos lados. La velocidad de eli-minación de agua se incrementa por la doble tela entre rodillos y por la aplicación de aire caliente.

THROUGH AIR TECHNOLOGY

El método de secado por (TAD) desarrollado en 1970 en USA se acepta co-múnmente como el método más efectivo para incrementar volumen específico y suavidad en papel sanitario comercial. Este método elimina agua haciendo pasar aire a alta temperatura por la hoja de papel. La compactación de la hoja se reduce al evitar la presión en húmedo y esto incrementa el volumen específico de la hoja en un 75% en corporación con papel fabricado convencionalmente y crepado pos-teriormente.

Through Air Technology (TAD) es de las últimas tecnologías desarrolladas en los 70‘s. El producto tiende a ser más voluminoso mas absorbente y mas resistente a la humedad, inicio su producción en USA y recientemente en Europa. Esta tecno-logía requiere máquinaria especial, los fabricantes son [27]:


Metso (Finlandia)Tosechi, (Italia)Voith/Andritz, (Alemania)

Voith/Andritz ha desarrollado la tecnología shoe press “TissueFlex” cuyo pro-ducto presenta características intermedias entre TAD y el proceso convencional.

Toscotec “Mecaniche Toschi of Lucca, Italy” especialmente para P&G.Las ventajas:Se incrementa la eficiencia en el uso de fibra.Se incrementa la absorción con menor gramaje.Se incrementa el volumen específico y la suavidad.

El papel convencional tissue puede retener 5 veces su peso en agua mientras que un papel con tecnología TAD puede retener veces us peso

La combinación de tecnología especialmente lo desarrollado por PremiAir’s “Yankee hood design” la cual genera una alta capacidad de secado sin precedente, lo cual permite alcanzar prácticamente el intercambio teórico de calor y con ello mayor producción.

SECADO DE PAPEL

La hoja de papel llega a la zona de secado con 50% de Humedad y debe redu-cirse la humedad en el secador hasta un valor <10%, los sistemas actuales de secado incluyen:

• Secado convencional por rodillos secadores (Vapor), papel y liner–médium. • Secado por aire sistema empleado para Papel Tissue y Pulpa, • Secado por IR (usado especialmente en secado del estucado de papel) o seca-

dores sin contacto (Figura 43).

En esta etapa del papel se retira aproximadamente 1.3 kg de agua por kg de papel a producir, lo cual implica un alto consumo de energía para poder calentar y evaporar el agua presente solo por contacto del papel con el secador o cuerpo caliente. El sistema clásico implica el uso de secadores en gran numero para, desa-rrollar eficientemente las tres etapas.

El secado del papel normalmente se efectúa en tres etapas, Figura 44: • Zona de calentamiento de 30°C – 90°C (normalmente los primeros 4–6 seca-

dores). • Zona de relación constante (Alimentación –vs– eliminación de vapor). La ma-

yor cantidad de agua del papel se elimina en esta zona de secado. • Zona de secado fino no sobre seca.


El secado de papel maneja mucho aire para poder retirar el agua que se ha eliminado del papel justo en la interfase de vapor de agua, las condiciones atmosfé-ricas del entorno inciden sobre las propiedades del aire como medio de transporte de vapor de agua, es por ello que todo esfuerzo por optimizar el manejo de energía empleada es bien aceptado, así, se han incorporado sistemas de IR (eléctrico y por gas) con el fin de disminuir costos de operación del proceso.

El agua evaporada del papel en todos los casos se encuentra justo en la interfase agua–vapor por ello es importante retirar el vapor del entorno, ya que cualquier cambio de temperatura puede conducir a la condensación del agua y con ello for-mar gotas de agua que pudieran caer sobre el papel,

FIGURA 43.Velocidad de Secado.

60

Rodillos

Tecnología de secado

10

20

30

40

50

0Yankee Gas IR conv Gas IR presión

FIGURA 44.Zona de secado de una

sección de secado.

00,2

Lb a

gua

/ Lb

fibr

a

Zonas de secado

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1 2 3 4

Precalentamiento

Enfriamiento

Secado


1. El agua desprendida del papel en forma de vapor puede retirarse utilizando aire caliente y seco como medio de transporte, para auxiliar esta etapa se pueden emplear en la sección de secado Figura 45:

1.1. Campanas abiertas para utilizar el aire caliente de la sala, en la Figura 45 este arreglo se muestra con flechas a la altura del piso mostrando el ingreso del aire de la sala.

1.2. Campana cerrada para calentar aire a las condiciones necesarias y de esta forma controlar la velocidad de transporte al exterior de la sala del vapor generado. En la Figura 45 se muestra el ingreso de aire caliente por la parte inferior de la campana.

2. El secado de papel puede auxiliares con tecnología IR (eléctrico o gas) para incidir sobre el papel o precalentar aire del exterior, el aire caliente se somete a una operación de secado, a fin de disponer de aire caliente y seco, bajo estas condiciones el aire incrementa su capacidad de absorción de agua.

La operación de secado de papel se puede llevar a cabo: 1. Por contacto directo con cuerpos calientes. 2. Si es pulpa para salir al mercado el secado se realiza con aire caliente para evitar

al máximo la compactación del material fibroso, de la misma forma en el caso de papel en donde se busca que el producto conserve su mayor volumen espe-cífico.

En la sección de secado se pueden realizar operaciones auxiliares como –Aplicación de Size Press (para un tratamiento superficial del papel).

Aire saturado

Vapor

Rodillo secador

Rodillo secador

Flujo de

aire seco

y caliente

Secador

de aire

Intercambio

de calorVapor

eliminado

Aire del exterior

Aire de

la sala

Aire del

exterior

FIGURA 45.Sistema de campana cerrada y/o abierta.


–Aplicación de unidad decretado (Para generar un microcrepado en el papel, especialmente en papel para sacos a partir de fibra reciclada.

Mediante ambas operaciones se incrementan las propiedades deseadas en el papel

CALANDREADO

Esta operación permite regular por presión el espesor del papel, sin embargo, esta propiedad depende de la alimentación de la suspensión fibrosa de material alimentado a la zona de formación.

CARACTERIZACIÓN DEL PAPEL

Las propiedades básicas de un papel que deben evaluarse especialmente a lo ancho de la máquina de acuerdo a normas establecidas y aceptadas internacional-mente independientemente de su uso son: • Gramaje, g/m2. • Espesor, mm. • Humedad, %. • Cenizas, %.

En la Figura 46, se muestran los resultados obtenidos al evaluar la distribución de material a lo ancho de la máquina y la humedad, la imagen no muestra un papel perfecto, pero si un papel que muestra una realidad en el momento determinado de operación de una máquina de papel

El papel en función de su uso debe cumplir con: • Especificaciones estructurales.

FIGURA 46.Comportamiento del perfil de humedad y

distribución de masa.

70

65

60

55

50

70

65

60

55

50Lado frente Lado posteriorPerfil de una maquina de papel

Peso base g/m2 Humedad %

Peso basePapel AcondicionadoMedia= 59.5S=1.1±=5.5%

HumedadMedia= 7.1S=0.65±=27%

Peso basePapel SecoMedia= 55.3S=1.1±=6%


• Propiedades de resistencia mecánica. • Propiedades químicas. • Propiedades de comportamiento frente a líquidos, grasa, etc. • Propiedades superficiales. • Propiedades ópticas. • Propiedades. Especiales en función de su uso (diámetro de poro, propiedades.

dieléctrica, etc.).

SUPERCALANDRADO

Si el papel se empleara como soporte de impresiones de alta calidad, el papel debe ser tratado superficialmente (estucado), este papel se conoce como papel couche, las propiedades fundamentales son su lisura superficial, brillo y micropo-rosidad, características que después de seleccionar y aplicar el material para el recu-brimiento se hace pasar el papel entre rodillos duros y blandos para generar brillo.

Referencias bibliograficas 1. L. Pfaster, P. Doane, J. 1985, Efficiency a look at some of the probelms. Paper

Trade J., vol. 16, no. 33, pág. 169–173. 2. Antonio del Peral, 1973, Ensayos de Imprimabilidad de los papeles, Asociación

de Investigación Técnica de la Industria Papelera Española, Madrid, España, Pág. 320.

3. B. Carre, J.; 1997, Secondary Stickies definition formation mechanism and characterization. Paper Recycling Challenge, Vol. I, Stickies, Doshi & Assoc. Inc, 1 St. Ed. Appleton, WI. Pág. 340.

4. Mahendra, R. Doshi and Jeffry, Dyer, 1998, Management and control of Stic-kies, Paper Recycling Challenge III, Process Technology, 1ra Edition, Appleton WI, Pág. 315.

5. Hsu, N. 1996, Stickies– the importance of their chemical and physical proper-ties. Prog. In Paper Recycling 6 (1): 63–65

6. Turrado S., J.; González, T.O.; Vázquez, C. M; Saucedo C., A.R.; Pérez, R. S, 1999, Contaminant (Stickies) Content Procedure, Progress in Paper recycling, Vol. 8; N. 2, Pag. 80–82.

7. Turrado S., J.; González, T.O.; Vázquez, C. M; Saucedo C., A.R.; Pérez R., S. 1999, Paper Recycling Challenge, Vol. IV Process Control & Mensuration, M.R. Doshi and J. M. Dyer, 1 St. Ed., Doshi & Assoc., Inc, Appleton, WI.

8. Dan Eklund and Tom Limström, 1971, Paper Chemistry an Introduction; DT Paper Science Publications, 1:st English Edition, Grankulla, Finland, Pág. 305

9. William H.Neuss, 1963, Testing of Adhesives, TAPPI Monograph Series No. 26, Editor: TAPPI Press, Atlanta. GA. Pág. 180.

10. M.R. Doshi and J. M. Dyer, 1997, Quantification of stickies, Paper Recycling Challenge, Vol. 1. Stickies, 1. st Ed. , Doshi & Assoc. Inc, Appleton, WI. Pág. 340.


11. Kaelble´s, R. L. Patrick, 1967, Section of “Treatise on adhesion and Adhesives, Vol. No.1: Teory,” Editors, Marcel Decker, New York , Pág. 200.

12. Süd–Chemie, 2004, Creating Performance Technology. Techical Information of Bentonita.

13. Matussek, H.; Lockie, M.; Kenny, J.; 1998, “More paper, but thinner margins mar the results”; Pulp and Paper International, vol. 8, pag. 20–26.

14. Ramírez, R.; 1991 “Destintado de papel desperdicio conteniendo impresiones con tintas flexográficas”; Tesis de Maestría, CUCEI – Universidad de Guadala-jara, México; Pág. 125.

15. Ramírez P., R.; Turrado S., J.; Soto C., A. 1996, “Eficiencia del destintado por flotación de papel desperdicio en función del FR 457 NM y del tamaño de par-tícula de tinta residual”; Celulosa y Papel – Chile; 12 (3): Pág. 11–23.

16. Fergunson, L.; 1993, “Deinking chemistry”; Course Notes TAPPI, Deinking Short Course, Indianapolis TAPPI PRESS, Atlanta, Pág. 13–16.

17. Kao Corporation; 1983 “Surfactants – a comprehensive guide” ; 1ª Ed; Kao Corporation, Japón, Pág. 460.

18. Gonzáles, L.; 1993 “Selección de agentes surfactantes para el destintado de papel desperdicio en base a su semejanza estructural con la tinta”; Tesis de Maestría, CUCEI – Universidad de Guadalajara, México. Pág. 130.

19. Somasundaran, P. Zhang, L.; Krishnakumar, S. and Slepetys, R. 1999, “Flo-tation Deinking a review of the principles and techniques”. Progress in Paper Recycling; 8 (3): Pág. 22–36.

20. Beneventi, D, y Carré, B.; 2000, “The mechanisms of flotation deinking and the role of fillers”; Progress in Paper Recycling; Vol. 9, No. 2: Pág. 77–85.

21. Borchandt, J.; 1995 “Ink Types: the role of ink in Deinking”. Progress in Paper Recycling, Vol.5, No. 1, Pág. 82–87,

22. Liphard, M.; Hornfeck, K.; Schreck, B.; 1991 “Interfacial studies and applica-tion tests on the flotation of fillers”; Pulping Conference Toronto 1991; TAPPI PRESS, Atlanta, Pág. 1031–1038.

23. Westenberger, D.; 1994, “What is the role of clay in flotation deinking”; Re-cycled Paper Technology, TAPPI PRESS 1994; Atlanta; Pág. 200.

24. Mütek Analytic GmbH; 1996, “Particle Charge Detector – PCD 03: Instruction Manual”.

25. Mütek Analytic GmbH; 1996, “Particle Charge Detector – Titrator: For the de-termiantion of charge conditions with the Particle Charge Detector”; Pág. 50.

26. Papelnet, 2006, Breve historia del papel tissue. http://www.papelnet.cl/papel_tissue/historia_tissue.htm.

27 Wollfgang, Schowerk “Pole Position” for Voith Sulzer Shoe Press Together, Paper Technology Jurnal, # 4 2007, Pág 34.

1. IntroducciónEl papel recuperado es una materia prima muy valiosa que puede ser reciclada

para fabricar nuevos productos papeleros. Es preferible la recuperación y reciclado a su deshecho en los vertederos o incluso a su incineración para su aprovechamien-to energético.

El reciclado de productos papeleros es un hecho que se fraguó en la segunda mitad del siglo XX. En los años 50, la utilización de productos papeleros reciclados como fuente de fibras era una actividad prácticamente desconocida. A partir de los años 60 se empezaron a utilizar materiales celulósicos recuperados, sobre todo en pequeñas plantas. Rápidamente creció su uso, hasta alcanzar valores medios reales que se sitúan por encima del 35% en la composición media de los papeles produci-dos en el mundo, los cuales están además compuestos también por fibras vírgenes y aditivos no fibrosos. Como se verá más adelante, la media mundial en el año 2005 puede estimarse en un 37%, habiendo alcanzado en la región de Asia un 47% de media en la composición total de papel y cartón producido. La previsión para el año 2010 es que las fibras recuperadas superen el 40% de media en la composición de los papeles y cartones producidos en el mundo, con una disminución de las fibras vírgenes en la composición, que podría situarse ligeramente por encima del de las fibras recicladas.

Las fibras recicladas provienen principalmente de la industria de conversión, impresión y de distribuidores, por una parte, y de los papeles y cartones utilizados por los consumidores en domicilios, oficinas privadas e instituciones públicas, de otra. En la Unión Europea, el porcentaje de aportación en peso de unos y otros es muy similar (52% / 48%). La recolección de papel y cartón se ha convertido en un negocio floreciente especialmente en zonas geográficas muy pobladas y con altos consumos per cápita.

No obstante, no todo el papel consumido es recolectable. Se estima que aproximadamente un 19% del consumo en la Unión Europea no se puede recolec-tar debido a su uso. Se trata de papeles de cigarrillos, higiénicos, domésticos o para impresión de libros. Entonces, teóricamente solo sería posible recolectar el 81% restante, pero existen otros factores que condicionan también la recolección, como

CAPÍTULO VESTADO ACTUAL DEL RECICLADO

DE PAPEL Y CARTÓN EN LA INDUSTRIA PAPELERA

Pere Mutjé / M. Ángels Pèlach / Laura Barberà


son el entorno geográfico, densidad de población, coste del transporte, etc. En la Unión Europea, con una densidad de población significativa, un entorno geográ-fico favorable y poblaciones sensibilizadas y algunas muy disciplinadas, se estima que hasta un 20% de papel y cartón no es recolectable. Ello situaría la tasa de reco-lección o recuperación, definida como % de papel y cartón recolectado respecto al consumo aparente de papel y cartón, en un límite superior comprendido entre el 60% y 70%, este último si mejorara sensiblemente la recolección. En el año 2005, la tasa de recuperación en Europa cifró en un 58% y a nivel mundial ligeramente por encima del 50%. Esta situación denota que, inevitablemente, debe haber un flujo de fibras vírgenes al sistema productivo.

Una vez situado el papel recuperado en fábrica para ser reciclado, se producen pérdidas debido a los procesos de depuración y eliminación de contaminantes. Estas pérdidas pueden situarse entre el 10 y el 40% en peso, pudiendo llegar en algunos casos, como la pulpa recuperada para papel tisú, al 45%.

Atendiendo a estas realidades, resulta que 100 kg de papel y cartón en la Unión Europea, situado en el mercado y posteriormente reciclado, proporcionarían aproximadamente 50 kg de fibras para ser recicladas en nuevos productos pape-leros.

El descuento, por así decirlo, es muy importante. Un 19% por su uso, un 20% por motivos geográficos o dificultad de recolección, un 20% de media debido a depuración y eliminación de contaminantes. Ello sitúa en poco más de 48 kg de material papelero el rendimiento de los 100 kg de partida. Pero todavía puede con-siderarse que en la pulpa procedente del papel reciclado persiste un porcentaje de aditivos no fibrosos. En Europa, el consumo de aditivos no fibrosos representa un 15% del total de materias primas. Como sea que la retención de estos materiales, durante el proceso de fabricación, puede situarse en un 80% de media, la presencia de aditivos no fibrosos en el papel y cartón consumido sería del entorno de 12%. No todos estos aditivos son eliminados en los procesos de depuración, pero si una gran parte. Se puede presuponer que alrededor del 5% formarían parte de la pulpa procedente del papel reciclado. Por tanto, el material fibroso procedente de un con-sumo aparente de 100 kg de papel y cartón sería inferior a 48 kg. El aporte de nuevas fibras vírgenes al sistema es, por tanto, necesario ya que sino el proceso productivo quedaría colapsado y no podría atender la demanda de consumo.

Adicionalmente, en el curso de los diferentes reciclados, de 4 a 6, las fibras recicladas pierden propiedades a causa de pérdidas en la capacidad de unión in-terfibrilar: hornificación, presencia creciente de finos, materiales extraños no celu-lósicos, cargas minerales, etc. Ello comporta también la necesidad de aportaciones progresivas de fibras vírgenes para satisfacer las propiedades requeridas.

Como se ha dicho anteriormente, una fuente importante de papel para reciclar son los domicilios y empresas privadas y las Instituciones Públicas. Habitualmente, el canal de recolección para el papel de este tipo de consumidores son los residuos urbanos dada su ubicación en pueblos, ciudades y polígonos industriales.

Estado actual del reciclaje de papel y cartón en la industria papelera | 205

100%

80%

60%

40%

20%

0%

Alem

ania

Fran

cia

Aust

ria

Bélg

ica

Dina

mar

ca

Espa

ña

Hola

nda

Irlan

da

Italia

Nor

uega

Port

ugal

FIGURA 2.Porcentajes de recogida selectiva del total de residuos papeleros generados en algunos países de la Unión Europea en el año 2002. (European Communities, 2005).

Residuos papeleros Recolección selectiva.

La mayoría de sociedades actuales generan un gran volumen de residuos y previsiblemente este aumentará en un futuro a causa del incremento de todo tipo de consumos. Por ello, la gestión de estos residuos se está convirtiendo en un gran problema, puesto que los vertederos se llenan rápidamente y el espacio disponible para crear nuevos vertederos disminuye también día a día.

La composición de los residuos municipales está formada habitualmente, además de papel y cartón, por textiles, plásticos, vidrio, metales, residuos or-gánicos, etc.

La Figura 1 muestra la composición de los residuos generados por algunos países europeos en el año 2002. Se puede observar que el porcentaje de residuos papeleros generados varía en función del país. Así por ejemplo, casi el 45% de los residuos generados en Noruega son de tipo papelero mientras que en Dinamarca o Portugal estos residuos representan menos del 5%. Ello denota diferencias muy im-portantes en los hábitos de consumo. En estos países, la composición media se sitúa en un entorno del 18% de productos papeleros sobre el total de residuos urbanos.

También es interesante conocer qué porcentaje del total de los residuos pa-peleros producidos se recolecta selectivamente. Los datos sobre porcentajes de recuperación selectiva sobre el total de residuos papeleros generados se muestran en la Figura 2.

La aportación de los residuos urbanos a los contenedores de recuperación se puede producir de forma selectiva en contenedores para papel y cartón o mezclados

100%

80%

60%

40%

20%

0%

Alem

ania

Fran

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Espa

ña

Hola

nda

Irlan

da

Nor

uega

FIGURA 1.Composición de los residuos municipales del año 2002 en distintos países de la Unión Europea. (European Communities, 2005).

Papel y cartón Otros componentes.


con otros componentes de los residuos municipales. En este sentido, es muy impor-tante la legislación, cultura de reciclado y disciplina de las poblaciones.

La gráfica de la Figura 2 muestra como la recuperación selectiva de residuos papeleros varía mucho entre los distintos países. Así, Alemania recupera de manera selectiva el 100% de los residuos papeleros producidos, ya que Alemania es un país con gran tradición en la recuperación selectiva de todo tipo de residuos. Holanda y Noruega recuperan selectivamente aproximadamente el 50% de los residuos pape-leros que se producen, mientras que España y Francia apenas recuperan selectiva-mente un 20% de los residuos papeleros que producen.

En Estados Unidos también se están realizando esfuerzos para mejorar la re-cuperación selectiva de residuos papeleros. La Figura 3 muestra la evolución, en los últimos 10 años, del papel que ha sido depositado en vertederos y el papel que ha sido recuperado de manera selectiva. Es interesante observar que la cantidad de papel que se ha recuperado selectivamente en los últimos años ha ido aumentado progresivamente mientras que el papel que se deposita en los vertederos se ha man-tenido aproximadamente constante. Las oscilaciones observadas son debidas a las variaciones en el consumo de papel.

En el periodo comprendido entre 1994 y 2004 la recuperación de papel y car-tón se ha incrementado en un 29% pasando de poco más de 38.000 millones de toneladas a 49.000 millones.

También la gráfica de la Figura 3 muestra que, por término medio y entre 1994 y 2004, más de 38.000 millones de toneladas son depositadas en vertederos, sin po-sibilidad de ser recuperados. Esto representa aproximadamente, en el año 2004, el consumo aparente de papel y cartón recuperado en Norte América.

La presencia de materiales papeleros en los vertederos representa una doble pérdida pues: i) incrementa los costes de gestión de residuos contribuyendo a la

30.000

1993

1994

1995

1998

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

50.000

55.000

45.000

40.000

35.000Mile

s de

ton

elad

as d

e pa

pel

FIGURA 3.Comparación entre el papelote recuperado

y el papelote no recuperado que acaba

en los vertederos en los Estados Unidos (American Forest & Paper Association,

2005).

Papel recuperado Papel no recuperado.


saturación de los vertederos y, ii) se produce un desperdicio de material fibroso con buenas propiedades para fabricar nuevos productos papeleros.

Las principales fuentes que generan el papel que se recupera, como se ha dicho anteriormente, son los domicilios privados, las oficinas, la industria en general y el subsector papelero de la transformación e impresión.

Por otra parte, el papel reciclado se puede clasificar en cuatro grandes grupos: revistas y periódicos, cartón, papel de calidad y, por último, mezclas de estos.

En la gráfica de la Figura 4 se muestra el porcentaje en volumen de cada clase de papel reciclado en función de su origen. Así se puede observar que los periódi-cos y revistas representan cerca del 30% en volumen del papel que se recupera. Su origen se encuentra principalmente en los domicilios privados (62,9%), la propia industria de transformación (23,4%), la industria en general (10,9%) y con mucho menor peso las oficinas.

Por lo que respecta a la calidad cartón, que representa alrededor del 40% en volumen del papel reciclado, la principal fuente de recuperación es la industria (70,8%), los domicilios particulares (16,3%) y a un mismo nivel las oficinas y la industria transformadora con un 6,3% y 6,5%, respectivamente.

En cambio, los papeles de calidad representan menos del diez por ciento en volumen (8,4%) y provienen mayoritariamente de la industria de transformación e impresión (75%) siendo muy escasa la aportación de las oficinas (15,9%) y de la industria (9,1%).

Finalmente las mezclas de papel recuperado provienen de una manera bastante equilibrada de todas las fuentes. Así, un 25% proviene de los domicilios particu-lares, 26,7% de la industria de transformación, 32,2% de la industria en general y 16,1% de las oficinas. Se trata de papel recuperado que, o bien precisa una clasifi-cación para poder incrementar su valor añadido o bien se utiliza para la fabricación de tripas o clases bajas de papel.

Las mezclas de papel recuperado representan un porcentaje en volumen bas-tante significativo (21,3%). Por otra parte, teniendo en cuenta que estos porcenta-

100%

Porc

enta

ge r

ecup

erad

o en

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da fu

ente

(%) 75%

50%

25%

0%Revistas y periódicos

30%

Cartón40%

Papel de calidad

9%

Mezcla21%

FIGURA 4.Porcentaje en volumen de residuos papeleros producidos respecto el porcentaje en volumen de residuos papeleros recuperados, clasificados en función del tipo de residuo y de su origen. (CEPI, 1999).

Hogares Impresión y

transformación Industrias y oficinas Oficinas.


jes están expresados en volumen, es lógico que el cartón sea la calidad con mayor porcentaje ya que es la calidad más voluminosa.

La Figura 4 también permite ver que existen distintas fuentes de papel recu-perado. Por un lado está la industria de impresión y transformación. Este tipo de industria recupera el papel antes de que éste llegue al consumidor enviándolo di-rectamente a recuperadores que se encargarán de introducir de nuevo estos recortes en el ciclo de producción de productos papeleros. El papelote que genera el resto de fuentes, es decir, hogares, industria y oficinas, precisa de una recuperación selectiva o posterior clasificación, ya que puede estar más contaminado y su recuperación y aprovechamiento son más costosos.

En la gráfica de la Figura 5 se reflejan el porcentaje en volumen que cada fuente aporta al sistema de reciclado de papel.

Así el conjunto de la industria aporta más de un 60% en volumen mientras que el porcentaje de los domicilios particulares y oficinas es inferior al 40%. Como se ha dicho anteriormente, cuando se evalúa en peso, el porcentaje de uno y otro es mucho más equilibrado.

Ahora bien, por razones técnicas y de calidad no se puede utilizar cualquier tipo de papel recuperado para fabricar cualquier otro tipo de papel, por ejemplo es imposible fabricar papel con calidad impresión y escritura a partir de cartón, salvo que se efectúen tratamientos de depuración, destintado si es el caso y blanqueo. La Figura 6 muestra los principales usos del papelote recuperado.

Así, el papel recuperado, calidad periódico y revista se suele utilizar una vez destintado para la fabricación de nuevos periódicos y para algunas calidades de impresión/escritura y tisú. Tal cual o mediante procesos de dispersión de la tinta también se pueden utilizar en la fabricación de cartoncillo y algunas capas de cartón ondulado. Otros papeles y cartones sin pulpa mecánica requerirán tratamientos de destintado y/o dispersión y/o blanqueo antes de poderse utilizar en la fabricación

45

Domicilios particulares

40

35

30

25

20

15

10

5

0Oficinas Industria en

generalIndustrias de

transformación e impresión

% e

n vo

lum

en

Fuentes

FIGURA 5.Porcentaje en volumen de residuos papeleros

aportados al sistema de reciclado según la

fuente.


Periódicos y

revistas

Papel

oficinas

Papel y cartón

sin pasta

mecánica

Cartón Mezclas

Destintado

PeriódicosImpresión y

escriturasTissue

Cartón

onduladoCartón

Clasificación

FIGURA 6.Principales usos del papelote recuperado. (CEPI, 1999).

de papel periódico, impresión y escritura y tisú, en función del grado de calidad requerido, principalmente grado de blancura a alcanzar.

Lo propio para el cartón y las mezclas es su utilización para la fabricación de cartones. Así, por ejemplo, se pueden utilizar mezclas para la tripa de cartón sin destintar pero con un cierto grado de dispersión de la tinta. Las mezclas, una vez clasificadas, pueden alcanzar valores añadidos superiores mediante tratamientos de dispersión y/o blanqueo y/o destintado pudiéndose utilizar para algunas calidades de papel tisú, periódico, revista, impresión, escritura, etc.

Por otro lado los papeles de oficina, normalmente con grados de blancura elevados, se utilizan para la fabricación de papeles de impresión y escritura y de tisú (higiénicos), calidades en que la blancura es una propiedad importante.

La Figura 7 muestra cualitativamente que calidades de papel recuperado se emplean para fabricar distintas calidades de nuevos productos papeleros. Para ello se define la tasa de utilización como la relación entre el consumo aparente de papel reciclado y la producción de papel y cartón.

En la misma figura se puede observar que las tasas de utilización de papel re-cuperado más elevadas corresponden claramente al embalaje y periódicos y revistas con un 90,7% y 82,4%, respectivamente. El cartón, papel de embalaje y tisú tienen tasas de utilización sensiblemente menores.

Así, para el caso de la producción de papel de periódico y revista, que la tasa de utilización sea del 82,4% no significa que más del 82,4% de la composición de este producto papelero nuevo sea papel reciclado ya que como se ha dicho anteriormen-te y, en este caso, los procesos de depuración y destintado generan residuos que por término medio se cifraban en un 20% de la materia prima consumida.


Probablemente, y en este sentido, la producción de embalajes presentará una situación más favorable ya que los requerimientos de la pulpa exigen condiciones de depuración no tan drásticas. En el caso del papel tisú con una tasa de utilización del 50% la presencia de papel recuperado de calidad con cargas en masa y en algu-nos casos en superficie generará que las pérdidas en los procesos de depuración y destintado sean muy superiores al 20% que se pueden incrementar si el proceso de eliminación de tinta no es por flotación sino por lavado.

Merece destacar la baja tasa de utilización que presentan las “otras calidades gráficas” y su importante peso en la producción de papel y cartón. Ello, probable-mente, es debido a que las calidades de las pulpas procedentes de papel reciclado no alcanzan las propiedades que requieren este tipo de papeles. O bien que las exi-gencias de los consumidores son superiores a las que puede proporcionar la pulpa procedente del papel reciclado.

En este sentido, en la Unión Europea, se trabaja en la mejora de la calidad de las pulpas procedentes de papeles reciclados, en la línea de aumentar su rendimien-to, menos residuos de proceso, y aumentar su blancura. Asimismo, es importante mejorar los procesos de clasificación en la línea de un mejor aprovechamiento de las mezclas ya que, como se puede observar en la Figura 7, estas se utilizan en las calidades más bajas de nuevos productos papeleros.

2. El impulso del recicladoExisten, y se impulsan, una gran variedad de acciones que favorecen directamen-

te, o bien indirectamente, el reciclado del papel y cartón. Aunque deben existir necesi-

0Otros4,3%

Tasa

de

utili

zaci

ón (%

)

Porcentaje de la producción total de papel y cartón (% en peso)

Tissue6,3%

Papel de embalaje

8,1%

Cartón8,1%

Embalajes23,9%

Otras calidades gráficas38,3%

Periódicos y revistas

11%

10

20

30

40

60

80

100

90

70

50

FIGURA 7.Utilización de papel

recuperado por parte de los distintos sectores papeleros en los países

de la CEPI en el año 2005. (CEPI, 2005).

Mezclas Cartón ondulado

Periódicos y revistas Papel de calidad.


dades de reciclado como consecuencia de una mayor facilidad de aprovisionamiento de materia prima sea por proximidad o por motivos económicos, hoy día hay otros factores que impulsan el reciclado y reutilización del papel y cartón usado.

Sea por conciencia ciudadana o por impulso legislativo consecuente, existe una creciente necesidad y voluntad de reducir el volumen de residuos sólidos en general y, en particular, de papel y cartón en los vertederos municipales. Aunque el papel y cartón podría ser objeto de incineración para la producción de energía, lo cierto es que en las sociedades más avanzadas se opta por la separación y recuperación selectiva de este material, siendo la tendencia, cada vez mayor, a desaparecer tanto de vertederos como de incineradoras. De hecho, el papel tiene una clara ventaja respecto a otros residuos, su facilidad y aceptación de su reciclado.

Por otra parte, la cada vez mayor conciencia medioambiental de los consumi-dores hace que se acepten cada día mejor los productos celulósicos fabricados a base de papel reciclado.

A nivel empresarial e industrial, la presencia garantizada en el mercado del papel y cartón recuperado, así como su coste económico son atractivos y muy bien valorados. Tanto es así que su comercio nacional e internacional se ha convertido en una actividad económica muy importante.

A nivel tecnológico y de investigación el reciclado y reutilización se ha conver-tido en una de las disciplinas que tienen mayor auge. Así, la mejora del destintado, eliminación de impurezas, blanqueo, reutilización de pigmentos y cargas, nuevas formulaciones de adhesivos, entre otros, son aspectos tecnológicos y de investiga-ción en constante progreso.

Indirectamente, el reciclado hace que los recursos naturales sean utilizados más eficientemente. De esta forma, los bosques, que generan la materia prima re-novable, lo pueden hacer más sosteniblemente. También, el proceso de obtención de la pulpa reciclada, respecto al proceso de obtención de pulpa virgen, necesita menos recursos hídricos.

Para impulsar estos factores, en la Unión Europea, se firmó en el año 2006 la Segunda Declaración Europea sobre papel reciclado con el objetivo de asegurar una cadena de valor del papel que sea sostenible y medioambientalmente favorable. Sus objetivos básicos son la prevención en la generación de residuos, la mejora de la recolección y clasificación del papel y cartón utilizados y finalmente alcanzar una tasa de utilización del 66% a finales de 2010.

Ya en el marco de la 1ª Declaración Europea sobre la Recuperación y Reci-claje del Papel, impulsada por la Confederación Europea de Industrias de Papel (CEPI) y la Asociación Europea de Papel Recuperado (ERPA), se creó el Consejo Europeo de Papel Recuperado (ERPC). Este Consejo tiene encomendadas tareas como las de incrementar la información disponible, coordinar la información pública, entre otras, con el fin de realizar un seguimiento de la Declaración de una manera transparente y abierta, coordinando el trabajo conjunto para conseguir los objetivos.


En esta 2ª Declaración, aparte del CEPI y el ERPA, han firmado el compromiso la Confederación Internacional de Convertidores de Papel y Cartón (CITPA). La Asociación Europea de Industrias de Papel Tisú (ETS), la Asociación Internacional de las Industrias de Destintado (INGEDE) y la Confederación Internacional para las Industrias Gráficas y Asociadas (INTERGRAF).

Además esta segunda declaración tiene el soporte de la Asociación Europea de Editores de Periódicos (ENPA), la Asociación Europea de Impresores (EuPIA), la Federación Europea de Editores de Revistas (FAEP), la Asociación Europea de Fabricantes de Adhesivos (FEICA), la Asociación Mundial para los Adhesivos de Automarcaje y Productos Relacionados (FINAT) y la Asociación Europea para la Promoción del curado MV y EB (Rad Tech Europe).

Toda esta plataforma constituye un magnífico ejemplo para el impulso del re-ciclado, dada la implicación de la gran mayoría de sectores que tienen interés en la cadena de valor del papel y la recuperación y reciclado del mismo.

3. La recuperación y consumo aparente de materiales celulósicos en el mundoEn la Tabla 1 se refleja la recolección así como el consumo aparente de ma-

teriales celulósicos recuperados, global y por regiones, para los años 2003, 2004 y 2005. El consumo aparente se define como el resultado de la recolección más las importaciones menos las exportaciones. Los resultados se expresan en miles de toneladas métricas.

Tabla 1: Valores de recolección y consumo aparente de materiales papeleros

recuperados expresado en miles de toneladas métricasRecolección Consumo Aparente

2003 2004 2005 2003 2004 2005Europa 48.842 52.547 56.491 48.547 47.600 50.075

L. América* 7.639 8.223 8.395 9.293 10.233 10.463N. América** 46.732 50.751 51.820 35.743 39.575 38.746

Asia 53.926 59.290 62.765 69.700 75.237 82.317África 1.723 1.693 1.718 1.888 1.852 1.849

Australasia 2.125 2.422 2.466 1.733 1.875 1.869GLOBAL 160.987 174.926 183.655 166.904 176.372 185.319

* Latino America. **USA y Canadá.

A nivel mundial, la recolección se va incrementando de año en año, con por-centajes de crecimiento significativos: un 8,6% para el 2003-04 y un 5% para el 2004-05. Sin duda, los motores de este crecimiento son Europa, N. América y Asia, aunque en el 2005 N. América y Asia experimentaron un crecimiento más mode-rado que en el 2004. Los materiales celulósicos recuperados en estas tres regiones representaron respectivamente para los años 2003, 2004 y 2005, el 93% de la reco-lección a nivel mundial.

Por lo que respecta a L. América, los niveles de recolección son bajos en valor absoluto comparativamente con N. América y Europa, aunque han aumentado sensiblemente en los últimos 10 años. En 1995 la recolección en L. América ascen-


dió a 3,8 millones de toneladas que representaban un 3,6% del total mundial. En el año 2005, la recolección de papel recuperado se ha multiplicado con respecto a 1995 por casi 2,4 representando más de un 4,5% respecto del total mundial.

En cuanto al consumo aparente, el papel recuperado experimenta también cre-cimientos significativos a nivel mundial, del orden del 5% para el periodo 2003-04 y 2004-05. Por regiones destacan los crecimientos que experimenta Asia, donde se observa que el déficit entre recolección y consumo va aumentado en valor absoluto de año en año convirtiéndose en un importador neto de papel recuperado cada vez mayor.

En la gráfica de la Figura 8 se muestra qué porcentaje del total del consumo aparente tienen las diferentes regiones. Asia, con mucha ventaja, es el mayor con-sumidor, seguido de Europa.

Los valores de consumo aparente en porcentajes no coinciden con los valores de recolección de papelote que se representan en la gráfica de la Figura 9.

Australasia 1%

Europa 27%

L. América 6%

N. América 21%África 1%

Asia 44%

FIGURA 8.Porcentaje del total de consumo aparente de papelote por regiones durante el 2005.

FIGURA 9.Porcentaje de la recolección de materiales celulósicos por regiones durante el año 2005.

Australasia 1%

Europa 31%

L. América 5%

N. América 28%

África 1%

Asia 34%


Se observa de una forma bastante clara hacia donde se producen los flujos netos de papel recuperado a nivel mundial. Los excedentes netos de papel recuperado de Europa y N. América cubren principalmente el déficit neto de Asia y L. América.

Es de esperar que el déficit asiático persista y aumente en los próximos años debido al desarrollo que se está produciendo en la región.

Aparte de la actividad económica que el papel recuperado genera en los mer-cados interiores, es interesante analizar la actividad importación-exportación que se genera a nivel mundial. En la Tabla 2 se puede observar, también en miles de toneladas, esta actividad por regiones y a nivel global.

Tabla 2. Importación–exportación del papel recolectado (Paperloop 2005, 2006)

Importaciones Exportaciones

2003 2004 2005 2003 2004 2005

Europa 11.900 11.377 11.404 12.395 16.325 17.821

L. América 1.741 2.074 2.158 87 64 91

N. América 2.622 2.754 2.660 13.611 13.930 15.734

Asia 19.342 20.532 25.112 3.567 61 91

África 224 220 223 59 4.585 5.564

Australasia 18 2186 248 410 549 597

GLOBAL 35.847 39.143 41.805 30.129 35.514 39.898

Tal como se desprende de la Tabla 2, tanto las importaciones como las ex-portaciones crecen regularmente, así, entre 2003 y 2005, las importaciones han experimentado un aumento de más del 16% mientras que las exportaciones para el mismo periodo han experimentado un incremento de más del 32%. En el mercado del papel recuperado no solamente se comercia en función del déficit absoluto sino también en función de la calidad del papel recuperado. Mientras que en el año 2003 la actividad importación–exportación representaba un 39,5% del consumo aparente, en el año 2005 representa un 44,1%. De ello se desprende que el importar/exportar papel recuperado se ha convertido en una actividad económica muy im-portante del comercio internacional.

A nivel regional, Europa se ha convertido últimamente en un exportador neto, Norteamérica lo ha sido siempre, de la misma forma que L. América y Asia son importadores netos.

Para analizar lo que representa el reciclado, en la Tabla 3 se reflejan las pro-ducciones de pulpa virgen en el mismo periodo 2003, 2004 y 2005, por regiones y a nivel global expresadas en miles de toneladas.

Si se comparan los consumos aparentes de pulpa virgen y de papel recuperado a nivel mundial, se observa para los años 2003, 2004 y 2005, que el consumo apa-rente de pulpa virgen fue, respectivamente, un 8%, 6% y menos de un 2% superior al de papel recuperado. Ello permite asegurar que el papel recuperado ha adquirido una gran trascendencia en la industria papelera, aunque, como se verá más adelante


y se ha expuesto en la introducción, el rendimiento de una y otra materia prima son bien distintos.

A nivel regional, se presentan situaciones bien distintas tal como se refleja en la gráfica de la Figura 10, en la que se muestra el consumo de celulosa virgen y papel recuperado para el año 2005.

A nivel mundial, los movimientos de importación y exportación de pulpa para la fabricación de papel representaron en el año 2003 un 43% de la producción total de pulpa. Para el año 2004, este porcentaje se situó por encima del 44%. Estos valo-res son algo superiores al comercio de papelote (41%) en el año 2004. Todos estos datos reflejan la importancia que ha adquirido a nivel mundial la recuperación de materiales papeleros.

4. Balances: ¿cuál es el porcentaje actual de fibras recicladas en los materiales papeleros?

El objetivo final la recuperación de materiales papeleros y de la producción de pulpa es su utilización en la fabricación de papel y cartón. Pero, ¿cuál es el porcen-taje actual de fibras recicladas en los materiales papeleros que consumimos? En el proceso de fabricación no se pueden despreciar los aditivos no fibrosos utilizados como las cargas y aditivos funcionales. Los valores de producción de papel y cartón agrupados por regiones se presentan en la Tabla 4.

Mile

s de

ton

elad

as

Europa0

LatinoAmérica

Norte América

África Asia Australasia

20.000

40.000

60.000

80.000 FIGURA 10.Comparación entre el consumo aparente de pulpa virgen y papel recuperado en el año 2005.

Pulpa Papelote.

Tabla 3: Producción y consumo aparente de pulpa virgen

Producción Consumo aparente

2003 2004 2005 2003 2004 2005

Europa 48.729 50.540 49.613 52.891 55.085 54.707

L. América 13.854 15.035 15.688 8.296 8.864 8.934

N. América* 77.869 79.996 78.313 67.614 68.608 67.149

Asia 36.674 36.782 39.398 48.177 50.150 52.920

África 2.988 2.887 3.012 2.216 2.161 2.257

Australasia 2.673 2.994 2.955 2.363 2.515 2.473

GLOBAL 182.787 188.234 188.979 181.557 187.383 188.440


Tabla 4: Producción, y consumo aparente de productos papeleros expresados

en miles de toneladas métricas (Paperloop 2005, 2006)

Producción Consumo aparente

2003 2004 2005 2003 2004 2005

Europa 104.295 109.214 109.809 94.144 96.867 97.335

Latino América 16.232 17.405 17.780 19.845 21.015 21.508

Norte América 100.189 103.873 102.127 95.837 99.501 97.156

Asia 111.690 121.035 129.216 122.684 132.925 139.152

África 3.635 3.980 4.035 5.422 5.896 6.136

Australasia 3.871 4.080 4.058 4.877 4.956 5.054

Mundo 339.915 359.587 367.025 342.809 361.160 366.341

A nivel global, tanto la producción como el consumo aparente de productos papeleros ha crecido en el periodo 2003-05 más del 6% siendo el principal motor de este crecimiento Asia, con un crecimiento de la producción y consumo aparente de más del 15% y 13%, para los períodos 2003-04 y 2004-05 respectivamente.

En la Tabla 5 se refleja la incidencia de la pulpa virgen en % en peso sobre la producción de papel y cartón por regiones y globalmente para el periodo 2003-05. Esta es una manera indirecta de establecer un primer balance y de conocer la inci-dencia del reciclado en la composición del papel y cartón producido.

Los resultados de la Tabla 5 se han calculado a partir del consumo aparente de pulpa virgen y de la producción de papel y cartón. Esto no quiere indicar que el porcentaje restante sea fibra reciclada ya que, como se ha comentado anteriormen-te, hay un porcentaje importante de aditivos no fibrosos que se deben contabilizar.

Tabla 5. Porcentaje de fibra virgen sobre papel y

cartón producido en miles de toneladas métricas

% de fibra virgen

2003 2004 2005

Europa 50,7 50,4 49,8

Latino América 51,1 50,9 50,2

Norte América 67,5 66,0 65,7

Asia 43,1 41,4 40,9

África 61,0 54,3 55,9

Australasia 61,0 61,6 60,9

Global 53,3 51,9 51,4

A priori se observa que hay una ligera tendencia a la disminución del porcen-taje de pulpa virgen incorporada a los materiales papeleros con el consiguiente aumento de la pulpa reciclada y aditivos no fibrosos.

Aún así, se puede concluir que existen situaciones muy desiguales en las dife-rentes regiones, pero donde queda muy claro que se utiliza menos pulpa virgen es en la región de Asia y donde más, en N. América.

Para establecer, de una forma aproximada, cuál es la aportación de material fibroso procedente de la recuperación de papel hay que tener en cuenta que en la producción de papel y cartón se incorporan aditivos en un porcentaje que no es


despreciable, que el rendimiento de las pulpas vírgenes en el proceso de fabricación de papel no es del cien por cien y que, en el caso del papel reciclado, las pérdidas que se originan en la preparación de la pulpa para fabricar papel y cartón son importan-tes y dispares según la calidad de la pulpa que se quiera obtener.

Para elucidar el porcentaje de fibra reciclada en las producciones actuales de papel y cartón se van a hacer diferentes consideraciones referentes a los aditivos fibrosos, papel recuperado y pulpa virgen consumidos.

En primer lugar hay que tener en cuenta que los materiales papeleros que se consumen, y que por tanto se recuperan en parte, incorporan aditivos no fibrosos en su composición.

En la Tabla 6, y para los países miembros de la CEPI, se puede observar la evo-lución del consumo de las materias primas utilizadas en la fabricación de materiales papeleros para el período 2002-2006.

En este periodo se puede constatar que la producción de papel y cartón ha au-mentado progresivamente y que entre 2002 y 2005 se ha producido un incremento de casi el 10%.

Por otro lado, el consumo total de pulpa virgen se ha incrementado en este periodo un 7,5%, el consumo de papel recuperado en un 11,3% y los aditivos no fibrosos en un 10,5%.

Tabla 6: Consumo de materias primas en miles de toneladas, en los países miembros de

la CEPI en los años 2002, 2003, 2004, 2005 y 2006

(Mt) 2002 2003 2004 2005 2006

Pulpa virgen 45.339 45.809 48.075 47.755 48.639

Pulpa de plantas anuales 1.057 1.294 1.013 1.114 1.245

Papel recuperado 43.947 44.356 45.687 47.066 48.916

Material no fibroso 15.065 16.405 15.928 16.349 16.648

Total materias primas 105.408 107.864 110.703 112.284 115.448

Producción de papel y cartón 93.015 94.722 98.637 98.946 102.231

El rendimiento global de estas materias primas utilizadas para la fabricación de papel y cartón, respecto al papel y cartón producido, se situaría en este periodo alrededor del 88,4% de media con rendimientos muy distintos según se trate de pulpa virgen, material celulósico recuperado o materiales no fibrosos.

En la Tabla también se puede apreciar que el consumo aparente de materia-les no fibrosos representa aproximadamente entre un 14% y 15% de las materias primas utilizadas en la fabricación de productos papeleros, por tanto no se puede despreciar el papel que desempeña el material no fibroso.

Los materiales no fibrosos están constituidos por los aditivos empleados en masa, tales como agentes de encolado, de resistencia en seco, de retención, blan-queantes ópticos, colorantes, etc., y, principalmente, cargas minerales. Además se utilizan otros productos como antiespumantes, microbicidas, bases y ácidos, etc. También se consideran en este apartado los productos empleados en las salsas de


estucado, principalmente ligantes y pigmentos minerales y otros productos auxilia-res empleados en las plantas de depuración de los efluentes residuales.

Se aplican en porcentajes que van desde muy bajos, por ejemplo, agentes de re-tención a considerables, como es el caso de las cargas en masa o los pigmentos para estucados.

Los consumos de estos materiales no fibrosos, mayoritariamente cargas mine-rales, no implican una incorporación total al producto papelero final. Algunos de ellos no entran ni tan solo en la formulación de la composición fibrosa, como es el caso de los agentes de depuración de los efluentes. En el caso de las cargas, sus rendimientos en el proceso de fabricación son dispares, según se incorporen en masa o en superficie para estucado. La tendencia actual es la incorporación de las cargas y pigmentos en superficie obteniendo soportes con un mejor acabado super-ficial. Esta utilización superficial de las cargas hace que los valores de rendimiento sean muy altos, cercanos al 100%. Sin embargo, la demanda de papeles estucados con propiedades específicas obliga a los fabricantes a cambios frecuentes en la fa-bricación implicando posibles pérdidas de rendimiento. Para todos los casos, los rendimientos en los valores de consumo de los materiales no fibrosos en superficie se sitúan alrededor del 95% o más.

En el caso de la aplicación de las cargas en masa, los rendimientos varían bastante más en función del tipo de papel a fabricar y de los aditivos funcionales utilizados. Así en la fabricación de papeles finos y utilizando agentes de retención eficaces, difícilmente se superan rendimientos del 75%. Este rendimiento varía con el gramaje del papel y también con el tamaño promedio de las cargas utilizadas.

Todas estas consideraciones hacen difícil poder establecer cuál es el porcentaje de carga media que contienen los productos papeleros que se consumen. Se podría pre-decir de una forma aproximada analizando el consumo aparente mundial de papel y cartón por especialidades, pero aún así, las predicciones serían poco precisas.

Cuando se habla del consumo aparente de papel recuperado hay que tener en cuenta determinados aspectos como el contenido en cargas y su incorporación o no a procesos de destintado, pues estos factores modificarán el rendimiento del papelote en la producción de pulpa a partir de fibras secundarias.

La presencia de cargas en materiales celulósicos recuperados hace disminuir sensiblemente su rendimiento como materia prima, tanto si dichos materiales son sometidos a procesos de destintado como si se incorporan directamente. En los procesos de destintado la pulpa desintegrada es sometida a depuraciones cicló-nicas, tanto en la pre-flotación como en la post-flotación, que eliminan un gran porcentaje de cargas. Asimismo, los procesos de eliminación de tinta (flotación y lavado) también provocan pérdidas considerables de cargas minerales, situando los rendimientos del proceso global de destintado como máximo alrededor del 85%. En los procesos en los que no se lleva a cabo la eliminación de tinta, son las fases de depuración las responsables de la eliminación de cargas. Los rendimientos en sólidos (fibras y cargas) en estos procesos se sitúan por debajo del 93%.


Si se analiza el porcentaje de papelote que se destina a procesos de destintado, se pueden efectuar predicciones aproximadas en base a los productos papeleros que se fabrican con un porcentaje elevado de pulpas destintadas. La Tabla 7 muestra va-lores y tasas de utilización de calidades de papelote para la fabricación de distintos productos papeleros.

Tabla 7: Utilización de papelote por categorías, en el año 2004 por los países miembros de la CEPI, por

parte de los distintos sectores

Tipos de papelote Total Utilización de

papelote*

(%)

Producción

de papel

Tasa de

utilización**

(%)Mezclas Cartones Periódicos

y revistas

Papel de

calidad

Periódicos 190 0 8.656 155 9.001 19,4 11.265 79,9

Papeles gráficos 115 133 2.242 808 3.298 7,1 38.509 8,6

Total periódicos +

papeles gráficos305 133 10.898 963 12.299 26,5 49.774 24,7

Cajas 4.532 15.493 214 641 20.880 44,9 23.032 90,7

Cartones 1.644 543 410 774 3.371 7,3 8.117 41,5

Papel embalaje 1.824 1.548 429 609 4.410 9,5 8.148 54,1

Total embalaje 8.000 17.584 1.053 2.024 28.661 61,7 39.297 72,9

Tisú 528 81 935 2.080 3.624 7,8 6.146 59,0

Otros 323 1.175 102 291 1.891 4,1 4.271 44,3

Total 9.156 18.973 12.988 5.358 46.475 100,0 99.488 46,7

*Porcentaje de papelote utilizado por un determinado sector respecto al total de papelote utilizado.

**Papelote utilizado por un sector respecto al total de papel producido por el mismo sector. Los consumos de

papelote son expresados en miles de toneladas)

De acuerdo con la Figura 6, los sectores papeleros que consumen pulpas destintadas son los productores de calidades gráficas y los productores de tisú. La Tabla 7 muestra que estos sectores consumen aproximadamente el 35% del pape-lote, por tanto sería posible considerar que el 35% del papelote que se recupera se destinaría a destintado.

Finalmente, es necesario considerar los rendimientos asociados a la pulpa vir-gen. En circuitos de preparación muy cerrados, solamente un 3% se convertiría en residuo. Prácticamente puede equipararse a la pérdida que se produce en la última fase de depuración ciclónica. Valores de rendimiento entre un 95 y un 96% serían previsiones más reales.

A partir de los datos de la Tabla 6 se puede establecer un balance que permite tener una idea aproximada del porcentaje en peso promedio de aditivos no fibrosos en los materiales papeleros recuperados.

Para ello se han realizado las siguientes consideraciones sobre el rendimien-to de las materias primas consumidas. En primer lugar, que las pérdidas de fibra virgen en los procesos de preparación de pulpas son del 4%, es decir, que su rendi-miento es del 96%. Por otra parte, se considera, en el caso del material celulósico


recuperado consumido, que un 35% se transforma con destintado y un 65% sin destintado. Los rendimientos en uno y otro caso se consideran del 75-80% para los materiales destintados y entre el 80 y el 90% para los no destintados. Entonces, el rendimiento promedio global se situaría en el entorno del 82,5% para el conjunto de materiales celulósicos recuperados.

De otra parte, a partir de la Tabla 6 se pueden calcular las incorporaciones de aditivos no fibrosos y el rendimiento de los mismos. En promedio, para el periodo 2002-2006 y para los países miembros de la CEPI, resulta que un 13,55% en peso del papel y cartón fabricado son aditivos no fibrosos y que el rendimiento promedio de los aditivos se situaría en el 82,25% en peso para el mismo periodo.

El conocimiento aproximado del porcentaje en peso de aditivos referido al to-tal de producción de papel y cartón permite elucidar cuál es el porcentaje de pulpa recuperada, en promedio, sobre el total de papel y cartón producido y también respecto al total de material fibroso empleado en los países integrantes de la CEPI, tal como se refleja en la Tabla 8.

Tabla 8: Porcentaje en peso de pulpa recuperada incorporada respecto

al papel y cartón producido y respecto al material fibroso empleado2002 2003 2004 2005 2006

% de pulpa recuperada sobre

producción de papel y cartón39 38,6 38,2 39,2 39,5

% de pulpa recuperada sobre

el total de pulpa empleada44,9 44,7 44,4 45,3 45,7

Se puede observar que ambos porcentajes presentan solamente una ligera ten-dencia al aumento en los últimos años.

Para aumentar la aportación de material fibroso recuperado a la fabricación de nuevos productos papeleros habrá que incrementar el rendimiento en los procesos de clasificación y depuración, de forma que unas mismas calidades de papel recu-perado conduzcan cada vez más a calidades semejantes y con un mayor reciclado de los materiales no fibrosos.

A nivel regional y global se ha calculado el rendimiento del papel recuperado así como los porcentajes en peso de fibras recuperadas sobre el total de papel y cartón producido y sobre el total de material fibroso incorporado a la producción de papel y cartón.

Para ello se ha supuesto que el porcentaje de aditivos no fibrosos es del 13,55% sobre la producción total de papel y cartón, y que el rendimiento de la pulpa virgen es del 96% sobre el consumo aparente. Ello permite obtener por diferencia la fibra recuperada incorporada y, por lo tanto, calcular su rendimiento y los porcentajes respecto a la producción total de papel y cartón y respecto a la totalidad de material fibroso incorporado.

En la Tabla 9 se muestran, atendiendo a los parámetros mencionados anterior-mente, y para los años 2003, 2004 y 2005, los principales datos que son necesarios para calcular el rendimiento de los materiales celulósicos recuperados.


Tabla 9: Rendimientos de los materiales celulósicos recuperados *

Producción

de papel y

cartón

Materiales

no

fibrosos

Materiales

Fibrosos

Consumo

aparente de

pulpa virgen

Pulpa

virgen

incorporada

Fibra

recuperada

incorporada

Consumo aparente

de papel recuperado

Rendimiento del

papel y cartón

recuperado (%)

2003

Europa 104.295 14.132 90.163 52.891 50.775 39.388 48.547 81,1

L. América 16.232 2.199 14.033 8.296 7.964 6.068 9.293 65,3 (75,0)

N. América 100.189 13.576 86.613 67.614 64.909 21.704 35.743 60,7 (66,2)

Asia 111.690 15.134 96.556 48.177 46.250 50.306 69.700 72,2 (76,6)

Global 332.406 45.041 287.365 176.978 169.899 117.466 163.283 69,8

2004

Europa 109.214 14.798 94.416 55.085 52.882 41.534 47.600 87,3

L. América 17.405 2.358 15.047 8.864 8.509 6.537 10.233 63,9 (73,3)

N. América 103.873 14.075 89.798 68.608 65.864 23.935 39.575 60,5 (65,6)

Asia 121.035 16.400 104.635 50.150 48.144 56.491 75.237 75,1 (79,5)

Global 351.527 47.632 303.895 182.707 175.399 128.496 172.645 71,7

2005

Europa 109.809 14.879 94.930 54.707 52.519 42.411 50.075 84,7

L. América 17.780 2.409 15.371 8.934 8.577 6.794 10.463 64,9 (74,4)

N. América 102.127 13.838 88.289 67.149 64.463 23.826 38.746 61,5 (66,6)

Asia 129.216 17.509 111.707 52.920 50.803 60.904 82.317 74,0 (78,3)

Global 358.932 48.635 310.297 183.710 176.362 133.935 181.601 71,3

* Por regiones, excepto África y Australasia.

Los resultados obtenidos denotan diferencias en el rendimiento de los ma-teriales celulósicos recuperados muy importantes según la región estudiada. A nivel global se obtienen resultados muy inferiores comparativamente con Europa. Para este cálculo se han tenido en cuenta datos experimentales correspondientes a Europa con una estructura de producción de papeles y cartones determinada. Puede suceder que el porcentaje de aditivos no fibrosos (13,55%) sea excesivo para regiones como Latino América, Asia y Norte América, donde las calidades que se fabrican tengan un porcentaje de aditivos no fibrosos sensiblemente inferior. Así, por ejemplo, el material de embalaje no incorpora cargas en la misma medida que el papel impresión y escritura.

En la Tabla 10 se pueden observar las diferencias entre las estructuras produc-tivas de Europa, Latino América, Norte América y Asia.

Tabla 10. Estructura de la producción

Papeles

gráficosEmbalajes Higiénicos Otros

Europa 47,8% 41% 6,1% 5,1%

L. América 28,5% 55,7% 13,9% 1,9%

N. América 40,8% 51,9% 7,3% -

Asia 38,0% 52,6% 6,2% 3,2%


La estructura productiva de Asia y N. América hace prever que el consumo de aditivos no fibrosos, principalmente cargas minerales y pigmentos de estucado, por kg de papel fabricado sea inferior a la de Europa. Este hecho sería más agudo en la estructura productiva de L. América donde se fabrica menos papel gráfico y más papel de embalaje e higiénicos que en N. América y Asia.

Si bien es difícil prever cuál puede ser el porcentaje de aditivos no fibrosos real, se puede efectuar una aproximación partiendo del valor experimental de Europa (13,55%) y disminuirlo proporcionalmente al tipo de papel que teóricamente con-sume más aditivos no fibrosos. Si se calcula el porcentaje de aditivos no fibrosos proporcionalmente a la disminución del porcentaje de papeles gráficos utilizados, resulta que para L. América es del 8%, 11,6% para N. América y 10,8% para Asia.

Con estos valores de porcentaje de aditivos no fibrosos, se han recalculado los rendimientos que figuran entre paréntesis en la Tabla 9.

Parece que los nuevos rendimientos obtenidos, sin poder asegurar que sean completamente exactos, son razonablemente más creíbles tratándose de materiales celulósicos recuperados, salvo para N. América que continúan siendo excesivamen-te bajos.

De todas formas, no debe sorprender que en Europa los rendimientos sean cuantitativamente mayores, ya que es en esta región donde la cultura del reciclado está más desarrollada. Las sensibilidades sociales, políticas y económicas se dirigen en una única dirección y ello se refleja en los resultados. Aún así, queda camino por recorrer en los campos de la clasificación del papel recuperado que conduzcan a su empleo en la fabricación de papeles y cartones similares, la recuperación de aditivos no fibrosos en los procesos de producción con destintado y sin destintado y en el empleo de aditivos en los procesos de conversión más fáciles de depurar en los procesos de preparación de pulpa reciclada, lo que también incrementaría el rendimiento del papel recuperado.

En Latino América, y sobretodo en Norte América, el rendimiento resulta significativamente inferior a Europa. Esto puede ser debido a que los procesos de depuración tengan rendimientos inferiores, como puede ser el lavado de la pulpa en algunos procesos o bien, procesos de recolección y clasificación poco selectivos, que requieran depuraciones drásticas en los procesos de obtención de la pulpa reciclada.

Por el contrario, la región de Asia, tiene rendimientos intermedios entre Eu-ropa y América. Esta región se caracteriza por ser un importador neto de papel re-cuperado, principalmente procedente de Norte América y Europa. Probablemente calidades clasificadas que darían lugar a rendimientos superiores. Por otra parte, los requerimientos de calidad del producto final, papel y cartón, quizás serían inferio-res a los requerimientos de otras regiones.

En la Tabla 11 se reflejan los porcentajes en peso de fibra recuperada que se in-corporan a la fabricación de papel y cartón y también los porcentajes en peso sobre


la totalidad de material fibroso utilizado en la fabricación de productos papeleros, por regiones, para los años 2003, 2004 y 2005.

Tabla 11. Importancia de material reciclado sobre el total de papel y cartón fabricado

y sobre el material fibroso incorporado

Producción

de papel y

cartón

% de fibra recuperada

sobre el total de

papel y cartón

Materiales

fibrosos total

% de fibra recuperada

incorporada sobre el total

de materiales fibrosos

2003

Europa 104.295 37,8 90.163 43,7

L. América 16.232 37,4 (42,9) 14.032 (14.933) 43,2 (46,7)

N. América 100.189 21,7 (23,6) 86.613 (88.567) 25,1 (26,8)

Asia 111.690 45,0 (47,8) 96.556 (99.627) 52,1 (53,6)

Global 332.406 35,3 287.365 40,9

2004

Europa 109.214 38,0 94.416 44,0

L. América 17.405 37,6 (43,1) 15.046 (16.012) 43,4 (49.9)

N. América 103.873 23,0 (25,0) 89.799 (91.824) 26,7 (28.4)

Asia 121.035 46,7 (49,4) 104.635 (107.963) 54,0 (55.4)

Global 351.527 36,6 303.895 42,3

2005

Europa 109.809 38,6 94.930 44,7

L. América 17.780 38,2 (43,8) 15.371 (16.358) 44,2 (50.6)

N. América 102.127 23,3 (25,3) 88.289 (90.280) 27,0 (28.6)

Asia 129.216 47,1 (49,9) 111.707 (115.261) 54,5 (55.9)

Global 358.932 37,3 310.297 43,2

Los cálculos se han efectuado según el porcentaje de aditivos no fibrosos deducido de Europa y entre paréntesis el deducido atendiendo a la estructura pro-ductiva de las diferentes regiones. Se puede constatar que, por término medio, el porcentaje de pulpa reciclada incorporada aumenta paulatinamente en todas las regiones. Concretamente en Europa aún no se alcanza el 39% de fibra recuperada sobre la producción de papel y cartón. No obstante, este valor es muy superior al de N. América. Por circunstancias sociales y económicas Latino América y sobre todo Asia incorporan cantidades muy superiores. Asia incorpora prácticamente un 50% de pulpa reciclada en sus papeles, con una clara tendencia al aumento. Norte América, por tanto, es donde el reciclado presenta un mayor recorrido de futuro. De hecho, los Estados Unidos de América presentan un nivel de recolección importante y sin embargo el consumo aparente solo representaba un 75% de esta recolección. Este valor es significativamente inferior si lo comparamos con el valor del 88% en Europa.

5. Parámetros para la evaluación del recicladoUn buen instrumento para la evaluación del reciclado son las llamadas corrien-

temente ‘tasas de reciclado’.


En este apartado se van a considerar la tasa de recolección, la tasa de uti-lización y la tasa de reciclaje. La definición de cada una de ellas se presenta a continuación.

* Tasa de recolección: la recolección aparente de materiales celulósicos usados excluye el papel y cartón usado importado de otros países.

** Tasa de utilización: el consumo aparente de materiales celulósicos usados tiene en cuenta la recolección aparente más las importaciones y menos las exportaciones.

Todas ellas tienen distintos significados. Así, la tasa de recolección puede reflejar el esfuerzo que se realiza en un país o región en cuanto a la recolección de sus residuos papeleros ya que representa el porcentaje del papel consumido que se recolecta. Por lo expuesto anteriormente, el límite superior en Europa debería situarse entorno al 61%. No obstante, Alemania presenta una tasa de recolección del 75%. La tasa de utilización puede situarse en valores próximos o superiores al 100% ya que tiene en cuenta el consumo aparente de materiales celulósicos usados, sin tener en cuenta su rendimiento respecto a la producción de papel y cartón. En el caso que el papel y cartón producido sea el cien por cien de material recuperado, su valor puede situarse por encima del 100%, a pesar de la presencia en el papel y cartón producido de ma-teriales no fibrosos en un porcentaje significativo. Actualmente la tasa de utilización en España se sitúa por encima del 80%. Finalmente, la tasa de reciclaje también puede situarse por encima del 100%, ya que el consumo aparente de materiales celulósicos usados puede superar, en un país o región, el consumo aparente de papel y cartón, dado que el consumo aparente tiene en cuenta las exportaciones e importaciones.

En la Tabla 1 se reflejan los datos de recolección o recuperación conjunta-mente con el consumo aparente para los años 2003, 2004 y 2005 para las diferentes regiones del mundo. En el mismo sentido, la producción de papel y cartón se refleja en la Tabla 11. Finalmente, a continuación, en la Tabla 12, se refleja el consumo aparente de papel y cartón por regiones y globalmente para el mismo periodo. Con ello, se pueden calcular las ‘tasas de reciclado’ para el periodo 2003-05. Ello queda reflejado en la Tabla 13, donde se reflejan las diferentes tasas por regiones y globales para el periodo 2003-05.


En lo que respecta a la tasa de recolección se puede observar que las socieda-des ‘más avanzadas’ presentan valores significativamente más altos. Aún así, no es despreciable el progreso que experimenta Asia. Por lo que respecta a Europa, es muy significativo su progreso en los tres años estudiados, lo que hace que la tasa de recolección se sitúe ya cerca del 61% teórico comentado anteriormente. En la misma línea, pero con un nivel más bajo, han evolucionado las tasas de recolección en Norte América.

En cuanto a las tasas de utilización, hay que comentar que no representan realmente los materiales celulósicos incorporados, ya que no tienen en cuenta el rendimiento del papel y cartón reciclado. Este rendimiento, como se ha visto an-teriormente, puede ser diferente según las regiones estudiadas. Destacan las tasas de utilización de Latino América y Asia. Ambas regiones, que presentan tasas de recolección bajas respecto a Europa y Norte América, son importadoras netas de papel reciclado. Aparentemente también sucede lo mismo en África, pero en este caso la recolección y el consumo aparente se encuentran muy equilibrados. Por otra parte destaca la baja tasa de utilización que tienen Estados Unidos y Canadá, incluso respecto a Europa, lo que denota la importancia de la exportación de papel recuperado en estos países.

Las tasas de reciclaje denotan cuánto papel recuperado se consume respecto al total de papel y cartón consumido y, por tanto, tienen en cuenta no sólo las impor-taciones / exportaciones de papel y cartón, sino también las de materiales celulósicos recuperados. Destaca la región de Asia por su gran consumo de materiales recupe-rados versus un consumo moderado de papel y cartón. Casi en contraposición está

Tabla 12. Consumo aparente de papel y cartón

2003 2004 2005

Europa 94.144 96.867 97.335

L. América 19.485 21.015 21.508

N. América 95.837 99.501 97.156

Asia 122.684 132.925 139.152

África 5.422 5.896 6.136

Australasia 4.877 4.956 5.054

Global 342.449 361.160 366.341

Tabla 13. Tasas de reciclado

Recolección Utilización Reciclaje

2003 2004 2005 2003 2004 2005 2003 2004 2005

Europa 51,9 54,2 58,0 46,5 47,2 45,6 51,6 53,2 51,4

L. América 39,2 39,1 39,0 57,2 58,8 58,8 47,7 48,7 48,6

N. América 48,8 51,0 53,3 35,7 38,1 37,9 37,3 39,8 39,9

Asia 43,9 44,6 45,1 62,4 62,2 63,7 56,8 56,6 59,2

África 31,8 28,7 28,0 51,9 46,5 45,8 34,8 31,4 30,1

Australasia 43,5 48,8 48,8 44,8 45,9 46,1 35,5 37,8 37,0


Norte América. En Europa, más de un 50% de los papeles y cartones consumidos se reciclan, aparentemente. En esta línea también se encuentra Latino América.

6. La situación en IberoaméricaLa situación de los países que conforman Iberoamérica, es decir, los países

latinoamericanos, España y Portugal en cuanto a recolección y consumo aparente de materiales celulósicos recuperados se reflejan en la Tabla 14 para los años 2003, 2004 y 2005 en miles de toneladas.

Tabla 14. Recolección y consumo aparente de materiales celulósicos recuperados en Iberoamérica

Recolección Consumo aparente

2003 2004 2005 2003 2004 2005

Argentina 809 778 815 825 804 849

Bolivia 6 7 10 7 8 10

Brasil 3005 3360 3438 3032 3376 3456

Chile 422 441 443 455 554 561

Colombia 430 481 562 506 555 646

Costa Rica 38 20 22 10 10 12

Cuba 22 58 59 54 62 64

Rep. Dominicana 13 14 15 13 14 15

Ecuador 80 70 72 102 104 104

El Salvador 42 45 48 105 103 109

Guatemala 20 20 20 25 25 28

Jamaica 6 6 6 6 6 6

México 2443 2572 2585 3779 4112 4210

Nicaragua 7 5 5 7 6 2

Panamá 35 27 27 40 42 42

Paraguay 20 15 20 27 25 30

Perú 45 45 46 63 57 67

Uruguay 45 48 50 35 40 38

Venezuela 150 211 220 202 330 281

Latino América 7638 8223 8463 9293 10233 10530

España 3642 3926 4327 4442 4474 4618

Portugal 324 297 329 152 155 42

Iberoamérica 11604 12446 13119 13887 14862 15190

Por lo que respecta a la recolección de materiales celulósicos usados en la re-gión de Latino América, se puede constatar que más de un 90% se concentra en seis países: Brasil, México, Argentina, Chile, Colombia y Venezuela.

A la cabeza de estos países se sitúa Brasil, cuya recolección ha representado un 40% de Latinoamérica, por término medio, durante el periodo, del total de materiales celulósicos recuperados. Le sigue en importancia México, con una media del 31% y, considerablemente a más distancia, Argentina, Chile, Colombia y Venezuela.

La recolección en Brasil, durante el periodo, ha experimentado un crecimiento de más del 14%, mientras que en México el crecimiento no llega al 6%. El mayor


crecimiento lo ha experimentado Venezuela, con más de un 46%, seguido de Co-lombia, con más de un 30%.

La recolección de materiales celulósicos en España equivale casi a un 50% de toda la región latinoamericana. En el conjunto de Iberoamérica, se recuperó en el año 2005 el 7,1% del papel recuperado en el mundo, habiendo experimentado un franco crecimiento en el periodo 2003-05.

En términos absolutos, la cantidad de material celulósico recuperado en Ibe-roamérica en el año 2005 es un 10% inferior a la recolección de Alemania en el mismo año.

Tal como se ha podido constatar de una forma cualitativa, la recolección en Latino América es tan desigual como en la Península Ibérica.

En la Tabla 15 se ha intentado vislumbrar si los aspectos geográficos y demo-gráficos influyen en algún sentido sobre los resultados de recolección. Los datos corresponden a los países que integran la Confederación Industrial de Celulosa y Papel de Latino América, España y Portugal.

Tabla 15. Demografía y recolección en el año 2005

Superficie

(Km2·10-6)

Población

(Hab·10-6)

Densidad

(Hab/Km2)

Recolección

(Kg recol/

Hab·año)

Consumo aparente

de papel y cartón

(Kg/Hab·año)

% de

recuperación

Argentina 2,77 39,9 14,4 20,4 50,5 40,4

Brasil 8,55 188,1 22,0 18,3 39,0 46,9

Chile 2,00 16,1 8,1 27,5 68,3 40,3

Colombia 1,14 43,6 38,2 12,9 26,9 48,0

Ecuador 0,28 13,6 48,6 5,3 43,5 12,2

México 1,97 107,5 54,6 24,1 57,4 42,0

Perú 1,29 28,3 21,9 1,6 17,0 9,4

Uruguay 0,19 3,4 18,2 14,6 34,1 42,8

Venezuela 0,92 25,7 27,9 8,6 22,9 37,6

CICEPLA 19,11 466,2 24,4 17,2 42,0 37,1

España 0,50 40,4 80,8 107,1 182,9 58,6

Portugal 0,09 10,6 117,8 31,0 105,0 29,5

Global 19,70 517,2 26,3 24,5 54,3 -

Partiendo de la superficie y población de cada país, se ha calculado la densidad de población de un lado y a partir de la recolección, el número de kg recolectados por habitante y año, en este caso, para el año 2005. Se observa que no hay correla-ción alguna entre densidad de población y recolección por habitante año. Empe-zando por España y Portugal, con densidades de población similares, se observa un comportamiento bien distinto. Mientras que España anda en el tren de cabeza de la Unión Europea, Portugal parece subido en el tren cola. Alemania recolecta 175 kg/habitante año. Comparativamente con España, los países del CICEPLA debe-rían presentar una situación peor, ya que, para empezar, los consumos per cápita de papel y cartón son realmente inferiores. La extensión de estos países con bajas


densidades de población dificulta la organización y rentabilidad de la recolección. Pero no cabe duda que deben existir otros factores que no favorecen la recolección de materiales celulósicos usados. En primer lugar, aspectos legislativos de tipo medioambiental, conciencia ciudadana, una industria potente de transformación, predisposición de los consumidores, entre otros.

No obstante, porcentajes de recuperación en el entorno del 40% y superiores no son despreciables para estos países, salvo Perú y Ecuador, donde el esfuerzo recolector es muy bajo.

En lo que respecta al consumo aparente de material celulósico recuperado en el año 2005, México se sitúa a la cabeza con más de un 40%, seguido de Brasil (33,0%) y a mucha distancia, Argentina con un 8,1%, Colombia, Chile y Venezuela, estos úl-timos con porcentajes de participación inferiores. El liderazgo de México se debe sin duda a su creciente actividad importadora de materiales celulósicos recuperados.

Se debe hacer notar también el incremento del consumo aparente de materia-les celulósicos recuperados que han experimentado algunos países. Así, en Brasil, ha crecido casi un 14%, más de un 23% en Chile, casi un 28% en Colombia y más del 11% en México.

Si se estudia también para el año 2005, el consumo aparente de material celulósi-co recuperado en Latinoamérica, comparado con el de España, resulta ser un 44,1%.

El consumo aparente de todo Iberoamérica representa poco más del 8% de consumo aparente mundial de materiales celulósicos recuperados y, en términos absolutos, es un 10% superior al de Alemania, siempre para el año 2005.

En la Tabla 16 se pueden observar las exportaciones e importaciones que expe-rimentaron los países iberoamericanos durante el periodo 2003-05, expresadas en miles de toneladas.

De la Tabla 16 se desprende la preponderancia de las importaciones versus las exportaciones en Iberoamérica, tanto en el área de Latino América como en España. De hecho, se puede decir que las exportaciones en Latinoamérica apenas existen y que el volumen exportador de Iberoamérica se debe principalmente a España y Portugal. Se ha experimentado, para los países de la Tabla 16, una exportación creciente con un aumento global del 233% entre 2003 y 2005. El principal país exportador de Latinoamérica es Costa Rica. En cambio, las im-portaciones de materiales celulósicos recuperados sí son significativas. Latino América se caracteriza por ser una región netamente importadora de materiales celulósicos recuperados, sobre todo debido a la actividad importadora de México. Las importaciones de México representan un 75,3% de L. América y un 54,6% de Iberoamérica. En el año 2005, las actividades de importación-exportación en Latinoamérica representaron un 21,5% del consumo aparente muy por debajo de la media mundial, que fue de un 44% del consumo aparente. Solamente la acti-vidad de México representó un 15,6% del consumo aparente de Latino América. En el conjunto de Iberoamérica, esta actividad representa un 25,6% del consumo


Tabla 16. Exportaciones e importaciones de los países iberoamericanos

Exportaciones Importaciones

2003 2004 2005 2003 2004 2005

Argentina 1 2 2 16 28 36

Bolivia 0 0 0 1 1 0

Brasil 5 0 2 32 16 20

Chile 2 7 9 35 120 127

Colombia 1 1,8 1,5 77 76 86

Costa Rica 33 25 30 5 15 20

Cuba 0 0 0 32 4 5

Rep. Dominicana 0 0 0 0 0 0

Ecuador 0 0 0 22 34 32

El Salvador 12 12 13 75 70 74

Guatemala 0 0 3 5 5 8

Jamaica 0 0 0 0 0 0

México 0 0 0 1336 1540 1625

Nicaragua 0 0 3 0 1 0

Panamá 15 1 1 20 16 16

Paraguay 0 0 0 7 10 10

Perú 3 5 5 21 17 26

Uruguay 15 10 15 5 2 3

Venezuela 0 0 9 52 119 70

Latino América 87 63,8 93,5 1741 2074 2158

España 112 275 512 911 822 808

Portugal 186 149 294 14 7 7

Iberoamérica 385 487,8 899,5 2666 2903 2973

aparente, siendo este incremento debido a la actividad que generan España y Portugal.

Respecto a la actividad global de importación-exportación de materiales ce-lulósicos recuperados, Iberoamérica tiene poco peso específico a nivel mundial representando en el año 2005 solamente un 4,7% del consumo aparente.

A partir de aquí, el análisis de la situación en Iberoamérica se va a centrar en los países miembros de la Confederación Industrial de Celulosa y Papel de Latino América (CICEPLA), España y Portugal. El CICEPLA está constituido por Brasil, México, Argentina, Colombia, Chile, Venezuela, Ecuador, Perú y Uruguay.

Para comparar y analizar la posición que ocupan los materiales celulósicos re-cuperados frente al consumo de pulpa virgen en el área del CICEPLA e Iberoaméri-ca, en la Tabla 17 se reflejan los consumos aparentes de ambas materias primas en el periodo 2003-05 en miles de toneladas.

Una visión global de la Tabla 17 denota que existen situaciones muy diversas en el área del CICEPLA, España y Portugal. Así, Brasil, Chile, Uruguay, Portugal y Perú consumen más cantidad de pulpa virgen que de materiales celulósicos recu-perados. Mientras que México, España, Ecuador, Colombia son países en los que se consume más material celulósico recuperado que pulpa virgen. Argentina y Vene-


zuela presentan una situación más equilibrada aunque ligeramente favorable a los materiales celulósicos recuperados.

Globalmente, tanto CICEPLA como CICEPLA más España y Portugal pre-sentan balances favorables al material celulósico recuperado mucho más acusado cuando se considera globalmente, debido al peso que ejerce España.

En el periodo, mientras que el consumo de pulpa virgen ha crecido en el área del CICEPLA y globalmente un 7,7% y 6,5%, respectivamente, el crecimiento en el consumo aparente de materiales celulósicos recuperados ha sido un 13,5% y 9,4%, respectivamente.

De todas formas, a la hora de analizar los balances, hay que tener en cuenta las diferencias claras de rendimiento entre una y otra materia prima.

En la gráfica de la Figura 11 se han representado gráficamente el consumo apa-rente de materiales celulósicos recuperados y el consumo aparente de pulpa virgen en el año 2005.

Tabla 17. Consumo aparente de pulpa virgen y materiales celulósicos recuperados

Consumo aparente de pulpa virgen Consumo aparente de materiales

celulósicos recuperados

2003 2004 2005 2003 2004 2005

Argentina 753 799 829 825 804 849

Brasil 4917 5078 5260 3032 3376 3456

Chile 729 878 712 455 554 561

Colombia 500 497 498 506 555 646

Ecuador 42 46 47 102 104 104

México 1066 1088 1065 3779 4112 4210

Perú 76 92 115 63 57 67

Uruguay 50 62 70 35 40 38

Venezuela 103 265 272 202 330 281

CICEPLA 8236 8805 8868 8999 9932 10212

España 1724 1874 1926 4442 4474 4618

Portugal 1121 1125 1035 152 155 42

Global 11081 11804 11829 13593 14561 14872

FIGURA 11.Consumo aparente de materiales celulósicos

recuperados y consumo aparente de pulpa

virgen en Iberoamérica, en el año 2005.

Consumo aparente de mat. cel. recuperados

Consumo aparente de pulpa virgen.

-200

800

1800

2800

3800

4800

Arge

ntin

a

Bras

il

Chile

Colo

mbi

a

Ecua

dor

Méx

ico

Perú

Urug

uay

Vene

zuel

a

Espa

ña

Port

ugal


En la Figura se puede constatar, de una forma rápida, cuál es la situación en los países que conforman el área del CICEPLA, España y Portugal.

Como se ha visto anteriormente, otra manera de visualizar la situación del reci-clado es analizando las tasas de reciclado. Para el cálculo de las ‘tasas de reciclado’ se precisa el consumo aparente de papel y cartón en los países del área del CICEPLA, España y Portugal.

En la Tabla 18 se refleja el consumo aparente de papel y cartón en el periodo considerado, expresado en miles de toneladas métricas.

Tabla 18. Consumo aparente de papel y cartón

2003 2004 2005

Argentina 1734 1922 2017

Brasil 6716 7333 7328

Chile 893 1066 1102

Colombia 1085 1140 1171

Ecuador 503 609 589

México 5872 5926 6168

Perú 404 445 480

Uruguay 85 97 117

Venezuela 405 527 590

CICEPLA 17697 19065 19562

España 7217 7193 7388

Portugal 1082 1284 1114

Global 25996 27542 28064

Globalmente, el área del CICEPLA ha experimentado un crecimiento de más del 10% en el periodo. Destacan por su peso en el área, Brasil con un crecimiento del 9%, Argentina con un 16%, Chile con un 23,4%, Colombia con un 7,9% y México con un 5%. Otros países del área han experimentado crecimientos especta-culares como Uruguay y Venezuela pero su peso en el área es menos significativo.

Contabilizando España y Portugal, el crecimiento global es más moderado, 8%, debido a crecimientos más moderados de España y Portugal.

El consumo aparente de papel y cartón en el área del CICEPLA, España y Por-tugal, representa en el año 2005 un poco menos del 7,7% del mundo y el consumo aparente del CICEPLA es solamente un 2% superior al de Alemania.

En relación con el reciclado, estos incrementos en el área del CICEPLA de-berían reflejarse en un aumento de la recolección, si realmente cada país realiza el esfuerzo pertinente.

También para el cálculo de las ‘tasas de reciclado’ es necesario conocer la pro-ducción de papel y cartón.

En la Tabla 19 se refleja la producción de papel y cartón expresada en miles de toneladas métricas en los países del CICEPLA, España y Portugal en los años 2003, 2004 y 2005.


Tabla 19. Producción de papel y cartón

2003 2004 2005

Argentina 1394 1507 1552

Brasil 7916 8452 8597

Chile 1089 1214 1207

Colombia 866 886 919

Ecuador 112 114 120

México 4080 4323 4450

Perú 133 144 141

Uruguay 87 96 101

Venezuela 250 347 355

CICEPLA 15927 17083 17442

España 5438 5526 5697

Portugal 1522 1665 1602

Global 22887 24274 24741

Los países del CICEPLA produjeron en los años 2003, 2004 y 2005, el 98,1% del total del papel y cartón de Latino América. Conjuntamente con España y Portugal, la producción de papel y cartón representa un 6,9% de la producción mundial para los años 2003 a 2005. La producción del año 2005 solamente es un 14% superior a la de Alemania.

Por lo que respecta a consumo aparente de papel y cartón los países inte-grantes del CICEPLA representan casi el 91% del consumo en Latino América y, conjuntamente con España y Portugal, más del 7,5% del consumo aparente a nivel mundial.

En el año 2005, el consumo aparente de los países del CICEPLA solamente supera al de Alemania en un 2%.

Para evaluar la situación del reciclado en estos países se utilizarán las ‘tasas de reciclado’ en el periodo analizado. En la Tabla 20 se muestran las tasas de recolec-ción, utilización y reciclaje en estos países en los años 2003, 2004 y 2005.

Tabla 20. Tasas de reciclado

Recolección Utilización Reciclaje

2003 2004 2005 2003 2004 2005 2003 2004 2005

Argentina 46,7 40,5 40,4 59,2 53,4 54,7 47,6 41,8 42,1

Brasil 44,7 45,8 46,9 38,3 39,9 40,2 45,1 46,0 47,2

Chile 47,3 41,4 40,2 41,8 45,6 46,5 51,0 52,0 50,9

Colombia 39,6 42,2 48,0 58,4 62,6 70,3 46,6 48,7 55,2

Ecuador 15,9 11,5 12,2 91,1 91,2 86,7 20,3 17,1 17,7

México 41,6 43,4 41,9 92,6 95,1 94,6 64,4 69,4 68,3

Perú 11,1 10,1 9,6 47,4 39,6 47,5 15,6 12,8 14,0

Uruguay 52,9 49,5 42,7 40,2 41,7 37,6 41,2 41,2 32,5

Venezuela 37,0 40,0 37,3 80,8 95,1 79,2 49,9 62,6 47,6

España 50,5 54,6 58,6 81,7 81,0 81,1 61,5 62,2 62,5

Portugal 29,9 23,1 29,5 10,0 9,3 - 14,0 12,1 -


Como se ha visto anteriormente, en el análisis de las ‘tasas de reciclado’ por regiones, Latino América presentaba la tasa de recolección más baja después de África con un 39,2%, manteniéndose constante a lo largo del periodo. Por otra parte, Europa presenta la tasa más alta de recolección habiendo alcanzado, en el 2005, un 58%.

Por lo que respecta al CICEPLA y para el año 2005, la tasa de recolección es de un 42%, algo superior a la de Latino América, encontrándose la de España en más de un 58%, a la cabeza de los países europeos. Por el contrario, Portugal presenta una tasa de recolección muy baja. El incremento observado en los países del CICEPLA se debe, sin duda, al esfuerzo recolector de algunos países como Brasil y Colombia, con tasas de recolección en el año 2005 del 46,9% y 48%, res-pectivamente.

Comparativamente con Alemania, que en el año 2005 presentaba una tasa de recolección del 76,7%, todos estos países presentarían un largo camino a recorrer. Pero en Alemania convergen una serie de circunstancias que difícilmente se pueden alcanzar en poco tiempo.

En la gráfica de la Figura 12 se ha presentado, para el año 2005, la tasa de recolección y el consumo aparente de papel y cartón para los países del CICEPLA, España y Portugal. Como se desprende de la gráfica no existe una buena correlación entre el consumo aparente de papel y cartón por habitante y año y la tasa de reco-lección. Las razones de ello ya se han comentado anteriormente.

La tasa de utilización en Latino América en el año 2005 fue de casi un 59%, la más alta del mundo después de Asia, mientras que la de Europa fue de un 45,6%. En el año 2005, los países que integran el CICEPLA presentan una tasa de utiliza-ción algo superior a la de Latino América (58,6%) pero muy lejos de la de España (81,1%).

Sin duda los países del CICEPLA que mayormente contribuyen son Colombia, que ha experimentado un crecimiento significativo en la utilización de materiales celulósicos recuperados en este periodo, Ecuador, México y Venezuela. Hay que

FIGURA 12.Tasa de recolección y consumo aparente de papel y cartón per cápita.

Consumo aparente de papel y cartón (kg/hab·año)

Tasa de recolección (%).

200

150

100

50

0Con

sum

o ap

aren

te d

e pa

pel

y ca

rtón

(kg/

hab·

año)

Arge

ntin

a

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Chile

Colo

mbi

a

Ecua

dor

Méx

ico

Perú

Urug

uay

Vene

zuel

a

Espa

ña

Port

ugal

010

20

30

40

50

60

7080

90

100

Tasa de recolección (%)


destacar México con una tasa de utilización en los últimos dos años del entorno del 95%. España presenta una tasa de utilización elevadísima respecto a la media euro-pea, con un 81%, incluso superior a la de Alemania (66,7%) en el año 2005.

Finalmente, se analiza la tasa de reciclado. El conjunto de Latino América pre-sentaba en el año 2005 una tasa del 48,6%, inferior a Europa (51,4) y muy inferior a Asia (59,6%). No obstante, los países integrantes del CICEPLA presentan una tasa de reciclado incluso superior a Europa (52,2%). Ello se debe principalmente a la aportación de México (68,3%) y Colombia (52,2%). Por lo que respecta a España, esta se ha mantenido en un entorno del 62% muy inferior a la de Alemania que fue del 73,4%.

Bibliografia 1. Diagnóstico de la recuperación de papel y cartón en España, 2003. ASPAPEL

(www.aspapel.es). 2. Special report recycling, 1999. CEPI (www.cepi.org). 3. Annual report 2004, 2005. CEPI (www.cepi.org). 4. Special recycling 2004 statistics, 2005. CEPI (www.cepi.org). 5. Annual Review of Global Pulp and Paper Statistics, 2003. PAPERLOOP

(www.risiinfo.com). 6. Annual Review of Global Pulp and Paper Statistics, 2004. PAPERLOOP

(www.risiinfo.com). 7. Annual Review of Global Pulp and Paper Statistics, 2005. PAPERLOOP

(www.risiinfo.com). 8. Recovered Paper Statistical Highlights, 2005. American Forest & Paper Asso-

ciation. 9. Waste Generated and treated in Europe 1995-2003, 2005. Office for oficial

publications of the European Communities.

Se describen en este capítulo las características generales del papel que dan cuenta de su diversidad de componentes y propiedades. Se muestran, resumidos en una tabla, los principales productos celulósicos y las necesidades que deben satisfa-cer según su uso. A estas necesidades las hemos denominado “propiedades críticas”. Se describen luego las características generales de estas propiedades, sus métodos de ensayo y valores típicos. Se analiza el efecto de la anisotropía del papel industrial sobre las propiedades. Finalmente se muestran resumidas las capacidades de ensayo de algunos centros de investigación en Ibero América.

Características generales del papelEl usuario pretende un comportamiento del papel como si éste fuera un ma-

terial homogéneo. Sin embargo, el papel es un material altamente heterogéneo con más de 1 millón de fibras por gramo que contiene, generalmente, finos, cargas mi-nerales, agentes de resistencia y otros elementos menores.

El papel tiene las siguientes propiedades particulares: • Es normalmente de alta porosidad. La densidad del papel está en el rango 0,5-

0,8 g/cm3 y por lo tanto resulta poroso ya que la densidad de la pared de la fibra es de 1,5 g/cm3. Según su uso se logra que sea altamente permeable o que sea impermeable a gases o líquidos.

• Tiene en general una alta superficie específica que determinada ópticamente resulta entre 20 a 60 m2/ kg y por absorción de nitrógeno (isoterma de BET) entre 400 a 1200 m2/kg.

• Puede tener una alta capacidad de dispersión de luz y así, alta opacidad. No obstante para ciertos usos puede fabricarse un material relativamente transpa-rente.

• Puede tener alta capacidad de absorción de líquidos o presentar una reducida velocidad de penetración de agua cuando el papel es encolado. Figura 1.

• Es higroscópico y su humedad varía entre 5-8% dependiendo del tipo de fibra y de la humedad ambiente. Las propiedades físicas son fuertemente afectadas por el contenido de humedad del papel.

CAPÍTULO VIPROPIEDADES DEL PAPEL

Miguel ZanuttiniColaboradores: Carlos Antúnez1; Antonio Clemente2;

Antonio L. Torres2; Paulo Ferreira3; Paulina Mochiutti4.

1- Papel Misionero S.A.I.F. C., Argentina. 2- ETSEIAT, España.3- Universidad de Coimbra, Portugal. 4- Universidad Nacional del Litoral, Argentina.


• Su estructura puede ser compleja. Papeles de gramaje alto así como cartulinas y cartones pueden estar formados en capas. Intencionalmente estas capas pue-den ser entre sí de propiedades marcadamente diferentes.

• El papel, así como la cartulina o cartón, puede estar recubierto con una capa de cargas minerales y un ligante que permite lograr una lisura y brillo que son inalcanzables por una estructura de fibras celulósicas.

COMPOSICIÓN DEL PAPEL: FIBRAS CELULÓSICAS, CARGAS, ADITIVOS, AGENTES DE PROCESO

El componente principal del papel son las fibras. Estas pueden ser fibras largas provenientes de madera de coníferas, fibras cortas de madera de latifoliadas o fibras no madereras. En estos dos últimos casos acompañan a las fibras los vasos de la materia prima vegetal original. Siempre están presentes proporciones menores de elementos parenquimáticos.

Por razones de menor costo y mejora de algunas propiedades de los pape-les blancos se agregan frecuentemente cargas minerales. Estas permiten mejorar características como lisura, opacidad, blancura, brillo en los papeles calandrados, uniformidad de absorción de tinta en el uso del papel en la impresión y estabilidad dimensional. Pueden usarse cargas como pigmentos para darle color al papel y car-gas minerales para control de pitch.

La mayoría de los papeles blancos contienen cargas, la Tabla 1 muestra algunos ejemplos. Los papeles marrones obtenidos por reciclo pueden contener también cantidades considerables de cargas minerales provenientes del papel que ha sido reciclado.

Las cargas minerales pueden ser: Carbonato de calcio (molido o precipitado), caolines, talco, yeso, bentonita, pigmentos coloreados. Pueden determinarse en forma global como cenizas del papel.

FIGURA 1.Microscopía

electrónica de un papel. G. J. Williams

y J. G. Drumond JPPS 26(5)2000. Publicada bajo autorización de

PAPTAC para RIADICYP. El guión indica 10 μm.

El corte de un papel muestra una alta

diversidad en la sección de las fibras.Estas

presentan distintos espesores de pared

y distintos niveles de colapso.

Propiedades del papel | 237

El tamaño de las partículas (“pigmento” o “carga”) puede estar en el rango de 0,3–5 μm, dimensiones que son mucho menores a la de las fibras.

Las cargas no se distribuyen uniformemente en el espesor del papel. Su presen-cia reduce el nivel de enlace entre fibras, y el papel resulta así más débil. Por ejem-plo, un nivel de carga de 50% de un caolín anula la resistencia de la estructura.

Como consecuencia de la presencia de cargas, el papel tiene tendencia a liberar polvo y puede existir además mayor desgaste de cuchillas de corte y de placas de impresión.

TABLA 1. Cantidad y tipo de cargas en diferentes papeles blancos.

Papel Contenido (%) Tipo de carga

Diario 0-10 Carbonato, caolín, talco, pigmentos especiales

Revistas 20-30 Caolín, Talco

Papeles finos 0-25 Carbonato, caolín, talco, yeso

Papel de envoltura 0-10 Carbonato, caolín, talco, yeso

Capa blanca reciclada en Liner White Top 10-25 Principalmente Carbonato

El papel contiene en general cantidades apreciables de hasta 2,0% de agentes de resistencia en seco como almidones modificados. Estos pueden agregarse en masa a la pulpa antes de la fabricación del papel o en la prensa de encolado para mejorar la resistencia en seco del papel.

El papel puede contener resinas de resistencia en húmedo que establecen entre las fibras enlaces químicos estables frente a la acción del agua.

Muchos papeles son encolados en su fabricación. El objetivo del encolado es reducir la velocidad de penetración del agua en los poros del papel en su uso. Se utiliza para ello compuestos hidrófobos que son depositados y extendidos en la superficie de las fibras.

FIGURA 2.Microscopía electrónica de un papel fuertemente cargado y además recubierto. G. J. Williams y J. G. Drumond JPPS 26(5)2000.Publicación autorizada por PAPTAC para RIADICYP. El guión indica 10 μm.


El encolado se hacía, hasta hace pocos años, exclusivamente con resina jabón de colofonia formando el papel en medio ácido (pH 4,0) por agregado de ácido sulfúrico y sulfato de aluminio. Actualmente se ha generalizado el encolado en me-dio neutro con emulsión de resina a pH 6,0 y sulfato de aluminio o usando agentes sintéticos (AKD o ASA). Se les adjudica a estos compuestos sintéticos, la capacidad de reaccionar directamente con la superficie de la fibra.

Los papeles blancos de impresión y escritura pueden contener blanqueantes ópticos que mejoran la blancura del papel captando energía lumínica en el rango ultravioleta.

Están presentes en el papel restos de agentes de proceso como agentes de reten-ción y/o drenaje, antiespumantes, biocidas, etc.

Cuando el papel está destinado a usos en contacto con alimentos, la totalidad de componentes presentes en el papel debe ser conocida. Las reglamentaciones como las normas GMC del MERCOSUR (GMC 55/97) establecen una lista de componentes posibles y, para algunos de ellos, se especifican límites en contenido. Se establecen además límites de migración total hacia los alimentos o, para algunos componentes, límites específicos de migración.

Para el papel reciclado existen además otras restricciones para su uso en contacto con alimentos (GMC 52/99). Según esta norma el papel reciclado puede usarse solo para: • Alimentos secos no grasos. • Frutas, vegetales y huevos no procesados.

Se especifican para este caso valores límites en pentaclorofenol y PCBF por extracción acuosa para papeles para alimentos secos, y en Cadmio, Cromo, Plomo, Mercurio además del Pentaclorofenol y PCBF para papel para frutas.

Propiedades físicas críticas según el tipo de papelLa Tabla siguiente muestra una clasificación de los tipos principales de produc-

tos celulósicos y las propiedades que son críticas para su uso. No se pretende cubrir todas las especialidades sino considerar solo las más generales.

El gramaje o peso base, medido como peso del material acondicionado por m2 de superficie, es una especificación comercial de todos los papeles o cartones, sin embargo esta propiedad puede muchas veces no ser crítica para el comportamiento del papel en el uso final.

Se indican con flechas según si se requiere un valor alto ( ↑), bajo (↓) o un nivel acotado ( ↑↓) y, cuando corresponde, la dirección de papel del requerimiento, es decir dirección máquina (MD) y dirección transversal (CD).

A: Pulpas absorbentes Fluff.H: Papeles de Higiene. Papel higiénico (toilet), servilletas, pañuelos, etc.I-E: Papeles Planos de Impresión y Escritura.IR: Papel de Impresión Recubierto.


TABLA 2. Propiedades críticas de diferentes productos celulósicos

H A IE D – R IR B L O C

HigieneAbsorbentes

Fluff

Impresión

y escritura

Diarios

revistas

y LWC

Impresión

recubiertosBolsero

Liner y

white topOnda

Cartulinas

y cartones

Espesor ↑ ↑

Absorción de

agua ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓

↑↓

(1)

Tracción

Elong. TEA↑ MD ↑ MD ↑ MD ↑ MD ↑ MD ↑ MD

Desgarro ↑

MD/CD ↑

↑

CD

Tracción Z ↑ ↑ ↑

Rugosidad ↓ ↓ ↓ ↓(3)

Suavidad ↑

Porosidad ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓

Rigidez ↑

Reventamiento ↑ ↑

Estabilidad

dimensional ↑ ↑ ↑ ↑

CMT ↑ MD

SCT ↑ CD

RCT ↑ CD

Brightness ↑ (2) ↑ ↑ ↑ ↑ (2) ↑ (2)

Tonalidad ↓ ↑

Whiteness ↑ ↑

Opacidad ↑ ↑

Brillo ↑ ↑ (3)

D-R: Papel de Diario y Revistas y LWC (papeles recubiertos de bajo gramaje). B: Papel bolsero (papel para sacos multipliego).L: Papel Liner o tapa para corrugado marrón y liner con capa superior blanca (white top). O: Papel Onda o Tripa para corrugado.C: Cartulinas y cartones.(1) En el caso de papel onda encolado.(2) En el caso de papel blanco.(3) En el caso de cartulina encapada.

Para cada uno de los tipos de producto se dan sus requerimientos generales y luego detalles de sus propiedades críticas.

PAPELES DE HIGIENE Este tipo de papeles incluye a los papeles higiénicos (toilet), servilletas, pa-

ñuelos, etc. Son, por lo general, fuertemente crepeados por lo que presentan alta


elongación en un esfuerzo a la tracción. Su gramaje es bajo (15 a 25 g/m2). Son denominados Tissue.

Propiedades críticas de estos papeles son: espesor, suavidad, absorción de agua, y, según el uso, resistencia a la tracción en húmedo. Otras propiedades importantes son la resistencia a la tracción en seco, limpieza y ausencia de impurezas, ausencia de mal olor, blancura, color, etc.

EspesorTodo tipo de papel es compresible y viscoelástico y por lo tanto su espesor de-

pende del nivel y velocidad de la presión o carga aplicada. Para papeles en general se usan presiones estándar de 50 o 100 kPa. Esto es inadecuado para un papel Tissue, para el cual se usan presiones menores, por ejemplo 2,0 kPa (norma SCAN P47). La operación de conversión del papel en un producto final como rollos o servilletas puede variar notoriamente el espesor.

SuavidadEsta propiedad está asociada a la sensación de suavidad del papel contra la piel.

Está relacionada a la lisura superficial, resistencia a la fricción y compresibilidad del papel.

La suavidad puede medirse con métodos subjetivos por medio de paneles de personas entrenadas o por métodos instrumentales.

Existen varios instrumentos para esta determinación. En la técnica Tappi 498 cm-85 el papel es apoyado sobre una ranura de 6,35 mm de ancho en una superficie plana y se determina la fuerza necesaria para que una cuchilla de 1 mm de espesor fuerce al papel a entrar en la ranura.

Absorción de líquidosEs la propiedad más importante de estos papeles. Implica su velocidad y capa-

cidad de absorción de líquido. Como líquido puede interesar el agua u otro como aceite, tinta, etc.

Algunos de los métodos usados son: a) Tiempo en que una gota de agua de volumen conocido es absorbida (Tappi T

432). b) Distancia de avance del agua en una tira de papel colocada en contacto con el

agua (método Klemm, ISO 8787, SCAN P13). c) Medición del peso de agua remanente después de la humectación y la remo-

ción del exceso por suave succión (ASTM D4250).

Resistencia en seco y en húmedoResulta importante aquí su resistencia a la tracción en dirección máquina y

dirección transversal. Discutimos aspectos generales de la resistencia a la tracción más adelante en este capítulo. Las distintas técnicas estándar como la SCAN P44


especifican, para el papel tissue, un ancho de probetas de 25 o 50 mm en vez del an-cho de 15 mm normal usado para otros papeles. Valores que pueden considerarse mínimos en resistencia se dan en la siguiente Tabla:

Tabla 3: Valores típicos de resistencia de un papel tissue

Papel Tissue 18 g/m2 MD CD

Resistencia a la tracción (kN/m) 0,11 0,033

En húmedo, la baja resistencia de estos papeles, dado su bajo gramaje, hace que no puedan manipularse. Las normas establecen la determinación de la resistencia a la tracción después de una humectación de 15 segundos (SCAN P58) o una humec-tación de saturación entre 7 y 40 seg (TAPPI T456) usando el dispositivo de Finch. La Tabla indica valores típicos de resistencia para un ancho de probeta de 50 mm (valores mínimos de la determinación en ambas direcciones).

Tabla 4: Valores típicos de resistencia de papel de higiene húmedo (SCAN P58)

GradoResistencia a la tracción

en seco (g)

Resistencia a la tracción en

húmedo (g)

Toalla de cocina (20

g/m2), 2 papeles650 200

Tissue facial (13 g/m2),

2 papeles115 35

PULPAS ABSORBENTES (FLUFF)Estas pulpas son usadas en el corazón absorbente de productos como pañales

descartables, absorbentes femeninos y otros. Pulpas de fibra larga de diferentes tipos como Kraft, sulfito o CTMP son usadas

con este fin. En la conversión las hojas de pulpa son desintegradas en un molino a martillos u otro para la obtención del fluff.

Las propiedades críticas del fluff son: Volumen específico, Velocidad de absor-ción y capacidad de absorción de agua.

Volumen específico, velocidad de absorción y capacidad de absorción de agua:Para el ensayo de estas propiedades según norma SCAN C33, la pulpa, en

forma de hojas secas, debe ser desintegrada en un molino específico. El fluff así obtenido es usado para formar una mata cilíndrica de 50 mm de diámetro y aproximadamente 3,0 g de peso. Se usa para ello una corriente de aire en un dis-positivo estándar. A este cilindro de fluff, bajo una carga muy baja de 0,5 kPa, se le determina el volumen específico y luego es ensayado poniéndolo en contacto, en la parte inferior, con agua. Se determina el tiempo necesario para que el agua alcance la parte superior del cilindro de fluff y, por peso, se determina la cantidad de agua absorbida.


Tabla 5: Valores típicos de propiedades las pulpas fluff.

Energía de desfibrado (Molino Kamas) 20 - 40 kWh/ton

Desfibrado 96 – 100%

Volumen específico (carga de 25,5 g/cm2) 0,05 g / cm3

Absorción específica 1,0 –2,0 s / g

Capacidad específica 10,0 g agua / g

PAPELES PLANOS DE IMPRESIÓN Y ESCRITURA-DIARIOS, REVISTAS Y LWCUna clasificación amplia de estos papeles se basa en la presencia o no de pulpa

mecánica en el papel. Se denominan WC (wood containing) y WF (wood free) respec-tivamente.

La calidad de la superficie de estos papeles es mejorada por encolado su-perficial, calandrado o por recubrimiento (coating). El encolado superficial y el calandrado se realizan en general en la misma máquina de papel mientras que el recubrimiento puede hacerse en etapa separada.

La Figura 3 muestra el cambio que se produce en la superficie por un encolado superficial. Por incorporación de cargas y agentes ligantes, el encolado superficial reduce la rugosidad, aumenta la resistencia al desprendimiento y controla la veloci-dad de entrada de tinta en la impresión.

Son propiedades críticas de todos los papeles de impresión y escritura, su blan-cura y opacidad. Es crítica además la calidad de impresión. Detallados requerimien-tos y ensayos específicos de los diferentes sistemas de impresión pueden encontrase en P. Oittinen y H. Saarelma [1] y no son desarrollados en este texto.

Dentro de los papeles sin pulpa mecánica (WF), el grupo de papeles de impre-sión y escritura más importante lo constituyen los papeles para fotocopia, el papel de impresión ink jet y de impresión láser que englobamos aquí como papeles de ofi-cina. Una propiedad importante para estos papeles es su estabilidad dimensional. Estos papeles, casi siempre, son fuertemente encolados y en general se comerciali-zan planos (en resma de hojas).

El nombre “Bond” es usado actualmente para referirse a papeles blancos destinados a propósitos especiales que requieren lisura, resistencia, que no exista liberación de polvo y alta rigidez.

FIGURA 3.Superficie de papel de laboratorio con

(izquierda) y sin encolado superficial

(derecha) (SEM). (Paulo Ferreira, U. de

Coimbra; Portugal).


Especiales especificaciones deben cumplirse cuando se requiere papeles bond de alta permanencia. Solo se admiten fibras de alto contenido de alfa celulosa. Es necesario en este caso: pH entre 8,0 y 9,5 (TAPPI T 509 om-88), una reserva alcalina dada por un contenido de entre 2 y 4% de carbonato de calcio (ASTM 4988-89), alta resistencia al doble plegado (75 doble plegado en dirección máquina usando 1,0 kg de carga, TAPPI T 511 om-88) y alta permanencia de la blancura.

Los papeles de impresión que contienen pulpa mecánica (WC) incluyen a los papeles de diario y LWC (Light weight coated). LWC son papeles recubiertos de gramaje similar al papel de diario o inferior usados en general para folletería.

Debido a su uso en impresión a alta velocidad, a su bajo gramaje (45 a 48,8 g/m2, para impresión en blanco y negro y en color respectivamente) y a la necesa-ria presencia mayoritaria de pulpa mecánica en su composición, resulta crítica su resistencia y elongación a la tracción así como su resistencia al desgarro, en ambas direcciones. Además de las propiedades ópticas brightness y opacidad, para el papel de diario resulta crítico no superar un límite máximo en tonalidad. En general se comercializan en bobinas.

Tabla 6: Clasificación general de papeles de impresión y escritura.

WF (sin pulpa mecánica), Planos WC (con pulpa mecánica), en bobinas

Oficina Bond Otros Diario LWC

Propiedades ópticas: Interacción del papel con la luzEl papel presenta una alta superficie específica y por lo tanto tiene en general una

alta capacidad de dispersión de la luz. Su estructura es aproximadamente laminar.Podríamos analizar simplificadamente la múltiple interacción de la luz supo-

niendo que el papel está formado por varias láminas paralelas semitransparentes.En cada superficie fibra-aire, se producirá una reflexión. La luz no reflejada en

cada lámina será en parte absorbida en su camino hasta la superficie de salida y el resto transmitida.

En cada interacción, la luz incidente (I) se dividirá en luz reflejada (R), luz transmitida (T) y luz absorbida (A): I= R+T+A.

Al salir de la primer lámina y encontrarse con una nueva superficie podrá re-flejarse, transmitirse o absorberse en la segunda lámina.

Debe considerarse además qué parte de la luz puede ser reflejada al salir de cada lámina si el ángulo de incidencia es bajo.

Esta estructura, si está compuesta de varias láminas paralelas semitransparen-tes, reflejará o transmitirá la luz siempre en forma difusa.

Pero el papel es más complejo que una estructura de láminas, ya que las super-ficies no son paralelas y por lo tanto el papel es un cuerpo ampliamente difusor.

El papel produce una dispersión difusa de la luz ya que múltiples reflexiones internas hacen que la luz que emerge como reflexión o como transmisión del papel viaje en todas direcciones.


T

I R

FIGURA 4.Interacción de la

luz con dos láminas paralelas parcialmente

transparentes. Se indican tres interacciones.

Tendremos entonces en el papel una Reflectancia Difusa que implica la capa-cidad de reflejar la luz y una Transmitancia Difusa que se refiere a la capacidad de transmitir la luz.

Determinación de la reflectancia difusa:Se denomina Reflectancia (R

∞) al valor porcentual de reflectancia de una pila

de papeles en relación a un patrón considerado como 100%. Para su determinación se usa luz difusa para lo cual se ilumina al papel desde una esfera integradora y se cuantifica (más comúnmente) la reflectancia desde una dirección perpendicular al papel (ángulo de 0º respecto a la vertical).

Las últimas normas de medición, de acuerdo con las recomendaciones de CIE (Sistema CIE Lab) (Tappi T 525, SCAN P3, ISO 2469) toman como patrón de re-flectancia un “patrón ideal de reflectancia completa” en reemplazo del patrón de óxido de magnesio usado anteriormente.

El iluminante debe estar perfectamente identificado. CIE establece un ilumi-nante incandescente común (A) y dos de iluminación luz día (C y D65).

Los espectros de reflectancia en el rango de luz visible muestran que las pastas no blanqueadas absorben más en la zona del azul. Por esta razón se ven amarillas o marrones. Por su parte, las pastas blanqueadas tienen reflectancia alta (cercana al patrón 100%) y además ese valor es similar en todo el espectro visible y por lo tanto no muestran color.

Blancura (ISO Brightness)Se denomina ISO Brightness al índice de reflectividad determinada con el uso

de espectro de sensibilidad estándar centrado en una longitud de onda de 457 nm según las normas ISO 2470 o norma TAPPI T525. Anteriormente se la denominaba factor de reflectancia azul. El mismo espectro de sensibilidad se lograba con un filtro previo al detector.

La característica de blancura puede ser complementada con el concepto de Whiteness (ISO 11475, SCAN P66) que intenta considerar todo el espectro


de luz visible así como la mayor sensibilidad del ojo humano en el centro del espectro.

OpacidadLa opacidad es la medida de la capacidad del material de obstruir el paso de

luz. Es decir, que un papel opaco es aquel que presenta dificultad para ver a través de él.

La opacidad es necesaria en los papeles blancos de oficina y en todos los pape-les de impresión. Debe ser suficiente para evitar que la impresión en el reverso del papel no afecte negativamente el aspecto de una impresión.

Podría medirse según la luz transmitida pero la forma usual de medirla es determinar la relación entre dos reflectancias medidas usando un espectro de sen-sibilidad centrado en 557 nm (valor triestímulo Y e iluminante C, ISO 2471). Este espectro cubre todo el rango visible y corresponde a la sensibilidad normal del ojo humano.

Ro557

: Reflectancia medida sobre una única hoja de papel colocada sobre un cuerpo negro.R∞

557: Reflectancia medida sobre un pila del mismo papel.

TonalidadLa determinación o el cálculo de los valores triestímulo (X, Y, Z de CIE) a par-

tir de la determinación de reflectancia espectral permite obtener las coordenadas de color como por ejemplo los valores L*, a* y b* en el espacio de color CIELab (ISO 5631).

El parámetro a mide el tinte en el eje rojo (+)-verde (-) y el parámetro b mide el tinte en el eje amarillo (+) azul (-). Ambos pueden alcanzar valores máximos de 80–90. Ausencia de color significa valores nulos de los parámetros a y b.

Tabla 7: Valores típicos de propiedades ópticas de papeles de impresión y escritura

Brightness (%) Opacidad (%) a* b*

Papel de oficina–60 g/m2 83–90 85,0 -

Diario–45 g/m2 60 90–94 -0,3 4,0

Resistencia de los papeles de diarioLa limitada resistencia mecánica de los papeles de diario hace que ésta sea una

especificación clave.Se describen más adelante en este capítulo las características y técnica de deter-

minación de las propiedades de resistencia a la tracción y al desgarro.


Los valores que pueden considerarse como límites inferiores para la resistencia de un papel de diario son indicados en la Tabla siguiente.

Tabla 8: Valores típicos de resistencia del papel de diario.

Resistencia Indices (45 g/m2)

Tracción DM/CD 2,2/0,5 kN/m 48,9/11,1 kNm/kg

Desgarro MD/CD 300/325 mN 6,6/7,2 mNm2/g

Resistencia superficial Una adecuada resistencia al desprendimiento de material desde la superficie

del papel es necesaria para evitar problemas de liberación de polvo y de ensucia-miento de los sistemas de impresión. Se puede determinar con el método de las ceras Dennison. Este ensayo es solo válido para papeles o cartones no recubiertos. Para estos últimos, el ensayo IGT es recomendable.

La serie de ceras Dennison tienen una adherencia creciente clasificadas des-de 2A a 26A. Estas se aplican en caliente sobre el papel y luego de 15 minutos se desprenden manualmente. Se informa el número de cera que el papel soporta sin desprender material. La Tabla siguiente informa valores típicos:

Tabla 9: Valores típicos de resistencia al arrancado

Papel de impresión o escritura Papel liner

“Pick Dennison” # 6–11 # 18

EncoladoEs evidente que la absorción de agua puesta en contacto con el papel no puede

ser evitada, pero al menos puede ser retardada. Con esto se logra reducir la interac-ción del papel con la humedad y con el agua. Se mejora por ejemplo la estabilidad dimensional del papel.

Los mecanismos de absorción de agua en el papel son dos: • Ocupación de huecos. • Absorción de agua por parte de la pared de la fibra.

El encolado (en Inglés “Sizing”), reduce la afinidad superficial de las fibras hacia el agua. Los agentes de encolado presentes en la superficie de las fibras en la formación del papel se extienden y fijan en la superficie de las fibras durante el proceso de secado en caliente.

El encolado puede ser de distinto nivel (débilmente, medianamente o fuerte-mente encolado).

Ensayos: a) Ángulo de contacto de una gota de agua sobre el papel (TAPPI T458; SCAN

P18) (Figura 5).


Mayor nivel de encolado significa mayor ángulo de contacto.El ángulo se calcula según:

siendo: a: base de la gota; h: altura de la gota.

Se necesita un sistema óptico específico (goniómetro) para la determinación pero existen equipos específicos.El ángulo debe ser mayor de 90o para que la gota sea estable. Es particularmente adecuado para papeles medianamente o fuertemente enco-lados ya que de otro modo la gota es absorbida rápidamente.

b) Hércules size test (TAPPI T 530)Se lee la reflectancia del papel desde abajo después de un determinado tiempo en el que la otra cara ha estado en contacto con una tinta. Es un equipo es-pecífico (HST). Esta reflectancia es reducida gradualmente por la entrada de líquido al papel. Este ensayo es sensible a bajo nivel de encolado y es amplia-mente usado para todo tipo de papeles pero sus resultados son afectados por el gramaje, blancura del papel, color y opacidad.

c) Ensayo Cobb. (TAPPI T441, ISO 535): se colocan sobre el papel, previamente pesado, 100 mL de agua destilada que queda contenida por un anillo de 100 cm2 de superficie interior colocado sobre el papel. Luego de 2 o de 5 minutos, se vuelca el agua, se saca el exceso de agua con un secante ejerciendo presión con un rodillo metálico y se pesa el papel húmedo. Presenta cierta dispersión para niveles bajos de encolado.Si el papel no está encolado el agua atraviesa el papel.

Puede hacerse sobre el cartón corrugado.

FIGURA 5.Gota sobre la superficie del papel.

Ángulo

gota

Papel α


Tabla 10: Valores típicos de Cobb 2 minutos (g/m2)

Papel de oficina 20 – 40

Papel Bolsero 30 - 40

Papel Liner 30 – 80

Papel Onda 180

Energía superficial:El conocimiento de la energía superficial del papel y de sus componentes polar

y dispersiva es muy importante para determinar el carácter más o menos hidrofílico de la superficie y consecuentemente la mayor o menor adhesión de los compuestos que sobre ella son aplicados, como agentes de encolado superficial y/o de revesti-miento y tintas. Una de las formas más convenientes de determinar la energía de su-perficie de un papel es la medición del ángulo de contacto con diferentes líquidos, siendo uno de los métodos más utilizados para esa medición el método de la gota sessil [2]. Este método es el mismo que el utilizado para la determinación del nivel de encolado en el cual el líquido usado es agua.

El ángulo de contacto entre un líquido y una superficie sólida, en equilibrio, está dado por:

θ⋅σ+σ=σ coslsls

donde σs es la energía libre de la superficie del sólido, σ

sl la energía libre de la in-

terfase sólido/líquido, σl la tensión superficial del líquido y θ el ángulo de contacto

formado. Con alguna manipulación matemática, y aplicando el método OWRK, esta ecuación conduce a la siguiente relación:

dsd

l

plp

sdl

l

2

cos1 +⋅=⋅+

donde y son las componentes dispersivas; y las componentes polares de la energía de superficie del líquido y del sólido respectivamente (σ

l= + , σ

s=

+ ).Así, midiendo el ángulo de contacto con diferentes líquidos para los cuales

se conocen las componentes dispersiva y polar de tensión superficial ( y ) y ajustando la representación de (1+ cos σ)/2.(σl/( )1/2) en función de ( / )1/2 a una recta puede calcularse y a partir de la pendiente y ordenada, respecti-vamente. Deben ser usados líquidos con diferente carácter polar, tales como, agua, etilenglicol, propilenglicol, diodometano y formamida.

Al medir el ángulo de contacto debe tenerse en cuenta que éste es también afectado por la topografia de la superficie. Existen formas de descontar este efecto de manera que el resultado final sea solo el reflejo de las características químicas de esa superficie (por ejemplo, la corrección de Wenzel, [3]).


Otra técnica que permite determinar la componente dispersiva de la energía superficial del papel (y de otros materiales) es la cromatografía gaseosa de fase in-versa (IGC) [4]. Esta técnica difiere de la cromatografía convencional por el hecho de que el material que se pretende estudiar (el papel) es la fase estacionaria que es colocada dentro de la columna de cromatografía, siendo los materiales inyectados aquellas cuyas propiedades son conocidas. Tiene la ventaja, en relación a la técnica de medición de ángulo de contacto, de que los resultados no son afectados por la topografia de la superficie.

Para calcular la componente dispersiva de la energía superficial, se utilizan compuestos de una serie de n-alcanos (compuestos apolares) y para cada uno se calcula el volumen de retención (V

n), a partir del tiempo de interacción de las

moléculas del gas con la superficie del material. Luego de algún tratamiento mate-mático, y teniendo en cuenta las aproximaciones propuestas por Fowkes, es posible calcular la componente dispersiva de la energía superficial del papel ( ) aplicando la ecuación siguiente:

( ) ( ) )Vln(TRCaN2 n

2/1dL

2/1dS ⋅⋅=+σσ⋅⋅⋅

Siendo: N, número de Avogadro, a el área de sección, el componente dis-persivo de tensión superficial en estado líquido, C una constante, R la constante de los gases y T la temperatura absoluta. A través del gráfico que relaciona R.T.ln(Vn) con 2.N.a.( )1/2, se determina el valor de para la temperatura de operación a partir de la pendiente de la recta obtenida. Efectuando el mismo tratamiento para diferentes temperaturas puede obtenerse el efecto de esta.

La técnica de IGC permite también determinar, a través de las interacciones de la superficie con los líquidos polares, las características ácido-base de la superficie.

Porosidad en los papeles de impresiónLa porosidad es necesaria para permitir la entrada de las tintas de impresión.

Los ensayos técnicos usuales se basan en la determinación de la resistencia al paso de aire bajo una cierta presión. Se usan para esto los equipos como el Gurley (TA-PPI T 460. ISO 5636-5) y/o el Bendtsen (ISO 5636-3). Más detalles se mencionan más adelante en la descripción del ensayo de Papel Bolsero.

Además de los ensayos de permeabilidad como Gurley e Bendtsen, puede ser muy útil cuantificar la porosidad del papel por porosimetría de intrusión de mer-curio. Esta es una técnica muy poderosa para medir la porosidad total de la hoja, la distribución de tamaño de poro y tamaño medio de poro. En algunos casos, permi-te distinguir los poros de la superficie de los poros del interior de la hoja [5].

La porosimetría de mercurio consiste básicamente en forzar al mercurio a pe-netrar en los espacios vacíos de la muestra por aplicación de presiones crecientes, hasta un valor máximo de presión (dependiendo del equipamiento puede alcanzar 2000 a 4000 bar), obteniéndose lo que se denomina “curva de intrusión”. Segui-


damente, la muestra es sometida a una descompresión, también gradual, hasta la presión atmosférica (curva de extrusión).

La relación entre la presión aplicada y el radio de poro, conocida por ecuación de Washburn está dada por:

p

cos2rp Δ

θλ=

donde rp es el radio de poro (supuestamente cilíndrico), Δp el exceso de presión

para forzar al mercurio a entrar en un poro de radio rp, γ la tensión superficial de

mercurio y θ el ángulo de contacto entre el mercurio y el sólido. Esta expresión muestra que el tamaño del poro es inversamente proporcional a la presión necesa-ria para forzar al mercurio a penetrar.

La Figura 6 muestra dos porogramas de papel de eucalipto.

Tabla 11: Valores de porosidad determinada por intrusión de mercurio para

los papeles indicados en la Figura 6

Hoja de Laboratorio Papel comercial encolado

Porosidad total 41.6 37.2

Porosidad superfícial(a) 13.5 10.5

Porosidad interna(b) 28.1 26.7

(a) poros mayores a 10 μm; (b) poros menores a 10 μm.

Rugosidad de los papeles de impresiónUn nivel bajo de rugosidad es necesario para lograr buenas propiedades de

impresión. Las técnicas de ensayo de rugosidad se detallan entre las técnicas para papeles recubiertos.

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Diff

eren

tial I

ntru

sion

, mL/

g

1000

Pore diameter, μm

100 10 1 0.1 0.01

FIGURA 6.Curvas diferenciales

de distribuición de tamaño de poros

(porogramas) para una hoja de laboratorio y

un papel comercial con “encolado” en

ambas caras (pasta kraft branqueada de E.

globulus) [5].

Laboratorial handsheet

Commercial paper sheet.


PAPELES RECUBIERTOS

Son críticas en este caso las propiedades superficiales de baja rugosidad, brillo y resistencia superficial.

Rugosidad del papelEsta propiedad afecta directamente a la calidad de impresión. Interesa en este

caso la rugosidad bajo cierta presión mecánica.Podemos clasificarla en dos tipos:

a) Micro porosidad (hasta 0,1 mm) b) Macro porosidad (0,1 a 1 mm)

Los métodos usuales de ensayo se basan en la medición del volumen de aire que escapa entre un borde rígido y la superficie de papel. Al cabezal de lectura se le aplica una determinada carga.

Los ensayos usuales se basan en los siguiente equipos: • Bendtsen (ISO 8791-2, SCAN P21, BS4420, DIN 53108); • Gurley (TAPPI T 460). • Sheffield (ISO 8791-3:2005 ISO 2494, TAPPI T538, CPPA D.29). • Bekk (ISO 5627, Tappi T 479). • Parker Print Surf (PPS, ISO 8791-4, TAPPI T 555).

Este último caso (PPS), es el adecuado para los bajos niveles de rugosidad re-queridos para una buena impresión. En este equipo, un espesor de anillo reducido (51 μm) y la mayor calidad constructiva permiten estimar la separación media en-tre el anillo y el papel debida a la rugosidad según la ecuación de Parker:

G=k.Q1/3

FIGURA 7.Esquema básico general de los dispositivos de determinación de rugosidad por escape de aire.

Placa plana rígida

Papel

Aire bajo presión

Diámetro interior del anillo

Carga sobre el anillo

Superficie plana del anillo


El resultado (G) se expresa así en micrones. Puede usarse en este equipo, una base Dura o Blanda y tres presiones de mordaza.

Tabla 12: Valores típicos de rugosidad de papeles de oficina (especificaciones de Hewelt Pacard para los papeles de impresión laser (2002)

Sheffield

cm3 /10-2 min

Gurley SPS (3 psi)

s/100 cm3

Bekk

s/100 cm3

Bendtsen

(1 kg/cm2) cm3/min

Máximo 100 140 48 140

Mínimo 250 33 10 480

Tabla 13: Valores típicos de rugosidad de papel de diario y liner

Parker Print Surf Bendtsen (mL/min)

Diario 2,6–4,5 μm 80–140

Liner 700–1700

Bolsero 1300–1900

Además de los métodos rápidos usuales de fuga de aire citados, también se comienza a utilizar con frecuencia la perfilometría óptica para cuantificar la rugosi-dad del papel con mayor precisión. Esta técnica permite obtener varios parámetros 3D de la superficie de una hoja a partir de la función Z(x,y), que representa, en cada punto, la altura de la interfase en relación al plano que mejor se ajusta a esa super-ficie [6]. De entre estos parámetros se destacan:

Sa (μm) - Media Aritmética de la Rugosidad

Además pueden determinarse los siguientes parámetros:Sp (μm): Diferencia de cota entre el pico más alto y el plano medioSv (μm): Diferencia de cota entre el plano medio y el valor más profundo.Ssk: Skewness (el 2º momento de la distribución de alturas): medida de la sime-tría de superficie. Suministra una indicación de la superficie constituida por un plano con valores profundos (<0) o de un plano con picos altos (>0).

Str: Texture Aspect Ratio. Representa una medida de la isotropía de la super-ficie. Si este valor es 1 se puede decir que la superficie es isotrópica. Si resulta cerca de 0, indica que la superficie es anisotrópica.Sdr: Developed Interfacial Area Ratio (área interfacial desarrollada). Indica la complejidad de la superficie gracias a la comparación de ésta con una superfi-cie de referencia (plano). Así una superficie de Sdr = 0% es plana. Cuanto más esta se aleja de características de plana, mayor será el Sdr.


Una técnica emergente es la reflectometría de luz polarizada, que se basa en los reflectogramas resultantes de la interacción de la luz con la superficie del papel [7]. En esta técnica se calculan-2 parámetros: a) La macrorugosidad, que se expresa en grado y corresponde a una escala de rugosidad muy superior a la longitud de onda de la luz utilizada y b) La microrugosidad (o rugosidad óptica), expresada en nm y corresponde a una escala de rugosidad de una magnitud similar a la longitud de onda de la luz.

BrilloEs la capacidad del papel de reflejar la luz en forma especular. Puede medirse

como la relación de luz incidente que es reflejada en esta forma.No es suficiente obtener un papel de baja rugosidad para lograr un alto brillo.

Este puede lograrse solo con un recubrimiento. De cualquier manera el brillo tiene un límite porque parte de la luz se refracta hacia el interior del papel.

El brillo se mide según su reflexión a un ángulo fijo. Normalmente el ángulo es 75º (Tappi 480).

Tabla 14: Valores típicos de brillo

Papel de impresión (no recubierto) 4–6%

Papel ilustración (recubierto) 65–86%

PAPEL BOLSERO

Sus requerimientos críticos son resistencia y elongación a la tracción y su resis-tencia al reventamiento y resistencia al desgarro. Para el logro de mayor elongación y consecuentemente TEA, el papel bolsero suele ser tratado en máquina por el me-canismo Clupack®. Otros requerimiento del papel bolsero son porosidad, y si debe ser impreso, rugosidad.

Resistencia a la tracciónEs la fuerza a la tracción requerida para producir una rotura en una tira de

papel o cartulina medida en las direcciones MD y el CD. Se expresa en fuerza por unidad de ancho (kN/m). Resulta un indicador de la resistencia necesaria en las operaciones de conversión o impresión. Los detalles experimentales se explican en las normas TAPPI T 494 e ISO 1924-2.

En un ensayo de tracción, el papel presenta el comportamiento indicado en la gráfica: Una zona elástica y una zona no elástica. La resistencia a la tracción y la elongación son los valores máximos alcanzados en el ensayo.

La absorción de energía en rotura por tracción (Área bajo la curva tracción-elongación) se denomina TEA. Depende de la capacidad de soportar la tensión y de la capacidad de deformación del papel. Ambas pueden ser necesarias en la fabrica-ción del papel o en su posterior uso.


Puede determinarse además la rigidez a la tracción como el cociente entre dos niveles de carga y dos niveles de elongación en la zona elástica (a/b en la Figura 8).

Tabla 15: Valores típicos de resistencia a tracción, elongación y TEA de papel bolsero “clupado”.

Papel Bolsero Tracción

(kN/m)

Índice

(N.m/g)

Elongación

(%)

TEA

(J/m2)

Papel (80 g/m2) MD/CD 4,3 / 3,1 53 / 39 8,0 / 8,9 210 /195

Papel (100 g/m2) MD/CD 5,5 /4,4 55 / 44 8,0 / 8,9 270 / 240

Resistencia al Estallido (Reventamiento o Explosión)Se mide la presión hidrostática que, aplicada en forma creciente, rompe una

probeta de papel o cartón corrugado. La presión se ejerce en una superficie circular de 30,5 mm de diámetro a través de un diafragma elástico que se expande por el bombeo constante de un líquido. Se aplica sobre papeles livianos (TAPPI T403, ISO 2758) y, en un equipo más robusto, para papeles pesados (T807) y sobre cartón corrugado (TAPPI T810).

La resistencia al estallido puede asociarse a la resistencia a la tracción. Es un ensayo menos preciso que la resistencia a la tracción pero por su practicidad, es muy usado. No diferencia la dirección de máquina del papel.

Tabla 16: Valores típicos de resistencia al estallido e índice de un papel bolsero “clupado”

Papel bolsero (80 g/m2) 390 (kPa) 4,9 (kPa.m2/g)

Papel bolsero (100 g/m2) 515 (kPa) 5,2 (kPa.m2/g)

Resistencia al Desgarro Se determina el trabajo requerido para continuar el desgarro de un papel a

partir de un corte inicial ejecutado en el mismo equipo (TAPPI T 414, ISO 1974 &

Carga de rotura

Elongación máxima

Energía de rotura

Zona elástica

a

b Elongación (%)

Fuer

za (

N/m

)FIGURA 8.Gráfica tensión–

estiramiento en el ensayo a la tracción.


Carga de mordaza

PapelDiafragma elástico

Presión hidráulica creciente

FIGURA 9.Esquema del ensayo de estallido.

SCAN P11). Se usa el péndulo Elmendorf. Como la longitud de probeta a desgarrar es conocida, el valor determinado puede tomarse como fuerza media de desgarro.

El instrumento mide un trabajo que es expresado en la lectura como fuerza media en una escala de 0 a 100 en gramos fuerza (gf) considerando 16 hojas simul-táneamente.

Si la capacidad del péndulo es la estándar (1600 gf) se calcula: Resistencia por cada hoja en gf :

ensayo)elenusadashojasdeo100.(númer

medido)r1600.(valo

El resultado, se expresa como la fuerza media en gramos fuerza (gf) o en mN (Milinewton).

Generalmente existe una notoria diferencia según la dirección (MD y CD). La cara del papel afecta a la resistencia y por lo tanto las normas establecen la medición de un número de veces igual hacia ambos lados. La resistencia se expresa en mN (mili Newton) y su índice en mN.m2/g.

Tabla 17. Valores típicos de resistencia al desgarro Elmendorf

Resistencia (mN) Índice de desgarro (mN.m2/g)

Coating Base (80g/m2)–CD 500–700 6,25–8,75

Papel Bond (100 g/m2)–CD 700 7,0

Papel de oficina (80 g/m2)–CD 500–600 6,25–7,5

Test Liner (186 g/m2) –CD 1800 9,7

Papel Bolsero “Clupado”(100 g/m2) MD/CD 1310/1600 13,1/16,0

PorosidadLa porosidad se evalúa midiendo la permeabilidad al aire. Es necesaria para

permitir el flujo de aire y para permitir la entrada de adhesivos y tintas de impre-sión. Los ensayos usuales se basan en la determinación de la resistencia al paso de


aire bajo una cierta presión. Se usan para esto los equipos como el Gurley (TAPPI T 460. ISO 5636-5) y/o el Bendtsen (ISO 5636-3) mencionado en el ítem rugosidad pero, en este caso, se deja libre la superficie inferior para permitir el flujo de aire a través del papel.

De acuerdo con ISO 5636-1, los resultados se expresan como permeabilidad (μm /Pa.s) y se calcula según:

Para Bendtsen: P = 0,0113.x q (ml/min).Para Gurley: P = 135,5 / t(s)-

Tabla 18. Valores típicos de porosidad

Grado Gurley (s) Bendtsen

(ml/min)

Permeabilidad

(μm/Pa.s)

Papel no recubierto 500–1500 5,65–17

Papel recubierto 0–10 0-0,11

Test Liner (186 g/m2) 25 0,28

Test Liner (120/200 g/m2) 50/60 2,7–2,26

Papel secante 1–2 135,5–67,8

Papel Bolsero (80–100 g/m2) 10–22 13,6–6,2

PAPEL LINER Y PAPELES ONDA

Para la conversión de estos papeles en cartón corrugado se requieren propieda-des mecánicas como su resistencia a la tracción y resistencia a la delaminación. Los papeles liner pueden tener otros requerimientos como límite de porosidad debido a que deben responder adecuadamente en las operaciones neumáticas de uso de las cajas de cartón corrugado y requerimiento de baja rugosidad ya que, tanto el blanco como el liner marrón, son muchas veces impresos.

Estos papeles son formados normalmente en capas y su gramaje está entre 105 a 230 g/m2. Entre los papeles liner se distingue entre Kraft liner con alto porcentaje de pulpa virgen (más de 80%) y test liner fabricado por reciclo.

Para la performance de la caja de cartón corrugado se requiere en el papel principalmente resistencia a la compresión en su plano. Se requiere frecuentemente una reducida velocidad de absorción de agua, no obstante un excesivo encolado

FIGURA 10.Microscopía electrónica

un cartón corrugado.Williams G. J. y

Drumond J. G. JPPS 26(5)2000; publicación

autorizada por PAPTAC. El guión indica 100 μm.


dificultará la adhesión en la fabricación del corrugado. El nivel de encolado se mide para estos papeles normalmente con el ensayo Cobb.

Resistencias a la compresiónLas propiedades correspondientes a la resistencia a la compresión son: RCT y

SCT para papel liner y por su parte CMT y CCT para el papel onda: todas las de-terminaciones experimentales se realizan a una misma velocidad de aplastamiento (12,5 mm/min).

RCT (Ring Crush Test)Se determina la resistencia a la compresión (aplastamiento) de un anillo en un

soporte estándar (ISO 12192). El anillo se forma con una probeta de 152 mm de largo. Al colocar esta probeta en el soporte de ensayo, la mitad del ancho (6,35 mm del total de 12,7 mm) queda libre y la mitad de la misma queda dentro de la ranura. El ancho de la ranura está definido por el diámetro del disco metálico interior del soporte que se elige según el espesor del papel.

La carga se aplica con una placa plana sobre el borde del anillo. La resistencia depende de la resistencia a la compresión pura del papel y a la resistencia estruc-tural de la porción libre del anillo. La falla de la estructura del anillo, hace que la resistencia RCT sea menor a la correspondiente a la resistencia a la compresión pura del papel.

La dirección del ensayo de interés es el CD, es decir que la probeta se corta en dirección máquina.

SCT (Short Span Compression Test)Compresión del papel sujeto entre mordazas separadas inicialmente 0,7 mm.

La baja relación de “alto de columna de compresión” (0,7 mm) a “espesor del pa-pel” (0,15 a 0,30 mm) implica una baja relación de esbeltez. Esto hace que el papel falle únicamente por compresión pura. Numéricamente, el valor (calculado como resistencia por unidad de longitud transversal) resulta siempre superior al valor de RCT.

La dirección de interés es CD y por lo tanto la probeta se corta en dirección CD.

CMT (Concora Crush Test).Se determina la carga máxima de compresión (aplastamiento) de 10 ondas

formada en el laboratorio sobre una probeta de 12,7 mm de ancho (ISO 7263).La dirección de interés es MD y por lo tanto la probeta se corta en esa direc-

ción. Inmediatamente después del corrugado de la probeta, ésta se coloca sobre una soporte y se pega a una cinta engomada. La compresión puede hacerse en forma inmediata o puede dejarse 30 minutos para acondicionamiento. En el primer caso la resistencia resulta mayor.


CCT (corrugated Crush Test)Se determina la carga máxima de compresión (aplastamiento) de borde de 10

ondas formadas en el laboratorio sobre una probeta de 12,7 mm de ancho. La pro-beta corrugada es colocada en un soporte (ver Figura 14) que la sujeta lateralmente. Igualmente al ensayo RCT, la mitad de la altura de la probeta es sujetada por el soporte en el ensayo. El resultado se expresa como la carga soportada por unidad de longitud del papel no corrugado (kN/m). La dirección de interés es CD y por lo tanto la probeta se corta en dirección MD.

ASPECTO EN COMÚN DE LAS PROPIEDADES DE COMPRESIÓN

Estas propiedades de compresión son fuertemente dependientes del nivel de enlace interfibrilar y por lo tanto son favorecidas por una mejor consolidación de hoja. El nivel de enlace interfibrilar o nivel de contacto entre fibras reduce las longitudes libres de fibra reduciendo así las posibilidades de falla de las fibras a la compresión por inestabilidad longitudinal de las mismas.

La Figura 15 muestra el efecto sobre las resistencias RCT y CMT cuando se varía la presión de prensado sobre una hoja de laboratorio formada por fibras (frac-ción R30 de la clasificación Bauer McNett) de una pulpa kraft reciclada de pino.

Soporte

FIGURA 11.Esquema del ensayo

RCT. Porción libre de la probeta (6,35 mm)

Porción de la probeta sujeta en la ranura (6,35 mm)

0,7

mm

15 mm

FIGURA 12.Esquema del dispositivo

de compresión SCT.


Cinta engomada Muestra corrugada FIGURA 13.Ensayo CMT.

Puede observarse que el crecimiento de la consolidación de la hoja aumenta claramente estas propiedades.

Valores típicos de un papel liner y onda de calidad media, obtenidos a partir de fibras recicladas son los indicados en las Tablas siguientes. Papeles obtenidos con pulpas vírgenes pueden tener resistencia notoriamente mayores.

Zona libre Zona soportada

FIGURA14.Dispositivo CCT.


Tabla 19: Características típicas de un papel liner de gramajesr

Gramaje (g/m2) 125 200

Espesor (μm) 165 240

Reventamiento (kPa) 550 820

RCT–CD (N) 170 310

SCT–CD (kN/m) 2,5 3,7

Tabla 20: Características típicas de un papel onda.

Gramaje (g/m2) 105 150

CMT0 - MD (N) 160 250

CCT–CD (N) 200 300

CARTULINAS Y CARTONES

Existen diversos tipos de cartulinas, todas ellas fabricadas en capas. Estas pue-den ser recubiertas en una o ambas caras.

Además de una cartulina de alta calidad de impresión e higiénica denominada SBB (Solid Bleached Board) existen, para su uso en el empaque y transporte de bo-tellas múltiples o latas de bebidas, el denominado SUB (Solid Unbleached Board) y para la fabricación de estuches el FBB (Folding Box Board) y el WLC (White Lined Chipboard).

Resultan críticas para las cartulinas y cartones: su rigidez y su resistencia a la delaminación. Para cartulinas resulta crítica la rugosidad del lado de impresión.

RigidezEsta propiedad es la resistencia del papel a la flexión en el rango elástico (sin

deformaciones permanentes).

175

CM

T, R

CT

(N)

0,4

Densidad (g/cm3)

150

125

100

75

50

25

00,3 0,5 0,6 0,7 0,8

FIGURA 15.Resistencia al

aplastamiento de onda y resistencia al

aplastamiento de borde (RCT) en función de

el área unida relativa (RBA) de una papel de

fibras de pulpa Kraft. Se presentan resultados

fibras no tratadas o tratados con ozono [8] .

• CMT pulpa original○ CMT 0.8% ozone■ RCT original pulp□ RCT 0.8% ozone.


La Rigidez a la Flexión (Sb) de un cuerpo sometido a la flexión se define como:

Sb=M.R=(F.L).R

M: Momento aplicado (F. L).R: Radio de la curvatura producido en el cuerpo.

Mayor resistencia a la flexión, implica mayor radio de curvatura producida.El momento resistente de una sección rectangular como el papel es:

Donde: Sb: momento resistente; E: módulo de elasticidad del papel; h: espesor

del papel o cartón.Resulta claro que la rigidez es fuertemente dependiente del espesor. Por otro lado, conocido el valor del espesor y del módulo E, determinado este

último por ejemplo en un ensayo a la tracción, podemos predecir la rigidez de una cartulina o cartón. En la práctica el cálculo se dificulta por el hecho de que la car-tulina o cartón está formado en capas donde en general las capas externas son de material de mayor calidad que presentan un mayor módulo en relación al material de las capas interiores.

Para papeles y cartones, los equipos de determinación más comunes son el Taber (Tappi T489 ISO 2493) y el equipo estándar de la norma SCAN P29 (estándar TAPPI T556). Ambos miden el momento que surge a una distancia de 50 mm, al flexionar en un ángulo 15º una tira rectangular de papel de ancho 38 mm (Figura 17).

La rigidez, medida sobre ambas caras del papel, debe resultar igual. Aunque existen estas similitudes, los valores determinados por el equipo Taber resultan menores que con el uso del equipo SCAN.

FIGURA 16.Esquema de flexión de un cuerpo.

R

F

L


Tabla 21: Valores típicos de rigidez Taber para distintos papeles

GramajeMD

(g.cm)

CD

(g.cm)

Papel de oficina 70 g/m2 1,6 0,6

Papel Liner 120 g/m2 14 10

Cartulina recubierta–SBS 163 ((24x36/500) 265 g/m2 120 65

Cartulina recubierta–SBS 265 (24x36/500) 434g/m2 560 280

Cartón 800 (lb/3000 pie2) 1302 g/m2 5600 2500

RESISTENCIA DE ENLACE INTERNO DE CARTULINAS Y CARTONES (TRACCIÓN Z). Esta propiedad indica la resistencia a la separación de las capas de un cartón o

cartulina. También ha mostrado ser útil para determinar la resistencia de enlace del recubrimiento en todo tipo de papeles. Para papeles monocapa, esta determinación de resistencia interna de enlace no siempre es sencilla, especialmente cuando no se define en el ensayo, un plano preferente de falla.

Existen dos principios, ambos requieren el uso de una cinta específica de doble engomado para la adherencia de ambas caras del papel. La adhesión debe ser su-ficiente como para evitar la falla en el plano de adhesión pero el adhesivo no debe afectar la estructura interior del papel. a) Método de péndulo (método Scott Bond, TAPPI T569). En este, un péndulo

golpea una escuadra adherida al papel. La resistencia se mide como energía en J/m2.

Tabla 22: Valores típicos de resistencia Scott Bond

Papel Offset (J/m2) 240–290

Paper para fotocopia (J/m2) 220–400

Papel recubierto (J/m2) 200–315

Cartulina (J/m2) 200–400

50 mm15°

FuerzaFIGURA 17.

Esquema de la determinación de

rigidez de un papel.


Adhesivo

Cinta doble engomado

Papel

b) Método de resistencia a la tracción en dirección Z (TAPPI T 541, SCAN-P 80). En este caso se produce una separación de las caras del papel a una velocidad determinada. En la norma Tappi T 541 se establece la adhesión en el mismo equipo aplicando una presión y tiempos de adhesión y un tiempo de espera corto (6 s) antes de la carrera de ensayo. Los resultados se expresan aquí en unidades de fuerza por unidad de área.

Tabla 23: Valores típicos de resistencia a la tracción Z

Papel Kraft Liner (MPa) 0,3 a 0,4

Cartulina (MPa) 0,25 a 0,35

Diferencia de propiedades DIRECCIÓN MÁQUINA – DIRECCIÓN TRANSVERSAL Y EN EL ESPESOR DEL PAPEL.

El papel industrial presenta diferencia en sus propiedades en el plano, es decir, diferentes propiedades entre la dirección de máquina y la dirección transversal.

En la formación industrial del papel, la diferencia entre la velocidad del chorro de suspensión que sale de la caja de formación y la velocidad de la tela en la má-quina hace que las fibras se orienten parcialmente dando lugar a una diferencia de propiedades según dirección máquina DM (MD, del inglés Machine Direction) y dirección transversal del papel DT (CD, del inglés Cross Direction).

Normalmente se usa una mayor velocidad de tela para orientar las fibras en el sentido de máquina. Las razones de este direccionamiento en máquina son: - En el sentido de orientación se mejoran algunas propiedades. - Las diferencias de velocidad entre chorro y tela mejora la formación.

FIGURA 18.Preparación de la muestra para ensayo.


Una orientación de las fibras en la dirección de máquina mejora propiedades en esa dirección como la resistencia a la tracción, la rigidez y perjudica otras como el desgarro. La elongación se reduce.

La diferencia en rigidez permite en general determinar rápidamente la direc-ción del papel (ver Figura 19).

La resistencia al aplastamiento de onda (CMT) que interesa en dirección de máquina también es mejorada por la orientación de las fibras, mientras que la re-sistencia al aplastamiento de canto de la onda (CCT) y la resistencia a la compresión en anillo (RCT) y la resistencia a la compresión SCT que interesan en dirección transversal, son perjudicadas.

Las tensiones de secado también producen diferencias en propiedades según dirección MD y CD. La hoja tiende a contraerse durante el secado pero la contrac-ción en la dirección de máquina se controla con las velocidades relativas entre los grupos de cilindros secadores (el tiro de la máquina). Por su parte, la contracción en el sentido transversal siempre existe porque no se puede controlar fácilmente en especial en los bordes del papel.

Tabla 24. Efecto de la orientación de fibra y del secado sobre las

propiedades del papel industrial

Resistencia MD CD

Tracción ↑ ↓

Elongación ↓ ↑

Rigidez ↑ ↓

Desgarro ↓ ↑

CMT (papel onda) ↑

CCT (papel onda) ↓

SCT (papel liner) ↓

RCT (papel liner) ↓

Las resistencias a la tracción y contracción del papel aumentan con el tiro y se reducen con la contracción. El secado en máquina acentúa entonces el efecto de la orientación de fibra en la formación.

La comparación de las resistencias nos permite determinar la dirección en una pieza de papel.

El efecto aditivo de la orientación preferencial de las fibras en el sentido MD y la contracción del papel en el sentido CD en el secado sumado a una mayor expan-sión de las fibras en su sección hacen que las variaciones dimensionales del papel

DM

CD

CD

MD

FIGURA 19.La tira de papel de dirección máquina

(MD) presenta mayor rigidez en relación a la

dirección transversal (CD).


sean mucho mayores en el sentido CD. El eje del curvado de una pieza de papel pro-ducida por una alta o baja humedad ambiente, es normalmente en el sentido MD.

El papel presenta además diferencia de propiedades entre sus caras. Estas dife-rencias están dadas por una mayor proporción de fibras en relación a finos y cargas, y una mayor orientación de fibras en el lado tela en relación al lado superior para un papel formado en mesa plana.

El efecto de la cara de un papel industrial es notorio en la resistencia al des-garro. El aspecto visual de la línea de falla de un desgarro manual es una forma de identificar las caras según lo establece norma TAPPI T 455. El diferente patrón de falla según la dirección del desgarro obliga, según establecen las normas, a realizar un igual número de determinaciones hacia cada lado en la evaluación de esta resis-tencia para un dado papel.

Capacidades de ensayo en iberoamérica Gracias al esfuerzo de los estados, instituciones, e integrantes y el apoyo de

las industrias, diferentes centros han alcanzado, en los diferentes países, un grado avanzado de capacidad de análisis de propiedades.

Varios centros cuentan con equipamiento en adecuada condición de uso y técnicas ajustadas y se trabaja activamente en la respuesta a las necesidades de las industrias o usuarios de los productos.

No hay uniformidad de normas pero resulta clara la creciente aplicación de las normas ISO.

En muchos casos se aplican los sistemas de control interlaboratorio, los cuales son imprescindibles para asegurar la exactitud de las mediciones y ofrecer a las in-dustrias un adecuado control de especificaciones de producto.

Es claro que además de prestar un servicio imprescindible a las industrias de sus respectivos países, estos centros trabajan en muchos casos integradas a las acti-vidades de investigación y formación en niveles de operadores y niveles superiores de estudios de postgrados.

Dado el avance permanente en la ciencia y tecnología de la caracterización de estos materiales y al propio desarrollo de nuevos productos o necesidades de control, el ofrecimiento de ensayos físicos al medio implica una tarea y un esfuerzo continuo que necesita el continuo apoyo de los estados y las industrias.

Se listan en el siguiente anexo, resumidas, las capacidades de ensayo de algu-nos centros de investigación en Ibero América ordenadas según los distintos países con referencias a controles Inter-laboratorio. Se incluyen en algunos casos ensayos químicos.


Anexo. Capacidades de ensayo en Iberoamérica

Paises Argentina Brasil Chile Colombia Cuba

Ensayo INTI

PRO

CY

P

ITC

IPT

UV

SEN

AI

ESA

LQU

I

UFP LPF

CEN

PAPE

L

Uni

v S

anta

nder

Cub

a 9

Ensayos Quimicos

α β ϒ celulosa X T 203 T 203 X X X T 203

Acidez o alcalinidad del papel

T 428 T 428 X

Ácidos hexenurónicos X Chai (3) X X XChai et al.(3)

Almidón en papel T 419

Carbohidratos estructurales en madera y pulpa

Celulosa en madera Seifert (1) Seifert (1) X X X

Ceniza a 525°C X T 211 T 211 X • X X T 211 X X

Ceniza a 900°C XT 413

ISO 2144(*) ISO 2144

(*) ISO 2144

X • X X T 413 X X

Cenizas

Composición fibrosa X T 401 X T 401

Conductividad del extracto acuoso

X X X X

Contenido de cobre X

Extractivos X T 204ISO 624T 204

X X X X T 204

Extractivos DCM ISO 624 X X X T 204

Extractivos en acetona madera y pulpa

T 280 X X X

Extractivos en agua de madera y pulpa

T 207 X X X T 207

Grupos ácidos superficiales Wagberg (6)

Grupos carbonilos y carboxilos en pasta

X X X X

Grupos carboxílicos y Sulfónicos en pulpa

Katz (2) Katz (2)

Holocelulosa X Wise (8) X X X Wise(8)

Impurezas

Kappa number XT 236

ISO 302(*) T 236ISO 302

(*) ISO 302 X X X T 236 X X

Lignina insoluble en ácido X T 222 T 222 X X X T 222

Lignina soluble en ácido de madera y pulpa

T UM 250 T UM 250 X X X

Migración total GMC 12/95

Monosacáridos neutro

Monosacáridos neutro p/capa fina cualitativa

X

Morfología de las fibras

Na, Ca, Cu, Fe y Mn en pulpas y papeles

T 266 X X X

Pentosanos en pasta X T 223 X X X T 223

pH del extracto acuoso X(*) T 252 ISO 6588

(*) ISO 6588

X X X T 252 X

Reserva alcalina X


España Mexico Portugal Uruguay Venezuela

UPC

LEPA

MA

T

INEA

Gua

dala

jara

AV

EIRO

Bei

ra In

teri

or

Raiz

IPT

TOM

AR

LATU

LNPF

T 203 X X T 203. T 203 T 203 T 203

X X T 428 T 428

Chai et al.(3) Gellersted (9)

X X Chai (3)

X X T 419 T 419

X XCromatografía

iónica

X X

ISO 1762 X X ISO 1762NP 3192ISO 1762

T 211ISO 1762

T 211

ISO 2144 X X ISO 2144NP 36

ISO 2144T 413 ISO 2144

X X NP 3192

ISO 9184 X ISO 9184 •

ISO 6587 X X ISO 6587NP 3190 ISO 6587

NP 3190 ISO 7888

ISO 778 UNE 5705

X X

ISO 624T 204

X X T 204 T 204

X X T 204 ISO 624 ISO 624

X X T280 ISO 14453 ISO 14453

X X T 207 T 207 T 207 T 207

X

X T 237

X SCAN CM65 NF-T-12-02

Browning (1967)

X XBrowning

(1967)Met per-acético

X X

ISO 302 X XNP 3186 ISO 302

NP 3186ISO 303

NP 3186/95 T 236

T 222 X X T 222 T 222 T 222 T 222

X T UM 250 T UM 250 T UM 250

X

Fengel 1980

X

X MI

X X ISO 777

T 223 X X T 223 T 223 T 223

ISO 6588 X XISO6588-1

ISO 6588-2NP 3610 ISO 6588

NP 3610

ISO 10716 X ISO 10716 ISO 10716


Solubilidad en álcalis, pulpa 25ºC

T 235 X X X T 235

Solubilidad en NaOH al 1% de madera y pulpa

T 212 X X X T 212

Viscosidad intrínseca límite de pulpa

ISO 5351-1 MI(*) ISO 5351-1

ISO

Viscosidad de celulosa X T230 MI (*) T 230 T 230

X

Caracterización de fibras por método óptico

X

Clasificación de fibras. (Baüer-McNett)

X T 233 T 233 T 233

Consistencia de pulpa

Contenido de astillas Somerville

T 275 T 275

Drenabilidad (CSF) X T 227 T 227 T 227 X

Drenabilidad (ºSR) X(*) ISO 5267/1

X ISO 5267/1 X X

Drenaje-retención Jarra de Britt

X EN 20535

Formación con recirculación MK

Formación de hojas (convencional)

X T 205(*) ISO 5269-1

T 205 X

Formación de hojas para ensayos ópticos

XT 218 T 272

T 218 T 218

Formación de hojas Rapid Kothen

(*) ISO 5269-2

Formación dinámica

Máquina papel piloto

Material seco en pulpa

Potencial Z X X

Refino en ValleyT 200

ISO 5264/1ISO 5264-1 T 200 X X

Refino equipo piloto

Refino Lampen X UNE 57024

Refino PFI XT 248

ISO 5264/2(*) EN ISO

5264-2(*) EN ISO

5264-2T 248

Retención de agua WRV

Tiempo de drenaje T 221 X

Papeles y cartones

Absorción de agua

Absorción de agua (Cobb) X(*) T 441ISO 535

(*) ISO 535 (*) T 441 ISO 535

X T 441 X X X

Adhesión de corrugado PAT X T 821

Angulo de contacto

Arrancado con ceras X T 459 T 459 T 459

Ascensión capilar de agua (Klemm)

X T 441

Ascenso capilar. Método Klem

Calandrado de papeles

Clasificación de reciclados

Coeficiente de fricción dinámico

XT 815

ISO 15539

Coeficiente de fricción estático

X X X

Densidad Aparente X X X X X


ISO 692 X X ISO 692 T 235 T 235

X X T 212 T 212 T 212

ISO 5351-1 UNE 57039-1

ISO 5351 ISO 5351/1

X ISO 5351/1 T 230

ISO 16065-1/2T 271

X

T 233UNE 57118 (♣)

X T 233 T 233

ISO 4119 X X ISO 4119 NP EN ISO 4119

ISO 5267-2 (♣) X T 227 X

EN ISO 5267-1 (♣) X ISO 5267/1 ISO 5267/1 ISO 5267/1 ISO 5267-1 X

T 261 X X

X MI

ISO 5269-1 X ISO 5269-1 ISO 5269-1 T 205 T 205

ISO 3688 X ISO 3688 T 218

ISO 5269-2 X

X MI

X MI

X ISO 638 ISO 638 X

X X MI

ISO 5264-1UNE 57017

X ISO 5624-2 ISO 5624-2 ISO 5624-2

MI

UNE 57024 (♣)

EN ISO 5264-2 (♣) T248

ISO/FDIS 23714 X MI

X T 221 T 221

EN 12625-8 (♣) X

EN 20535 X X X ISO 535 ISO 535 ISO 535 X

T 821FEFCO 11

X T 821

X MI

UNE 57088 X T 459 NP 768

UNE 57044ISO 8787

X

ISO 8787

X MI

MI

ISO 15539 (♣) X

ISO 15539 (♣)

X X ISO534ISO 5270ISO 534

NP 3792


Desgarro X(*) T 414 ISO 1974

(*) T 414ISO 1974

ISO 1974 X T 414 X X X

Deslaminación (Scott) X X

Dirección máquina papel

Ensayos físicos de hojas de pulpa

X T 220 T 220 T 220 X

Envejecimiento (calor húmedo)

X

Envejecimiento (calor seco) X

Envejecimiento (Luz Suntest)

X

Espesor XISO 534 (*) T411

(*) T 411 X T 411 X X X

Espesor cartón ondulado X (*) ISO 534 (*) ISO

534X X X

Estabilidad dimensional

Estallido (cartón) X(*) T 807 ISO 2759

(*) T 807 T 807 X

Estallido (papel) X(*) T403 ISO 2758

(*) T 403 ISO 2758

(*) ISO 2758

X T 403 X X X

Gramaje componentes cartón ondulado

X ISO 3039

Humed relativa X

Humedad estufa X T412T 412

(*) ISO 287T 412 X T 412 X X

Identificación de cara tela

Lisura (Bekk) X

Orientación fibrosa en la superficie del papel

Permeabilidad al aire (Bekk) X

Permeabilidad al aire (Gurley)

X (*) T 460(*) T 460

ISO 5636-5(*) ISO 5636-5

T 460

Permeabilidad al aire (Bendtsen)

X(*) ISO 5636-3

Permeabilidad al aire (Schopper)

X

Plegado X X X T 423

Resistencia a las grasas. Método de la trementina

Rig Flexión (reson.) X

Rigidez Flexión (5-30º; 1-50MM)

Rigidez Flexión(15º; 10mm)

Rigidez Flexión(75º 15º; 50mm)

X ISO 2493 X X

Rugosidad o lisura (Bendtsen)

X X

Tracción después de inmersión en agua

X ISO 3781 • X

Tracción Zero-Span T231

Tracción, Elongación, TEA X(*) T 414 ISO 1974

(*) T494 (*) ISO 1924-2

X T 494 X X

Transmisión vapor de agua. Método gravimétrico

X

Variación dimensional después de inmersión

X


EN 21974 (♣) X X ISO 1973 ISO 1974 ISO 1975 X X

UNI 9439 (♣)T 569

X T-UM 403 T-UM 404

X UNIT-NM 106

ISO 5270 X X ISO 5270 ISO 5271 T 220

ISO 5630UNE 57092

X

ISO 5630UNE 57092

X ISO 5630

X

EN 20534 X X ISO 534 ISO 535 T 411 T 411

ISO 3034 (♣) X X X ISO 534 X X

X MI

ISO 2759 (♣) X X ISO 2759 T 810

ISO 2758 (♣) X ISO 2758ISO2758ISO 5270

T 403T 403 T 807

X

ISO 3039UNE 57107

X ISO 3039 NP1602ISO 3039

UNE57107

EN 20187 X

X X NP 36 ISO 287 T 412 X

X UNIT-NM 107

ISO 5627 (♣)

X MI

ISO 5636-5 ISO 5636-5 ISO 5636-5 T 536 ISO 5636

ISO 5636-3 (♣) X ISO 5363-3 ISO 5363-3 ISO 5363-3 ISO 5636

ISO 5636-2 (♣)

ISO 5626 (♣) ISO 5626 T 556

UNE 57071

ISO 5629 (♣) ISO 5629

ISO 5628

ISO 2493 (♣) ISO 2493

ISO 2493 (♣) ISO 493

ISO 8791-2 (♣) ISO 8791-2 ISO 8791-2 ISO 8791-2 MI

X X T 456 X

T 231 T 514

EN ISO 1924-2 (♣) X X ISO 1924-2 ISO 1974 T 494T 494

ISO 1924X

ISO 2528UNE 53097

X

ISO 5635UNE 57049


Velocidad de absorción de agua. Tissue

CCT X T 824 T 824 T 824 X X

CMT X(*) T 809 ISO 7263

(*) T 809 ISO 7263

(*) T 809 X T 809 X X X

ECT (Borde encerado) T 811

ECT (Borde no encerado) X ISO 3037 (*) ISO 3037 (*) ISO 3037

X X X

FCT XT 825

ISO 3035(*) T 808 X T 808 X

RCT X (*) T822 (*) T 822

ISO 12192(*) T 822

T 818X

T 818;T 822

X X X

SCT X ISO 9895 X

Blancura de pigmentos

Brightnes c/UV s/UV A, C,CD55, D65, 2-10º

Brightness direcc T 452 T 452

Brillo 20,60,85º

Brillo especular 75°, haz convergente

X(*) ISO 8254-1

C Reflectancia Luminosa Rx; Ry, Rz

X X ISO 2469

CIE Tint; D65/10°

CIE Tint; UV420

CIE Whiteness D65/10°

CIE Whiteness UV420

CIE Whiteness y Tono de papeles y cartones (5)

T 560

Coeficiente dispersión de luz

X SCAN C27 ISO 9416

Color L*, a*, b* X T 442 X ISO 5631

D65 Blancura (Brightness) ISO 2470

D65 Color L*, a*, b* X

D65 Reflectancia Luminosa Rx, Ry, Rz

X ISO 2469

ISO Blancura (Brightness) UV420

ISO Brightness de papeles X ISO 2470 X X X ISO 2470

ISO Brightness de pulpas X(*) ISO 3688

ISO 3688

Opacidad XISO 2471

T 519T 425 ISO 2471 ISO 2471

Opacidad direcc. T 425

Whitness c/UV s/UV A, C,CD55, D65, 2-10º

Absorción de tinta. Tintas poliméricas.

X

Absorción superficial de tinta K&N

NBR 7154

Arrancado en Húmedo IGT X

Arrancado IGT

Arrancado Westwaco IGT

Brillo de Tintas IGT X

Contenido de tinta residual (ERIC)

Densidad óptica

Densitométricas de un impreso

X

Heliotest IGT X

Lisura/Rugosidad IGT X


X T 432

X SCAN P 42 SCAN P 42

EN ISO 7263 (♣) X X ISO 7263 ISO 7263 T 809

X T 811

EN ISO 3037 X ISO 3037 ISO 3037

EN 23035 (♣) X ISO 3035 ISO 3035 T 825

ISO 12192UNE 57170 (♣)

X X ISO 12692 T 822 T 822

X ISO 9895

X T 534

X MI

X T 452 T 452 (CTS)

X MI

ISO 8254-1:99 (♣)

ISO 2469 ISO 2468

ISO 11475 (♣) X

ISO 11475 (♣)

ISO 11475 (♣) ISO 11475

ISO 11475 (♣) ISO 11476

X ISO 9416 ISO 9416 ISO 9416

ISO 5631 (♣) X ISO 5631

ISO DIS 2470-2 X ISO/CD 2470-2

X MI

ISO 2469 X ISO 2469

ISO 2470 (♣)

ISO 2470 (♣) X ISO 2470 ISO 2470 ISO 2470 ISO 2470

X ISO 3688ISO 3688ISO 2470

ISO 3688 X

ISO 2471 (♣) X ISO 2471 ISO 2471T 425T 519

ISO 2471

X

X MI

X MI

X

IGT W 66 X

ISO 3783 (♣) X ISO 3783 NP 769

IGT W38 MI

IGT W 49

T 567 ISO-CD 22754

MI

IGT W 41 MI

IGT W 28 X MI IGT W24


Penetración IGT

Propiedades reológicas de tintas. Viscos. varilla

Transferencia de tinta IGT X

Trapping IGT X

Viscosidad Brookfield

Viscosidad tintas. Visc. Vareta Laray

Control ambiental

AOX X

Color de efluentes de fábricas de pasta

X CPPA H5

DBOn (después de n días) X XAPHA 5210

DQO (dicromato) X XAPHA 5220 C

Dureza del agua X

Sólidos en suspensión XISO 5635 UN 57049

APHA 2540 D

Sulfuros disuelto X

TOC X

Controles Interlaboratorio: (*): IPT. (♣): CEPI-CTS.

Referencias: (1): Seifert K. “New method for rapid determination of pure cellulose”, Papier 10 (13/14): 301 (1965). (2): Katz S., Beatson R.P. y Scallan A.M.

“Strong and weak acidics groups in sulfite pulps”, Svensk papperstidning, 87 (6), pp. R48-R53 (1984). (3): Chai X-S., Zhu J.Y. y Li J.A. “Simple and Rapid Method

to Determine Hexenuronic Acid Groups in Chemical Pulps”. JPPS 27(5): 165-170(2001). (4): Sluiter Amie. “Determination of structural carbohydrates and lignin in

biomass”, Biomass analysis technology team, Laboratory analytical procedure, National Bioenergy Center (2004). (5): Geometría esférica, iluminación difusa y

medida normal-d/0º-(Equipo Color Touch- Technidine Corporation). (6): Wagberg L. y col. Nordic Pulp Paper Res J. 4(2):71(1989). (7): Fengel y Waseneger, Ross,

Brown, Jurasek (ed.) ACS, Orlando, (1980), pág.145. (8): Wise L.E. and Jahn E.C. “Wood chemistry” Mc Graw-Hill. (1952). (9): Gellerstedt G. and Li J. “An HPLC

method for the quantitative determination of hexenuronic acid groups in chemical pulps”. Carbohydr. Res. 294:41-51 (1996).

Abreviaturas: MI: Método Interno. X: Ensayo realizado (consultar norma utilizada).

Referencias 1. Oittinen, Pirkko; Saarelma, Hannu (2000) “Printing”. Serie: “Papermaking

Science and Technology”. FPEA-TAPPI. 2. Moutinho, I., Figueiredo, M., Ferreira, P. (2007). Evaluating the surface energy

of laboratory-made paper sheets by contact angle measurements. Tappi J., 6 (6), 26–32.

3. Moutinho, Isabel M. T.; Ferreira, Paulo J. T.; Figueiredo, Margarida L. (2007). Impact of surface sizing on inkjet printing quality, Ind. & Eng. Chem. Res. (in press).

4. Carvalho, M. G.; Santos, J. M. R. C. A.; Martins, A. A.; Figueiredo, M. M. (2005). The effects of beating, web forming and sizing on the surface energy of Eucalyptus globulus kraft pulps evaluated by inverse gas chromatography, Cellulose, 12: 371–383.


IGT W 24 (♣) X MI

ISO 12644 UNE 54108

X

IGT W 72 X

IGT W 69

X MI

MI

EN ISO 9562 2004

CPPA H 5 x NP 627

EN 1899-1ISO 5815

x SME WW (5) APHA 5210

UNE 77004ISO 6060

x ISO 15701

UNE 77040 x NP 424 ISO 5635

UNE-EN 872 UN77034

x SME WW 2540D ISO 5626

ISO 10530

USP219 ISO APHA

5. Moura, M.; Ferreira, P.; Figueiredo, M. (2005). Mercury intrusion porosime-try –a valuable tool for the characterization of wood, pulp and paper. Powder Technology 160 (2) 61-66.

6. Cohen, D. Glossary of surface texture parameters, Michigan metrology, LLC (http://www.michmet.com/ )

7. Elton, N. J.; Preston, J. S. (2005). Polarised light reflectometry for studies of coated and printed paper, Proc. COST Action E32, Cornwall (UK).

8. Zanuttini M, V. Marzocchi, M. Citroni, P. Mocchiutti. (2002). “Tratamiento oxidativo de pulpas kraft de reciclo no blanqueadas”. II CIADICYP. http://www.riadicyp.org.ar, Campinas, Brasil.

1. IntroduçãoO setor de celulose e papel, em muitas de suas atividades de controle operacio-

nal, investigação científica e inovação, depende da existência de métodos analíticos rápidos, seguros e acessíveis que orientem o desenvolvimento de seus produtos e processos. Neste sentido, é indiscutível a relação entre o sucesso de decisões estra-tégicas do setor e a confiabilidade e/ou veracidade dos métodos empregados para comprovar as tendências eventualmente identificadas no laboratório. Sendo assim, a existência ou disponibilidade de acesso a uma infraestrutura analítica adequada, e o cuidado com a implantação e execução de métodos analíticos de alta sensibilida-de, são absolutamente fundamentais para a reorganização ou reorientação técnica do setor.

O caráter altamente recalcitrante da lignocelulose nativa pode ser justificado pela associação íntima que existe entre os três componentes da parede celular de plantas superiores (Puri, 1984; Sinitsyn et al., 1991; Ramos, 1992a,b). Estruturas microfibrilares de celulose encontram-se embebidas em uma matrix composta por hemicelulose e lignina, cuja função estrutural é de agir como barreira natural con-tra a degradação enzimática e/ou microbiana (Fan et al., 1987). Neste contexto, as polioses ou hemiceluloses, que são heteropolissacarídeos estruturais que ocorrem na parede celular das plantas, atuam como uma interface entre a celulose e uma matrix não polissacarídica constituída majoritariamente pela lignina, um polímero tridimensional que resulta da condensação de várias formas ressonantes de radicais livres gerados pela oxidação de derivados do álcool p-hidroxicinâmico com vários graus de metoxilação (Fengel and Wegener, 1989). Assim como as hemiceluloses, o tipo e distribuição da lignina no tecido vegetal depende da espécie em questão e do modo de extração. Via de regra, a lignina do tipo guaiacílica predomina nas gimnospermas e a do tipo siringílica, em angiospermas, enquanto que a lignina de gramíneas e certas angiospermas ainda contém quantidades expressivas de unidades p-hidroxicinâmicas não metoxiladas e outras unidades aromáticas dela derivadas. Já as hemiceluloses de gramíneas e resíduos de cereais são geralmente caracterizadas pela presença de arabinoxilanas, enquanto que 4-O-metil-glucuro-noxilanas predominam em madeiras duras (angiospermas ou folhosas) e madeiras

CAPÍTULO VIIMÉTODOS ANALÍTICOS APLICADOS À

CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA CELULOSE

Luiz Pereira Ramos / Mirtha Maximino / M. Graça Carvalho


moles (gimnospermas ou coníferas) contêm um alto teor de glucomananas. Como resultado desta íntima associação, a caracterização e quantificação destes três com-ponentes é uma difícil tarefa experimental que muitas vezes exige a utilização de mais de um tipo de metodologia analítica, quer puramente química (como em métodos de extração seletiva para preparação de alfa-celulose e holocelulose), quer cromatográfica ou espectroscópica.

1.1. CELULOSE

A celulose é a substância natural de maior importância na natureza por cons-tituir a base estrutural da parede celular de plantas. Desta forma, considerando-se que os vegetais correspondem à grande maior parte dos organismos vivos existentes na crosta terrestre, a celulose representa o polímero de maior ocorrência natural, com uma disponibilidade total da ordem de 20 a 30 x 1010 t (Fengel and Wegener, 1989).

A celulose encontra-se presente nas mais variadas formas de vida terrestre, desde vegetais superiores a organismos primitivos como bactérias. Entretanto, a quantidade de celulose encontrada nestes organismos varia significativamente, desde os 95 a 99% do algodão e os 80 a 85% da fibra de rami até a faixa dos 20 a 25% de vários tipos de bactérias, protozoários e algas-marinhas (Young, 1986). Dentre os microorganismos aeróbicos e anaeróbicos capazes de sintetizar celulose extracelular, são dignas de menção os do gênero Acetobacter spp. (A. xylinum e A. pasteurianus estunensis) e as espécies Valonia ventricosa e Sarcina ventriculi.

A madeira constitui a maior fonte de celulose na natureza. Nela, a celulose en-contra-se em proporções da ordem de 45%, tanto em coníferas como em folhosas (Roelofsen, 1959; Butterfield and Meylan, 1980; Fengel and Wegener, 1989). No entanto, a separação e extração da celulose existente na madeira é complicada pela sua íntima associação com hemicelulose e lignina, razão pela qual processos como aqueles utilizados na indústria papeleira necessitam de condições operacionais bas-tante drásticas, necessárias e suficientes para produzir fibras com a qualidade neces-sária à confecção do papel (Roelofsen, 1959). No que diz respeito à indústria têxtil, o algodão constitui a principal fonte de fibras celulósicas, necessitando apenas de etapas seqüenciais de delipidação e branqueamento para servirem aos diversos seg-mentos desta atividade industrial (Preston, 1986).

Para os leigos no assunto, é importante salientar que a utilização industrial de celulose não se resume ao papel e derivados têxteis. Apesar da existência e utili-zação seculares deste material de propriedades únicas, novas aplicações vêm sendo suscessivamente sugeridas na literatura ao longo das últimas décadas, atendendo a uma grande variedade de segmentos da indústria, tais como as de alimentos, de cosméticos e de novos materiais para uma infinidade de aplicações. É impor-tante salientar que vários destes segmentos utilizam-se de materiais derivados da celulose por modificação química (éteres, ésteres de ácidos orgânicos e ésteres de ácidos minerais) ou fisico-química (celulose regenerada), enquanto que outros fa-

Métodos analíticos aplicados à caracterização química da celulose | 279

zem uso apenas das propriedades estruturais e grande homogeneidade que certas preparações celulósicas oferecem (celulose microcristalina). Um resumo da vasta diversidade de aplicações da celulose e seus derivados pode ser encontrado em vá-rias publicações da literatura especializada (Fengel and Wegener, 1989; Kuhad and Singh, 1993).

Quimicamente, a celulose é um homopolissacarídeo linear composto por unidades de D-glucopiranose ligadas por ligações glicosídicas do tipo β-(1→4). As evidências da grande uniformidade observada na molécula de celulose foram primeiramente obtidas por técnicas de hidrólise ácida, metilação e degradação par-cial ainda no início do século passado (décadas de 20 e 30). Tal estrutura primária confere à celulose características e propriedades bastante peculiares, que podem ser facilmente justificadas pela análise conformacional das unidades que constituem o homopolímero e do tipo de ligação glicosídica envolvida em sua composição (Ro-elofsen, 1959; Fengel and Wegener, 1989; Solomons, 1996). Apesar de constituída apenas por unidades de glucose, estudos mais elaborados da estrutura deste homo-polímero demonstraram que a celobiose (O-4-β-D-glucopiranosil-β-D-glucopira-nose) é o seu verdadeiro elemento estrutural (Sarko, 1986). Isto se deve ao fato de que a estereoquímica da ligação β-(1→4) exige que cada nova unidade de glucose sofra uma rotação de 180o em torno de seu eixo longitudinal, fazendo com que o elemento básico de simetria da celulose se repita a cada segunda unidade de glucose substituída ao longo da molécula (Figura 1).

Uma importante característica de polissacarídeos como a celulose é a diferen-ciação que existe entre os seus grupamentos terminais, a exemplo de quaisquer outros polissacarídeos existentes na natureza. Em uma das extremidades, encon-tra-se o grupamento hidroxílico do carbono C-4 e a baixa reatividade deste álcool secundário, comparada a outros centros reativos da molécula, confere ao terminal o nome de terminal não redutor. Em contrapartida, na outra extremidade da mo-lécula encontra-se o seu terminal redutor e nele pode-se observar a mutarrotação, fenômeno bastante conhecido que caracteriza esta classe de compostos orgânicos (Baker and Engel, 1992; Solomons, 1996).

Genericamente, o carbono que possui propriedades redutoras em um car-boidrato é denominado de carbono anomérico e o princípio da anomericidade ou mutarrotação é caracterizado pela abertura e fechamento do anel hemiacetálico em meio aquoso, gerando dois isômeros de posição em C-1 (epímeros), ou seja, a possibilidade de haver substituições hidroxílicas axiais e equatoriais em C-1, res-

FIGURA 1.Elementos estruturais da celulose.


pectivamente gerando as formas anoméricas alfa e beta. É importante salientar que, devido a sua maior reatividade, reações não enzimáticas de degradação ou despo-limerização ocorrem comumente a partir do terminal redutor da molécula (Fengel and Wegener, 1989; Solomons, 1996).

Sabe-se que a β-D-glucose (massa molecular de 180 unidades de massa atômi-ca, u.m.a.) é o carboidrato ou poli-hidroxialdeído mais estável que se encontra na natureza. Isto se deve basicamente ao fato de que todas as hidroxilas existentes no anel hemiacetálico assumem uma posição equatorial ao plano do anel, condição esta de muito maior estabilidade conformacional que a posição axial cuja orien-tação perpendicular ao plano do anel gera tensões comumente interpretadas como fatores de instabilidade conformacional (Solomons, 1996). Com a orientação equa-torial das hidroxilas, distribuídas lateralmente a uma conformação piranosídica do anel em cadeira do tipo 4C

1, a molécula da D-glucopiranose adquire uma disposição

quasi-planar que, ligada a outras unidades D-glucopiranosídicas por ligações do tipo β-(1→4), permite a obtenção de oligômeros (ou oligossacarídeos) lineares capazes de alinharem-se uns aos outros formando estruturas organizadas estabilizadas por ligações de hidrogênio inter e intramoleculares (Figura 2) (Preston, 1986; Young, 1986; Fengel and Wegener, 1989). Quanto maior a extensão do oligômero, medi-da através de seu grau de polimerização (número de unidades glucopiranosídicas existentes na molécula), maior a estabilidade do agregado formado cuja estrutura supramolecular confere ao seu interior uma característica bastante hidrofóbica, enquanto que a sua superfície possui caráter hidrofílico pronunciado. Termodi-namicamente, existe um limite para a organização e manutenção deste agregado molecular para-cristalino, a partir do qual a organização supra-molecular é perdida e as moléculas passam a assumir uma orientação e direcionamento randômico (ao acaso). A estas regiões desordenadas da organização estrutural da celulose dá-se o nome de regiões amorfas e o processo de conversão gradual de celulose cristalina em celulose amorfa é denominado amorfogênese ou mercerização.

1.1.3. NATUREZA FIBRILAR DA CELULOSE E SUA OCORRÊNCIA NA PAREDE CELULAR DE PLANTAS A celulose, em nível molecular, é definida como um polímero linear consti-

tuído por unidades de D-anidroglucopiranose unidas por ligações glicosídicas do tipo β-(1→4), sendo, portanto, uma (1→4)-β-D-glucana cuja unidade de repetição estrutural corresponde à celobiose (Figura 2) (Fengel e Wegener, 1989).

Um grande número de modelos têm sido postulados para explicar a natureza cristalina da celulose e como esta organização estrutural é rompida, formando re-giões amorfas onde uma menor orientação molecular é observada. A estrutura cris-talina da celulose pode ser representada esquematicamente pela associação ordena-da de fibrilas elementares, cuja espessura varia de 2 a 6 nm dependendo da origem e da metodologia usada para extração (Figura 2). Estima-se que o número médio de cadeias de celulose por fibrila elementar seja de aproximadamente 40 unidades.


FIGURA 2.Associação dos principais componentes da parede celular. 1- Esqueleto da cadeia de celulose, com a indicação do comprimento da sua unidade estrutural básica, a celobiose; 2- arranjo das cadeias de celulose na formação da fibrila elementar;3- cristalito de celulose; 4- seção transversal da microfibrila da celulose, mostrando cristalitos de celulose embebidos na matriz de hemicelulose e protolignina (Ramos, 2003).

A associação entre estas unidades estruturais fibrilares é garantida por uma in-terface polissacarídica de natureza amorfa, cuja constituição química é majoritaria-mente composta por polioses ou hemiceluloses (e.g., xiloglucanas e heteroxilanas), substâncias pécticas (e.g., rhamnogalacturonanas) e, eventualmente, proteínas. Da associação de quatro ou mais destas unidades elementares, com a interveniência de uma matriz amorfa de constituição análoga à anterior, formam-se então as microfi-brilas, cuja seção transversal possui 10 a 30 nm de lado (Fengel and Wegener, 1989) (Figura 2). Finalmente, a partir da organização progressiva das microfibrilas, e de seus estados intermediários de transição cristalina, formam-se estruturas contínuas que resultam na distribuição lamelar observada na parede celular de plantas, mais notavelmente a camada S-2, onde concentra-se a maior quantidade de celulose da célula. A este nível, a interposição de lignina (ou protolignina) é também fator de vital importância para a manutenção da estabilidade do agregado. Dados de mi-croscopia eletrônica sugerem que zonas “amorfas” ou não cristalinas não devem exceder a 5 nm em comprimento, enquanto que moléculas de água podem ocorrer no interior desta estrutura em espaços interfibrilares com cerca de 1,2 a 5 nm de largura (Young, 1986).

Nas regiões cristalinas do agregado, as cadeias de celulose são lineares e as uni-dades glicosídicas estão arranjadas em planos superpostos. Três razões justificam este arranjo supramolecular: (a) a estereoquímica da ligação β-(1→4) glicosídica;


(b) a conformação piranosídica assumida pelo anel, disposto em cadeira do tipo 4C

1 (conformação de menor energia potencial e/ou maior estabilidade); e (c) as

interações inter e intramoleculares existentes entre as cadeias de celulose, que de-terminam grande parte de suas propriedades físicas e químicas (Nevell e Zeronian., 1985; Fengel e Wegener, 1989; Sjöström, 1993; Dence e Reeve, 1996). Mudando-se a ligação glicosídica entre unidades de D-glucopiranose para o tipo α-(1→4), a dis-posição espacial das moléculas assumiria uma forma helicoidal devido à orientação axial da hidroxila anomérica. Esta estrutura helicoidal encontra-se presente na na-tureza na forma de amilose que, juntamente com a amilopectina, constituem a mais importante substância de reserva do reino vegetal, o amido. A única diferença entre estes dois componentes do amido se deve ao fato de que a amilopectina também apresenta ligações glicosídicas do tipo α-(1→6), razão pela qual trata-se de um polissacarídeo altamente ramificado (Solomons, 1996).

A estabilização das cadeias moleculares longas e lineares da celulose em siste-mas organizados com propriedades para-cristalinas é primariamente devida uma rede bastante rígida de ligações ou pontes de hidrogênio inter e intramoleculares. Sabe-se que a energia associada a uma ligação de hidrogênio (10 a 25 kJ.mol-1) é dez a vinte vezes mais fraca que uma ligação covalente, e aproximadamente 100 vezes mais forte que uma interação de van der Waals. No entanto, devido à periodicidade existente entre as unidades de glucose ao longo da cadeia, um grande número de ligações de hidrogênio são formadas em função da vicinalidade entre grupos hi-droxílicos, gerando uma estrutura de alto grau de associação molecular.

As ligações de hidrogênio são sem dúvida as maiores responsáveis pelo caráter cristalino da celulose. Existem várias proposições na literatura sobre quais os tipos de ligações de hidrogênio que contribuem mais intensamente para a manutenção dos agregados moleculares de celulose. Uma das proposições mais aceitas envol-ve uma ligação de hidrogênio intramolecular entre a hidroxila O-3 (hidroxila do carbono C-3) e o oxigênio do anel da unidade vizinha (O-5) e uma ligação inter-molecular entre a hidroxila O-6 e a hidroxila O-3 de uma unidade adjacente, ou seja, pertencente a outra cadeia de celulose existente no mesmo plano (Sarko, 1986; Young, 1986). O único grupamento hidroxílico suficientemente livre para efetuar interligações entre os diferentes planos adjacentes é a hidroxila em C-6 (O-6), que supostamente interage com os planos logo superior (ou logo inferior) através de uma ligação de hidrogênio do tipo O-6...O-4. O resultado líquido destas interações é um arranjo altamente organizado de cadeias de celulose onde nada, nem sequer um próton, pode penetrar com facilidade.

O arranjo espacial das cadeias de celulose, em suas regiões de alta organização estrutural, confere ao agregado a definição de planos cristalográficos de simetria cuja intensidade, medida por difração de raios-X, é proporcional ao caráter cristali-no do material. Em função destes estudos, várias formas alomórficas da celulose já foram descritas na literatura e cada uma delas é gerada em função de uma alteração da estrutura cristalina da celulose nativa, caracteristicamente designada como celu-


lose I (rede cristalina monoclínica). As celulose II, III e IV (e suas subdivisões) são, portanto, o resultado de uma ação química e/ou fisico-química sobre a estrutura fina da celulose nativa (Fengel and Wegener, 1989).

Quanto ao sentido das cadeias de celulose nos agregados moleculares, o mo-delo atualmente aceito é o de que a celulose nativa (forma alomórfica I), ou seja, o produto da biossíntese, apresenta uma disposição paralela das cadeias lineares, isto é, todas encontram-se orientadas em um mesmo sentido. Por outro lado, a celulose II ou celulose regenerada, obtida pela reorganização das cadeias de celulose após uma amorfogênese alcalina, é considerada de natureza anti-paralela, tendo assim as cadeias dispostas em sentido oposto. A única forma alomórfica pura da celulose é a celulose nativa. Todos os outros tipos de arranjo cristalino apresentam polimorfis-mo, isto é, consistem de uma mixtura de duas ou mais formas alomórficas diferen-tes (Sarko, 1986; Fengel and Wegener, 1989). Por exemplo, à celulose I apresenta duas formas alomórficas distintas, Iα e Iβ, sendo que a segunda constitui cerca de 80% da celulose presente em vegetais superiores.

A principal diferença entre as estruturas paralela e anti-paralela reside no em-pacotamento tri-dimensional das várias camadas de celulose. O empacotamento anti-paralelo permite a formação de uma malha mais rígida de ligações de hidrogê-nio, resultando em uma estrutura mais estável e de menor energia. Na verdade, este fato explica o por quê de não ser possível reverter uma transformação de celulose I em celulose II - tal transformação é considerada termodinamicamente proibida, pois resulta em uma diminuição da entropia do sistema (Sarko, 1986).

É importante salientar que a estrutura da celulose I forma-se apenas sob cir-cunstâncias muitos especiais, como aquelas presentes na biossíntese. A condição fundamental parece ser a síntese simultânea e unidirecional de várias cadeias de celulose, imediatamente seguida por um mecanismo que permita o fenômeno da cristalização ou ordenação molecular (Sarko, 1986). Na verdade, este parece ser o mecanismo utilizado por bactérias como o Acetobacter xylinum, um microorganis-mo capaz de produzir celulose de alta cristalinidade. Já outros autores sugerem que a formação biológica de celulose I depende da associação extracelular de (1→4)-β-D-glucanas pré-sintetizadas, cuja progressiva estabilização supramolecular é conferida pela formação de ligações de hidrogênio em uma etapa de natureza não-enzimática. Neste modelo, a microfibrila nascente formar-se-ia a partir de associações laterais entre cadeias adjacentes, envolvendo ligações de hidrogênio entre as hidroxilas O-3 e O-6 de cadeias vizinhas. Tais associações formariam camadas cujas faces seriam hidrofóbicas com bordas hidrofílicas. O subsequente empacotamento entre cama-das (lamelas monomoleculares) estabilizar-se-ia através de interações hidrofóbicas (Young, 1986).

A observação de que a estrutura supramolecular da celulose (microfibrila) possui bordas iminentemente hidrofílicas é de extrema importância para a com-preensão de várias de suas propriedades intrínsecas. Considerando-se a existência de bordas hidrofílicas e interações hidrofóbicas interplanares, supõe-se que a


microfibrila permita ambos os tipos de interação através destas duas “superfícies” distintas.

Estima-se que cerca de 40% da hidroxilas totais existentes em microfibrilas celulósicas estejam na superfície. Sabendo-se, portanto, que um número apreciável de moléculas encontram-se confinadas no interior da estrutura cristalina, não é difícil imaginar que as principais reações de modificação da celulose dependam de sua área superficial e que o aumento da eficiência de um processo de hidrólise ou conversão dependa do aumento da área superficial disponível para interação com o agente externo, quer químico ou biológico (Fan et al., 1987; Ooshima et al., 1990; Singh et al., 1991; Ramos, 1992a).

1.2. HEMICELULOSES

As hemiceluloses constituem cerca de 20 a 30% da madeira, sendo predomi-nantemente encontradas nas paredes celulares primárias e secundárias, podendo ainda ocorrer na lamela média (Lewin e Goldstein, 1991).

Da madeira deslignificada, muitas vezes referida como holocelulose, as hemi-celuloses podem ser extraídas por soluções alcalinas aquosas, sendo classificadas em dois grupos: precipitável ou não precipitável mediante neutralização a partir da adição de ácido mineral diluído (Sjöström, 1993; Biermann,1996). Portanto, as hemiceluloses representam uma classe bastante heterogênea de polissacarídeos.

Fisicamente, as hemiceluloses são sólidos brancos raramente cristalinos e, quimicamente, compõem uma classe de polissacarídeos cujos blocos construtivos se constituem de carboidratos de 5 e 6 átomos de carbono, sendo xilose e arabinose (pentoses) e glucose, manose, galactose e ácido 4-O-metil-D-glucurônico (hexoses) seus principais constituintes (Lewin e Goldstein, 1991; Sjöström, 1993; Biermann, 1996).

Hemiceluloses foram por muito tempo consideradas como intermediários na biossíntese da celulose, mas hoje sabe-se que são heteropolissacarídeos formados por rotas sintéticas distintas (Sjöström, 1993; Biermann, 1996).

Galactoglucomananas são as principais hemiceluloses de coníferas, corres-pondendo a cerca de 20% em massa. Conforme a Figura 3, possuem cadeia linear

FIGURA 3.Estrutura de uma

galactoglucomanana, com a ligação

β–(1→4) em evidência (Biermann, 1996).


formada por ligações do tipo β−(1→4) entre unidades de D-glucopiranose e D-ma-nopiranose, (Sjöström, 1993; Biermann, 1996).

Arabinoglucuronoxilanas também estão presentes em coníferas, (5-10%) e possuem cadeia principal com ligações do tipo β−(1→4) entre moléculas de D-xilopiranose, com substituição parcial em C-2 pelo ácido 4-O-metil-D-glucurônico e em C-3 pela L-arabinofuranose. A estrutura genérica desses polissacarídeos en-contra-se na Figura 4, onde as ligações α e β dos principais substituintes estão em evidência (Sjöström, 1993; Biermann, 1996).

O-Acetil-4-O-metil-glucuronoxilanas são as principais hemiceluloses de folho-sas e, dependendo da espécie, correspondem a 15 a 30% de seu peso seco. A cadeia principal é composta de unidades de D-xilopiranose unidas por ligações β−(1→4), com substituição parcial da xilose pelo ácido 4-O-metil-glucurônico em C-2 e por grupamentos O-acetil em C-2 e C-3 da xilose. São em média 7 substituições acetíli-cas para cada grupo de 10 unidades de xilose na cadeia principal, conforme a Figura 5 (Sjöström, 1993).

Além das xilanas, as folhosas contêm cerca de 2 a 5% de glucomananas, as quais são compostas por unidades de D-glucopiranose e D-manopiranose unidas por ligações β−(1→4), conforme a Figura 6. A relação glucose:manose varia entre 1:2 e 1:1, dependendo da espécie de madeira (Biermann, 1996).

1.3. LIGNINA

A palavra lignina vem do latim “lignum”, que significa madeira. Trata-se de um dos principais componentes dos tecidos de gimnospermas e angiospermas, ocorrendo em vegetais de tecidos vasculares. Sabe-se que a lignina tem um impor-tante papel no transporte de água, nutrientes e metabólitos, sendo responsável pela resistência mecânica de vegetais, além de proteger os tecidos lignificados contra o ataque de microorganismos. Vegetais primitivos como fungos, algas e líquenes, não são lignificados (Carioca, 1984; Mesquita, 1990).

A literatura, durante os últimos cento e cinqüenta anos, tem demonstrado in-teresse científico sobre a lignina. Neste longo tempo de estudo, foi possível concluir que a lignina é uma substância amorfa, de natureza aromática e complexa, que constitui parte das paredes celulares e da lamela média dos vegetais.

FIGURA 4.Estrutura de uma arabinoglucuronoxilana. Em detalhe, a ligação β–(1→4) e as ligações α–(1→2) e α–(1→3) do ácido 4-O-metil-glucurônico e da L-arabinose, (Biermann, 1996).


FIGURA 5.Estrutura da O-

acetil-4-O-metil-glucuronoxilana. Em

detalhe a ligação β−(1→4) da cadeia

principal e a ligação α−(1→2) do ácido

4-O-metil-glucurônico (Biermann, 1996).

FIGURA 6.Estrutura da

glucomanana, com a ligação β-(1→4) em detalhe (Biermann,

1996).

Anselme Payen foi o primeiro a reconhecer a natureza complexa da madeira (Payen, 1821, citado por Sjöström, 1993). Através de tratamentos da madeira com ácido nítrico, foi o primeiro a identificar a existência de duas substâncias diferen-tes: a primeira, um resíduo fibroso e que possuía a mesma composição do amido, o qual denominou de “celulose”, e a segunda, um material rico em carbono, a que se referiu como “material incrustante”, que supostamente intermeava a celulose na madeira. O termo “lignina” foi somente introduzido por Schulze em 1865. Três anos mais tarde, Erdmann observou que catecol e ácido protocatequínico eram formados na fusão alcalina da madeira e concluiu que o constituinte não celulósico era de natureza aromática. Em 1890, Benedikt e Bamberger demonstraram que grupos metoxílicos estavam presentes nos tecidos da madeira, mas, eram ausentes em amostras de celulose pura (Sjöström, 1993).

O desenvolvimento de alguns processos de polpação, especialmente o proces-so sulfito, despertou um grande interesse sobre as reações envolvendo a lignina e, em conexão com seus estudos sobre a composição de ligninas sulfonadas, Klason introduziu em 1897 a idéia de que a lignina estava quimicamente relacionada ao álcool coniferílico. Sua hipótese foi baseada no fato de que o aquecimento do ál-cool coniferílico com soluções de bissulfito acidificado produzia o ácido sulfônico correspondente, que Klason acreditava ser similar à estrutura das ligninas sulfonadas (Sjöström, 1993).

O estudo químico de ligninas evoluiu a partir da análise dos produtos de suas reações de hidrólise, oxidação com nitrobenzeno (Freudenberg, 1968; Adler, 1977) e etanólise (Cramer, 1939), que permitiram concluir que as ligninas são formadas a partir de unidades básicas arilpropanóides (Freudenberg, 1968) (Figura 7). Através da análise dos produtos dessas reações, foi possível elucidar os principais tipos de subestruturas das ligninas e constatar que estas realmente variam em concentração


de espécie para espécie e, até mesmo, dentro da mesma espécie, dependendo da natureza e de seu modo de obtenção (Adler, 1977).

As ligninas podem ser classificadas segundo sua origem (nativa ou industrial), tipo de procedimento utilizado para extraí-la (seja diretamente do vegetal, por reação química ou por extração com solventes após moagem) e, finalmente, pelo tipo de planta industrial que a produz (como as indústrias de celulose e de pro-dução de furfural a partir de madeira ou de cana-de-açúcar) (Casey, 1982).

A lignina é um dos três constituintes principais da madeira. É um polímero natural proveniente da condensação desidrogenativa de três álcoois precursores: álcool coniferílico, álcool sinapílico e álcool p-cumarílico (Figura 7). Sendo assim, define-se a lignina como um polímero constituído de unidades arilpropanóides, do tipo C

6C

3 ou, simplesmente, C

9, denominadas de guaiacilpropano, siringilpropano

e p-hidroxifenilpropano, respectivamente. Diferentemente da celulose e de outros polímeros naturais, as ligninas apresen-

tam uma estrutura macromolecular em que as unidades monoméricas não se repe-tem de forma regular e encontram-se entrelaçadas por diferentes tipos de ligações (Freudenberg, 1968), tais como ligações carbono-carbono entre as cadeias alifáticas C

3 (β-β’, α-α’, α-β’), entre as cadeias alifáticas e os anéis aromáticos (β-5’, β-1’,

α-1’, β-6’) e entre carbonos aromáticos (5-5’), além de ligações etéreas envolvendo cadeias alifáticas e anéis aromáticos (β-O-4’, α-O-4’, α-γ’).

Em 1974, Nimz propôs um arranjo para a lignina de faia (Nimz, 1974) (Fagus silvatica), que é um tipo de folhosa. Em 1992, Morais propôs um fragmento repre-sentativo da lignina do Eucalyptus grandis (Morais, 1993), o qual está mostrado na Figura 8.

Apesar de todos os estudos realizados até hoje sobre a lignina, muitos pontos relativos à sua estrutura ainda não se encontram esclarecidos, mesmo consideran-do-se a grande contribuição trazida pela aplicação de técnicas modernas de análise instrumental. Ela difere nitidamente dos polissacarídeos por ser um composto aro-mático, amorfo e isotrópico, que está presente em maior concentração nos espaços

FIGURA 7.Estrutura dos álcoois precursores de ligninas: A: álcool coniferílico, B: álcool sinapílico e C: álcool p-cumarílico.


intercelulares, também chamados de lamela média (Sjöström, 1993; Freudenberg, 1968).

1.4. COMPONENTES MINORITÁRIOS

Os componentes minoritários da madeira incluem uma variedade de compos-tos orgânicos, sendo que nenhuma espécie vegetal os contém em sua totalidade. A presença relativa destes é governada por uma série de fatores, entre os quais merece maior destaque os de natureza genética e climática (D’Almeida, 1988).

Os constituintes menores não residem na parede celular da planta e dividem-se, basicamente, em duas classes. A primeira classe engloba materiais conhecidos como extrativos por serem extraíveis em água, solventes orgânicos neutros, ou volatilizados por arraste de vapor. A segunda classe engloba materiais que não são comumente extraíveis com os agentes mencionados, como, por exemplo, compos-tos inorgânicos, proteínas e substâncias pécticas. Esses constituintes minoritários são freqüentemente responsáveis por determinadas características da planta, como cor, cheiro, resistência natural ao apodrecimento, sabor e propriedades abrasivas (D’Almeida, 1988).

É comum a denominação de resina para uma determinada classe de extra-tivos. Este termo, no entanto, caracteriza mais a condição física do que designa compostos químicos. Chama-se de resina uma série de compostos diferentes que inibem a cristalização. Deste modo, os seguintes compostos podem ser encontrados

FIGURA 8.Fragmento da estrutura proposta para a lignina

do E. grandis (Morais, 1992).


como componentes de resinas: terpenos, lignanas, estilbenos, flavonóides e outros aromáticos. Além dessas substâncias, outros compostos orgânicos podem estar presentes nos extrativos, como gorduras, ceras, ácidos graxos, álcoois, esteróides e hidrocarbonetos de elevada massa molar.

Os terpenos podem ser considerados múltiplos de unidades do isopreno (2-metil-butadieno). De acordo com o número destas unidades, podem ser sub-divididos em várias classes como: monoterpenos (2 unidades); sesquiterpenos (3 unidades); diterpenos (4 unidades); sesterpenos (5 unidades); e triterpenos (6 unidades).

Os extrativos de coníferas contêm, geralmente, todas as classes de terpenos, exceto os sesterpenos, que são raros (D’Almeida, 1988). Como exemplo, a terebin-tina, óleo volátil das coníferas, consiste principalmente de monoterpenos, sendo os mais importantes o α-pineno, o β-pineno e o limoneno.

Graxas são definidas como ésteres de ácidos graxos com glicerol (ésteres glice-rídicos), enquanto que ceras são ésteres de ácidos graxos com álcoois de alta massa molecular. Graxas e ceras são extraíveis da madeira com solventes orgânicos (éter de petróleo, acetona, éter etílico etc.), sendo que nas substâncias extraíveis de folho-sas ainda se podem encontrar aminoácidos, carboidratos e alcalóides (D’Almeida, 1988).

Nos extrativos de coníferas, também se encontram vários compostos fenóli-cos, dos quais alguns são resíduos e subprodutos da biossíntese da lignina. Estes compostos podem ser classificados em: (a) fenóis simples, como a vanilina, p-hi-droxibenzaldeído e coniferaldeído; (b) lignanas, que são estruturas formadas por acoplamento oxidativo de duas unidades fenilpropanóides; (c) estilbenos, que são derivados do 1,2-difeniletileno contendo ligações duplas conjugadas; (d) flavonói-des, que são derivados da flavona (2-fenil-benzopirona) com esqueleto carbônico do tipo C

6C

3C

6; e (e) taninos, que correspondem a compostos fenólicos que vão

desde fenóis simples até sistemas de flavonóides condensados. Substâncias não extraíveis são, na sua grande maioria, formadas por compos-

tos inorgânicos e estão presentes na madeira em teores inferiores a 1%. São cons-tituídos, principalmente, por sulfatos, fosfatos, oxalatos, carbonatos e silicatos de cálcio, de potássio e de magnésio, além de um grande número de outros elementos em quantidades muito pequenas (traços) (D’Almeida, 1988).

A maioria dos compostos inorgânicos está combinada com substâncias or-gânicas e possui funções fisiológicas, exercendo, assim, papel importante no me-tabolismo da planta. Além dos minerais, se encaixam nesta série as pectinas que são, essencialmente, polímeros de ácido galacturônico não extraíveis em solventes orgânicos neutros.

2. Métodos Analíticos Convencionais para Caracterização de Materiais CelulósicosToda biomassa celulósica residual é composta em sua maioria por três subs-

tâncias naturais, a celulose, a hemicelulose e a lignina (Roelofsen, 1959; Butterfield


and Meylan, 1980). Conforme o exposto acima, as moléculas de celulose formam uma estrutura altamente organizada cuja estabilização depende principalmente de ligações de hidrogênio intra- e intermoleculares (Figura 2). Tal associação resulta em uma estrutura rígida altamente resistente a agentes químicos e biológicos (Puri, 1984; Fan et al., 1987; Sinitsyn et al., 1991). Porém, apesar de suas propriedades pa-racristalinas, a estrutura da celulose apresenta regiões amorfas que correspondem a aproximadamente 30-40% de sua massa. Por esta razão, vários autores têm postula-do que a decomposição da celulose ocorre inicialmente através destas regiões amor-fas e que o aumento de sua reatividade, durante o processo de pré-tratamento, pode ser correlacionado com o aumento relativo de seu caráter amorfo (amorfogênese).

Em termos práticos, a composição química de materiais celulósicos nativos e pré-tratados é comumente baseada na determinação de lignina de Klason (lignina insolúvel em ácido sulfúrico), através do método “TAPPI T222 os-74”. Esta análise, embora relativamente simples, deve ser precedida por uma etapa de remoção dos extrativos existentes na matéria, principalmente devido ao envolvimento destas substâncias de baixa massa molecular em reações de condensação cujos produtos, devido a critérios de insolubilidade em soluções ácidas diluídas, podem ser errone-amente quantificados como lignina (Puls, 1993).

Segundo a técnica original, aproximadamente 1 g do material seco e moído (20-40 mesh) deve ser tratado com 15 mL de uma solução de ácido sulfúrico 24 ± 0,1 N (72%) por 2 h a 20 ± 1°C. Durante esta fase de pré-hidrólise, a mistura deve ser constantemente agitada com um bastão de vidro para que ocorra melhor solubilização (e/ou hidrólise parcial) dos polissacarídeos constituintes da matéria. Em seguida, a mistura deve ser diluída cuidadosamente a uma concentração de aproximadamente 3% em ácido sulfúrico e mantida sob refluxo por 4 h (alternati-vamente, pode-se substituir esta etapa pela hidrólise em autoclave a 121°C por 1 h) (Gomide e Demuner, 1986; Barnett et al., 1992). Após o refluxo, o hidrolizado total deve ser filtrado através de um filtro de porcelana com porosidade média e o ma-terial insolúvel em ácido (lignina) lavado a quente e posteriormente quantificado gravimetricamente. A lignina parcialmente solubilizada em ácido durante o pro-cesso também pode ser determinada por espectrofotometria, utilizando o método “TAPPI Useful 250” (Barnett et al., 1992; Silva, 1995).

Dando continuidade ao procedimento de Klason, a composição em carboi-dratos monoméricos do material celulósico é determinada no produto de hidrólise ácida por cromatografia a líquido de alta eficiência (HPLC) ou cromatografia a gás após derivatização dos açúcares a acetatos de alditóis. No entanto, em ambos os casos, as concentrações de açúcares obtidas cromatograficamente devem ser corri-gidas por um fator correspondente à labilidade ácida de cada um dos carboidratos quantificados. É importante salientar que, devido a heterogeneidade de materiais de natureza celulósica, a significância estatística de cada análise exige um número mínimo de três repetições, de forma a permitir que o cálculo de coeficientes de variação representativos (Puls, 1993).


Devido à maior simplicidade em sua execução, métodos de HPLC têm sido mais comumente empregados na caracterização dos hidrolisados decorrentes da análise de Klason. Como o hidrolisado é ácido, colunas de troca iônica podem ser empregadas para a análise de modo a não exigir nenhuma etapa de neutralização. A Figura 9 fornece um exemplo de corrida cromatográfica, utilizando uma coluna Aminex HPX-87H (Bio-Rad) sob eluição com ácido sulfúrico 8 mM a 65°C, em que os carboidratos foram detectados por refratometria diferencial (Ramos, 1992). Esta técnica é perfeitamente aplicável a hidrolisados de folhosas ou angiospermas, em que a hemicelulose predominante é uma heteroxilana, mas apresenta o incon-veniente de não resolver entre os monossacarídeos manose, galactose e xilose. Por esta razão, outras colunas cromatográficas (SugarPak, da Waters, ou Aminex HPX-87P, da Bio-Rad), que exigem neutralização do hidrolisado para análise, precisam ser empregadas para caracterizar materiais lignocelulósicos mais complexos, como os derivados de coníferas.

A mesma análise cromatográfica mostrada acima também pode ser estendida à quantificação de furfural e hidroximetilfurfural, que correspondem aos produtos de desidratação de pentoses e hexoses, respectivamente. No entanto, para assegurar uma boa análise quantitativa destes componentes, a detecção deve ser preferencial-mente realizada por espectrofotometria no UV, no comprimento de onda de 280 nm. A Figura 10 apresenta um cromatograma característico deste procedimento analítico, cujas curvas de calibração usualmente atendem aos critérios mais rígidos de quimiometria.

A importância da quantificação do furfural e do hidroximetilfurfural já foi enfatizada em muitos trabalhos associados à caracterização da fitobiomassa. No entanto, os procedimentos empregados para este fim variam bastante. Silva (1995) propôs o emprego de cromatografia a líquido de fase reversa quimicamente ligada para a quantificação destes produtos de desidratação de açúcares. Neste procedi-mento, furfural e hidroximetilfurfural, além de compostos fenólicos eventualmente presentes nos hidrolisados, são adsorvidos em matriz de fase reversa do tipo Sep-pack C18 (Waters) em que carboidratos como hexoses e pentoses não são retidos. Com isto, a análise de carboidratos por cromatografia de troca iônica fornece cro-matogramas mais limpos, com a vantagem adicional de que a coluna cromatográfi-ca é preservada da contaminação com componentes de baixa polaridade presentes nos hidrolisados. O material de baixa polaridade, retido no cartucho de adsorção, é dessorvido por lavagem com metanol e o adsorbato analisado subsequentemen-te por cromatografia a líquido em coluna de fase reversa, fornecendo tempos de retenção bem menores do que os eventualmente observados em colunas de troca iônica (vide Figura 10). A diferença entre os dois métodos é a de que as Figuras 9 e 10 são oriundas de uma única corrida cromatográfica, enquanto que o método descrito por Silva (1995) exige dois procedimentos cromatográficos precedidos de uma etapa de extração em fase sólida para separar os componentes presen-tes nos hidrolisados da biomassa. Por outro lado, a principal desvantagem do


5E+5

4E+5

3E+5

2E+5

1E+5

0E+04 6 8 10 12 14 16

Resp

osta

do

dete

ctor

(RID

)

Tempo de retençao (min)

ácido sulfurico

celobiose

glucose

xilose

arabinose ácido acético

FIGURA 9.Análise cromatográfica (HPLC) dos hidrolisados

de Klason de uma amostra de bagaço de

cana. O pico majoritário corresponde ao ácido

sulfúrico utilizado para hidrólise, cuja remoção

não é necessária para esta análise.

procedimento realizado por troca iônica é o tempo prolongado de análise, que praticamente exige a disponibilidade de sistemas automáticos de injeção (“auto-sampler”) para permitir a análise seqüencial e ininterrupta de várias amostras de hidrolisado.

A falta de resolução e/ou eficiência nos métodos de HPLC pode ser compen-sada pelo emprego de métodos de cromatografia a gás para a separação e quanti-ficação individual dos carboidratos presentes na fitobiomassa. O procedimento para esta análise é relativamente longo, mas o resultado é deveras compensador

600.000

10


hidroximetilfurfural

furfural

18 26 34 42 50 58

500.000

400.000

300.000

200.000

100.000

0

A (2

80 n

m)

FIGURA 10.Análise cromatográfica

(HPLC) dos produtos de desidratação de

pentoses e hexoses presentes nos

hidrolisados de Klason do bagaço de cana.


(Figura 11). A coluna capilar geralmente empregada para esta análise correspon-de a uma OV225 (ou outra similar) de 30 metros, onde o inositol é comumente empregado como padrão interno (Blakeney et al., 1993). Na verdade, este pro-cedimento é absolutamente fundamental porque acetatos de alditol apresentam diferentes fatores de resposta para detectores de ionização de chama (FID). Outra preocupação relevante é a recuperação dos açúcares ao longo do processo de de-rivatização, que envolve a hidrólise ácida dos polissacarídeos, seguida de redução com boroidreto de sódio e preparo dos alditóis para acetilação com anidrido acético em piridina.

Naturalmente, a evolução dos métodos cromatográficos de análise tem facili-tado muito a caracterização de amostras complexas. Um exemplo disto está rela-cionado à detecção em cromatografia de alta resolução, muitas vezes empregando métodos espectrométricos de vanguarda como a ressonância magnética nuclear e a espectrometria de massas. Por exemplo, se a detecção de massas é feita através do monitoramento de íons individuais previamente selecionados, informações univariadas altamente fidedignas podem ser obtidas mesmo em situações onde a resolução cromatográfica não seja satisfatória.

A análise da celulose por espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) pode fornecer dados interessantes sobre a sua estrutura, particu-larmente na caracterização de grupos funcionais importantes e na determinação de parâmetros estruturais como o grau de cristalinidade (vide abaixo). Porém, como o FTIR não se presta à análise quantitativa tanto quanto à qualitativa, resultados conclusivos são muitas vezes decorrentes da análise comparativa de espectros gera-dos sob as mesmas condições experimentais. Para facilitar esta análise comparativa, recomenda-se que os espectros sejam normalizados pela absorbância característica

FIGURA 11.Análise cromatográfica (GC) dos carboidratos presentes em hidrolizados de polpas kraft de eucalipto, após derivatização dos mesmos a acetatos de alditol (o inositol corresponde ao padrão interno da análise).

14000

6


arabinitol

7 8 9 10 11 12

12000

10000

8000

6000

4000

2000

Resp

osta

do

dete

ctor

(FID

)

013 14

xylitol

manitol

galactitol

glucitol

inositol (PI)


do carbono anomérico C1 (900 cm-1) através de cálculos matemáticos, tornando-

os equivalentes a todos os materiais celulósicos em análise. Dentre as principais bandas atribuídas à celulose em espectros de FTIR, constam: 3200-3400 cm-1, que correspondem à deformação axial de O-H em grupamentos hidroxila associados; 2800-2950 cm-1, que representa os estiramentos simétricos das ligações C-H em grupos metílicos e metilênicos; 800-1500 cm-1, que congrega as absorções corres-pondentes à impressão digital dos carboidratos; 1100-1200 cm-1, que representa as deformações axiais de éteres; 900 cm-1, que representa vibração característica da ligação glicosídica do tipo β; e a banda em 1640 cm-1, que se deve à água adsorvida ou à presença de carbonilas conjugadas e/ou insaturações provavelmente resultan-tes da oxidação de carboidratos e/ou de fragmentos contaminantes de lignina (vide Figura 12).

A análise por FTIR é geralmente realizada a partir de pastilhas de KBr, prepara-das em prensa apropriada na presença de concentração conhecida do material celu-lósico previamente moído (1 a 2% em massa seca). Os espectros no infravermelho próximo são geralmente gravados de 4000 a 400 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e coleta de 32 interferogramas por espectro antes da aplicação da transformada de Fourier. Alternativamente, os espectros de FTIR podem ser gerados a partir de ma-teriais celulósicos utilizando-se da técnica de reflectância difusa (ou “DRIFT”), cuja excecução dispensa a confecção de pastilhas de KBr e, por conseguinte, a moagem das fibras celulósicas. Embora menos comuns, outras regiões do espectro do infra-vermelho, como o infravermelho próximo (NIR) e a espectroscopia Raman, tam-bém têm sido aplicadas com sucesso na caracterização de materiais celulósicos.

3. Métodos Analíticos Não Convencionais3.1. DETERMINAÇÃO DO GRAU DE CRISTALINIDADE DA CELULOSE

A estrutura supramolecular da celulose pode ser caracterizada através de mé-todos que permitam a determinação de sua cristalinidade e grau de polimerização.

500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500

100

80

60

40

20

0

Número de onda (cm-1)

Tran

smitâ

ncia

(%)

FIGURA 12.Espectrometria no infravermelho com

transformada de Fourier de polpa kraft

branqueada em pastilha de KBr a 1% (m/m).


Segundo Sarko (1986), citado por Ramos (1992), a natureza cristalina da celulose foi primeiro estabelecida usando microscopia de luz polarizada, mas a confirmação desta hipótese somente foi possível com o desenvolvimento da difratometria de raios-X. Cada plano cristalográfico da unidade espacial da celulose é representado no difratograma de raios-X por um pico a um ângulo de difração característico. Embora, vários planos cristalográficos (hkl) contribuam para o padrão de difração da celulose, as reflexões obtidas nos planos (101), (101) e (002) são, em geral, do-minantes. Esses planos correspondem a picos centrados nos ângulos de difração (2θ ou ângulo de Bragg) de 14,6, 16,2 e 22,6 graus, respectivamente, quando uti-lizada como fonte de radiação a linha alfa do cobre (CuKα = 0,154 nm). Porém, quando a linha alfa do cobalto (CoKα = 0,179 nm com filtro de Ni) é utilizada, há um deslocamento homogêneo do difratograma em relação à linha alfa do cobre de aproximadamente + 3,5 graus (Ramos, 1992). Este deslocamento não causa qualquer alteração analítica na determinação do índice de cristalinidade, havendo perfeita equivalência entre os perfis obtidos por difração de raios-X em qualquer um destes casos.

A cristalinidade é geralmente avaliada por difração de raios-X (Sarko, 1986; Ramos et al., 1993b), empregando o método empírico de Segal et al. (1959) (Figura 13). Neste método, (a) a região cristalina é estimada pela intensidade de difração no plano (hkl) = (002), correspondente a um ângulo de Bragg (2θ) de 22,5o, (b) a região amorfa é caracterizada pela intensidade mínima na região de 2θ = 18,5o e (c) o índice de cristalinidade é calculado através da seguinte expressão:

8 12 16 20 24 28 32 36

100

80

60

40

20

0

Angulo de Bragg (2 Θ)

Inte

nsid

ade

rela

tiva

(%)

FIGURA 13.Difração de raios-X de polpa kraft branqueada, com a identificação das intensidades utilizadas na relação empírica de Segal et al. (1959). Valores em parêntesis indicam diferentes planos cristalográficos e seus respectivos (hkl).

(101) (101)(021)

(002)

(040)

IAM ICR


No entanto, a interpretação dos dados de difração de raios-X deve sempre ser muito cuidadosa, principalmente quando este método é utilizado para avaliar o efeito de um processo hidrolítico e/ou degradativo da celulose. Conforme dito anteriormente, à medida que a superfície das fibrilas (ou mesmo os cristalitos, em uma menor dimensão) de celulose são atacadas por agentes químicos (ácidos minerais) ou biológicos (enzimas), moléculas de menor grau de polimerização são geradas. Estas moléculas, durante o preparo da amostra para difração de raios-X, são suscetíveis à recristalização devido à remoção de água por processos como a lio-filização, muitas vezes mascarando o real efeito causado pelo processo degradativo em estudo (Atalla, 1984; Ramos et al., 1993).

Outros métodos analíticos, tais como a ressonância magnética nuclear de 13C no estado sólido (Newman and Hemmingson, 1994; Evans et al., 1995) e a espectrometria no infravermelho (FTIR) do material compactado em pastilhas de KBr (Evans et al., 1995), também têm sido sugeridos para a determinação da cristalinidade. O trabalho publicado por Evans et al. (1995) traz uma excelente discussão sobre cada um destes métodos, cuja abordagem vai além dos objetivos deste ensaio.

Em decorrência destes estudos, foi proposto que a celulose nativa é composta por duas formas cristalinas alomórficas, chamadas de Iα e Iβ. Assim, a celulose nativa foi classificada em duas famílias: a família das celuloses bacterianas (Valonia e Acetobacter), onde a celulose é rica na forma Iα, e a família das fibras vegetais (ra-mie e algodão), onde a forma Iβ é predominante. Um aspecto do dimorfismo Iα/Iβ da celulose é que a forma Iα é metaestável e pode ser rapidamente convertida em Iβ por tratamento térmico na presença de NaOH (Sugiyama et al., 1991; Newman, 1994).

O tamanho da molécula de celulose nativa é inferior a 5 μm, o que corresponde a um tamanho de cadeia de aproximadamente 10000 unidades de anidroglucose (AnGlc). O menor elemento de construção do esqueleto celulósico é considerado por muitos como a fibrila elementar, formada por um agregado de moléculas de celulose nas quais regiões altamente ordenadas (cristalinas) alternam-se com re-giões menos ordenadas (amorfas). As fibrilas elementares formam as microfibrilas (Figura 2) que, por sua vez, formam as fibras de celulose. Dada a esta estrutura macromolecular, a celulose possui alta resistência à tensão e é insolúvel em muitos solventes (Nevell e Zeronian, 1985; Fengel e Wegener, 1989). Por outro lado, a proporção entre regiões ordenadas e desordenadas varia consideravelmente em decorrência da origem da amostra. Assim, a celulose do algodão é mais cristalina do que a celulose da madeira, que possui índice de cristalinidade entre 50 a 70% (Sjöström, 1993).

3.2. DETERMINAÇÃO DO GRAU DE POLIMERIZAÇÃO DA CELULOSE

Juntamente com o grau de organização molecular ou cristalinidade, o grau de polimerização é também um dos principais parâmetros para avaliação da estrutu-


ra molecular da celulose. Classicamente, esta propriedade tem sido determinada em solução mediante o uso de solventes reativos como complexos nitrogenados contendo íons metálicos, geralmente cobre ou cádmio (por exemplo, cuoxam, cuproetilenodiamina ou cadoxen). Com base nas propriedades viscosimétricas da solução obtida, avaliadas por viscosimetria capilar, conclusões sobre massa mole-cular média, polidispersidade e conformação do polímero podem ser obtidas com relativa facilidade (Fengel e Wegener, 1989).

Outros métodos podem também ser utilizados para avaliação das proprieda-des poliméricas da celulose. Por exemplo, o número molecular médio (ou média aritmética das massas moleculares, MM

N) pode ser medido por osmometria ou pela

determinação do número relativo de grupos redutores terminais, enquanto que a massa molecular média (ou média ponderada das massas moleculares, MM

M) pode

ser deduzida a partir de dados obtidos por espalhamento de luz. Para a celulose, a relação entre massa molecular (MM) e grau de polimerização (GP) é de GP=MM/162, onde 162 é a massa molecular de uma unidade de anidroglucose. A razão MM

M/ MM

N é a medida de polidispersidade, que corresponde à largura da distri-

buição em massas moleculares (Nevell e Zeronian, 1985; Fengel e Wegener, 1989).Cada unidade D-glucopiranosídica dentro da cadeia de celulose contém três

grupos OH reativos, dois secundários (OH-2 e OH-3) e um primário (OH-6). Os álcoois primários e secundários na celulose reagem do mesmo modo que substân-cias simples de constituição química similar. Estes grupamentos podem ser, por-tanto, rapidamente oxidados, esterificados e/ou convertidos em éteres.

Utilizando-se de métodos controlados de derivatização à ésteres de celulose, vários protocolos de síntese têm sido propostos para adequar a investigação do grau de polimerização da celulose a métodos cromatográficos como a cromato-grafia de permeação em gel (GPC), de cujos perfis se pode obter dados estruturais mais refinados como a distribuição em massas moleculares de amostras nativas e parcialmente hidrolisadas. Um destes métodos preconiza a utilização da reação de carbamilação, cujo produto (celulose per-carbamilada) é suscetível à CPG por ser perfeitamente solúvel em tetrahidrofurano (Valtasaari and Saarela, 1975; Schroeder e Haigh, 1979; Kossler et al., 1981; Miller et al., 1991). A análise de outros derivados da celulose, tais como o seu produto de nitração, permitem igualmente com que se determine o grau de polimerização da celulose, desde que sempre assistidos por métodos de calibração universal. Porém, nestes casos, os derivados obtidos são me-nos estáveis do que aquele obtido pela reação de carbamilação (Wood et al., 1986; Ramos et al., 1993, 1999).

O derivado per-carbamilado pode ser obtido por reação com isocianato de fenila em meio contendo piridina ou sulfóxido de dimetila (DMSO) (Ramos, 1992; Ramos et al., 1993b, 1999b). A Figura 14 apresenta o perfil cromatográfico obtido a partir dos derivados tricarbamilados da celulose presente no algodão e em polpas celulósicas branqueadas do tipo kraft. Obviamente, a celulose do algodão apresenta


massas moleculares superiores aos da polpa kraft, pois esta última é decorrente de um processo quimicamente degenerativo e hidrolítico (polpação kraft).

A massa molecular da celulose varia significativamente, dependendo da ori-gem da amostra. Por exemplo, a celulose encontrada nas fibras de rami possui uma massa molecular da ordem de 50.000 u.m.a., o que corresponde a um grau de po-limerização (GP) de aproximadamente 300 unidades de anidroglucose, enquanto que a celulose de origem bacteriana possui um GP da ordem de 7.000 unidades de anidroglucose ou mais. Celulose oriunda de plantas superiores pode atingir GP su-periores a 10.000, ou seja, na faixa de 2 a 3 milhões de u.m.a. (Fengel and Wegener, 1989). Todos os processos que envolvem o isolamento e utilização da celulose para fins industriais geram uma diminuição radical de seu GP. Processos de polpação do tipo kraft fazem com que o GP da celulose encontrada na madeira caia para a faixa de 1.000 a 1.300, enquanto que outros processos como a hidrólise ácida podem gerar decréscimos ainda mais contundentes em GP, chegando a valores limites da ordem de 250 a 300 unidades de anidroglucose (Fan et al., 1987). Este produto celulósico de alta cristalinidade, a que chamamos de celulose microcristalina, tem grande aceitação no mercado e serve a uma série de aplicações nas indústrias farma-cêutica (como excipiente para fármacos), de cosméticos, de alimentos e de aditivos para os mais variados fins.

polpa de Pinus

0

Resp

osta

Nor

mal

izad

a do

Det

ecto

r

Grau de Polimerizacão

10 100 1.000

algodão

20

40

60

100

80

10.000

FIGURA 14.Análise de celulose

per-carbamilada por cromatografia de

permeação em gel, indicando a distribuição em massas moleculares

do polímero oriundo de fibras de algodão

hidrófilo e polpa kraft branqueada de Pinus

spp.


O termo celulose microcristalina se originou da observação que, durante o tra-tamento ácido de celulose das mais diversas origens, o produto parcialmente hidro-lisado adquiria uma cristalinidade cada vez maior, simultaneamente ao decréscimo gradativo em seu GP médio. Teoricamente, o processo de hidrólise age sobre o ma-terial celulósico eliminando as regiões amorfas que interligam as regiões cristalinas de maior organização molecular, gerando um produto altamente homogêneo e es-truturalmente definido (Fan et al., 1987). Mesmo aqueles oligômeros parcialmente hidrolisados, que prevaleceram ainda desorganizados em sua orientação espacial, sofrem uma reorientação “catalisada” pela retirada da água durante o processo de secagem para comercialização. Isto resulta em um processo de recristalização ou redeposição de forma organizada na superfície do agregado, reforçando o caráter cristalino do produto (Atalla, 1984).

A redução do GP da celulose não ocorre de uma forma homogênea e uniforme. Mesmo a partir de uma distribuição de moléculas bastante uniformes, métodos de degradação parcial da molécula levam a um aumento da polidispersidade (ou po-lidispersividade) do produto, caracterizando assim a geração de sub-populações de moléculas ou oligômeros que se distribuem ao longo de uma grande faixa de mas-sas moleculares. Tal efeito é devido a vários fatores, dos quais o mais importante é o ataque inicialmente superficial ao agregado molecular cristalino, gerando gradati-vamente uma maior variedade de fragmentos e o eventual acúmulo de oligômeros à medida que a degradação progride para as regiões mais internas do compósito (Ramos et al., 1993b, 1999b).

3.3. CARACTERIZAÇÃO DE EXTRATIVOS DE POLPA E MADEIRA Esta seção enfoca fundamentalmente os principais métodos analíticos para

caracterização dos extrativos lipofílicos de madeira e polpa. Embora geralmente classificados de acordo com a sua localização e função no tecido vegetal, os extra-tivos também são agrupados de acordo com a sua polaridade e solubilidade em diferentes solventes, como demonstra a Tabela 1.

Na maioria dos casos, é necessário isolar os extrativos das amostras antes de proceder as suas respectivas análises. A extração de amostras sólidas usualmente se realiza com extratores Soxhlet ou Soxtec. Este último requer menos da metade do tempo de extração e permite o tratamento simultâneo de até seis amostras (Sitholé et. al. 1991).

Vários tipos de solventes podem ser utilizados para a extração de amostras de madeira, polpa e papel. Atualmente, se utilizam os seguintes solventes, expressos em relação ao volume: etanol, etanol:benzeno (1:2), etanol:tolueno (1:2), acetona, acetona:água (9:1) e diclorometano, assim como outros alcanos como o hexano.

Um novo método padrão SCAN (SCAN – CM 49:93) substituiu o diclorome-tano por acetona para a extração de polpas celulósicas porque, apesar de um bom solvente, o diclorometano apresenta certos riscos ambientais e para a saúde. Na verdade, a acetona tem sido amplamente utilizada para extração desde os anos 70 e


foi há muito selecionada como solvente de referência no Canadá (CPPA Standard G13 e G20).

A acetona, ou ainda melhor, a acetona:água (9:1), é um solvente efetivo para os componentes resínicos da madeira. Trata-se de um sistema inerte, estável e seguro. No entanto, quando comparada ao diclorometano, a acetona apresenta a desvan-tagem de também extrair alguns componentes hidrofílicos importantes, tais como açúcares simples e fenil glicosídeos.

A análise de extrativos pode ser realizada em três níveis: a) Quantificação de extrativos totais (por gravimetria ou outra determinação); b) Determinação de diferentes grupos de componentes; c) Análise de componentes individuais (algumas vezes precedida por uma etapa

de separação de diferentes componentes ou grupos de componentes) Para a análise de rotina e controle de qualidade, a quantificação gravimétrica

de extrativos totais pode ser considerada suficiente. No entanto, não são raras as situações em que informações detalhadas sobre componentes individuais, como triglicerídeos, esteróis, ácidos graxos e ácidos resínicos, se fazem necessárias para estudos de otimização de processos.

Os diferentes tipos de componentes presentes nos extrativos podem ser deter-minados por várias técnicas cromatográficas, como as de fase gasosa (GC) e fase líquida de alta eficiência (HPLC), de fluido supercrítico (SFC) e de camada delgada (TLC).

A grande resolução alcançada com GC, utilizando colunas capilares curtas, torna este método uma excelente técnica para análise de misturas multicompo-nentes complexas, como são os extrativos da madeira. A combinação de GC com a

Tabela 1. Classificação dos extrativos de madeira e polpa (Holmbom, 1999a.)

Localização

Componentes,

solubilidade e

ocorrência

Canais

resiníferos

Células

ParenquimáticasCerne

Zona de

crescimento

e câmbio

Agua ascendente,

seiva

Principais

componentes

Ácidos resínicos,

monoterpenos e

outros terpenos

Graxas, ácidos

graxos e esteróis

Substâncias

fenólicas

Glicosídeos,

açúcares, amido

e proteínas

Solubilidade em:

Alcanos +++ +++ 0 0 0

Éter dietílico,

DCM+++ +++ ++ 0 0

Acetona +++ +++ +++ ++ +

Etanol ++ ++ +++ + +

Água 0 0 + +++ ++

Ocorrência ConíferasTodas as espécies

de madeira

Geralmente

coníferas

Todas as espécies

de madeira

Todas as espécies

de madeira

+++: facilmente solúvel; ++: solúvel; +: ligeramente solúvel; 0: insolúvel.


espectrometria de massa (GC/MS) permite a obtenção de informações qualitativas complementares e é adequada à identificação dos componentes individuais presen-tes nas amostras. A Figura 15 mostra cromatogramas de GC dos extratos de acetona de diferentes amostras de madeiras.

Métodos de HPLC têm sido igualmente utilizados para a análise de grupos de extrativos nos modos de exclusão por tamanho (HPSEC) e fase reversa (RP). Uma boa separação dos principais componentes da resina pode ser obtida no modo SEC usando colunas de poliestireno entrecruzado e tetrahidrofurano como fase móvel. A principal limitação desta análise é a superposição comumente observada entre esteróis e ácidos graxos.

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Fatty

acids

Resin

acids

std

Lignans SterolsSterols

std

0,2 %

std

SterylSteryl

estersesters Triglycerides

Fatty

acids

std

std=cholesterol

0,2 %

std

Sterols

SterylSteryl

estersesters TriglyceridesTriglycerides

Spruce heartwood (1 g wood, 2 mg std)

Birch wood (1 g wood, 2 mg std)

FIGURA 15.GC de extratos em acetona de madeira de spruce e birch (Holmbom,1999b)


A cromatografía de camada delgada (TLC) é uma técnica conveniente e econômica para a análise de resinas. A TLC geralmente proporciona uma boa visualização da composição da amostra, mas não oferece qualquer precisão como método quantitativo. Portanto, a TLC é apropiada para a separação preparativa dos componentes da resina para posterior análise por métodos mais detalhistas como a cromatografia de fase gasosa (GC).

A necessidade de derivatização tem sido considerada uma desvantagem do GC, quando comparado às técnicas de fase líquida (HPLC). No entanto, esta etapa não é muito demorada para a análise de extrativos se comparada com o tempo neces-sário para a secagem, moagem e extração da amostra, seguida da evaporação total do solvente.

A HPSEC pode ser realizada sem derivatização, apesar de que a metilação geralmente melhora a separação de ácidos resínicos e ácidos graxos. Ademais, esta técnica permite o isolamento de frações ou grupos de componentes que poderão ser separados para posterior análise dos componentes individuais.

8.3

min

16:0

17:0

ai

17:0

std

18:3

18:2

18:1

18:0

P IPSa

Pal

LeD

eAb

AB

+ 2

0:3

20:0

Neo

21:0

std

18.9

min

5.8

min

16:0

18:0

P

Sa

IP20

:3Pa

l + L

e DeA

b

Ab

Neo

16.5

min

TMS esters

Methyl esters

FIGURA 16.Análise por GC de

ácidos graxos e ácidos resínicos derivados do processo kraft,

na forma de metil e trimetilsilil ésteres.

Ácidos graxos identificados:

16:0-20:0, saturados; 18:3, pinolénico;

18:2, linoleico; 18:1, oléico;

20:3, 5,11,14-eicosatrienóico.

Ácidos resínicos: P, pimárico;

IP, isopimárico; Pal, palústrico;

Lê, levopimárico; Ab, abiético;

Neo, neoabiético.


A cromatografía de fluido supercrítico (SFC) é uma técnica que apresenta semelhanças ao GC e ao HPLC. Como no GC, pode-se fazer uso do detector de ionização de chama (FID) e, como no HPLC, permite a análise direta e rápida dos extratos de madeira e polpa sem hidrólise ou qualquer tipo de derivatização. A separação é similar à obtida por GC, embora não tenha sido possível obter boas separações entre esteróis e triglicerídeos.

Devido a sua alta resolução e eficiência, o GC com colunas capilares proporciona a separação dos componentes individuais da resina, ainda que sem nenhum pré-fracionamento dos extratos. Como exemplo, a Figura 16 apresenta a separação, em coluna capilar de dimetilpolisiloxano de 30 m de comprimento, dos ésteres metílicos e trimetilsilil derivados de ácidos graxos, ácidos resínicos, álcoois graxos e esteróis.

3.4. DETERMINAÇÃO DE ÁCIDOS URÔNICOS EM POLPAS O método para a determinação dos ácidos urónicos utilizado por Simão e co-

laboradores (2005a,b) é uma modificação do método proposto por Blumenkrantz e Asboe-Hansen (1973), que foi desenvolvido originalmente para a determinação de mucopolissacarídeos ácidos em materiais biológicos. O método baseia-se na formação de um grupo cromóforo de cor rosa resultante da reação dos ácidos urônicos, previamente tratados com o reagente 2-hidroxibifenila (ou 2-fenilfenol). Segundo Blumenkrantz e Asboe-Hansen (1973), a cor obtida é estável e o método apresenta melhores sensibilidade e especificidade que outros métodos colorimétri-cos propostos até a data, usando os reagentes carbazol e orcinol. No entanto, não é conhecido o mecanismo desta reação.

No trabalho de Simão (2007), cuja descrição se segue, foram introduzidas algumas modificações no procedimento original, de modo a utilizar uma maior quantidade de polpa por amostra. As amostras de polpa ou de madeira moída são previamente hidrolisadas através de um método baseado na hidrólise de Saeman: a 0,02 g de madeira ou polpa juntam-se 400 μL de ácido sulfúrico a 72%. A mistura é colocada num banho térmico a 25ºC durante 3 horas, após as quais se adicionam 4,4 mL de água ultra-pura, diminuindo assim a concentração do ácido sulfúrico para 1 M. Em seguida, coloca-se a amostra em um banho térmico a 100 ºC durante 1 hora.

As amostras assim hidrolisadas são centrifugadas e o líquido sobrenadante é recolhido. Este é então diluído de modo a que a concentração de ácidos urônicos produza uma absorvância dentro dos limites da validade da Lei de Beer-Lambert (entre 0,2 e 0,6). Para cada amostra são utilizados cinco tubos de ensaio, em cada um dos quais se introduz 1 mL da solução. Adicionam-se 6 mL de uma solução de tetraborato de sódio 0,0125 M em ácido sulfúrico concentrado. A mistura é agitada em agitador Vortex e colocada em banho térmico a 100ºC durante 10 minutos, ao fim dos quais é colocada em banho de gelo durante 5 minutos. Posteriormente, 200 μL de uma solução de 2-hidroxibifenila 0,15% em NaOH 0,5% são adicionados a quatro dos cinco tubos envolvidos no ensaio. Depois de agitada a mistura, a absor-


vância é lida a um comprimento de onda de 520 nm. Como alguns açúcares neutros geram cor na reação com a solução de tetraborato de sódio e ácido sulfúrico, um branco deve sempre ser efetuado em cada ensaio (5º tubo de ensaio), no qual o rea-gente 2-hidroxibifenila deve ser substituído por uma solução de NaOH 0,5%.

No trabalho de Simão (2007), foram ainda efetuados testes de repetibilidade tendo esta sido calculada através da análise de madeiras de E. globulus em 35 en-saios. Obteve-se um valor de 0,34%, em base madeira, para uma média de 5,2%, com um grau de confiança de 95%. A Figura 17 apresenta o histograma dos valores obtidos.

A técnica colorimétrica utilizada para determinação dos ácidos urônicos quantifica tanto o ácido metilglucurônico como os ácidos galacturônico e glucurô-nico. Uma vez que na madeira de folhosas existem apenas quantidades residuais destes últimos (Sjöstrom, 1989), é comum considerar, neste tipo de madeiras, que todos os ácidos urônicos determinados por esta técnica correspondem a ácidos metilglucurônicos (GlcA). Nas polpas kraft, por sua vez, existem também ácidos hexenurônicos (HexA) formados durante o cozimento alcalino. Contudo, estes são degradados em grande extensão nas condições analíticas associadas à referida téc-nica colorimétrica, pelo que não é necessário efetuar qualquer correção dos valores experimentais.

Para quantificar os ácidos urônicos, é necessário construir uma curva de cali-bração utilizando soluções de concentrações diferentes de ácido galacturônico. O gráfico da Figura 18 apresenta uma curva de calibração deste tipo. Como se pode observar nesta representação, verificou-se uma variação linear da absorvância (Abs) com a quantidade de ácido galacturônico (Gal) quando esta variou entre 23 e 50 μg/ml, correspondendo a absorvâncias inferiores a cerca de 0,6 (lidas em um espec-

FIGURA 17.Histograma dos teores

de ácido glucurônico (GlcA) na madeira de E. globulus (Simão, 2007).

0

Núm

ero

de o

bser

vaçõ

es

[GIcA] (% odw)

4.4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8


trofotômetro Beckman DU-600). O reagente colorimétrico tinha uma pureza de 90% (Aldrich), enquanto que a do padrão era de 99% (Riedel). A correlação obtida foi:

Gal (μg/ml) = 5,0 + 181,5*Abs R2=0,9972

3.5. DETERMINAÇÃO DE ÁCIDOS HEXENURÔNICOS EM POLPAS Sabe-se que folhosas como o Eucalyptus spp. contêm um alto teor de 4-O-

metil-glucuronoxilanas e que as unidades de ácido 4-O-metil-glucurônico podem contribuir com até 5% de sua massa seca (Carvalho, 1999). Estas unidades, duran-te o processo de polpação, são parcialmente convertidas no ácido hexenurônico (HexA) por desmetoxilação seguida de um rearranjo interno (Figura 19).

A ocorrência de altos teores de HexA em polpas kraft representa a extensão com que as hemiceluloses foram degradadas durante o processo. A formação e a

Avs

orvâ

ncia

Ácido galacturônico (μg/mL)

00 20 40 60 80 100 120

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

FIGURA 18.Curva de calibração utilizada nos ensaios para a determinação dos ácidos urónicos (Simão, 2007).

FIGURA 19.Mecanismo de formação do ácido 2-furóico em meio ácido, a partir do ácido hexenurônico (Teleman et al. 1996)


estabilidade do ácido hexenurônico é muito influenciada pelas condições de cozi-mento, em especial pela temperatura e pela carga alcalina (Buchert, 1995). Assim, polpas marrons obtidas sob diferentes condições de polpação (diferentes severida-des) apresentam diferenças no conteúdo destes ácidos carboxílicos.

A existência de ácidos hexenurônicos (HexA) em polpas kraft era, até há pouco tempo, desconhecida porque estes compostos degradam durante procedimentos de hidrólise ácida (Johansson e Samuelson, 1977; Teleman et al., 1996). Os primeiros autores a detectar a presença destes ácidos em polpas kraft (Buchert et al., 1995) substituíram a tradicional hidrólise ácida por uma hidrólise enzimática, utilizando depois as técnicas de RMN e HPLC para determinar a composição dos carboidratos da polpa.

Desde então, vários métodos foram desenvolvidos para a detecção e quantifica-ção destes ácidos hexenurônicos. Tenkanen et al. (1999) fizeram uma comparação dos três principais métodos desenvolvidos até a data: o método VTT, que consiste na hidrólise enzimática das polpas seguida de análise dos carboidratos por HPA-EC-PAD (Tenkanen et al., 1995); o método HUT, que consiste em uma hidrólise ácida seletiva com formato de sódio, seguida de análise por espectrofotometria no UV (Vuorinen et al., 1999); e o método KTH, que consiste em uma hidrólise com acetato de mercúrio e reação com ácido tiobarbitúrico, produzindo uma cor rosa que é quantificada por espectrofotometria no visível (Gellerstedt e Li, 1996). Mais recentemente, Jiang et al. (2001) propuseram um método de determinação dos HexA por hidrólise com ácido sulfúrico e análise dos ácidos furóicos resultantes da reação por cromatografia de troca iônica com detecção por condutividade suprimi-da. No entanto, até o momento, não existe um método considerado padrão para a determinação destes compostos em polpas kraft.

Ácidos hexenurônicos têm sido comumente medidos pelo método descrito por Jiang et al. (2001) nos hidrolisados ácidos de polpas kraft. A análise dos hi-drolisados pode ser realizada por HPLC utilizando uma coluna com fase reversa quimicamente ligada (octadecilsilano ou C18). A análise quantitativa é geralmente efetuada por padronização externa utilizando concentrações crescentes de ácido 2-furóico, que corresponde ao produto de hidrólise ácida dos ácidos hexenurônicos presentes na polpa. Para este fim, o monitoramento do eluato da coluna é efetuado por espectrofotometria no ultravioleta, no comprimento de onda máximo de ab-sorção deste analito (254 nm).

Como a ligação glicosídica que ancora os HexA à hemicelulose residual é de natureza lábil ao ataque de ácidos minerais, o procedimento cromatográfico de-pende de uma etapa hidrolítica com ácido sulfúrico diluído cujo rendimento em ácido 2-furóico é de difícil determinação. Assim, não é possível garantir que 100% dos HexA existentes nas polpas seja liberado em solução mediante este tratamento. Apesar disso, o procedimento baseado em hidrólise ácida tem sido amplamente utilizado para a análise destas estruturas em polpas celulósicas.


A determinação do teor de HexA em polpas, no âmbito dos trabalhos de Pe-droso (2001), Pedroso e Carvalho (2003), Simão (2007) e Simão et al. (2005a,b), foi feita com base no método proposto por Chai et al. (2001). Estes autores desenvol-veram uma metodologia que permite a determinação do teor de HexA em polpas através de uma hidrólise com uma solução de cloreto de mercúrio (II) em acetato de sódio. Os produtos da hidrólise são quantificados através de espectrofotometria no UV. A hidrólise com cloreto de mercúrio é semelhante à hidrólise com acetato de mercúrio que está incluída no método KTH; contudo, ao contrário do acetato de mercúrio, o cloreto de mercúrio tem uma absorvância muito baixa na região do UV, o que permite a determinação dos HexA por espectrofotometria sem a influên-cia deste reagente. Para corrigir a contribuição da lignina dissolvida na absorvância medida por este método, os autores utilizaram uma técnica de medição em dois comprimentos de onda diferentes (260 e 290 nm), tendo encontrado uma razão de 1,2 entre as intensidades de absorção atribuídas à lignina.

No trabalho de Pedroso (2001), a temperatura e o tempo desta reação foram otimizados, sendo de 70ºC e 70 min para polpas cruas de E. globulus, respectiva-mente. Por sua vez, no trabalho de Simão (2007), as quantidades foram modifica-das em relação à metodologia original de modo a permitir a análise de uma maior quantidade de polpa por amostra, tendo sido realizados também testes para deter-minar os tempos de reação mais adequados. A solução aquosa de hidrólise é com-posta por cloreto de mercúrio (HgCl

2) 0,6% em acetato de sódio (CH

3COONa)

0,7%, o que mantém a solução neutra (pH 6 a 7). A necessidade de adicionar um composto tampão é devida ao fato do HgCl

2 ser extremamente ácido e degradar os

HexA em compostos furânicos. Por exemplo, para preparar 500 mL de solução, são necessários 2,99 g de HgCl

2 e 3,50 g de CH

3COONa. É ainda importante ressaltar

que a solução deve ser guardada em um local escuro, à temperatura ambiente, e que estará em boas condições enquanto não apresentar qualquer precipitação.

Como procedimento experimental, juntam-se 0,2 g de madeira ou polpa com 40 mL de uma solução de cloreto de mercúrio/acetato de sódio. A mistura é agitada em agitador Vortex e colocada em banho térmico a 70 ºC com agitação durante 70 min. Após este tempo, as amostras são colocadas em gelo durante 10 min e centri-fugadas durante 5 min a uma velocidade de 2700 rpm. Se necessário, procede-se ainda à filtração do sobrenadante. O sobrenadante é colocado em uma célula de quartzo com um percurso óptico de 10 mm e a absorvância é lida a 260 nm e a 290 nm. O teor de HexA na polpa é calculado a partir da expressão desenvolvida por Chai et al. (2001):

CHexA=0,287A260-1,2A290 ·V

W

em que CHexA

é o teor de HexA em mmol/kg odp, A260

e A290

são as absorvâncias a 260 e 290 nm, V é o volume da solução de hidrólise em mL, e w é a massa seca em g da amostra de polpa.


No trabalho de Simão (2007), para cada amostra de polpa foram realizadas no mínimo três réplicas. A repetibilidade do método foi calculada através de uma aná-lise ANOVA, obtendo-se um valor de 3,08 mmol/kg com um intervalo de confiança de 95% para uma média de valores de 19,54 mmol/kg. Os teores de HexA podem ser posteriormente convertidos em percentagem da massa de madeira inicial, considerada mais adequada para estudos cinéticos, multiplicando-se pela massa molecular de 176 g/mol e pelo rendimento.

Segundo Chai et al. (2001), as amostras de polpas não necessitam de extração prévia com solventes, tendo o mesmo sido confirmado por Pedroso (2001). De fato, Pedroso (2001) obteve 54,8 e 54,5 mmol HexA/kg de polpa, respectivamente, para uma polpa kraft crua de E. globulus, não extraída e extraída com diclorome-tano. Pedroso (2001) também estudou a influência da dimensão das partículas de polpa, tendo obtido resultados de HexA inferiores em polpas moídas em moinho de facas do tipo Wiley.

4. ConclusãoA caracterização de materiais lignocelulósicos é uma difícil tarefa experimental

cuja solução exige a aplicação de uma diversidade de métodos analíticos de van-guarda. Uma das principais justificativas para este comportamento está relacionada à íntima associação que existe entre os seus componentes majoritários, celulose, hemiceluloses e lignina. Cada um destes componentes tem características químicas próprias e nenhum método é capaz de caracterizá-los simultaneamente sem gerar alguma ambigüidade, perdas de processo ou erros experimentais. Por esta razão, o grande desafio que acompanha estes procedimentos é o fechamento de um balan-ço de massas aceitável, isento de respostas ambíguas e de artefatos experimentais. Este capítulo teve como objetivos revisar as bases da química de materiais lignoce-lulósicos e abordar alguns dos principais métodos instrumentais que vêm sendo empregados para sua caracterização. Detalhes sobre outros métodos analíticos não abordados neste ensaio poderão ser obtidos em artigos científicos ou revisões bi-bliográficas amplamente disponíveis na literatura especializada.

Bibliografia 1. Adler, E. (1977). Lignin chemistry: past, present and future, Wood Sci. Tech-

nol., 11, 169. 2. Atalla, R. V.; Ellis, J. D.; Schroeder, L. R. (1984). Some effects of elevated tem-

peratures on the structure of cellulose and its transformation. J. Wood Chem. Technol., 4, 465-482.

3. Baker, A. D.; Engel, R. (1992). Carbohydrates. In: Organic chemistry, West, St. Paul, USA. pp. 932-972.

4. Barnett, C.; Loferski, K.; Wartman, C. (1982). Experimental procedures routinely applied in the wood chemistry laboratory. Department of Forest Products, University of Madison, Madison, USA.


5. Blakeneny, A. B.; Harris, P. J.; Henry, R. J.; Stone, B. A. (1993). A simple and rapid preparation of alditol acetates for monosaccharide analysis. Carbohydr. Res., 113, 291-299.

6. Blumenkrantz, N.; Asboe-Hansen, G. (1973), “New Method for Quantitative Determination of Uronic Acids”. Anal. Biochem., 54, 484.

7. Buchert, J.; Teleman, A.; Harjunpää, V.; Tenkanen, M.; Viikari, L.; Vuorinen, T. (1995), “Effect of Cooking and Bleaching on the Structure of Xylan in Con-ventional Pine Kraft Pulp” Tappi J., 78 (11), 125.

8. Butterfield, B. G.; Meylan, B. A. (1980). Three-dimensional structure of wood - na ultrastructural approach. Chapman & Hall, New York, pp. 56-90.

9. Carioca, J. O. B.; Arora, H. L. Biomassa, fundamentos e aplicações tecnológi-cas, São Paulo: Ed. UFC, 1984. 180 p.

10. Carvalho, M. G. V. S. (1999). Efeito das variáveis de cozimento nas caracterís-ticas químicas de pastas kraft de Eucalyptus globulus. Tese de Doutoramento, Universidade de Coimbra, Coimbra, Portugal.

11. Chai, X.-S.; Zhu, J. Y.; Li, J. (2001). “A Simple and Rapid Method to Determine Hexeneuronic Acid Groups in Chemical Pulps”. J. Pulp Paper Sci., 27 (5), 165.

12. Cramer, A. B.; Hunter, R. D.; Hibbert, H. (1939). Contribution to characteri-sation of analytical and technical lignins. (2) Physical-chemical and electron microscopical studies. J. Am. Chem. Soc., 61, 509.

13. D’Almeida, M. L. O. Composição química dos materiais lignocelulósicos. In: I - Celulose e Papel: tecnologia de fabricação da pasta celulósica. 1 ed. São Paulo: Instituto de Pesquisas do Estado de São Paulo, 1978, v.1.

14. Dence, C. W.; Reeve, D. W. Pulping Bleaching: Principles and Pratice. Atlanta: Tappi. 1996.

15. Evans, R.; Newman, R. H.; Roick, U. C.; Suckling I. D.; Wallis, A. F. A. (1995). Changes in cellulose crystallinity during kraft pulping, Comparison of infrared, X-ray diffraction and solid state NMR results. Holzforschung, 49, 498-504.

16. Fan, L. T., Gharpuray, M. M.; Lee, Y.-H. (1987). Cellulose hydrolysis, Spring-er-Verlag, New York.

17. Fengel, D.; Wegener, G. (1989). Wood-Chemistry, Ultrastruture and Reac-tions, Walter de Gruyter, Berlin, New York.

18. Freudenberg, K.; Neish, A. C. Constitution and biosynthesis of lignin. Berlin, Heidelberg: Springer, 1986. 298p.

19. Gellerstedt, G.; Li, J. (1996). “An HPLC method for the quantitative determi-nation of hexeneuronic acid groups in chemical pulps”. Carbohydr. Res., 294, 41-51.

20. Gomide, J. L.; Demuner, B. J. (1986). Determinação do teor de lignina em material lenhoso: método Klason modificado. O Papel, 47, 36-38.

21. Holmbom, B. (1999a) Chap. 5 Extractives. In Analytical Methods in Wood Chemistry, Pulping and Papermaking. Eero Sjöstrom and Raimo Alén (Eds.). p.126.


22. Holmbom, B. (1999b) Extractives. In: “Analytical Methods in Wood Chemis-try, Pulping and Papermaking”, Eero Sjöstrom and Raimo Alén (Eds.). p.142.

23. Jiang, Z.-H.; Audet, A.; Sullivan, J.; Van Lierop, B.; Berry, R. (2001) A New Method for Quantifying Hexenuronic Acid Groups in Chemical Pulps. J. Pulp Paper Sci., 27 (3), 92.

24. Johansson, M. H.; Samuelson, O. (1977). Epimerization and Degradation of 2-O-(4-O-methyl-α-D-glucopyranosyluronic acid)-D-xylitol in Alkaline Me-dium Carbohyd. Res., 54, 295.

25. Kuhad, R. C.; Singh, A. (1993). Lignocellulose biotechnology: current and future prospects. Critical Reviews in Biotechnology, 13, 151-172.

26. Mesquita, A. L. S. (1990) A indústria de celulose e papel. O Papel, 51, 65. 27. Morais, S. A. L. Contribuição ao estudo químico e espectroscópico da lignina

de madeira moída do Eucalyptus grandis: isolamento, quantificação e análise estrutural. Belo Horizonte: UFMG, 1992. 260p. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade Federal de Minas Gerais, 1992.

28. Nevell, T. P.; Zeronian, S. H. Cellulose Chemistry and its Applications, Ellis Horwood Limited, New York, 1995.

29. Newman, R. H.; Hemmingson, J. A. (1994). Carbon-13 NMR distinction between categories of molecular order and disorder in cellulose. Cellulose, 2, 95-110.

30. Ooshima, H.; Burns, D. S.; Converse, A. O. (1990). Adsorption of cellulase from Trichoderma reseei on cellulose and lignacious residue in wood pretreated by dilute sulfuric acid with explosive decompression. Biotechnol. Bioeng., 36, 446-452.

31. Örsa, F.; Holmbom, B. J. (1994) Pulp Paper Sci 20(12):J361. 32. Pedroso, A. I. (2001). “Influência das condições de cozimento no teor de ácidos

hexenurónicos em pastas kraft de Eucalyptus globulus”, trabalho de seminário, Dep. Engª Química, Coimbra.

33. Pedroso, A. I.; Carvalho, M. G. (2003), “Alkaline pulping of Portuguese Eucalyptus globulus: Effect on Hexenuronic Acid Content”, Journal of Pulp and Paper Science, 29(5), 150-154.

34. Preston, R. D. (1986) Natural celluloses. In: Cellulose-Structure, Modification and Hydrolysis, R. A. Young and R. M. Rowell (eds.), John Wiley, New York, USA, 3-28.

35. Puls, J. (1993) Substrate analysis of forest and agricultural wastes. In: Biocon-version of Forest and Agricultural Plant Residues, J. N. Saddler (ed.), CAB International, Wallingford, UK. 349 p.

36. Puri, V. P. (1984). Effect of crystallinity and degree of polymerization of cellu-lose on enzymatic saccharification. Biotechnol. Bioeng., 26, 1219-1222.

37. Ramos, L. P. (1992). Steam pretreatment and enzymatic hydrolysis of Eucalyp-tus viminalis chips. Tese apresentada e defendida junto a Coordenação de Pós-


graduação da Universidade de Ottawa para a obtenção do grau de Doutor em Filosofia (Ph.D.).

38. Ramos, L. P.; Saddler, J. N. (1994b) Bioconversion of wood residues: Me-chanisms involved in pretreating and hydrolyzing lignocellulosic materials. In: Enzymatic Conversion of Biomass for Fuels Production, Himmel, M. E., Baker, J. D. and Overend, R. P., eds., American Chemical Society/ACS Sympo-sium Series 566, Washington, pp. 325-341.

39. Ramos, L. P. Determination of cellulose degree of polimerization using gel per-meation chromatography and universal calibration. In: 7TH Brazilian Sympo-sium On The Chemistry Of Lignins And Other Components. Belo Horizonte, 2001. Anais... Viçosa: Universidade Federal de Viçosa. p. 17-24.

40. Ramos, L. P.; Breuil, C.; Saddler, J. N. (1993a) The use of enzyme recycle and the influence of sugar accumulation on cellulose hydrolysis by Trichoderma cellulases. Enzyme Microb. Technol., 15, 19-25.

41. Ramos, L. P.; Mathias, A. L.; Cotrim, A. R.; Silva, F. T.; Chen, C.-L. (1999a) The role of alkali-insoluble lignin on the enzymatic hydrolysis of steam-explo-ded wood residues. J. Agric. Food Chem., 47, 2295-2302.

42. Ramos, L. P.; Nazhad, M. M.; Saddler, J. N. (1993b) Influence of enzymatic hydrolysis on the morphology and fine structure of pretreated cellulosic resi-dues. Enzyme Microb. Technol., 15, 821-831.

43. Ramos, L. P.; Zandoná Filho, A.; Deschamps, F. C.; Saddler, J. N. (1999b) The effect of Trichoderma cellulases on the fine structure of a bleached softwood kraft pulp. Enzyme Microb. Technol., 24, 371-380.

44. Roelofsen, P. A. (1959). The plant cell wall, Borntraeger, Berlin. 45. Sarko, A. (1986) Recent X-ray crystallographic studies of celluloses. In: Cellu-

lose - Structure,Modification and Hydrolysis, R. A. Young and R. M. Rowell (eds.), John Wiley, New York, USA, 29-50.

46. Segal, L.; Creely J. J.; Martin A. E.; Conrad C. M. (1959). An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-ray di-ffractometer. Text.Res. J., 29, 786-793.

47. Silva, F. T. (1995) Obtenção de insumos químicos a partir do aproveitamento integral do bagaço de cana. Tese de Doutoramento, Instituto de Química, Uni-versidade Estadual de Campinas, São Paulo.

48. Simão, J. P. F.; Egas, A. P. V.; Baptista, C. M. S. G.; Carvalho, M. G.; Castro, J. A. A. M. (2005a) “Evolution of Methylglucuronic and Hexenuronic Acid Con-tents of Eucalyptus globulus pulp during Kraft delignification” Ind Eng Chem Res, 44(9), 2990-2996.

49. Simão, J. P. F.; Egas, A. P. V.; Baptista, C. M. S. G.; Carvalho, M. G. 2005b, “Heterogeneous Kinetic Model for the Methylglucuronic and Hexenuronic Acids Reactions During Kraft Pulping of Eucalyptus globulus” Ind Eng Chem Res, 44(9):2997-3002.

50. Simão, J. P. F. (2007). “Cinética das Etapas do Cozimento Kraft” tese de douto-ramento, em preparação, Universidade de Coimbra.

51. Singh, A.; Kumar, P. K. R.; Schugerl, K. (1991). Adsorption of cellulases during saccharification of cellulosic residues. J. Biotechnol., 18, 205-221.

52. Sinitsyn, A. P.; Gusakov, A.V.; Vlasenko, E. Y. (1991). Effect of structural and physico-chemical features of cellulosic substrates on the efficiency of enzyma-tic hydrolysis. Appl. Biochem. Biotechnol., 30, 43-59.

53. Sitholé, B. B., Vollstaedt, P., Allen, L. H. (1991). Comparison of soxtec and soxlet systems for determining extractives content. Tappi J. 74 (11), 187-191.

54. Sjöström, E. (1989) “The Origin of Charge in Cellulosic Fibers”, Nordic Pulp Pap. Res, 2, 90-93.

55. Sjöström, E., Wood chemistry, fundamentals and applications. 2. ed. Califor-nia: Academic Press, 1993. 215p.

56. Solomons, T. W. G. (1996). Carbohydrates. In: Organic chemistry, 6a. ed., John Wiley, New York, USA. pp. 1046-1087.

57. Teleman, A.; Hausalo, T.; Tenkanen, M.; Vuorinen, T. (1996). “Identification of the acidic degradation products of hexenuronic acid and characterisation of hexenuronic acid-substituted xylooligosaccharides by NMR spectroscopy” Carbohydr. Res., 280, 197-208.

58. Tenkanen, M.; Gellerstedt, G.; Vuorinen, T.; Teleman, A.; Perttula, M.; Li, J.; Buchert, J. (1999), “Determination of Hexenuronic Acid in Softwood Kraft Pulps by Three Different Methods”. J. Pulp Paper Sci., 25 (9), 306.

59. Tenkanen, M.; Hausalo, T.; Siikaho, M.; Buchert, J.; Viikari, L. (1995). “Use of Enzymes in Combination with Anion Exchange Chromatography in the Analysis of Carbohydrate Composition of Kraft Pulps”. Proc. 8th Intl. Symp. Wood Pulping Chem., Helsinki, III, 189-184.

60. Valtasaari, L.; Saarela, K. (1975). Determination of chain length distribution of cellulose by gel permeation chromatography using the tricarbanilate derivati-ve. Paperi ja Puu, 57, 5-10.

61. Vuorinen, T.; Fagerström, P.; Buchert, J.; Tenkanen, M.; Teleman, A. (1999). “Selective Hydrolysis of Hexenuronic Acid Groups and its Application in ECF and TCF Bleaching of Kraft Pulps”. J. Pulp Paper Sci., 25 (5), 155-162

62. Wallis, A. F. A.; Wearne, R. H. (1997). Characterization of resin in radiata pine woods, bisulfite pulps and mill pitch samples. Appita J. 50(5), 409-414.

63. Wood, B. F.; Conner, A. H.; Hill, C. G. Jr. (1986) The effect of precipitation on the molecular weight distribution of cellulose tricarbanilate. J. Appl. Polym. Sci., 32, 3703-3712.

64. Young, R. A. (1986). Structure, swelling and bonding of cellulose fibers. In: Ce-llulose-Structure, Modification and Hydrolysis, R. A. Young and R. M. Rowell (eds.), John Wiley, New York, USA. 91-12.

1. IntroducciónLa industria de la celulosa y del papel ha experimentado cambios drásticos en

las últimas décadas que, en buena medida, se han dirigido a conseguir una produc-ción sostenible que conserve el medioambiente. En esta situación la biotecnología se ha presentado como una posible solución e investigadores de todo el mundo han buscado la forma de transferir a la industria del papel los procesos de degradación de la madera que se encuentran en la naturaleza. Producción de pulpa (biopulpeo), blanqueo de pulpa kraft (bioblanqueo), eliminación del pitch y de stickies han sido algunas de las aplicaciones que mayor interés han recibido. Algunos de estas apli-caciones, como la eliminación del pitch o el blanqueo mejorado con xilanasas, ya se han probado en la industria. Otras, como el biopulpeo plantean aún dudas sobre su viabilidad.

HONGOS DE PUDRICIÓN DE LA MADERA

Se sabe que los principales responsables de la pudrición natural de la madera son los hongos. Sus diferentes especies pueden atacar la madera de formas variadas, pero se han identificado tres tipos de pudrición que se conocen como pudrición blanda, parda y blanca. La primera de ellas está producida principalmente por hongos ascomicetos y deuteromicetos; se da en condiciones de elevada humedad y se caracteriza por la aparición en la pared secundaria de la fibra de cavidades cilíndricas. El nombre deriva del reblandecimiento producido en la superficie de la madera. Los hongos degradan la celulosa y hemicelulosas y su modo de actuación es el ataque superficial de las fibras y su penetración hacia el interior una vez destruida la primera capa (diferencia con los otros modos de pudrición).

La pudrición parda está causada por hongos de los géneros Lentinus y Phelli-nus, entre otros. Degradan la celulosa y las hemicelulosas y dejan casi inalterada la lignina o provocan en ella degradaciones como la desmetoxilación de sus anillos fenólicos (González y col., 2005). El enriquecimiento en lignina hace que la madera tome el color pardo que da nombre a esta clase de pudrición. Las hifas de estos hon-gos se encuentran en el lumen de la fibra desde donde pueden penetrar a otra fibra contigua a través de las punteaduras o por perforaciones causadas por su efecto. El

CAPÍTULO VIIIBIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA FABRICACIÓN DE PULPA Y PAPEL

J. Carlos Villar GutiérrezColaboradores: Javier González Molina / José Mª Carbajo García


modo de ataque es por tanto desde la pared secundaria hacia la primaria y es más frecuente en las especies coníferas.

La pudrición blanca, causada principalmente por hongos basidiomicetos, afecta a todos los componentes mayoritarios de la madera: celulosa, hemicelulosas y lignina y con preferencia a las maderas de especies frondosas (angiospermas). Este tipo de pudrición es el que centra el mayor interés del biopulpeo, en especial con aquellos hongos que muestren un comportamiento más selectivo, degradando lignina y dejando lo más inalteradas posibles las cadenas de polisacáridos.

Esta selectividad para la degradación de los materiales lignocelulósicos es solo parcial, sin embargo, desde finales del siglo XIX, se conoce que en ciertas zonas de la pluviselva andina del sur de Chile se produce un fenómeno de deslignificación de la madera muy extendido (Phillipi, 1893). La madera degradada por este proceso, denominada “huempe” por los indios mapuches o “palo podrido” por los coloniza-dores españoles, ya era empleada por los primeros para la alimentación animal. No se conoce bien el porqué de la selectividad de este caso, pero se ha atribuido tanto a factores climatológicos como a la presencia de ciertas especies de hongos, o a la de especies forestales endémicas con relaciones carbono–nitrógeno altas. No obstante, en el “huempe” la celulosa se encuentra parcialmente degradada y el residuo no es útil para su empleo como materia prima papelera.

La principal conclusión a extraer de este proceso natural es la posibilidad de que los hongos de pudrición blanca degraden la lignina, aunque se habrá de pro-curar que el ataque se produzca de forma selectiva para no dañar la estructura de la celulosa y permitir su uso papelero. Por ello conviene diferenciar entre los hongos de podredumbre blanca que degradan a la vez la celulosa y la lignina, como Pha-nerochaete chrysosporium y aquellos otros que degradan preferentemente lignina. Entre estos últimos se encuentran especies de los géneros Pleurotus, Ganoderma, Phellinus e Inonotus. (González y col., 2005). Este tipo de hongos degrada la lignina a través de reacciones oxidativas cuyo resultado final es la despolimerización. Los productos de bajo peso molecular que se liberan pueden a su vez ser metabolizados hasta el máximo grado de oxidación: CO

2 y H

2O.

Su selectividad para degradar lignina ha despertado el interés de los que buscan un pulpeo o blanqueo por medios biológicos. La primera posibilidad ya fue teni-da en cuenta por varios investigadores, si bien hay que esperar a la década de los setenta, en el pasado siglo, para que aparezcan los primeros trabajos sistemáticos en los que se provocaba la pudrición de astillas para reducir el consumo de energía en el pulpeo mecánico. En Phanerochaete chrysosporium, un hongo ligninolítico, se identificaron por primera vez las enzimas Mn peroxidasa y lignina peroxidasa, que juegan un papel protagonista en la degradación natural de la lignina.

ENZIMAS QUE DEGRADAN EL MATERIAL LIGNOCELULÓSICO

Enzimas de diferentes tipos son las encargadas de la degradación de los com-ponentes de la madera. Así, el comportamiento de los hongos que degradan la

Biotecnología aplicada a la fabricación de pulpa y papel | 315

madera, como de pudrición blanca o parda está relacionado con su capacidad para producir distintos tipos de enzimas.

La mayor parte de hongos y bacterias con capacidad para degradar la celulosa producen, al menos, tres tipos diferentes de enzimas que, combinadas, provocan la degradación del sustrato celulósico. Las endoglucanasas (endo–1,4–β–D–glucana-sa) son capaces de actuar sobre la estructura cristalina de la celulosa fragmentando en dos la cadena mediante un ataque que se puede producir en cualquier posición de la cadena lineal. Las exoglucanasas (exo–1,4–β–D–glucanasa) atacan las cadenas de celulosa pero exclusivamente por uno de sus extremos. Liberan una molécula de celobiosa, por lo que reducen en dos unidades la longitud de la cadena. La acción previa de las endoglucanasas, fragmentando las moléculas de celulosa, hace que las exoglucanasas tengan mas grupos terminales por donde atacar esa cadena de celulosa. Por último, cada molécula de celobiosa liberada por las exoglucanasas se puede romper por las β–1,4–glucosidasas en dos moléculas de glucosa.

La producción de celulasas por los microorganismos alcanza su mayor nivel en presencia de celulosa. En algunos microorganismos, sustratos como celobiosa, lactosa y soforosa también elevan la producción de todo o de parte del sistema de enzimas celulolíticas (Bhat y Bhat, 1997). Los microorganismos térmófilos, por su capacidad de producir celulasas termoestables, ha sido objeto de interés en los últi-mos años. Esta capacidad supone que las celulasas mantienen alta actividad a tem-peraturas cercanas a 90ºC y a menudo, también a pH alcalino (ambas condiciones se dan en la fabricación de pulpa). Clostridium thermoeellum, Thermomonospora fusca, Thermoascus auarantiacus, Sporotrichum thermophile, Humicola insolens o Chaetomium thermophile son ejemplos de hongos termófilos con actividad celu-lolítica. Una ventaja añadida es que, al trabajar a altas temperaturas, se reducen las posibilidades de competencia con otros microorganismos no aptos para esas condiciones. Ante un posible uso industrial, esta característica supone importantes ventajas en el coste de esterilización de los sustratos.

Las hemicelulosas son los polisacáridos más abundantes tras la celulosa y den-tro de ellas, los xilanos son los predominantes aunque su proporción difiere mucho según las especies y en particular si se trata de especies coníferas (del 7 al 12% del peso de la madera) o de latifoliadas (del 15 y el 30%) (Wong y col., 1988). Los xilanos están formados predominantemente por unidades de β–D–xilopiranosa, unidas mediante enlaces entre los carbonos 1 y 4 de dos unidades consecutivas. Añadidos a esta cadena lineal y anclados en los carbonos C2 o C3 se encuentran grupos acetilo, unidades de arabinosa y ácido β–metilglucurónico. La presencia de estos sustituyentes difiere de unas especies a otras. En las angiospermas (glu-curonoxilanos) hay abundancia de grupos acetilos, presencia de unidades de ácido β–metilglucurónico pero no se encuentra arabinosa. En las gimnospermas, los xila-nos (arabinoglucuronoxilanos) carecen de grupos acetilos pero tienen sustituyentes de arabinosa y ácido β–metilglucurónico. El resultado final es una cadena ramifica-da con un eje compuesto de unidades de xilosa.


La compleja estructura de los xilanos hace que su degradación enzimática no pueda realizarse por un único tipo de enzimas. Un grupo de ellas realizan una labor sinérgica para llevar estos polisacáridos hasta compuestos de bajo peso molecular. Las endoxilanasas (endo–1,4–β–xilanasa) rompen los enlaces glicosídicos en el interior de la estructura principal del xilano, de forma análoga a como actúan las endoglucanasas sobre las moléculas de celulosa. A diferencia de estas, las endoxila-nasas no operan de forma aleatoria sino dependiendo de factores como el grado de ramificación del xilano, su grado de polimerización y la presencia de sustituyentes (Polizeli y col., 2005). Cuando el xilano ha reducido su grado de polimerización, las β–D–xilosidasas pueden actuar, ya sea sobre oligómeros o sobre unidades de xilobiosa, liberando un monómeero de xilosa (β–D–xilopiranosa). Cuanto mayor sea el peso molecular del sustrato mayores serán las dificultades para las xilosidasas, pero si en el medio hay presentes endoxilanasas, las xilosidasas pueden conseguir, aunque indirectamente, la degradación de xilanos de alto peso molecular. Esto es así porque la degradación de los xilanos por las endoxilanasas está inhibida por la presencia de oligómeros bajo peso molecular. Estos últimos, pueden a su vez ser hidrolizados por xilosidasas, activándose entonces la degradación de los xilanos de alto peso molecuar por las endoxilanasas. Los oligómeros que dejan en el medio las endoxilanasas son ya sustratos adecuados para las xilosidasas.

Las xilanasas se encuentran en una amplia variedad de organismos: bacterias, hongos, algas marinas y animales, pero los hongos producen xilanasas extracelula-res y en mayor proporción que las bacterias.

Junto a estos dos tipos de enzimas se han encontrado otras que contribuyen a la degradación de los xilanos. Las acetilxilano–esterasas eliminan los grupos acetilo de la cadena de xilano y facilitan la actuación de las endoxilanasas. Las arabinasas y β–glucuronidasas eliminan respectivamente unidades de L–arabinosa y ácidos glu-curónicos del xilano. Además, las ácido ferúlico–esterasa y ácido p–cumárico–este-rasa rompen enlaces éster entre estos ácidos y unidades de arabinosa.

Los galactoglucomananos son las hemicelulosas más abundantes en maderas coníferas llegando a suponer hasta un 25% de su peso. En su estructura, la manosa y la glucosa están unidas por enlaces β–1,4 y en una proporción de 3:1 (Stoll y col., 1999). Las unidades de galactosa se unen a la posición 6 de las unidades de manosa, mientras que en las posiciones 2 y 3, tanto de manosa como de glucosa, se pueden encontrar grupos acetilo. Cuando el contenido en unidades galactosa es reducido, se habla entonces de glucomananos.

En la descomposición enzimática de los galactoglucomananos interviene un grupo de enzimas, donde las endo–β–mananasas rompen los enlaces β–1,4 entre las unidades de manosa para dar lugar a fragmentos de menor tamaño. Sobre estos fragmentos actúan las β–manosidasas, que retiran unidades de manosa a partir del extremo no reductor de los oligosacáridos. Las β–glucosidasas liberan unidades de glucosa, mientras que las β–galactosidasas y las acetil esterasas retiran, respectiva-mente, unidades de galactosa y grupos actetilos de la hemicelulosa.


Para la degradación de la lignina, un polímero aromático, tridimensional y sin una orientación preferente, los grupos de enzimas involucrados son diferentes a los que provocan la degradación de las cadenas de polisacáridos. Peroxidasas y lacasas juegan un papel protagonista en esta degradación. Las lacasas (Lac), enzimas de tipo fenol oxidasa, usan el oxígeno molecular como sustrato y lo reducen hasta agua. En cambio, las peroxidasas: lignina peroxidasa (LiP) y manganeso peroxidasa (MnP) emplean el peróxido de hidrógeno como aceptor final de electrones. En la degradación de la lignina por peroxidasas es por tanto esencial la presencia en el medio de peróxido de hidrógeno, que a su vez es generado por la actividad de enzi-mas glioxal oxidasa, glucosa oxidasa y aril alcohol oxidasa (Leonowicz y col., 1999). Estos autores apoyan la tesis de que hay un gran número de enzimas involucradas en la degradación de la lignina, asignando también un papel clave a ciertas enzimas reductoras como celobiosa deshidrogenasa y celobiosa quinona oxidoreductasa, que contribuirían a estabilizar los radicales formados por las enzimas oxidativas impidiendo la repolimerización de la lignina.

La LiP fue descubierta en 1983 en Phanerochaete chrysosporium (Glenn y col., 1983; Tien y Kirk, 1983). Es un oxidante inespecífico que cataliza la oxidación de compuestos aromáticos fenólicos y no fenólicos. En la lignina provoca la oxidación del anillo bencénico, que continúa con la evolución de la forma oxidada hacia la rotura de enlaces C–C, apertura del anillo aromático, desmetilación o la formación de quinonas.

La MnP fue descubierta también en Phanerochaete chrysosporium y tiene un efecto similar al de la LiP, pero se trata de un oxidante más suave que solo actúa sobre unidades fenólicas. En principio se consideró que jugaba un papel secundario en la degradación de la lignina, pero tiene sin embargo una ventaja añadida ya que el oxidante que entra en contacto con la lignina es el manganeso en su forma oxida-da, que puede llegar hasta zonas inaccesibles para las enzimas.

Las lacasas (p–difenol oxígeno reductasa) son enzimas de tipo fenoloxidasa, que contienen generalmente cuatro átomos de cobre en su estructura. Fue descu-bierta en el látex de la planta Rhus vemicifera por Yoshida (1883). Posteriormente, se describió en los hongos (Bertrand, 1896; Laborde, 1896) y, dentro de ellos, es particularmente abundante en los hongos de podredumbre blanca. También se han descrito lacasas en procariotas.

Las lacasas se incluyen dentro del grupo de las “oxidasas azules” (el cobre les confiere un color azul intenso) que incluye, además de la lacasa, la ascorbato oxidasa y la ceruloplasmina (Reinhammar y Malstrom, 1981). De entre las más de doscientas enzimas (oxigenasas y oxidasas) que usan oxígeno molecular como sus-trato, solo seis son capaces de reducir el O

2 a agua, entre las que se incluya la lacasa

(Call y Mücke, 1997).La oxidación de sustratos por parte de las lacasas es un proceso en el que se

toman, secuencialmente, cuatro electrones para reducir una molécula de O2 a agua.

La enzima toma esos electrones de una amplia variedad de compuestos fenólicos, e


incluso no fenólicos. Los distintos átomos de cobre de la enzima son los aceptores intermediarios de los electrones en su paso desde el sustrato hacia la molécula de oxígeno. Se produce, además, un complejo intercambio de electrones entre los dis-tintos tipos de cobre (denominados I, II y III).

El volumen de la enzima es un condicionante para su ataque sobre la madera. Se ha supuesto entonces que dicho ataque solo tiene lugar en la superficie de las fibras, la única zona accesible a la enzima. En la degradación natural, este ataque ocurre además en la superficie del lumen de las fibras, ya que esta región es la vía de avance de los hongos de pudrición blanca. Otro modo de actuación propuesto es la cooperación de la enzima con mediadores, compuestos de bajo peso molecular que accederían y oxidarían la lignina fuera del alcance de la enzima. La presencia de estos mediadores puede ser el resultado de procesos metabólicos del hongo o proceder del exterior del sistema tal y como ocurre en el proceso de bioblanqueo conocido como LMS (laccase mediator system), propuesto por vez primera por Bourbonnais y col. (1995). Entre los mediadores naturales cabe citar el alcohol veratrílico, oxalato, malato o fumarato, entre el segundo grupo se ha probado con éxito el uso de 2–hidroxibenzotriazol (HBT) o el del ácido 2,2–azinobis–3–etilben-zotiazolin sulfónico (ABTS).

HONGOS Y ENZIMAS EN LA INDUSTRIA PAPELERA

No obstante, la primera enzima empleada en la industria papelera no fue nin-guna de las enzimas directamente responsables de la degradación de la madera. La primera aplicación biotecnológica fue el empleo de amilasas para la modificación del almidón, usado en el tratamiento superficial del papel. Hoy en día, en que aún se cuestiona la aplicación directa de microorganismos en aplicaciones como el bio-pulpeo, el empleo de enzimas se ha ido extendiendo y cubre diferentes etapas de la producción de pulpa y papel. La industria de pulpa de celulosa las emplea para re-ducir el pitch, disminuir el gasto energético en el defibrado o para mejorar el blan-queo. En la fabricación de papel pueden usarse para facilitar el destintado, favorecer el refinado, eliminar stickies o en la ya mencionada modificación del almidón. La

FIGURA 1.Mecanismo catalítico

de las lacasas propuesto por

Malmström (1982).


Tabla 1 recoge las enzimas comerciales de la casa Novozymes con aplicación pape-lera. Las ventajas de su aplicación son económicas, medioabientales y de calidad.

Tabla 1. Aplicación de enzimas en la industria papelera

Nombre comercial Clase de enzima Uso Ventajas

Pulpzyme HC Xilanasa Blanqueo de pulpa kraftAumento de blancura, menor consumo de

reactivos, menor contaminación

Resinase Lipasa Reducción del pitchMejora de la resistencia, eliminación de

defectos en el papel

Aquazym amilasaDestintado

Modificación del almidón

Aumento de blancura, eliminación de tintas.

Ahorro, control del proceso.

BAN Amilasa Modificación del almidón Ahorro, control del proceso.

Fungamyl Amilasa Modificación del almidón Ahorro, control del proceso.

Novozym 342 Celulasa Destintado Aumento de blancura, mejora del destintado.

Novozym 476 Celulasa Modificación de fibrasMejora de la resistencia, mejora del drenaje,

menor energía de refino.

Novozym 51003 Lacasa Modificación de la lignina Mejora de la resistencia.

Catalasa Catalasa Eliminación del peróxidoEvita corrosión, evita daños

medioambientales.

Fuente de la información y nombres comerciales en www.novozymes.com.

2. BiopulpeoBIOPULPEO MECÁNICO

La producción de pulpa mecánica supone el 21% de la producción total de pulpas (con tendencia a disminuir), dominada por la pulpa kraft. Las caracterís-ticas más valoradas de estas pulpas son su elevado rendimiento y su aptitud para la impresión. En contra: su fabricación a partir de un número muy reducido de especies forestales y el elevado consumo de energía que se precisa para producirla, lo que hace que su producción se concentre en un reducido número de países con especies adecuadas y costes energéticos bajos. Así pues, la necesidad de reducir el consumo de energía ha estado siempre presente en la producción de esta clase de pulpas y, actualmente, la firma del protocolo de Kyoto ha supuesto mayor presión para que disminuya. El biopulpeo se presenta entonces como una alternativa para conseguirlo.

Tabla 2. Producción mundial de pulpas

Producción Mundial

(millones de Tm)

Año

2002 2003 2004 2005

Pulpa Mecánica 34,946 35,406 36,134 35,563

Pulpa Semiquímica 8,494 8,537 8,702 8,801

Pulpa Química 121,776 124,165 126,845 126,493

Total 165,216 168,108 171,681 170,067


Los pioneros en la búsqueda de soluciones biológicas a los problemas de la in-dustria de pulpa fueron los laboratorios del FPL (Madison) y STFI (Estocolmo). En la década de los 70 del pasado siglo, Kirk y Kringstad, en el FPL, demostraron que el pretratamiento de astillas de álamo con Rigidoporus ulmarius reducía el consumo de energía en el pulpeo mecánico. En esa misma época, Ander y Eriksson, en el STFI, publican por primera vez resultados sobre biopulpeo mecánico en los que se muestran los ahorros de energía que se consiguen con el pretratamiento fúngico de las astillas. Posteriormente se presenta en Estados Unidos la primera patente sobre biopulpeo por el grupo de Eriksson.

Uno de los hongos estudiados en estos comienzos es Phanerochaete chrysos-porium, un hongo de pudrición blanca que mostró selectividad y facilidad para el crecimiento. De esta especie, los laboratorios del FPL aislaron por primera vez, en 1983, la enzima lignina peroxidasa, una de las involucradas en la degradación de la lignina. Sobre este mismo hongo trabajaron los investigadores del STFI buscando mutantes sin actividad celulolítica para producir degradaciones selectivas de la lig-nina (Johnsrud y Eriksson, 1985).

En la década de los ochenta, en Estados Unidos se aborda el estudio sistemáti-co del biopulpeo mecánico, para lo que crea el Biopulping Consortium, en el que participan compañias de pulpa y papel junto al Forest Product Laboratory y las Universidades de Wisconsin y Minnesota. Uno de los trabajos fue la elección de hongos adecuados, que dejó a un lado la especie Phanerochaete chrysosporium, que no había dado buenos resultados con maderas de especies coníferas, y se recurre a Ceriporiopsis subvermispora, igualmente apto con ambos tipos de maderas. Akhtar y col. (1992a) inician su estudio sobre astillas de álamo biotratadas que someten después a pulpeo mecánico. Obtienen un 47% de ahorro energético tras cuatro semanas de tratamiento. Tratamientos más cortos mostraron también su eficacia. Tras dos semanas de tratamiento con astillas de Pinus taeda se obtuvieron ahorros del 36% (Akhtar y col., 1997a). Ahorros algo menores (24%) se obtuvieron con el tratamiento de madera de picea por Scott y col. (1998) pero consiguen con éxito aplicar el tratamiento a escala de hasta 40 t. El hongo Phebia subserialis se incorpora después, al descubrirse que proporciona ahorros similares pero con la ventaja de admitir un mayor intervalo de temperatura que C. subvermispora y la de dejar una astilla menos compresible. Una menor compactación en las pilas de astillas ahorra-ría costes de aireación. El tratamiento de astillas con C. subvermispora para biopul-peo mecánico está patentado en Estados Unidos (Blanchette y col., 1991).

Junto al ahorro de energía se consigue, en muchos casos, la mejora en las pro-piedades mecánicas de las pulpas como consecuencia de una mayor calidad en el desfibrado mecánico. Un estudio de la composición fibrosa de la pulpa muestra que el tratamiento biológico previo al desfibrado reduce el número de haces de fibras y el porcentaje de finos en la pulpa. La Tabla 3 resume las ventajas e inconvenientes del biopulpeo aplicado a la producción de pulpa mecánica. El mayor inconveniente encontrado hasta ahora ha sido el descenso de la blancura de la pulpa, que pudiera


ser el resultado de la presencia, por causa del hongo, de sustancias coloreadas que rebajan la blancura final. La disminución de blancura es siempre reducida de 2 a 5% ISO y no siempre resulta un serio inconveniente, pues tras una etapa de blanqueo con peróxido de hidrógeno, la blancura de la pulpa biotratada puede ser incluso superior a la de la pulpa no tratada.

Dejando aparte los posibles mermas de calidad en la pulpa, el inconveniente mayor que se presenta en el pretratamiento de la madera con hongos es mantener durante días las condiciones adecuadas para que la acción del hongo sea eficaz. Esto implica mantener unas condiciones de temperatura, humedad y aireación y evitar que otros microorganismos más adaptables al medio desplacen al hongo elegido. Este incoveniente es común al biopulpeo mecánico y químico, pero en este último caso, por la mayor producción de las fábricas, el problema se hace más acusado.

Tabla 3. Biopulpeo aplicado a la producción de pulpa mecánica

Especies: Phanerochaete chrysosporium, Coriolus versicolor, Ceriporiopsis subvermispora, Phebia subserialis...

Ahorros de energía: 20–40%

Propiedades físico mecánicas

Índice de tracción: 10% 60%

Índice de rasgado: –10% +150%

Blancura: –10% –2%

BIOPULPEO QUÍMICO

En la producción de pulpa química, donde las fibras se separan disolviendo la lignina con reactivos químicos que se recuperan después, puede parecer sin interés provocar la deslignificación parcial (o total) por hongos. Tampoco es fácil conseguir la elevada tasa de deslignificación que requieren las pulpas químicas por la mera acción de hongos de pudrición blanca. La causa es que la degradación de la lignina va acompañada, en mayor o menor medida, por la degradación de la celulosa y de las hemicelulosas que iría en detrimento de la resistencia mecánica de las pulpas. Intentos como el ya mencionado de obtener mutantes de hongos ligninolíticos sin actividad celulasa (Johnsrud y Eriksson, 1985) condujeron a cepas sin capacidad ligninolítica destacable. Después se ha seguido tabajando en la obten-ción de especies de elevada selectividad hacia la lignina. Así, se destaca el trabajo de Blanchette (Blanchette y col., 1992), en el que se eligieron las cepas más selectivas de entre un conjunto de hongos ligninolíticos con el que trataron maderas frondosas (Betula papyrifera, Populus tremuloides) y coníferas (Pinus taeda). Solo con made-ras frondosas y cepas de Ceriporiopsis subvermispora fue posible degradar la mayor parte de la lignina (50–80%) sin causar excesiva degradación en la celulosa. Con la madera de Pinus taeda la degradación de lignina no sobrepasó el 42%, aunque con mayores pérdidas de polisacáridos. No obstante, incluso en los casos más favora-bles, el tiempo de incubación fue largo (12 semanas).


Mantener la incubación de las astillas durante tiempos tan largos en las con-diciones que precisa el hongo elegido es un nuevo inconveniente. Una alternativa razonable es recurrir a tiempos cortos que provoquen una degradación selectiva de la lignina que, aunque menor, mantiene la integridad de las fibras. En esta situación el tratamiento con hongos extraería solo una fracción de la lignina pero dejaría la madera más accesible a la acción de los reactivos de la cocción. Se favorece así la transferencia de materia en el interior de las astillas con lo que debe mejorar la eficacia de la cocción y reducirse el tiempo. El correspondiente aumento en la pro-ducción puede justificar por sí solo el pretratamiento biológico.

En relación a esta suposición cabe citar un trabajo (Jacobs–Young y col., 1998) en el que aplicaron enzimas celulolíticas y hemicelulolíticas a astillas de pino. El re-sultado fue un aumento de la difusión en el interior de las astillas, tanto en la direc-ción longitudinal como en la tangencial. Como causa de este aumento se identificó la rotura de las membranas de las punteaduras.

Aparte de la mejora en la transferencia de materia, se produce otro efecto posi-tivo en el tratamiento de la madera con microorganismos ligninolíticos: la elimina-ción de componentes minoritarios de la madera. Esto repercute de dos formas: se eliminan problemas de pitch, que se tratarán más adelante, y se mejora la desligni-ficación, pues los componentes minoritarios también reaccionan con los reactivos químicos deslignificantes. Ambos efectos: la mejor difusión de los reactivos y su uso más eficaz sobre la lignina parecen ser los responsables de la mejora en la cocción que se produce en las astillas biotratadas, ya que en muchos casos, la pérdida de rendimiento y/o de lignina no parece lo suficientemente importante como para explicar la mayor rapidez en la cocción.

La Tabla 4 resume las ventajas e inconvenientes de la aplicación del biopulpeo a la producción de pulpa kraft. Los datos de rendimiento, kappa y tiempo de coc-ción que se recogen se han extraídos de trabajos de investigación. Parece evidente que el pretratamiento con hongos ligninolíticos acorta el tiempo de cocción nece-sario para alcanzar un determinado nivel de deslignificación o, equivalentemente, para el mismo tiempo de cocción, la lignina residual en la pulpa y el consumo de reactivos es menor en las astillas pretratadas. Este comportamiento se ha observado para cualquier proceso químico de cocción y tanto en especies de maderas frondo-sas, como coníferas o en plantas anuales.

Como posible inconveniente se opone que la madera pretratada con hongos da menor rendimiento en pulpa. No obstante, esta observación debe ser matizada y si la comparación del rendimientos se establece a un número kappa fijado (que será el objetivo del fabricante), en lugar de a igual tiempo de cocción, las diferencias son poco importantes. Otro posible problema es la integridad de las cadenas de celulosa, que podría verse afectada por la acción del hongo. En tiempos cortos de tratamiento se ha comprobado que las propiedades mecánicas de las pulpas no se han visto perjudicadas.


La consecuencia que se derivaría del tratamiento fúngico de las astillas, para la producción de pulpa química es un aumento muy importante en la capacidad de producción de la fábrica como resultado del acortamiento del tiempo de coc-ción. De concretarse esta posibilidad (y si lo permite la capacidad de la caldera de recuperación) sus repercusiones sobre la competitividad del proceso serían muy importantes.

Tabla 4: Biopulpeo aplicado a la producción de pulpa kraft.

Especies: Phanerochaete chrysosporium, Coriolus versicolor, Ceriporiopsis subvermispora,…

Reducción del Kappa: 15–35%

Reducción del rendimiento: 2–8%

Reducción del tiempo de cocción: 15–30%

ELIMINACIÓN DE PITCH

Los problemas de pitch, causados por los extractos lipófilos de la madera, son especialmente graves en maderas resinosas y son la causa de roturas en la fabricación de papel, problemas de suciedad y defectos en el producto. Estos inconvenientes se han solucionado con el almacenamiento prolongado de la madera o con adición de dispersantes a las aguas de proceso. En una de las aplicaciones biotecnológicas más exitosas en la industria papelera, Farell (Hoffmann y col.,1992) mediante la aplicación del hongo Ophiostoma piliferum (una especie sin actividad ligninolítica) a las astillas consiguió eliminar el pitch y elevar la blancura de la pulpa producida. Esta solución se ha comercializado bajo el nombre de Cartapip y se ofrece como tratamiento eficaz para eliminar problemas de pitch.

La aplicación de enzimas también ha tenido éxito en este campo. Las lipasas son capaces de hidrolizar los triglicéridos del pitch para dar lugar a ácidos grasos y glicerol. Esta aplicación, que permite el uso de madera fresca en el pulpeo, está co-mercializada y fue primeramente probada en Nippon Paper (Irie y col., 1990).

Tal y como se ha mencionado en el apartado anterior, las soluciones biotecno-lógicas para la eliminación del pitch también han probado ser eficaces para mejorar el pulpeo químico. Los compuestos que componen el pitch consumen también reactivos de cocción y así cuando Wall y col. (1995) trataron mezclas de astillas de especies frondosas (álamo, arce y abedul) con Ophiostoma piliferum observaron resultados similares a los que producen los hongos ligninolíticos: reducción del número kappa en la pulpa kraft (–29%) y mejora de la viscosidad. Esto prueba que la mejora en la cocción que provocan los hongos puede lograrse bien eliminando lignina o bien favoreciendo su ataque posterior por los reactivos de la cocción.

ESTADO ACTUAL DE LOS CONOCIMIENTOS

El desarrollo del biopulpeo ha hecho necesario dar solución a algunas cuestio-nes, tanto técnicas como económicas, de las que depende su éxito. En ocasiones,


estas cuestiones son comunes tanto al biopulpeo mecánico como al químico y lo que aquí se describe no es necesariamente exclusivo de uno de ellos.

Los aspectos más importantes en el biopulpeo han sido los de encontrar mi-croorganismos eficaces y selectivos, el modo de inoculación en la madera y la forma de hacer progresar la deslignificación biológica. Siguen apareciendo trabajos en los que se evaluan la capacidad de un conjunto de hongos para degradar eficazmente la madera (Wolfaardt y col., 2004; Terhi y col., 2004; Levin y col., 2007). Algunas de las especies más eficaces ya se han mencionado con anterioridad, Ceriporiopsis subvermispora y Phebia subserialis se emplearon por el Biopulping Consortium por su buena respuesta con especies frondosas y coníferas. En este grupo de trabajo se han realizado quizá los trabajos más extensos sobre biopulpeo mecánico, ellos han estimado que, en función del microorganismo escogido y de las condiciones de fermentación, se pueden lograr ahorros de energía en torno a un 30% en el pulpeo mecánico con la mejora de algunas propiedades de las pulpas (Akhtar y col. 1992b). Similares cifras de ahorro energético fueron ofrecidas por Eriksson y Vallander (1982), que también encuentran que la magnitud del ahorro depende del grado de refinado de la pulpa, siendo tanto mayor cuanto menos refinada está la pulpa.

En general, la magnitud del ahorro energético que se consigue con el trata-miento con microorganismos depende de la especie forestal sobre la que se aplique. Con maderas de especies frondosas se encontraron ahorros de hasta un 66%, mien-tras que en maderas de especies coníferas el ahorro de energía oscila entre el 30 y 35%. Paralelamente a este ahorro de energía las resistencias mecánicas de la pulpa refinada mejoran por regla general y los efectos son tanto más acusados cuanto más prolongado ha sido el tratamiento fúngico.

También se han aplicado pretratamientos fúngicos en la obtención de pulpas mecánicas a partir de fibras no madereras. En uno de estos trabajos, Sabharwal y col. (1994), trataron durante dos semanas las fibras corticales de kenaf con Ceriporiopsis subvermispora, registrándose una reducción del 27% en el consumo energético y una mejora en las propiedades mecánicas de la pulpa. En un trabajo posterior (Sa-bharwal y col. 1995) tratan yute con esta misma cepa y obtienen ahorros de energía similares (30%) tras dos semanas de tratamiento. Idárraga y col. (2001) estudian el biopulpeo mecánico de sisal. Mejoraron las resistencias mecánicas entre un 22% y un 66% con reducciones del consumo de energía del 40%. El hongo Ceriporiopsis subvermispora proporcionó los mejores resultados. Carbajo y col. (2003a) producen pulpa mecánica a partir de cardo (Cynara cardunculus L.) tratado con una especie del genero Trametes. No encontraron diferencias en el consumo energético durante el desfibrado, pero durante el refinado posterior los ahorros estuvieron cercanos al 20%. En el aprovechamiento de bagazo, Ramos y col. (2004) probaron el pretrata-miento con los hongos Ceriporiopsis subvermispora y Phanerochaete chrysosporium durante dos semanas y después produjeron pulpas TMP y CTMP. Los ahorros de energía fueron más importantes en el caso de las pulpas bioTMP (30% vs 20%).


Aunque habitualmente los trabajos sobre biopulpeo emplean hongos ligninolí-ticos para degradar la madera, se encuentran algunas experiencias en las que se em-plean bacterias para este fin. Hernández y col. (2005) han presentado un trabajo en el que se emplea la especie Streptomyces cyaneus para deslignificar madera de picea. Tras dos semanas de incubación, las astillas perdieron entre un 2% y un 3% de su peso y se observó una pérdida de lignina, mayor en la parte próxima al lumen de las fibras. En cuanto al consumo de energía en el desfibrado y refinado posterior, este se redujo en un 24%, siendo más importante el ahorro en la etapa de desfibrado. La resistencia mecánica de las pulpas también se vió mejorada. Los valores son simi-lares a los que se pueden conseguir con el tratamiento con hongos ligninolíticos en periodos de incubación equivalentes.

A pesar de los numerosos avances producidos en los últimos años, el modo de actuación de los hongos degradadores de la madera y las rutas de degradación de la lignocelulosa siguen aún sin ser bien comprendidas. Un caso particular se puede encontrar en la información, aparentemente contradictoria, existente referente a la función de los taninos de las plantas. Se considera que los taninos y los polifenoles presentes en la corteza de los árboles poseen propiedades antifúngicas. No obstante, en ocasiones, se ha observado que el crecimiento de los hongos y el resultado de experimentos de biopulpeo es más favorable cuando el hongo está en contacto con la corteza del árbol o con algunos de sus componentes. Un ejemplo de este hecho se muestra en un trabajo de Morita y col. (2001). Utilizan los extractos acuosos de la corteza de pino radiata que añaden a cultivos de hongos de pudrición blanca (Pe-renniporia tephropora) y de pudrición parda (Gloeophyllum abietinum). En los cul-tivos donde se añadió el extracto, se observó un aumento en la cantidad de micelio producido con respecto al control y que era más destacado en el caso de hongo de pudrición blanca. Carbajo y col. (2003b) han puesto de manifiesto la importancia de los componentes minoritarios de la madera en el biopulpeo. Astillas de pino radiata extraídas con acetona, con agua o sin extraer fueron después incubadas con el hongo Trametes sp. Se observaron importantes diferencias en el crecimiento del microorganismo y en la cantidad de enzima lacasa producida por el hongo. La au-sencia de extractos mejoró la colonización fúngica de las astillas y la producción de lacasa se manifiesta como una respuesta a la presencia de dichos extractos.

Otro modo de aplicar el biopulpeo a la producción de pulpas mecánicas es partir de pulpa mecánica sin refinar en lugar de las astillas. La ventaja que se espera conseguir es un ahorro de energía en el refinado posterior. La principal diferencia con respecto al empleo directo del hongo sobre las astillas es la superficie expuesta, mayor en el caso de la pulpa sin refinar y que puede acelerar el ataque de los hongos. Algunas de las experiencias encaminadas a estudiar este efecto no han encontrado diferencias sensibles en el ataque fúngico de astillas y pulpa sin refinar. Cuando la pulpa sin refinar fue sometida al ataque de hongos ligninolíticos se observó que se reducía significativamente la cantidad de energía necesaria en el refinado posterior con respecto a una pulpa que no había tenido tratamiento alguno.


También se ha probado la aplicación directa de las enzimas producidas por hongos ligninolíticos a la mejora de pulpas mecánicas. Trabajos sobre lignina pe-roxidasa aplicada a pulpas termomecánicas de maderas coníferas mostraron resul-tados similares a los obtenidos con el hongo aplicado directamente a las astillas de madera. Un ligero aumento de la resistencia a la tracción y un ligero descenso del índice de desgarro. Nuevamente se observó que el tratamiento biológico, en este caso directamente con la enzima, redujo el valor de la blancura en la pulpa tratada respecto a la no tratada. El blanqueo posterior hace que la blancura casi se iguale en ambas pulpas.

En experiencias con pulpas mecánicas de maderas frondosas a las que se aplicó un caldo concentrado en MnP el resultado es similar (Sigoillot y col. 2001). Mejoras de la resistencia a la tracción en torno al 10% y una ligera caída (15%) del valor de la resistencia al desgarro. Este hecho, que se repite siempre, se ha explicado por la acción de la enzima, que provoca un debilitamiento de la pared celular y con la consecuente merma de la resistencia al desgarro. Se repite nuevamente el descenso de la blancura con el tratamiento enzimático pero se observó también una depen-dencia con la consistencia de la pulpa. Así cuando la consistencia se aumentó hasta el 10%, la blancura de la pulpa tratada supera ahora a la correspondiente a la pulpa sin tratamiento biológico. Cuando la pulpa tratada con la enzima se refina, el aho-rro energético alcanzó el 25% y el acortamiento de las fibras a causa del refinado fue menor que en el caso de la pulpa no tratada biológicamente. Los resultados se han explicado como consecuencia de un aumento de la fibrilación en la pulpa. La MnP retira el material situado entre las microfibrillas de las fibras de celulosa, liberando estas; se consigue aumentar la fibrilación y, en consecuencia, se produ-cirá un aumento de la capacidad de enlace de unas fibras con otras. Además de las observaciones al microscopio donde se puede apreciar este efecto, los resultados, que muestran un aumento de la resistencia a la tracción y al estallido así como de la densidad del papel formado con la pulpa, son coherentes con esta explicación.

Cuando en los procesos mecánicos de pulpeo se introduce una etapa química de impregnación se obtiene una mejora en la calidad de la pulpa, acompañada por un descenso del rendimiento y de la opacidad, que es función de la intensidad del tratamiento. Análogamente, en todos los casos estudiados la aplicación de un pretratamiento biológico mejora las propiedades de la pulpa final, pero también reduce el rendimiento y la opacidad. Estos cambios son tanto más grandes cuanto más tiempo se ha mantenido el tratamiento biológico. No es de extrañar esta coin-cidencia entre ambos tipos de tratamientos, ya que los tratamientos con hongos lig-ninolíticos producen despolimerización en la lignina y en general, un aumento de su grado de oxidación, efectos análogos a los que inducen en ella reactivos químicos de impregnación como el peróxido de hidrógeno o el sulfito sódico. Un estudio de cómo afecta el biopulpeo a los cambios en la madera lo realizaron Guerra y col. (2002), que mencionan que los cambios estructurales, la pérdida de extractos y las reacciones de degradación de la lignina que producen los microorganismo pueden


ser la causa del distinto comportamiento de la madera biotratada. Observaron rotura de enlaces aril–éter de la lignina causados por el hongo y relacionaron este fenómeno (más que una deslignificación extensiva que no llega a producirse) con el comportamiento de la madera biotratada durante el pulpeo.

En cuanto a la aplicación de hongos ligninolíticos al pulpeo kraft se han encon-trado una gran variedad de estudios que incluyen tanto a las especies forestales de uso común en la producción de pulpa como, en menor cantidad, a algunas plantas anuales. Así, Ahmed y col. (1998) trataron el tallo completo y las fibras corticales de kenaf con los hongos Ceriporiopsis subvermispora y Phlebia subserialis y sometieron a la materia prima a cocción kraft y blanqueo ECF. No observaron cambios en las propiedades mecánicas de la pulpa con el tratamiento fúngico, mientras que la blancura de la denominada pulpa biokraft blanqueada fue mayor que la de sus res-pectivos controles (86–88% vs. 78–81%). Mohiuddin y col. (2001) han tratado yute con cepas de Ceriporiopsis subvermispora, Phanerochaete chrysosporium y Fomes lig-nosum durante 14 días y posteriormente produjeron pulpa por el procedimiento a la sosa. El resultado ha sido una reducción considerable, hasta del 30%, del número kappa y mejores resistencias mecánicas.

Por otra parte, Mendoça y col. (2001) trataron astillas de Pinus taeda con Ceriporiopsis subvermispora en un tiempo corto (15 días). El tiempo de cocción se redujo en un 29%, manteniéndose las propiedades de las pulpas. Atribuyeron aproximadamente la mitad de esta reducción a la eliminación de los extractos por la acción del hongo, ya que astillas previamente extraídas necesitaron un 12% menos de tiempo de cocción. Wolfaardt y col. (2004) trataron mezclas de Pinus patula, Pinus elliottii y Pinus taeda con una amplia variedad de hongos ligninolíticos y después sometieron a las astillas a cocción kraft. En algunos casos se obtuvieron reducciones en el número kappa de hasta el 18%.

González, Donoso y Gómez, en la Universidad de Chile, demostraron que la pulpa kraft de pino radiata obtenida a partir de astillas tratadas con Pleurotus and Polystictus tenían entre 3 y 5% más de rendimiento, poseían más hemicelulosas (12%) y se refinaban más fácilmente.

En la aplicación a especies frondosas, Bajpay y col. (2001) estudiaron el efecto del pretratamiento con varias cepas de hongos ligninolíticos (Ceriporiopsis subvermispora, Phanerochaete chrysosporium, Phebia tremellosa, Phebia subserialis e Hyphodontia setulosa) sobre la cocción kraft de madera de eucalipto. Tras dos semanas de tratamiento, el contenido en lignina de las astillas se redujo considera-blemente (27–28%), lo que se manifiestó en un menor tiempo de cocción (–33%). Las pulpas fueron más blancas y resistentes y más fáciles de blanquear y de refinar.

El pretratamiento con hongos ligninolíticos también se ha propuesto para la mejora del proceso al sulfito. Scott y col. (1995) emplean dos cepas de Ceriporiopsis subvermispora con las que trataron madera de Pinus taeda durante dos semanas. Obtuvieron reducciones drásticas en el índice kappa de las pulpas que alcanzó el 27% y el 48% en las pulpas de los procesos al sulfito sódico y cálcico, respectiva-


mente. El pronunciado descenso del índice kappa apenas tiene reflejo en el rendi-miento, que se mantiene ligeramente por debajo del correspondiente a la pulpa control. Mosai y col. (1999) trataron astillas de Eucalyptus grandis con esta misma especie de hongo antes de la cocción al bisulfito cálcico. Consiguieron igualmente descensos del número kappa que llegaron al 29% tras 10 días de incubación con una pérdida de rendimiento en pulpa del 5%.

Las perspectivas actuales sobre el desarrollo del biopulpeo son esperanzadoras. Los resultados obtenidos en los laboratorios muestran grandes ventajas en la utiliza-ción de hongos o de sus enzimas tanto en su aplicación a pulpas químicas, como a pulpas mecánicas. El biopulpeo no solo se ha aplicado a maderas, también se han lo-grado resultados exitosos en el biopulpeo de plantas anuales como el kenaf o el sisal.

Uno de los mayores inconvenientes del biopulpeo consistía en que los inócu-los del microorganismo habían de ser masivos para que la fermentación resultara eficaz y se evitaran contaminaciones. Esto suponía inconvenientes tanto económi-cos como operacionales. En los últimos años se ha conseguido rebajar de modo considerable el inóculo al añadir un residuo de la industria del maíz denominado “corn steep liquor” (Akhtar y col. 1997b). La presencia de esta sustancia facilita el crecimiento del microorganismo en las etapas iniciales de la fermentación. Además de disminuir la cantidad de inóculo a añadir, los autores destacan otras ventajas: tiempos más cortos de fermentación, homogeneidad y disminución de la contami-nación por microorganismos oportunistas.

El segundo inconveniente práctico que hay que resolver en la impregnación es cómo mantener las astillas en las condiciones que precisa el hongo selecciona-do. Producciones tan elevadas como las de las modernas plantas kraft (unas 106 t/año) complican el problema del proceso biokraft. La esterilización de las astillas se considera necesaria para asegurar su colonización posterior por el microorganis-mo seleccionado. A este coste, habría que añadir después el de mantener sistemas de aireación en la pila de astillas para evitar temperaturas demasiado elevadas en su interior que paralicen el crecimiento del hongo. En este sentido, disponer de especies que trabajen a temperaturas elevadas (50–65ºC) podría no solo ahorrar costes de aireación sino incluso la necesidad de esterilizar las astillas pues a esas temperaturas, la competencia con los microorganismo del entorno sería favorable a la especie elegida.

Aunque el biopulpeo siempre se ha presentado como el tratamiento de las asti-llas con microorganismos, en la Universidad de Chile se han aplicado tratamientos fúngicos directamente sobre trozas de maderas coníferas y frondosas. La trascen-dencia de este trabajo radica en que, de demostrarse su viabilidad, simplificaría enormemente los costes de mantener impregnadas pilas de astillas.

Los trabajos se aplicaron a trozas de pino y de eucalipto, que fueron tratadas con los hongos: Phlebia sp., Coriolus sp., Peniophora sp., Pleurotus sp., Ceriporiop-sis sp.y Thrametes sp. (0,5–0,6%) y después sometidas a pulpeo kraft, blanqueo y refinado. En el caso de trozas, 80 días para Pino y 40 días para Eucalyptus. Los


resultados dieron una ganancia en rendimiento (1,8%–2,8%), reducción del índice kappa (9%–12%) y aumento de la viscosidad (18%–23%). Las mejoras se extendie-ron al blanqueo, con rendimientos superiores (3,7%–5,4%) y blancuras mejoradas (3%–4,1%). Las pulpas biotratadas tambien refinaron más fácilmente y alcanzaron mayores resistencias mecánicas. De confirmarse estos resultados a escalas mayores, supondría sin duda realizar el biopulpeo de una forma sencilla y posiblemente más económica que las que se han propuesto a partir de las astillas.

Akhtar y col. (2000) hacen una estimación económica de los ahorros que po-dría suponer el biopulpeo, así como de los costes de su implantación. Reconocen que sus costes de implantación podrían variar mucho de unas plantas a otras, pero dan una estimación de entorno a 6–8 millones de dólares, para una planta TMP con una producción de 250 toneladas/día. Para esta misma fábrica estiman que los ahorros en el proceso podrían suponer cerca de 5 millones de dólares al año.

En la aplicación a pulpas químicas, parece asegurada la rebaja de la lignina re-sidual de la pulpa y el acortamiento del tiempo de cocción. Una selección de cepas selectivas para degradar lignina permitirá mantener la integridad de la celulosa y producir pulpas resistentes.

En la producción de pulpa mecánica los primeros intentos de llevar el bio-pulpeo a mayor escala han tenido éxito. Los laboratorios de FPL pudieron tratar hasta 40 t de astillas con el hongo Ceriporiopsis subvermispora. Los resultados confirmaron nuevamente que la madera tratada consume menos energía (–31%) y produce pulpas mecánicas de mejor calidad. El proceso consistió en el tratamiento en continuo de astillas de picea que fueron sometidas a tratamiento con vapor, enfriamiento e inoculación, previamente a un tratamiento de dos semanas en una pila de astillas con aireación.

Recientemente, se han desarrollado en Brasil pruebas industriales para implan-tar el biopulpeo mecánico. Guerra y col. (2006) trataron de astillas de Eucalyptus grandis con Ceriporiopsis subvermispora y produjeron después pulpas industriales TMP que consumieron un 18% menos de energía. Las pastas biotratadas tuvieron sin embargo, menor blacura, aunque tras un tratamiento de blanqueo, esas diferen-cias desaparecieron, lo que sugieren que una fracción de los cromóforos presentes en las biopulpas se extraen con facilidad.

3. BioblanqueoLa pulpa de celulosa contiene cantidades variables de lignina que en los procesos

de blanqueo se extrae o modifica para aumentar la blancura. La pulpa mecánica, con casi toda la lignina inicial de la madera, emplea reactivos que modifican los grupos cromóforos (peróxido de hidrógeno e hidrosulfito sódico, entre otros). Más enérgi-co es el blanqueo de pulpa kraft que disuelve la lignina por la acción de compuestos de cloro (Cl

2, NaClO, ClO

2) o de oxígeno (O

2, O

3, H

2O

2). La eficacia y selectividad

de los compuestos clorados es elevada pero generan cloroligninas perjudiciales. El cierre del circuito de blanqueo no es posible en su totalidad pues se acelerarían los


procesos de corrosión. La tecnología actual recurre a blanqueos ECF (elemental chlorine free) sin empleo de cloro molecular en las secuencias de blanqueo y a blan-queos TCF (totally chlorine free) que prescinden de cualquier blanqueante clorado. De cualquier forma, el recurso de blanqueantes oxigenados no resulta tan selectivo por el ataque a las cadenas de celulosa. En el caso de algunos reactivos, como el pe-róxido de hidrógeno, se añade además su coste e inestabilidad.

Los inconvenientes medioambientales o de baja selectividad se han tratado de solucionar con la aplicación de enzimas de distinta naturaleza. La aplicación directa de hongos ligninolíticos se descarta pues degradarían igualmente la celulosa. La eficacia de los tratamientos enzimáticos es, hoy día, limitada y el objetivo actual no es tanto sustituir completamente el blanqueo químico, sino reducir su uso para limitar la contaminación hasta niveles asumibles. El coste de las enzimas se ha ido reduciendo a medida que el bioblanqueo se extendía y no parece suponer un impe-dimento para el futuro.

BIOBLANQUEO CON XILANASAS

Puede parecer paradójico que las primeras enzimas utilizadas en el blanqueo de pulpa kraft fueran las xilanasas. En 1986, investigadores del VTT de Finlandia hiceron públicos los resultados de la aplicación de xilanasas al blanqueo de pulpa kraft de especies frondosas (Viikari y col., 1986) y poco después, en 1988, tenía lugar la primera aplicación industrial en una fábrica finlandesa. La aplicación de las xilanasas, previamente al blanqueo, conseguía alcanzar el nivel deseado de blancura con un ahorro de reactivos de blanqueo. Se podía así reducir la contaminación por cloroligninas. En años posteriores, otros trabajos confirmaron la capacidad de las xilanasas para mejorar los efectos de las etapas de blanqueo (Paice y col., 1988; Se-nior y Hamilton, 1992; Tolan y Vega Canovas, 1992; Yang y col., 1992). No obstan-te, si en la disolución de xilanasas hay presentes celulasas, el tratamiento ocasiona también pérdidas en las resistencias mecánicas de las pulpas.

Hoy en día, el empleo de xilanasas antes de la etapa de dióxido de cloro es fre-cuente. En su aplicación, las variables de mayor importancia son el pH, la tempera-tura y el tiempo del tratamiento, la dosis de enzima, la consistencia de la pulpa y el tipo de pulpa. Por la naturaleza de la pulpa, son deseables enzimas que actúen a pH alcalino y a temperaturas lo más próximas posibles a las de las etapas de blanqueo, para reducir costes de refrigeración. El resto de variables debe ser establecido para cada caso particular, si bien la posible presencia de celulasas junto a las xilanasas, limita el tiempo del tratamiento.

La Tabla 5 recoge ventajas e inconvenientes del blanqueo con xilanasas, así como los intervalos más usuales de las variables del tratamiento. El tiempo de apli-cación se puede prolongar durante varias horas si la estabilidad de las xilanasas lo permite y, en teoría, la única limitación (aparte de la económica) viene impuesta por la presencia de celulasas, que obliga a acortar la duración del tratamiento para no perjudicar la calidad de la pulpa.


La dosis de enzima debe buscarse para cada caso particular, aunque suele estar dentro del intervalo de 1 a 5 UI (unidades internacionales) por gramo de pulpa. Consistencias de la pulpa en torno al 10% son habituales y debe asegurarse una mezcla eficaz de las pulpas con los reactivos.

Si bien las xilanasas se han aplicado a todo tipo de pulpas químicas, el blanqueo de pulpa kraft de especies frondosas es, con diferencia, el más importante. Para este caso particular, hay que mencionar la importancia de la deslignificación con oxíge-no, etapa que se aplica para rebajar la cantidad de lignina que llega a las secuencias de blanqueo. Aunque esta etapa se aplica cada vez más, no todas las fábricas la incorporan y hay que tenerlo en cuenta si se va a aplicar un pretratamiento con xilanasas. La acción del oxígeno hace que los xilanos sean más accesibles y se precise menor cantidad de enzima.

Tabla 5. Bioblanqueo con Xilanasas

Ventajas Inconvenientes Condiciones

Aumento de blancura

Menor consumo de reactivos

Menos contaminación

Degradación de celulosa*

Pérdida de rendimiento

Menor resistencia mecánica*

Temperatura: 40–60ºC

pH: 6–9

Tiempo: 1–3 horas

Dosis: 1–5 UI/g pulpa

*Causado por la presencia de celulasas en las preparaciones de hemicelulasas.

Estado actual de los conocimientos en el bioblanqueo con xilanasasPara explicar cómo actúan las xilanasas en el blanqueo de pulpa kraft se han

propuesto dos posibilidades. Una de ellas supone que las xilanasas eliminan los xilanos precipitados, depositados sobre las fibras, y que dificultan el acceso de los reactivos de blanqueo. Una vez eliminada esta barrera, la acción de los reactivos sería mucho más eficaz (Kantelinen y col., 1993). La otra explicación supone que las hemicelulosas están unidas a la lignina por enlaces covalentes y que la acción de la enzima libera estos compuestos permitiendo su extracción del medio. La primera hipótesis fue cuestionada cuando Pedersen y col. (1992) extrajeron los xilanos de las pulpas con dimetilsulfóxido sin observar después mejoras en su blanqueabili-dad. Trabajos posteriores (Wong y col. 1996; Suurnäkki y col., 1996) apoyaron la hipótesis del enlace químico hemicelulosas–lignina.

Hoy en días se tienen las evidencias de que parte de los grupos cromóforos pro-ceden de la degradación de hemicelulosas (Zibrio, 1990a; Zibrio, 1990b). El ácido metil glucurónico y otros grupos se degradan en el transcurso de la cocción kraft dando sustancias coloreadas como el ácido hexenurónico. Estas sustancias quedan unidas a las hemicelulosas y son liberadas una vez que se rompe su unión por la acción de las xilanasas.

Una vez demostrada la eficacia de las xilanasas en el blanqueo de pulpa, se han sucedido los estudios que buscan obtener xilanasas que actúen en las condiciones más ventajosas para el blanqueo. Se ha mencionado ya la importancia de conseguir


que trabajen a pH alcalino y temperaturas altas (próximas a la del blanqueo). Si bien tanto las xilanasas procedentes de hongos como las producidas por bacterias han mostrado eficacia en el blanqueo, dentro de las xilanasas bacterianas es más frecuente encontrar enzimas que trabajan a pH alcalino. Techapun y col. (2003) re-cogen los intervalos de pH para una aplicación óptima de las xilanasas de un amplio conjunto de microorganimos productores. Mientras que en las xilanasas proceden-tes de hongos este intervalo se sitúa entre 4 y 7, las procedentes de bacterias tienen un pH óptimo mayor, entre 5,5 y 9.

Las temperaturas más frecuentes a la que actúan las xilanasas son moderadas (entre 40 y 60ºC). Temperaturas algo mayores, próximas a la del blanqueo de pul-pa, evitarían tener que refrigerar la pulpa. Por esto se investigan microorganismos termófilos que produzcan xilanasas termoestables. En algunos casos, las xilanasas permanecen estables durante varias horas a temperaturas próximas a 90ºC (Te-chapun y col. 2003; Mathrani y Ahring, 1992; Dalhberg y col., 1993 Zverlov y col., 1996). Tomando nuevamente como referencia la relación de hongos y bacterias recogida por Techapun y col. (2003) se observa que entre el grupo de las bacterias es más frecuente la producción de xilanasas termófilas.

Aunque la mayor parte de los trabajos sobre el blanqueo de pulpas por xilana-sas se han centrado en xilanasas fúngicas, se encuentra también información sobre el uso de xilanasas bacterianas. Gübitz y col. (1997a) trabajando con mananasas y xilanasas purificadas procedentes de hongos y de bacterias encontraron que tanto xilanasas como mananasas aumentaban la blancura de las pulpas sin importar el microorganismo de procedencia. Antonopoulos y col. (2001) aplicaron xilanasas y peroxidasas de Streptomyces albus al bioblanqueo de una pulpa kraft de eucalipto. Obtuvieron ligeras reducciones de kappa sin mermas en la viscosidad de la pulpa.

Pfabingan y col. (2002) emplearon xilanasas termoestables de la bacteria Rho-dothermus marinus en el blanqueo de pulpas kraft de mezclas de especies frondosas y de mezclas de coníferas. Los tratamientos enzimáticos mejoraron la blancura, in-cluso en pulpas de coníferas, sin alterar la viscosidad. Un aspecto interesante de su trabajo fue determinar si la presencia de dominios (unidad estructural que cumple una determinada función) adicionales en la xilanasa mejoraba el efecto blanquean-te. En su caso, dominios adicionales que están relacionados con el aumento de la producción de azúcares reductores no causaron mejoras en la blancura. Explicaron este hecho por el mayor tamaño de la enzima, que dificultaría su acceso al sustrato, o porque la formación de azúcares reductores no guarde, necesariamente, relación con el aumento en la blancura. Por otra parte, cuando se eliminaba parte de la enzima, el efecto blanqueante disminuía drásticamente a causa de una pérdida de estabilidad. Plantean entonces que debe existir un compromiso en el tamaño de la enzima, que mantenga la estabilidad sin impedir el acceso al sustrato.

Un examen del tipo de pulpas en las que se ha aplicado el bioblanqueo con xilanasas muestra que casi siempre se ha tratado de pulpas químicas del proceso kraft. También se encuentran estudios con pulpas a la sosa procedentes, en su


mayoría, de plantas anuales o de residuos agrícolas. Dentro de las pulpas kraft predomina la aplicación a especies frondosas, más fáciles de blanquear, y son va-rias las aplicaciones al blanqueo de pulpas de eucalipto. Así, Vicuña y col. (1997) aplicaron tres diferentes xilanasas comerciales al blanqueo de Eucaliptus globulus y Eucaliptus nitens; consiguieron importantes ahorros de reactivos (12 al 40% de ClO

2 para 90% ISO) manteniendo las resistencias mecánicas de las pulpas. Obser-

varon, no obstante, que la energía de refinado se incrementaba ligeramente. Máxi-mo y col. (1998) encontraron menores aumentos de blancura en el tratamiento de una pulpa de eucalipto con un caldo de xilanasas (Aspergillus niger) y sometida, posteriormente, a un blanqueo ECF. La viscosidad de la pulpa y sus resistencias mecánicas se mantuvieron, lo que está conforme con la ausencia de actividad celulasa. Salles y col. (2005) aplicaron crudos enzimáticos y enzimas purificadas procedentes de Acrophialophora nainiana y Humicola grisea a pulpas kraft de eu-calipto. Las xilanasas liberaron cromóforos y provocaron cambios morfológicos sobre la superficie de las fibras. Estos cambios han sido también mencionados por Roncero y col. (2005), que describen la superficie de las fibras kraft de eucalipto tratadas con xilanasas como más áspera y abierta que en las fibras no tratadas. Relacionan este hecho con la eliminación de los xilanos, precipitados durante la cocción kraft sobre las fibras. Su eliminación por las xilanasas abriría el paso a los agentes de blanqueo.

En general es deseable que las pulpas a blanquear con xilanasas tengan un bajo contenido de lignina y esto supone que se apliquen con más frecuencia a pulpas de maderas frondosas, como el eucalipto, que a las procedentes de coníferas. Por otra parte, hay que tener presente que el volumen de producción de pulpas blanqueadas de frondosas es significativamente más importante.

El bioblanqueo con xilanasas de pulpas de plantas anuales y de residuos agrí-colas ha sido también objeto de varios estudios que consiguen fácilmente aumentos en la blancura próximos a los diez puntos o incluso superiores. Un extenso estudio sobre el bioblanqueo de pulpas de paja de trigo ha sido desarrollado por Jiménez y col. (1994; 1999; 2000). Blanquearon pulpas con secuencias ECF y TCF, introdu-ciendo un pretratamiento previo con xilanasas comerciales. Las xilanasas propor-cionaron mayor blancura y ahorros en el consumo de reactivos. En contrapartida, las resistencias mecánicas disminuyeron o se mantuvieron. De acuerdo a estas expe-riencias, parece inevitable tener un descenso importante en el rendimiento en pulpa si se quieren obtener aumentos considerables de la blancura. Realizan también la optimización de las condiciones del pretratamiento para la enzima comercial Car-tazyme en secuencias: XP y XOP (Jiménez y col. 1999; Jiménez y col. 2000).

La aplicación de xilanasas purificadas del hongo termófilo Thermomyces la-nuginosus a pulpas de paja de trigo (Li y col., 2005) ha permitido trabajar a 70ºC y a pH 10 y aumentar la blancura de 2 a 8 puntos, con ahorros de cloro del 28%. Crudos de xilanasas de este mismo hongo y xilanasas comerciales fueron aplicados por Madlala y col. (2001) al blanqueo de pulpas de diferentes procedencias: bagazo


(sosa–AQ), frondosa (sosa–AQ) y conífera (kraft). Las xilanasas eliminaron grupos cromóforos y redujeron el índice kappa de las pulpas.

Otras experiencias similares se aplicaron a pulpas kraft de bambú (Bajpai y Baj-pai, 1996), con aumentos de hasta dos puntos en la blancura con xilanasas comer-ciales e importantes ahorros de reactivos de blanqueo (20% de Cl

2 y hasta 45% de

ClO2). Una xilanasa bacteriana sin actividad celulasa se aplicó al blanqueo de fibras

de ramio (Zheng y col., 2000) consiguiendo aumentar cinco puntos la blancura de la pulpa en un blanqueo con peróxido de hidrógeno.

Mucho menos frecuentes son los trabajos que tratan sobre la aplicación de las xilanasas a otras pulpas, diferentes de las kraft o “a la sosa”, Christov y col. (2000) aplicaron endo–xilanasas purificadas y acetil xilano esterasas al tratamiento de ce-lulosa para disolver pulpas al sulfito de Eucalyptus grandis. Estas pulpas, precisan estar libres de lignina y hemicelulosas para no afectar al proceso de producción de la viscosa y tienen características diferentes a las pulpas kraft pues las hemicelulosas no reprecipitan sobre las fibras sino que se hallan en su interior. La acción conjunta de xilanasas con otras enzimas tales como mananasas o endoglucanasas mejora la eliminación de hemicelulosas debido, probablemente, a la apertura de la estructura de la fibra que facilita la posterior acción de xilanasas y mananasas (Gübitz y col., 1997b).

Tras la aplicación con éxito de las xilanasas, las mananasas fueron asimismo objeto de estudio para mejorar el blanqueo de pulpas de especies coníferas. No obs-tante, las xilanasas han mostrado ser más efectivas para aumentar la blancura de las pulpas y esta ventaja se da incluso con pulpa de especies coníferas. No obstante, la adición de otras enzimas como mananasas, lipasas y α–galactosidasas ha mejorado el blanqueo de pulpas kraft (Gübitz y col., 1997a, Wong y Saddler, 1992; Elegir y col., 1995; Clarke y col., 1997).

Hoy en día, las xilanasas ya se han aplicado comercialmente al blanqueo de pulpas kraft. Su éxito pasa por que se puedan producir en concentraciones altas y a un coste asumible. Además hay tres criterios importantes a la hora de buscar microorganismos para la producción de xilanasas y que orientan buena parte de las investigaciones actuales: actividad celulasa, pH y temperatura. Las xilanasas que se utilicen en el blanqueo de pulpas kraft deben estar libres de actividad ce-lulasa para no perjudiar el rendimiento en pulpa, las resistencias mecánicas y el nivel de la DBO en los efluentes. Por otra parte, las características de las pulpas kraft (alcalinas) y de las condiciones de blanqueo (temperatura 80–90ºC) hacen deseables xilanasas que actúen en condiciones alcalinas y que sean termoestables. En su conjunto, las xilanasas bacterianas trabajan a mayor pH, si bien se pueden encontrar casos particulares de xilanasas, tanto de hongos como de bacterias, eficaces a pH 9–10. También pueden encontrarse xilanasas que se mantienen estables durante varias horas a 80ºC y que evitarían costes de refrigeranción. Sin embargo, lo usual es que la temperatura óptima de aplicación se halle entre 35 y 60°C.


BIOBLANQUEO CON PEROXIDASAS Y LACASAS

Con posterioridad al uso de xilanasas en el blanqueo de pulpas, se comienza a prestar atención al uso de las enzimas ligninolíticas: lacasas y peroxidasas, las responsables de la degradación de la lignina por microorganismos. En los hongos de pudrición blanca, estas clases de enzimas trabajan juntas para eliminar el im-pedimento que supone la lignina para que el microorganismo tenga acceso a los hidratos de carbono que constituyen una fuente de energía fácil de asimilar. No obstante, lacasas y peroxidasas no siempre se encuentran juntas en los hongos de pudrición blanca. Según Geng y Li (2002) un 40% de los hongos de este tipo que se han estudiado producen una combinación de LiP y MnP (Eggert y col., 1996a). Por el contrario, los hongos Dichomitus squalens y Ceriporiopsis subvermispora degradan lignina sin producir LiP (Périé y Gold, 1991; Jensen y col., 1996) y Pycnoporus cin-nabarinus solo produce lacasa aunque degrada eficazmente la lignina (Eggert y col., 1996a; Eggert y col., 1996b; Bermek y col., 1998).

Tal y como se ha descrito, las peroxidasas utilizan H2O

2 como aceptor final de

electrones en los procesos de oxidación de la lignina. En los hongos que las produ-cen, el H

2O

2 se aporta al medio por otro tipo de enzimas: glioxal oxidasa, glucosa

oxidasa y aril alcohol oxidasa (Leonowicz y col., 1999). Por el contrario, las lacasas emplean oxígeno molecular como aceptor de electrones.

Aunque la descripción de las lacasas es muy anterior a la de las peroxidasas (fue descubierta en 1883) su estudio, en relación a la biodegradación de la lignina, estuvo relegado a un segundo plano por dos razones. En primer lugar porque el Phanerochaete chrysosporium, el organismo tomado en los comienzos como modelo de la degradación de la lignina, degrada eficientemente este polímero en ausencia de lacasas. Por otro lado, se pensaba que los sustratos sobre los cuales actuaban las lacasas se restringían a compuestos de tipo fenólico. Hoy ha quedado demostrado que las lacasas, en presencia de mediadores redox apropiados, pueden oxidar com-puestos no fenólicos (Bourbonnais, y Paice, 1996; Eggert y col., 1996c; Bourbonnais y col., 1998; Johannes y Majcherczyk, 2000).

Las investigaciones para implementar procesos de blanqueo utilizando enzi-mas ligninolíticas muestran un desarrollo mucho menor que el uso de las xilanasas y, de momento, no está comercializado su uso. En la bibliografía se encuentra también un importante número de trabajos realizados con la enzima ligninolítica MnP (en menor medida con LiP) con resultados más o menos efectivos (Paice y col, 1993; Kaneko y col, 1994; Kondo y col., 1994; Hirai y col., 1994; Iimori y col., 1998; Sasaki y col., 2001). Las aplicaciones de la MnP al blanqueo de pulpas kraft han logrado reducir el índice kappa hasta en un 13% y los aumentos de blancura han llegado al 10%. No obstante, no se dispone de información tan pormenorizada como en el caso del blanqueo con xilanasas y aspectos como el ahorro de reactivos de blanqueo no se recogen en la información recopilada.

En comparación con las peroxidasas, la aplicación del Sistema Lacasa Media-dor (SLM) parece ser mucho más prometedor (ver Figura 2). Los trabajos se han


centrado en pulpas kraft de maderas, donde, para la especie Eucaliptus globulus, Silva y col. (2002) consiguen reducir el índice kappa hasta un 35% y las dosis de pe-róxido de hidrógeno en el blanqueo en un 18%. A su vez, la lignina residual es casi la mitad, mientras que la blancura aumenta 20 puntos. Las propiedades mecánicas de las pulpas no se vieron mermadas por el tratamiento.

En la Tabla 6 se presentan las ventajas, incovenientes y condiciones de opera-ción de las enzimas MnP y lacasa. Las condiciones de operación que se aplican al blanqueo de pulpa kraft con MnP son ligeramente ácidas, pH 4,5 y con temperatura suave, entre 25 y 30ºC. Las dosis de enzima utilizadas han variado entre 50 y 100 U/g de pulpa. Los tiempos de tratamiento se prolongan durante 24 horas, a veces sin que la deslignificación sea demasiado importante. Estas condiciones se encuentran lejos de las deseables para un proceso económicamente interesante: temperatura próxima a 80ºC y pH alcalino. En el caso de las lacasas, la temperatura de trata-miento es más elevada que en la MnP, aproximadamente 20ºC, mientras que el pH óptimo de tratamiento sigue siendo ligermante ácido.

Tabla 6. Bioblanqueo con Mn Peroxidasa y Lacasa.

Ventajas Inconvenientes Condiciones Generales

Aumento de blancura

Menor consumo de reactivos

Menos contaminación

Necesidad de mediadores

Baja deslignificación (MnP)

Mn P


pH: 4,5

Tiempo: 3–24 horas

Dosis: 50–100 U/g pulpa

Lac


pH: 3,5–5,8

Tiempo: 2–4 horas

ESTADO ACTUAL DE LOS CONOCIMIENTOS EN EL BIOBLANQUEO CON MNPEROXIDASAS Y LACASAS

Hoy en día se ha avanzado bastante en el conocimiento del modo de actuación de las peroxidasas. La enzima MnP provoca la degradación de la lignina mediante la acción del manganeso, al que oxida de Mn2+ a Mn3+, siendo este último el oxidante de la lignina, aunque solo actúa sobre unidades fenólicas (Wariishi y col., 1988). No obstante, en presencia de glutation se ha mostrado eficaz para oxidar compuestos modelo de lignina no fenólicos (Wariishi y col., 1989). En un caso similar, se ha de-

FIGURA 2.Esquema de actuación

del sistema lacasa–mediador.


mostrado que en presencia de Tween 80, un producto que contiene una cadena de ácido graso insaturado, la MnP oxida compuestos modelo de lignina no fenólicos (Bao y col., 1994). Se ha sugerido que la MnP oxida el doble enlace C=C a un radical peróxido, que es el oxidante de las estructuras no fenólicas tipo lignina. Es decir, este radical realiza ahora la función que el Mn3+ hacía en la oxidación con MnP sin mediador. En función de estos resultados, Bermek y col., (2002) buscaron nuevos mediadores para la oxidación de la lignina por MnP. Los compuestos con un grupo tiol que probaron no mostraron eficacia. Por el contrario, ácidos grasos no satura-dos aumentaron la capacidad blanqueante de la MnP como sugería la experiencia anterior (Bao y col., 1994).

En su aplicación al blanqueo de pulpas kraft, las MnP han mostrado capacidad para degradar la lignina residual tanto en pulpas de frondosas como de coníferas. No obstante, la blancura se comporta de manera diferente y mientras aumenta en el tratamiento de pulpas de frondosas, cuando se aplica a pulpas de coníferas hay un descenso inicial de la blancura que luego se recupera. Aunque las razones de este comportamiento no están claras, parece existir una relación con el contenido en lignina no condensada. La oxidación de estas unidades, más abundantes en pulpas crudas de coníferas, conduciría a la formación de o–quinonas y a un oscurecimien-to de las pulpas que desaparecía en sucesivos tratamientos con MnP (Ehara y col., 1998).

Una limitación de las lacasas parecía ser también la imposibilidad de oxidar sustratos no fenólicos. De hecho parecía establecido que las lacasas fúngicas cata-lizaban fácilmente la oxidación de fenoles en presencia de oxígeno, pero no la de los sustratos no fenólicos. Posteriormente se ha demostrado que, en presencia de compuestos apropiados de bajo peso molecular (mediadores), las lacasas son ca-paces de oxidar una amplia variedad de compuestos modelo de lignina aromáticos (comportamiento análogo al de las MnP).

Estos mediadores actuarían como transportadores de electrones, inhibiendo además la repolimerización de los radicales oxidados. El llamado SLM, esquema-tizado en la Figura 2, fue descrito primeramente por Bourbonnais y Paice (1990), quienes lograron la oxidación de sustratos no fenólicos empleando la sal de diamo-nio del ácido 2,2’–azinobis–3–etilbenzotiazolina sulfónico (ABTS) como mediador (Figura 3). Estos mismos autores describen la deslignificación selectiva de pulpas kraft, tanto de coníferas como de frondosas, empleando lacasa y ABTS como me-diador (Bourbonnais y Paice, 1992).

FIGURA 3.Molécula del ácido 2,2’-azinobis-3-etilbenzotiazolina sulfónico (ABTS).


En un primer momento, la lacasa sería activada por una molécula de oxígeno. A su vez, la lacasa activada oxidaría al mediador y recuperaría su estado inicial. La secuencia prosigue con el mediador activado que se difunde hacia la lignina y es, en realidad, el oxidante. Hay que mencionar que la actividad del SLM hacia la lignina depende de la combinación de dos factores principales: el potencial redox de la enzima y la estabilidad y reactividad del radical generado por la oxidación del mediador.

La principal consecuencia de este modo de actuar de la lacasa es que ahora el impedimento del volumen de la enzima desaparece. La molécula de mediador, de mucho menor tamaño que la lacasa, puede ahora difundirse en los poros de las fibras y alcanzar la lignina que se encuentra en el interior de la pared secundaria. Es entonces cuando se pone de manifiesto la importancia de la estabilidad del mediador activado, que debe ser lo suficientemente estable para tener tiempo de difundirse y alcanzar y oxidar a la lignina.

El acceso a la lignina de las fibras por sistemas lacasa–mediador se ha trata-do de mejorar con el empleo previo de xilanasas, con la intención de que estas abran caminos a la acción de la lacasa (Surma–Slusarska, y Leks–Stepien, 2001); en el blanqueo de pulpas kraft de especies frondosas y coníferas, se concluye que el pretratamiento de las pulpas con xilanasa mejora el acceso de la lacasa a la lignina.

A raíz del hallazgo del SLM empiezan a introducirse nuevas sustancias que se proponen como mediadores. Así Call (1994a) introduce el 1–hidroxibenzotriazol (HBT) que, añadido a la lacasa, demuestra alta capacidad y selectividad para deslig-nificar pulpas kraft (Figura 4).

El mediador no es necesariamente un producto extraño al hongo; mediadores naturales como el ácido 3-hidroxiantranílico (3–HAA), el primer mediador natural que se descubre, es producido por el hongo de podredumbre blanca Pycnoporus cinnabarinus y es igualmente eficaz para que la lacasa oxide compuestos modelo de lignina no fenólicos (Eggert y col., 1996c). Comienza entonces a tomar cuerpo la hi-pótesis de que esto sea lo que sucede en la degradación natural de la lignina por los hongos y que el SLM se encuentra en la naturaleza. El papel de mediador lo pueden desempeñar sustancias de bajo peso molecular como el alcohol veratrílico, oxalatos y el ácido 3–hidroxi antranílico, que son productos del metabolismo del hongo y cuya presencia ha sido detectada en cultivos de hongos (Leonowicz y col., 2001).

FIGURA 4.Molécula del

1-hidroxibenzotriazol (HBT).


En años posteriores el SLM ha generado gran interés en la industria de pulpa por su potencial aplicación en procesos de blanqueo limpios (Call, 1994b; Amann, 1997) y hay muchos estudios dedicados a buscar nuevos mediadores económicos y no tóxicos que reemplacen a los empleados en el laboratorio. Los resultados de este sistema eran deslignificaciones superiores al 55%. Para ello se trataba la pulpa kraft con lacasa y HBT (o con ABTS) y a continuación se realizaba una extracción alcalina, análoga a las que se aplican en las secuencias de blanqueo químico (Call, 1994a; Bourbonnais y Paice, 1996). Esta fase de lavado alcalino ha demostrado ser imprescindible para la eliminación de la lignina (Silva y col., 2001).

La aplicación del SLM a pulpas de materias primas no leñosas es muy redu-cida. Se pueden encontrar algunos casos que lo aplican a pulpa kraft de paja de trigo con la secuencia: Xilanasa/Lacasa–HBT/extracción con álcali (Sigoillot y col., 2004). Lograron eliminar un 75% de la lignina, empleando lacasas procedentes de Pycnoporus cinnabarinus y de Aspergillus niger. Un posterior blanqueo de la pulpa con hipoclorito redujo el consumo de este reactivo y aumentó la blancura y la re-sistencia de las pulpas. Camarero y col.(2001a;2001b) y García y col. (2003) han trabajado en el blanqueo de pulpa de lino obtenida por el proceso sosa–AQ con la secuencia Lacasa–HBT/H

2O

2 y lacasa procedente de Pycnoporus cinnabarinus.

García y col. (2003) han conseguido una blancura máxima del 75% (si bien en 24 horas) y del 62% en tan solo una hora.

Para concluir se ha de mencionar que uno de los aspectos sobre los que se está trabajando más intensamente en el sistema lacasa–mediador, es encontrar media-dores eficaces y selectivos para degradar la lignina en las pulpas. ABTS y HBT son los mediadores más utilizados si bien hay que precisar que su uso está limitado a la experimentación. La deslignificación industrial por lacasas hará necesario encon-trar sustancias no tóxicas que actúen como mediadores y que puedan ser produci-das fácil y económicamente. Deben también tener una estabilidad suficiente para alcanzar la lignina residual que se concentra en el interior de la pared secundaria de la fibra. El hallazgo de estas sustancias va a condicionar el futuro del blanqueo con SLM.

Las condiciones para el blanqueo de pulpa kraft con lacasas no son muy di-ferentes a las del tratamiento con MnP, aunque el pH varía en un intervalo más amplio y las temperaturas son ligeramente superiores, entre 45 y 50ºC. Como en el caso de las xilanasas, se hace necesario encontrar hongos termófilos que eleven estos valores en un futuro tratamiento enzimático.

4. Aplicación a la fabricación de papelEl reciclado de papel constituye, en países como España, la primera fuente de

fibras celulósicas para la industria papelera. Las ventajas son bien conocidas: menos gasto energético que la fabricación de papel con fibra virgen y evita el vertido de un residuo que además revaloriza. No obstante, y pese a estas ventajas, el reciclado de papel no puede mantenerse sin el aporte de fibra virgen porque, aparte del papel


no reciclado por diversas razones, las fibras pierden calidad en los sucesivos ciclos de reciclado.

La causa son cambios irreversibles en la estructura de las fibras que acontecen durante el secado del papel y menor medida en la desintegración en el pulper. El secado hasta contenidos en humedad entre el 5 y el 10% ocasiona el cierre de los poros en las fibras, que se traduce en pérdidas en su capacidad de hidratación y en su conformabilidad, con la consiguiente merma de su capacidad de enlace. El fenó-meno se conoce como hornificación y está más acentuado en las pulpas químicas, donde la mayor deslignificación da lugar a poros internos de mayor tamaño.

Todas las propiedades físicas que dependen de la capacidad de enlace fibra–fi-bra (tracción, estallido) se ven mermadas a causa de la hornificación. El proceso de refinado se ha mostrado incapaz de recuperar por completo la capacidad de hinchamiento de las fibras. Se ha demostrado que ello se debe a que el refinado solo es capaz de reabrir los poros externos de las fibras y no así los internos. A esto hay que añadir que el refinado consume energía y reduce la capacidad de desgote de la supensión fibrosa. Por lo tanto, se han propuesto otras soluciones para revertir la hornificación: tratamientos con “bulking agents” como sacarosa o glicerol, trata-miento con álcali a alta presión y biorrefinado con celulasas.

La biotecnología en este campo se ha aplicado a la recuperación de las propie-dades papeleras de las fibras pero también se ha utilizado en la mejora del reciclado del papel y muy especialmente en el destintado (Viesturs y col., 1999; Pèlach y col., 2003; Leea y col., 2007). En este último proceso, aún se encuentran dificultades para eliminar tintas de difícil tratamiento como son las tintas toner o las flexográficas (en aquellas fábricas que destintan por flotación).

Las enzimas de mayor uso en el reciclado y destintado de papel son de tipo celulasa. En el destintado de papel, el tratamiento con celulasas ayuda a romper los aglomerados fibra–tinta en el papel y a facilitar el desprendimiento de tintas. El efecto observado es un mejor destintado posterior y el aumento de la blancura de la pasta. Otras enzimas se pueden emplear para degradar la tinta o las fibras, así las lipasas y esterasas degradan los aceites que forman el vehículos de las tintas offset. Pectinasas, celulasas y hemicellulasas atacan la superficie de las fibras favoreciendo el despegue y eliminación de las partículas de tinta. En el caso de tintas de difícil separación como las tintas toner, las celulasas despegan las partículas de toner de la superficie de las fibras y facilitan su dispersión para una extracción posterior.

La recuperación de las propiedades papeleras mediante enzimas de tipo celu-lasas también se ha dado en llamar biorrefinado ya que el efecto observado en las fibras se asemeja al producido por el refinado mecánico. El efecto de las celulasas es el de mejorar el drenaje de la pulpa, disminuyendo el contenido en finos, y el de dis-minuir la hornificación al “abrir” las fibras de celulosa mediante una degradación controlada. No se conocen demasiados trabajos sobre esta aplicación de las celula-sas, todavía reciente (Oksanen y col., 2000; García y col., 2002), pero una posible explicación a la mejora del drenaje que provocan las celulasas es que atacarían pre-


ferentemente a los finos, de mayor superficie específica que las fibras, mejorando así del drenaje de la pulpa. Esta explicación es coherente con el hecho observado de que tiempos de tratamiento largos deterioran las fibras. A esos tiempos ya empeza-rían a ser apreciables los efectos de la degradación sobre las fibras, poco apreciables a tiempos cortos de tratamiento (de alrededor de una hora).

La mejora del drenaje de las fibras permite recuperar (parcialmente) las pro-piedades papeleras que han perdido tras la hornificación, puesto que las fibras pue-den ahora ser refinadas para mejorar su flexibilidad, sin que el drenaje se resienta en exceso.

No obstante, la recuperación de la capacidad de las fibras hornificadas para rehidratarse tras el tratamiento con celulasas (solas o en combinación con hemice-lulasas) parece ser tan solo parcial (análogamente a lo que sucede con el refinado). La experiencia de Oksanen y col. (2000) confirman este aspecto.

Otro tipo de enzimas, como las amilasas, pueden facilitar la desintegración de papeles encolados con almidón (muchos de los destinados a impresión y escri-tura). Mediante el uso de estas enzimas, las primeras en emplearse en la industria del papel para las preparaciones de almidón, se puede logran un desintegrado más eficaz y ahorrar energia y tiempo de residencia en el pulper. Las amilasas también han sido empleadas tras la etapa de desintegrado, para ayudar al destintado, ya que en los papeles impresos que llevan almidón, muchas de las uniones de las tintas al soporte se realizarán a través del almidón. Degradando éste se favorece por tanto la eliminación de las tintas.

5. Grupos ibero americanos de investigación en biotecnología papeleraEn Ibero América son cada vez más los trabajos que se desarrollan sobre bio-

tecnología aplicada a la industria de pulpa y papel. Como en el resto del mundo, abundan las aplicaciones que tratan sobre: biopulpeo, bioblanqueo y fabricación y reciclado de papel, aunque es el bioblanqueo enzimático de pulpa kraft el tema en el que se cuentan más grupos de investigación.

Argentina, Brasil, Chile, España y Portugal son los países que tienen más grupos trabajando en este desarrollo en la RIADICYP. Fuera de ella, también hay identificados equipos de nuestra área geográfica que trabajan en esta parte de la biotecnología. En la siguiente relación se recogen los grupos de trabajo que forman parte de la RIADICYP y de los que el redactor ha recibido información. Del resto de grupos Ibero Americanos que no forman parte de la RIADICYP hay información sobre algunos de sus trabajos en el texto de este capítulo, si bien esta información no pretende ser exhaustiva.

La información se ha estructurado en los ítems: Centro/Investigador de contacto (correo electrónico)/temas de investigación.


ARGENTINA

• ProCyP. Universidad Nacional de Misiones Laura Villalba ([email protected]) Biopulpado Kraft

• Universidad Nacional del Litoral Miguel A. Zanuttini ([email protected]) Bioblanqueo de pulpa con lacasas Tratamiento de efluentes papeleros

CHILE

• Universidad de Chile. Santiago de Chile Javier González ([email protected]) Biopulpado Kraft

CUBA • Dpto. Ingeniería Química; Universidad Central de Las Villas Agustín García Rodríguez ([email protected]) Obtención de celulosa bacteriana y su aplicación como aditivo en las pulpas

ESPAÑA

• Dpto. de Microbiología; Universidad de Barcelona F. I. Javier Pastor ([email protected]) Bioblanqueo de pulpa kraft con xilanasas Mejora del papel reciclado con celulasas

• Dpto. Textil y Papelero. E.T. Ing. Industriales; Universidad Politécnica de Ca-taluña

Josep F. Colom Pastor ([email protected]) Bioblanqueo de pulpa kraft con xilanasas Mejora del reciclado del papel mediante aplicación de enzimas

• CIFOR–INIA J. Carlos Villar ([email protected]) Biopulpeo con hongos ligninolíticos Bioblanqueo de pulpa kraft con lacasas

• CIB–CSIC Aldo González ([email protected]) Biopulpeo con hongos ligninolíticos Bioblanqueo de pulpa kraft con lacasas


• Universidad de Gerona Angels Pelach ([email protected]) Mejora del reciclado del papel mediante aplicación de enzimas

• Universidad de Córdoba Luis Jiménez ([email protected]) Bioblanqueo de pulpa kraft con xilanasas

PORTUGAL • U. de Investigação de Materiais Têxteis e Papeleiros. Universidade da Beira

Interior Ana Paula Duarte ([email protected]) Biobranqueamento de pulpa kraft com xilanases Biobranqueamento de pulpa kraft com lacases Reciclagem com xilanases e celulases Refinação com xilanases e celulases

• Centro de Engenharia Biológica – Universidade do Minho Miguel Gama ([email protected]) Aplicações biotecnológicas de enzimas e Domínios de Ligação a Celulose no

tratamento de pulpas de papel

Referencias bibliográficas 1. Ahmed, A.; Scott, G. M.: Akhtar, M.; Myers, G. C. North American Nonwood

fiber symposium 1998. Atlanta, pp.231–238. 2. Akhtar, M.; Attrige, M. C.; Myers, G.C.; Kirk, T. K.; Blanchette, R. A.; Tappi J.

75:105(1992). 3. Akhtar, M.; Attridge, M. C.; Blanchette, R. A.; Myers, G. C.; Wall, M. B.; Sykes,

M. S.; Koning, J. W.; Burgess, R. R.; Wegner, T.H.; Kirk, T. K. Proceedings of 5th International Conference on Biotechnology in Pulp Paper Industry 1992, Japan, pp.3–8.

4. Akhtar, M.; Lentz, M.J.; Blanchette, R.A.; Kirk, T.K., Tappi J. 80:161(1997). 5. Akhtar, M.; Scott, G. M.; Lentz, M. J.; Horn, E. G.; Swaney, R. E.; Kirk, T. K.;

Shipley, D. F. Proceedings of the 1997 Biological Sciences Symposium. San Francisco, CA. Atlanta GA: TAPPI PRESS, pp.35–39.

6. Akhtar, M.; Scott, G. M.; Swaney, R. E.; Shipley, D. F. Resources, Conservation and Recycling. 28(3–4):241(2000).

7. Amann, M. Proceedings of the International Symposium on Wood and Pul-ping Chemistry, 1997 Montreal. pp.:F4–1– F4–5

8. Antonopoulos, V. T.; Hernandez, M.; Arias, M. E.; Mavrakos, E.; Ball, A. S. Appl. Microbiol. Biotechnol. 57(1–2):92(2001).

9. Bajpai, P.; Bajpai, P. K., Tappi J. 79(4)225(1996).


10. Bajpai, P.; Bajpai, P. K.; Akhtar, M.; Jauhari, M.B. 8th International Conferen-ce on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry 2001. Helsinki, p.177.

11. Bao, W.; Fukushima, Y.; Jensen Jr., K. A.; Moen, M. A.; Hammel, K.E. FEBS Lett. 354(3):297(1994).

12. Bhat, M. K.; Bhat. S. Biotechnol. Adv. 15(3–4):583(1997). 13. Bermek, H.; Li, K.; Eriksson, K. E. Biores. Technol. 85(3):249(2002). 14. Bermek, H.; Li, K.; Eriksson, K. E. L., J. Biotechnol. 66(2–3):117(1998). 15. Bertrand, G., C. R. Hebd. Acad. Sci. 123:463(1896). 16. Blanchette, R. A.; Burnes, T. A.; Eerdmans, M. M.; Akhtar, M. Holzforschung.

46:109(1992). 17. Blanchette, R. A.; Leatham, G. F.; Attridge, M. C.; Akhtar, M.; Myers, G. C.,

U.S. Patent 5,055,159, (1991) 18. Bourbonnais, R.; Paice, M. G.; Tappi J. 79:199(1996). 19. Bourbonnais, R.; Paice, M. G. Appl. Microbiol. Biotechnol. 36(6):823(1992). 20. Bourbonnais, R.; Paice, M. G. FEBS Lett. 267(1):99(1990). 21. Bourbonnais, R.; Paice, M. G.; Leech, D.; Rochefort, D. 7th International Confe-

rence on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, 1998 Vancouver, BC. 22. Bourbonnais, R.; Paice, M. G.; Reid, I. A.; Lanthier, P.; Yaguchi, M. Appl. En-

viron. Microbiol. 61(5):1876(1995). 23. Call, H.P. Multicomponent Bleaching System. Patent. WO 94/29425. (1994a) 24. Call, H.P. Process for modifying, breaking down or bleaching lignin, materials

containing lignin and like substances. PCT. World patent application WO 94/29510. (1994b).

25. Call, H.P.; Mücke, Y. J. Biotechnol. 53(2–3):163(1997). 26. Camarero, S.; García, O.; Vidal, T.; Colom, J. F.; del Río, J. C.; Gutiérrez, A.;

Martínez, M. J.; Martínez, A.T. 8th ICBPPI, Helsinki, 2001a, pp.58–5927. Camarero, S.; García, O.; Vidal, T.; Colom, J. F.; del Río, J. C.; Gutiérrez, A.;

Asther, M.; Sigoillot, J.–C.; Martínez, M. J.; Martínez, A. T. Patent (Spain) No. P200102804 (2001b).

28. Camarero, S.; García, O.; Vidal, T.; Colom, J. F.; del Río, J. C.; Gutiérrez, A.; Martínez, M. J.; Martínez, A. T. Flax pulp bleaching and residual lignin mo-dification by laccase–mediator systems, in Biotechnology in Pulp and Paper Industry. (L. Viikari, R. Lantto, Eds.) Elsevier Science, London. 2002

29. Carbajo, J. M.; Terrón, M. C.; Silva, R. A.; Revilla, E.; González, A. E.; Villar, J.C. 28th EUCEPA Conference 2003, Lisbon, pp351–352.

30. Carbajo, J. M.; Terrón, M. C.; Revilla, E.; de la Macorra, C.; Silva, R.A.; Gon-zález, A.E.; Villar, J.C. 4th European Congress on Chemical Engineering, 2003, Granada.

31. Christov, L.; Biely, P.; Kalogeris, E.; Christakopoulos, P.; Prior, B. A.; Bhat, M.K. J. Biotechnol. 83(3):231(2000).

32. Clarke, J. H.; Rixon, J. E.; Ciruela, A.; Gilbert, H. J.; Hazlewood G.P. Appl. Microbiol. Biotechnol. 48(2):177(1997).


33. Dalhberg, L.; Holst, O.; Kristjansson, J. K. Appl. Microbiol. Biotechnol. 40(1):63(1993).

34. Eggert, C.; Temp, U.; Eriksson, K. E. L. Laccase–producing white–rot fungus lacking lignin peroxidase and manganese peroxidase, in: ACS Symposium Se-ries 655 “Enzymes for pulp and paper processing” (T.W. Jeffries and L. Viikari, Eds.) American Chemical Society, Washington, D. C. (1996a).

35. Eggert, C.; Temp, U.; Eriksson, K. E. L. Appl. Environ. Microbiol. 62(4):1151(1996b).

36. Eggert, C.; Temp, U.; Dean, J. F. D.; Eriksson, K. E. FEBS Lett. 391(1–2):144(1996c).

37. Ehara, K.; Tsutsumi, Y.; Nishida, T., J. Wood Sci. 44(4):327(1998). 38. Elegir, G.; Sykes, M.; Jeffries, T. W. Enzyme Microb. Technol. 17(10):

954(1995). 39. Eriksson, K.E.; Vallander, L., Svenk Papperstidning 85:R33(1982). 40. García, O.; Torres, A. L.; Colom, J. F.; Pastor, F. I. J.; Díaz, P.; Vidal. T. Cellu-

lose, 9(2): 115 (2002). 41. García, O.; Camarero, S.; Colom, J. F.; Martínez, A. T.; Martínez, M. J.; Monje,

R.; Vidal, T. Holzforschung. 57:513(2003). 42. Geng, X.; Li, K. Appl. Microbiol. Biotechnol. 60(3):342(2002). 43. Glenn, J. K.; Morgan, M. A.; Mayfield, M. B.; Kuwahara, M.; Gold, M. H. Bio-

chem. Biophys. Res. Commun. 114(3):1077(1983). 44. González, A. E.; Terrón, M. C.; González, T.; Arana, A.; Carbajo, J. M. Bio-

degradación de compuestos aromáticos por hongos basidiomicetos, in Bio-tecnología y medioambiente (I. Marín, J.L. Sanz and R. Amils, Eds) Editorial Ephemera, Madrid 2005.

45. Gübitz, G. M.; Haltrich, D.; Latal, B.; Steiner, W. Appl. Microbiol. Biotechnol. 47(6):658(1997a)

46. Gübitz, G. M.; Lischnig, T.; Stebbing, D.; Saddler, J. N. Biotechnol. Lett. 19(5):491(1997b).

47. Guerra, A.; Mendonça, R.; Ferraz, A., Holzforschung. 56:157(2002). 48. Guerra, A.; Pavan, P.C.; Ferraz. A., Appita J. 59:412(2006) 49. Hakala, T.K.; Maijala, P.; Konn J.; Hatakka, A. Enzyme Microb. Technol.

34(3–4):255(2004) 50. Hernández, M.; Hernández–Coronado, M.J.; Pérez, M. I.; Revilla, E.; Villar J.

C.; Ball, A. S.; Viikari, L.; Arias, M. E. Holzforschung. 59:173(2005). 51. Hirai, H.; Kondo, R.; Sakai, K. Mokuzai Gakkaishi. 40(9):980(1994). 52. Hoffmann, G. C.; Brush, T. S.; Farrell, R.L. Naval Stores Rev. 102(3):

10(1992). 53. Idárraga, G.; Ramos, J.; Young, R. A.; Denes, F.; Zúñiga, V. Holzforschung. 55:

42(2001). 54. Iimori, T.; Miyawaki, S.; Machida, M.; Murakami, K. J. Wood Sci. 44(6):

451(1998).


55. Irie, Y.; Matsukura, M.; Usui, M.; Hata, K. Proc. 1990 TAPPI Papermakers Conf., Atlanta GA, USA, pp. 1–10

56. Jacobs–Young, C. J.; Venditti, R. A.; Joyce, T. W.; Tappi J. 81:260(1998). 57. Jensen, K. A.; Bao, W.; Kawai, S.; Srebotnik, E.; Hammel, K. E. Appl. Environ.

Microbiol. 62(10):3679(1996). 58. Jiménez, L.; López, F.; Martínez, C. Process Biochem. 29(7):595(1994). 59. Jiménez, L.; Navarro, E.; Ferrer, J.L.; López, F.; Ariza, J. Process Biochem.

35(1–2):149(1999). 60. Jiménez, L.; Navarro, E.; García, J. C.; Pérez, I.; Tappi J. 83(11):65(2000). 61. Johannes, C.; Majcherczyk, A. Appl. Environ. Microbiol. 66(2):524(2000). 62. Johnsrud, S. C.; Eriksson, K.–E. L. Appl. Microbiol. Biotechnol. 21(5):

320(1985). 63. Kaneko, R.; Iimori, T.; Yoshikawa, H.; Machida, M.; Yoshioka, H.; Murakami,

K. Biosci. Biotechnol. Biochem. 58:1817(1994). 64. Kantelinen, A.; Hortling, B.; Sundquist, J.; Linko, M.; Viikari, L., Holzfors-

chung. 47:318(1993). 65. Kondo, R.; Harazono, K.; Sakai, K. Appl. Environ. Microbiol. 60(12):

4359(1994). 66. Laborde, J.; C. R. Hebd. Acad. Sci. 123:1074(1896). 67. Leea, C. K.; Daraha, I.; Ibrahim, C.O. Biores. Technol. 98 (8): 1684 (2007). 68. Leonowicz, A.; Cho, N.S.; Luterek, J.; Wilkolazka, A. Wojtas–Wasilewska, M.;

Matuszewska, A.; Hofrichter, M.; Wesenberg, D.; Rogalski, J. J. Basic Micro-biol. 41(3–4):185(2001).

69. Leonowicz, A.; Matuszewska, A.; Luterek, J.; Ziegenhagen, D.; Wojtás–Wasi-lewska, M.; Cho, N.S.; Hofrichter, M.; Rogalski, J. Fungal Genet. Biol. 27(2–3):175(1999).

70. Levin, L.; Villalba, L.; Da Re, V.; Forchiassin, F.; Papinutti, L. Process Biochem. 42(6):995(2007).

71. Li, X. T.; Jiang, Z.Q.; Li, L. T.; Yang, S. Q.; Feng, W. Y.; Fan, J. Y.; Kusakabe, I. Biores. Technol. 96(12):1370(2005).

70. Madlala, A. M.; Bissoon, S.; Singh, S.; Christov, L. Biotechnol. Lett. 23(5):345(2001).

72. Malmström, B. G. Annu. Rev. Biochem. 51:21(1982). 73. Mathrani, I. M.; Ahring, B. K. Appl. Microbiol. Biotechnol. 38(1):23(1992). 73. Máximo, C.; Costa–Ferreira, M. and Duarte, J., World J. of Microbiol. Biote-

chnol. 14(3):365(1998). 75. Mendoça, R.; Guerra, A.; Ferraz, A. 8th International Conference on Biotech-

nology in the Pulp and Paper Industry, 2001, Helsinki, p 180. 76. Mohiuddin, G. Rashid, M.; Hasib, S. A. 8th International Conference on Bio-

technology in the Pulp and Paper Industry, 2001, Helsinki, pp.178–179. 77. Morita, S.; Yakazi, Y.; Johnson, G. C. Holzforschung. 55:155(2001).


78. Mosai, S.; Wolfaardt, J. F.; Prior, B. A; Christov, L. P. Biores. Technol. 68(1):89(1999).

79. Oksanen, T.; Pere, J.; Paavilainen, L.; Buchert, J.; Viikari, L. J. Biotechn. 78(1): 39(2000).

80. Paice, M. G.; Bernier, R.; Jurasek, L. Biotechnol. Bioeng. 32, 235–239. (1988). 81. Paice, M. G.; Reid, I. D.; Bourbonnais, R.; Archibald, F.; Jurasek, J. Appl. Envi-

ron. Microbiol. 59(1):260(1993). 82. Pedersen, L. S.; Choma, P. P.; Kihlgren, P.; Nissen, A. M.; Munk, N.; Holm, H.

C. International Pulping Conference 1992, Boston, pp.31–37. 83. Pèlach, M. A.; Pastor, F. J.; Puig, J.; Vilaseca, F.; Mutjé P. Process Biochem.

38(7): 1063 (2003). 84. Périé, F. H.; Gold, M. H. Appl. Environ. Microbiol. 57(8):2240(1991). 85. Pfabigan, N.; Karlsson, E. N.; Ditzelmueller, G.; Holst, O. Biotechnol. Lett.

24(14):1191(2002). 86. Phillipi, F. Hedwigia 32:115(1893). 87. Ramos, J.; Rojas, T.; Navarro, F.; Dávalos, F.; Sanjuan, R.; Rutiaga, J.; Young,

R.A.; J. Agric. Food Chem. 52(16):5057(2004). 88. Reinhammar, B.; Malstrom, B. G. Blue Copper containing oxidases, in: Cop-

per proteins. Metal ions in biology. Vol 3. (T.G. Spiro, Ed.) Willey, New York. 1981.

89. Roncero, M. B.; Torres, A. L.; Colom, J. F.; Vidal, T. Biores. Technol. 96(1):21(2005).

90. Sabharwal, H. S.; Akhtar, M.; Blanchette, R. A.; Young, R. A.; Tappi J. 77:105(1994).

91. Sabharwal, H. S.; Akhtar, M.; Blanchette, R. A.; Young, R. A. Holzforschung. 49:537(1995).

92. Salles, B. C.; Medeiros, R. G.; Báo, S.N.; Silva, F. G.; Filho, E. X. F. Process Bio-chem. 40(1):343(2005).

93. Sasaki, T.; Kajino, T.; Li, B.; Sugiyama, H.; Takahashi, H. Appl. Environ. Mi-crobiol. 67(5):2208(2001).

94. Scott, G. M.; Akhtar, M.; Lentz, M. Proceedings of the 1995 Tappi Pulping Conference, Atlanta GA: Tappi Press, pp355–361.

95. Scott, G. M.; Akhtar, M.; Lentz, M. J.; Kirk, T.K.; Swaney, R.; Tappi J. 81:220(1998).

96. Senior, D. J.; Hamilton, J.; J. Pulp Paper Sci. 18(5):165(1992). 97. Sigoillot, J. C.; Petit–Conil, M.; Herpoël, I., Joseleau, J. P., Ruel, K., Kurrek,

B., de Choudens, C. and Asther, M. Enzym. Microb. Technol. 29(2–3):160(2001).

98. Sigoillot, C.; Record, E.; Belle, V.; Robert, J. L.; Levasseur, A.; Punt, P. J.; van den Hondel, C.A.M.J.J.; Fournel, A.; Sigoillot, J.C.; Asther, M. Appl. Microbiol. Biotechnol. 64(3):346(2004).


99. Silva, R. A.; González. A. E.; Villar, J. C. 10th European Congress on Biotech-nology, 2001, Madrid.

100. Silva, R. A.; González. A. E.; Villar, J. C. II congreso Iberoamericano de Inves-tigación en Celulosa y Papel, 2002, Campinas.

101. Stoll D.; Stålbrand H.; R. Warren, A.J. Appl. Environ. Microbiol. 65(6):2598(1999).

102. Surma–Slusarska, B.; Leks–Stepien, J. J. Wood Chem. Technol. 21:361(2001). 103. Suurnäkki, A.; Heijnesson, A.; Buchert, J.; Viikari, L.; Westermark, U. J. Pulp

Paper Sci. 22:J43(1996). 104. Techapun, C.; Poosaran, N.; Watanabe, M.; Sasaki, K. Process Biochem. 38(9):

1327(2003). 105. Tien, M.; Kirk, T.K. Science. 221(4611):661(1983). 106. Tolan, J. S.; Vega Cánovas, R., Pulp Paper Can. 93(5):T116(1992). 107. Vicuña, R.; Escobar, F.; Osses, M.; Arnoldo, J., Biotechnol. Lett. 19(6):

575(1997). 108. Viesturs, U.; Leite, M.; Eisimonte, M.; Eremeeva, T.; Treimanis, A.; Biores.

Technol. 67(3): 255 (1999). 109. Viikari, L.; Ranua, M.; Kantelinen, A.; Linko, M.; Sundquist, J. Proceedings 3rd

Int. Conf. Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, 1986, pp.67–69. 110. Wall, M. B.; Stafford, G.; Noel, Y.; Fritz, A.; Iverson, S.; Farrell, R. L. Proceedings

of the 6th International Conference in Biotechnology in the Pulp and Paper Industry: Advances in Applied and Fundamental Research,1995 pp.205–210.

111. Wariishi, H.; Akileswaran, L.; Gold, M. H. Biochemistry 27(14):5365(1988). 112. Wariishi, H.; Valli, K.; Renganathan, V.; Gold, M.H. J. Biol. Chem. 264(24):

14185(1989). 113. Wolfaardt, F.; Taljaard, J. .; Jacobs, A.; Male, J. R.; Rabie, C. J. Biores. Technol.

95(1):25(2004). 114. Wong, K. K. Y.; Saddler, J. N. Crit. Rev. Biotechnol. 12:413(1992). 115. Wong, K. K. Y.; Yokota, S.; Saddler, J.N.; de Jong, E. J. Wood Chem. Technol.

16:121(1996). 116. Yang, L.; Lou, G.; Eriksson, K. E. L.; Tappi J. 75(12):95(1992). 117. Yoshida, H.; J. Chem. Soc. (Tokyo). 43:472(1883). 118. Zheng, L.; Du, Y.; Zhang, J. Biotechnol. Lett. 22(17):1363 (2000). 119. Zibrio, G. C. J. Wood Chem. Technol. 10:133(1990a). 120. Zibrio, G. C. J. Wood Chem. Technol. 10:151(1990b). 121. Zverlov, V.; Piotukh, K.; Dakhova, O.; Velikodvorskaya, G.; Borriss, R. Appl.

Microbiol. Biotechnol. 45(1–2):245(1996).

I. IntroducciónLa situación por la que actualmente atraviesa la industria de pulpa y papel a

nivel mundial es difícil. Las legislaciones en materia ambiental son cada vez más se-veras, y la industria está obligada a hacer eficientes sus procesos, utilizando materias primas alternativas con las que cuenta el país, para optimizar el aprovechamiento y la protección de los recursos naturales, y ser más competitiva en el mercado in-ternacional.

Encontrar una solución que minimice la agresividad de los residuales que se generan en el proceso de producción de papel, ha sido siempre una prioridad de los ingenieros de estas fábricas. En el marco de la gestión ambiental se han desarrollado diferentes conceptos dentro los cuales se destacan cinco:

Ciclo de vida: tiene como objetivo relacionar los efectos ambientales generados a lo largo del ciclo de vida de un producto desde la obtención y el tratamiento de la materia prima hasta la obtención del producto final.

Ecodiseño: tiene como objetivo diseñar productos amigables para el medio am-biente. Sus puntos fuertes son que facilita la consideración de factores ambientales en la fase de diseño y como puntos débiles que el foco en el diseño puede limitar la aplicación general.

Ecología industrial: su objetivo está relacionado con la comprensión de las si-nergías entre actividades industriales, es decir, el metabolismo industrial. Su objeto se centra en los procesos y actividades industriales. Presenta como puntos fuertes el favorecimiento al establecimiento de los enlaces simbióticos entre los procesos industriales y como punto débil la difícil aplicación, ya que depende de muchos y diferentes factores.

Gestión ambiental total: se centra en replicar los principios de la gestión de la calidad total a la gestión ambiental, optimizando el uso de recursos técnicos y hu-manos en la actuación ambiental. Su punto fuerte es que moviliza los recursos hu-manos y financieros disponibles hacia la mejora continua, mientras que su punto débil es que requiere un cambio de actitud de diversas personas y el mantenimiento del ímpetu inicial.

CAPÍTULO IXTECNOLOGÍAS LIMPIAS

Erenio González Suárez


Tecnología limpia: presenta como objetivo la tecnología de proceso más efi-ciente y más limpia, su objeto está fijado en procesos industriales. Tiene como puntos fuertes que anima a la focalización sobre la eficiencia de los procesos y la minimización de residuos en origen y como punto débil que el foco sobre la tecnología podría detener la búsqueda de soluciones. Numerosos investigadores han demostrado que, para prevenir la generación de residuales en los procesos químicos, es necesario el desarrollo de una estrategia que involucre la utilización de herramientas de integración de masa y energía que se han desarrollado con este fin. Sin embargo, una visión más abarcadora son sin dudas las posibilidades de los mé-todos de Análisis de Procesos, que incluyen los de integración material y energética en la industria del papel (González, E. et al, 2004).

II. Tecnologías más limpias a través del Análisis de procesos considerando la Integración de masa y energía en la Industria de Procesos Químicos y de pulpa y papel. 2.1. ANÁLISIS DE PROCESOS

Como Análisis de Procesos conocemos la aplicación de métodos científicos de reconocimiento y definición de problemas y el desarrollo de procedimientos para su solución. Lo que puede puntualizarse como: 1. Especificación matemática de un problema para una situación real dada. 2. Análisis pormenorizado para obtener modelos matemáticos. 3. Síntesis y presentación de resultados, para asegurar una total comprensión.

Un amplio campo de estos trabajos lo ocupan los análisis de las condiciones tecnológicas en los procesos de la industria química, concentrándose fundamen-talmente en la influencia de la conducción y la selección de los parámetros del proceso sobre el incremento de las capacidades de producción, sobre la fiabilidad de los procesos, sobre los consumos específicos de la producción y los balances de materiales y energía.

El Análisis de Procesos sirve para descubrir las partes débiles en el proceso de producción correspondiente y para la creación de medidas para su eliminación parcial o completa, lo que conduce a un aumento de su efectividad permitiendo, de esta forma, un mejor aprovechamiento de las materias primas, la energía y los medios de trabajo así como un aumento de los grados de eficiencia de la fuerza de trabajo y el mejoramiento de las condiciones materiales bajo las cuales ellos labo-ran. La intensificación de la producción mediante el Análisis de Procesos requiere la elaboración de objetivos en cada industria de forma concreta, entre los que se encuentran de acuerdo con la experiencia acumulada: aumento de la calidad y la cantidad de los productos elaborados, disminución de los consumos específicos y absolutos de materiales y energía, mejoramiento de las condiciones de trabajo, aho-rro de fuerza de trabajo y disminución de la contaminación ambiental.

Tecnologías limpias | 351

2.2. TECNOLOGÍAS MÁS LIMPIAS.El concepto de Producción más Limpia se difundió a nivel mundial debido

a los esfuerzos del Programa de Producción más Limpia del PNUMA, el cual fue establecido en 1989. La producción más limpia parte del supuesto que no existe producción limpia como tal; ya que siempre existirá algún tipo de contaminación generado por los procesos productivos (UNEP, 1998). El PNUMA define la pro-ducción más limpia de la siguiente manera: “Producción más limpia” es la apli-cación de una estrategia ambiental preventiva e integrada aplicada a los procesos productivos, productos y servicios. Incluye un uso más eficiente de los recursos naturales y por ende minimiza los desechos y la contaminación así como el riesgo a la salud humana y a la seguridad. Ataca los problemas en la fuente en lugar de hacerlo al final del proceso productivo; en otras palabras evita la aproximación al ‘final del tubo’. (UNEP, 1998).

Para los procesos productivos, Producción más limpia incluye la conservación de materias primas y energía, la eliminación de materias primas tóxicas y la reduc-ción en la cantidad y toxicidad de todas las emisiones y desechos. Es una estrategia de mejoramiento continuo, no implica sustituir los sistemas actuales de produc-ción, los productos o los servicios, sino implica mejorar los sistemas existentes.

La idea fundamental detrás del concepto de producción más limpia es prevenir la contaminación, como una manera de mitigar los impactos ambientales de los procesos productivos, productos y servicios, mejorando no solo los aspectos am-bientales de las compañías sino también su competitividad. Esto se logra porque la producción más limpia trae implícita el desarrollo de procesos más eficientes que optimicen la operación de las empresas. En este sentido la producción más limpia se deriva de una actitud proactiva de las empresas, organizaciones y entidades que la están implementando.

Por otro lado, el término integración de procesos se refiere a una estrategia que proporciona una visión general de todos los flujos de residuales en las plantas, en lugar de analizar el flujo residual generado en cada equipo o etapa indepen-dientemente, estudia las tecnologías que pueden ser utilizadas en la recuperación de residuales e identifica los objetivos de eficiencia, tales como costo mínimo, extensión máxima de la integración del proceso, entre otros. La integración de procesos se caracteriza por dos elementos: la energía y la masa (Cripps, 2000); (Dunn, 2000).

2.3. BENEFICIOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Y EL ANÁLISIS E INTEGRACIÓN DE PROCESOS

La Producción más Limpia trae consigo beneficios derivados de su implemen-tación en los procesos productivos. Con la aplicación de estos conceptos, además de lograrse niveles más bajos de contaminación y riesgos ambientales, se logran con frecuencia ventajas en la competitividad empresarial. Esto se da porque el uso más eficiente de los materiales y la optimización de los procesos pueden reducirse de manera significativa los costos de operación. En este sentido, la producción más


limpia y la integración de procesos tienen ventajas económicas inmensas compara-do con los métodos tradicionales de control de la contaminación (UNEP, 1998).

En la Figura 1, se puede observar como en la primera etapa de los proyectos de producción más limpia los costos de producción se incrementan en relación con los costos existentes en la planta, debido a que ha sido necesario hacer inversiones económicas para implementar producción más limpia, punto B.

Una vez que se implementan estrategias de producción más limpia, los ahorros en insumos y energía, al igual que la reducción en costos de tratamiento a final del tubo empiezan a reflejarse en los costos de producción, hasta llegar al punto en que los nuevos costos productivos son inferiores a los existentes antes de implementar producción más limpia, punto C. En ese momento la empresa se encuentra en una ventaja competitiva frente a los competidores que siguen utilizando sistemas tra-dicionales de producción. Desde el punto de vista ambiental, la producción más limpia soluciona el problema de desechos y emisiones en la fuente. Los sistemas convencionales de tratamiento al “final del tubo” terminan en muchos casos trasla-dando los contaminantes de un medio ambiental a otro. Debido a que producción más limpia es una estrategia “preventiva” e “integral”, este traslado de contamina-ción de un medio a otro se minimiza

Cuando se implementa la producción más limpia también se reduce el riesgo implícito que existe en los procesos productivos de afectar las actividades o perso-nas que se encuentran en su entorno. Esta disminución en el riesgo beneficia a los trabajadores, a la comunidad, a los consumidores de productos y a las futuras gene-raciones. La producción más limpia disminuye los costos de producción, que es tal vez uno de los mayores incentivos desde el punto de vista empresarial para adoptar este tipo de procesos. También se disminuyen los costos de tratamiento al final del tubo, debido a que con producción más limpia se está previniendo la contamina-ción y por ende se reduce el volumen de contaminantes a tratar.

Cos

tos

InversiónInversión

B CTiempo

Sin producción Sin producción más limpiamás limpia

AhorroAhorro Con producciónCon producciónmás limpiamás limpia

FIGURA 1Costos y Beneficios

de la Producción más Limpia.


2.4. BARRERAS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA

La experiencia adquirida en la implementación de políticas y proyectos de producción más limpia ha logrado identificar también las principales barreras y obstáculos que se pueden encontrar. La lenta aceptación de la producción más lim-pia tiene sus orígenes en factores humanos más que técnicos. Entre los factores que impiden la implementación y aceptación de la producción más limpia se destacan: 1. El enfoque al “final del tubo” ha sido utilizado por muchos años, y por lo tanto

es muy conocido y aceptado por la industria y los ingenieros. 2. Las normas y políticas ambientales existentes por lo general están diseñadas y

orientadas a soluciones al “final del tubo”, favoreciéndolas.

Retomando el concepto de integración de procesos se hace notar que a través de este se pueden identificar las debilidades en el proceso, donde ocurren las pérdi-das fundamentales y las oportunidades para resolverlas utilizando los recursos del propio proceso.

La aplicación de las herramientas de integración de procesos incluyen segrega-ción, mezcla y reciclo de flujos, intersección con equipos de separación, cambios en las condiciones de diseño y operación de los equipos, sustitución de materiales, así como cambios en la tecnología. De acuerdo a los cambios que comprendan las mis-mas se han clasificado y se ha establecido una jerarquía de cuatro categorías para la aplicación de las mismas. (El–Halwagi, 1989): 1. Cambios de bajo/ningún costo. 2. Cambios con nuevos equipos. 3. Cambios con nuevos productos químicos. 4. Cambios de tecnología.

Los factores económicos, impacto y aceptabilidad se han tenido en cuenta en el establecimiento de esta jerarquía. El aspecto económico puede ser valorado por una variedad de criterios económicos tales como costo capital, retorno de la inversión, valor neto presente y periodo de pago. Por lo general todas estas herramientas para la prevención de la contaminación incluyen segregación, mezcla y reciclo de flujos, intersección con equipos de separación, cambios en las condiciones de diseño y operación de los equipos, sustitución de materiales, así como cambios en la tec-nología. (Noureldin, M., 1999). En la Figura 2, (Dunn, R., 2000), se muestran las herramientas que se incluyen en cada uno de los puntos anteriores.

De acuerdo a lo que se ha explicado, y lo que se muestra en la Figura 2, se con-cluye que las estrategias y los cambios que estas provocan en el proceso aparecen en orden ascendente en relación al costo y al impacto y en orden descendente de acuerdo a la aceptabilidad (Garrison, G., 2000); (Bébard, S., 2000). Lo que signi-fica que las herramientas que implican cambios con nuevos productos químicos y cambios de tecnología, puntos 3 y 4, son más costosas y por ende menos aceptadas para su implementación, pero a la vez de un mayor impacto en el logro del objetivo


principal de su aplicación, que las que implican cambios de bajo/ningún costo y cambios con nuevos equipos, puntos 1 y 2. (El–Halwagi, 1994).

2.5. CUESTIONES AMBIENTALES Y OPCIONES TECNOLÓGICAS DE P+L EN LA INDUSTRIA DE PULPA Y PAPEL

No obstante que la industria de la celulosa provoca impactos muy serios para el ambiente y la salud humana y que la Agencia de Protección Ambiental (EPA) en su Toxic Release Inventory (TRI) de 1994, (TRI., 2002) señala que tales instalaciones generan las mayores cantidades de sustancias contaminantes en un nivel mayor al de cualquier otro sector industrial, las mismas tienen un gran potencial para me-jorar la eficiencia de este sector industrial y encaminarlo hacia la sustentabilidad a través de la minimización de la cantidad de descargas tóxicas que se vierten en los cursos de agua, de los contaminantes liberados al aire y de la generación de dese-chos sólidos.

La producción forestal sustentable, el control de la demanda de los consumi-dores y la maximización del uso de fibras recicladas y alternativas son componentes críticos para encaminar al sector de la pulpa y el papel hacia la “producción limpia”.

El concepto de “ciclo cerrado” en las fábricas de pulpa procura eliminar las descargas al medio acuático, reciclar y reutilizar todo lo posible los residuos sólidos

Herramientas de

diseño y análisisTarea Datos

Diagrama de ruta

Diagrama fuente/

sumidero

Cambios de

bajo/ningún

costo

¿Es necesario

mejorarlo?Solución

MEN, REAMEN,

HISEN, etc.

Nuevos

equipos

¿Es necesario

mejorarlo?Solución

EARS,

Ruta de reacción

Síntesis de

producto/solvente

Nuevos

productos

químicos

¿Es necesario

mejorarlo?Solución

Nueva

tecnología

Sí

Sí

Sí

No

No

No

FIGURA 2.Herramientas de

diseño y análisis para la Integración de

Procesos.


y líquidos de los procesos y reducir las emisiones gaseosas al nivel más bajo posible. Actualmente, la mayoría de los residuos sólidos en las plantas que intentan cerrar el circuito son quemados como fuente de energía para la propia planta. Si bien esto podría calificarse como una “reutilización”, está lejos del ideal de una completa reutilización de sus residuos.

Desde el descubrimiento de los compuestos altamente tóxicos, como las dioxi-nas, en las descargas de las plantas de pulpa de papel ha habido enormes esfuerzos para reducir la toxicidad de las descargas líquidas de las plantas. Los esfuerzos se han concentrado tanto en los denominados “tratamientos al final de tubería” como también en la eliminación de precursores de algunos compuestos tóxicos.

Por otro lado, el consumo total de energía es un elemento crítico para una evaluación ecológica de una planta de celulosa. Un factor esencial en este cálculo es el balance energético inherente en el sistema de blanqueo.

La eliminación del cloro elemental se llevó a cabo sustituyéndolo por otros reactivos, tales como el dióxido de cloro, el peróxido de hidrógeno y el ozono, generando nuevas secuencias de blanqueo. Estas secuencias se denominan ECF (blanqueo libre de cloro elemental), que emplea dióxido de cloro en lugar de cloro elemental, y TCF (blanqueo totalmente libre de cloro), que incluye el uso de reac-tivos químicos no clorados, basados en oxígeno (ozono y peróxido de hidrógeno), obteniendo un producto más amigable con el ambiente.

En las pulpas tratadas con cloro elemental como agente de blanqueo, se forman grandes cantidades de compuestos organoclorados mediante una reacción electro-fílica de substitución aromática, tales como dioxinas, furanos y otros.

En contraste, cuando se utiliza el dióxido de cloro en la primera etapa de blan-queo de la pulpa se produce una reacción de oxidación, rompiendo la estructura anillada de la lignina, y produciendo compuestos orgánicos solubles en agua (hi-drofílicos), no bioacumulativos ni persistentes. Las investigaciones realizadas du-rante la última década han demostrado que no existen diferencias en efluentes bien tratados de fábricas ECF y TCF. En ambos casos, los compuestos organoclorados presentes muestran una composición similar a los que se encuentran en la natu-raleza y se degradan naturalmente, no persistiendo en el ambiente. Asimismo, no presentan riesgo para los ecosistemas acuáticos. Las investigaciones más recientes han llegado a la misma conclusión (Bright, D. et al, 2003; Hamm, U. et al, 2002).

Circuito cerrado del Proceso de BlanqueoEl continuo desarrollo de procesos de blanqueo con un impacto positivo para

el medio ambiente está principalmente concentrado en disminuir las descargas de sustancias orgánicas que demandan oxígeno, medidas como DBO y DQO, las cuales representan los últimos residuos de las sustancias liberadas por la madera. Cuanto uno más extrae la lignina en las etapas de cocinado y de blanqueo con oxígeno, más disminuyen las descargas. Entonces, queda solo una alternativa: recuperar la mayor cantidad posible de descargas del blanqueo e incorporarlas al proceso de la planta.


La alternativa es invertir en sistemas de tratamiento externo. Esta es, a menudo, una solución “de final de tubería” y no permite disminuir el consumo de productos químicos. Además es, en general, muy costosa. El reciclado y la recuperación de aguas de desecho del proceso de blanqueo y fabricación de pulpa se denominan “ciclo cerrado o circuito cerrado”.

Los sistemas cerrados siempre implican un riesgo. Las sustancias orgánicas que entran en la planta deben salir de allí, más tarde o más temprano. Si este proceso no se realiza de manera equilibrada, se acumularán grandes cantidades de sustancias dentro del sistema.

Una de las posibilidades para solucionar este problema es instalar sistemas de tratamiento internos entre los procesos. Estos sistemas se denominan “riñones” ya que se supone que funcionan como estos, eliminando de los procesos las sustancias dañinas.

El efluente del proceso de blanqueo tradicional puede ser de 100 m3/tonelada de pulpa. Mediante procesos internos de cierre del circuito el flujo puede descender a 20–30 m3/tonelada de pulpa. Usando un lavado a presión en lugar de filtros, el efluente del proceso de blanqueo puede descender a menos de 10 m3/tonelada de pulpa. El cierre total del circuito de blanqueo implicaría lavar durante la última etapa con agua limpia.

Sin embargo, la experiencia operativa posterior ha demostrado que el cierre total del circuito de blanqueo de las plantas TCF es complejo, aunque varias plan-tas están cerca de lograrlo. En caso de ser necesario, las secuencias TCF son las candidatas más seguras para cumplir con la exigencia del TEF (totalmente libre de efluentes). En las secuencias TCF es posible enviar los efluentes de blanqueo a recu-peración, porque no tienen cloruros (Ritchlin, J. et al, 1998). Las tecnologías para trabajar con efluente cero en fábricas con secuencias ECF también existen, pero son más complejas y costosas.

La empresa finlandesa Conox Ltd. (parcialmente propiedad de EKA Chemi-cals, productora de dióxido de cloro) ha desarrollado una técnica para reducir el uso de agua y su purificación interna para poder cerrar el circuito. Los residuos del filtrado son tratados en un aparato llamado “oxidador”. Acorde a la información de Conox “no se re–incorporan al sistema de recuperación de productos químicos de la planta elementos que contengan cloro o elementos dañinos ajenos al proceso”, (Conox, 2002).

Plantas de circuito cerrado: Casos SCA Pulp AB–Östrand, Suecia. (Greenpeace, 2003)La empresa forestal sueca SCA ha conseguido cerrar el circuito del blanqueo

en un 95% en su planta de pulpa Kraft TCF de Östrand. La planta de blanqueo fue inaugurada en 1995 y fue desarrollada por Sunds y por la empresa norteamericana Union Camp. El proceso utiliza peróxido, oxígeno y ozono. Los productos fabri-cados usualmente tienen las siguientes propiedades: brillo 80 al 90% ISO y una resistencia y limpieza similar a las pulpas ECF.


El proceso ha disminuido el flujo de efluentes de 45 a 5 m3/t pulpa. El proceso de blanqueo actualmente está cerrado en un 95%. Los AOX han bajado a cero y la DQO ha descendido de 65 kg/t pulpa a 40 kg/t pulpa. Si se compara la nueva línea TCF con la vieja línea ECF, se ha producido un ahorro en el consumo de agua del 75%, la carga de AOX fue eliminada, las sustancias bioacumulativas fueron redu-cidas en un 99,2%, los productos de la madera en las descargas disminuyeron en un 72% y la DQO en un 49%. Los equipos para tratamiento de efluentes han sido instalados recientemente y la planta está trabajando para mejorar el rendimiento del tratamiento con la expectativa de que la descarga de DQO llegue a ser inferior a 10 kg/ADt. Esto representaría una reducción de alrededor del 80% en comparación a la vieja planta ECF. La capacidad de producción de la planta TCF es de 370.000 toneladas de pulpa Kraft de madera.

Samoa Pacific Cellulose – Samoa. California, Estados Unidos, (Greenpeace, 2003)Samoa Pacific Cellulose es la propietaria de una planta de blanqueo de pulpa

Kraft en Samoa, California. La planta de Samoa produce pulpa TCF, blanqueada con peróxido de hidrógeno y oxígeno. Extraer la lignina con oxígeno, recuperar los productos químicos agregados de las aguas de desecho y reciclar las aguas de dese-cho ha generado muchos beneficios que se sintetizan a continuación: • Reducción de los efluentes de la planta de blanqueo en un 71%, de 45 a 13

m3/ADt. • Reducción del uso de agua en el blanqueo en un 50% de 44 a 22 m3/t. • Reducir el uso de agua en el proceso de la planta en un 31%, de 75 a 52 m3/t. • Reducción del uso de vapor de la planta de blanqueo en un 17%, a 2,47 GJ/t. • Eliminación de la descarga de organoclorados al océano, reduciendo el riesgo

para la vida marina y bañistas.

Metsä–Botnia – Rauma, Finlandia, (Greenpeace, 2003)La planta Metsä–Botnia de Rauma, Finlandia (antes conocida como Metsä–

Rauma) es una planta que produce 500.000 t/año de pulpa de coníferas. Está ubicada en el sur de Finlandia y empezó sus operaciones en 1996. La inversión informada fue de U$ 700 millones. La planta fue construida específicamente para fabricar pulpa Kraft con el método TCF para ser usada con producción de papel integrada y para vender como pulpa de mercado. Se esperaba que la secuencia TCF ofreciera ventajas tanto al mercado como que en la reducción del flujo de efluentes en la planta de blanqueo. Los efluentes de la planta son tratados con las aguas de desecho de la planta de papel adyacente UPM–Kymmene en una planta de trata-miento biológico de lodo activado.

Esta planta, que el próximo año cambiará su proceso a ECF debido a cuestiones de mercado, intentó el cierre total de circuitos de agua, y debió retroceder debido al incremento de substancias ajenas al proceso (NPE: non process elements).


Otro ejemplo de estudios que se han realizado en el sentido de lograr prácticas más limpias en la industria de pulpa y papel es el caso de la refinación de pulpa or-ganosolv de bagazo para su empleo en la producción de papel corrugado con vistas a la reducción de la contaminación ambiental del proceso (García, A, 2003). En el estudio se realiza un análisis de las posibilidades de modificar la actual tecnología de pulpeo semiquímico a la soda que se lleva a cabo en el Combinado de Pulpa y Papel de Damují en CUBA. En este caso el estudio se trata de la refinación de pulpa orga-nosolv de bagazo (POB). El mismo se realizó a una pulpa POB obtenida a escala de laboratorio a partir de los materiales fibrosos que utiliza esta industria. Se simuló un pulpeo semiquímico organosolv empleando 50% peso (base fibra seca)de etanol 95?G.L. y 1.5% peso (base fibra seca) de NaOH con hidromódulo de cocción de 1:5. (relación kg de fibra seca: kg de licor de cocción). Con este estudio se demuestra que potencialmente la pulpa semiquímica Organosolv de bagazo posee adecuadas condiciones para su empleo en la producción de Cartoncillo para la elaboración de cajas de cartón u otros fines similares, así como en la formulación de pastas para la producción de otros papeles industriales; siempre que sea sometida a un tratamiento mecánico poco drástico que se puede lograr con un nivel de potencia específica de molida inferior a los 100 kWh/t y con el empleo de discos con elevado ángulo de corte y bajos niveles de carga específica de borde. Lo anterior muestra las posibilidades técnicas de efectuar un cambio en la tecnología de pulpeo del Combi-nado de Pulpa y Papel de Damují que contribuya favorablemente a la solución de la contaminación ambiental que actualmente provoca en el entorno la producción de pulpa semiquímica de bagazo a la soda vigente.

2.6. INTEGRACIÓN DE MASA EN FÁBRICAS DE PAPEL

En las fábricas de papel la integración de masa se refiere principalmente al análisis de las potencialidades del reciclado de agua en el proceso, con ello se logran dos elementos en la integración material del proceso, el primero se recicla agua al proceso cerrando los circuitos de este material, y el segundo se logra recuperar una parte considerable de la fibra que contienen los flujos que se reciclan. (González, C.; González, C., (a), 2004), (González, C., (b), 2002).

El reciclado de agua, ha incrementado su importancia desde la publicación del tema por Histed, (Histed, J., 1990), incluyendo los aspectos de agua, lavado y reciclo. En la misma se planteó que la reducción del consumo de agua incrementa el rendimiento de la pulpa a más de 0,5% debido a la recuperación de fibra. El uso de menos agua, reduce los costos de tratamientos totales, las pérdidas de fibra, la demanda química y biológica de oxígeno, color al residual en una unidad por tonelada, y concentra al contaminante en el agua residual, haciendo más fácil su tratamiento, debido a esto los costos para el tratamiento de los residuales también son reducidos. (González, C., (b), 2002).

Otro trabajo (Isbiter, A., 1989), describe en detalle la utilización de flujos re-ciclados del proceso en la sección de lavado de la pulpa para eliminar la necesidad


de tratamiento externo del residual. La entrada de agua a las diferentes partes del proceso son llevadas al mínimo para permitir el completo reciclo de las aguas re-siduales.

En un trabajo presentado en la XIV Jornada Técnica Papelera, (Fernández, J., 1982), se planteó que entre los problemas potenciales que se presentan en un sistema de circuito de agua cerrado están los provocados por la energía térmica los cuales ocasionan dificultades debido a la alta humedad en la sala de máquina, problemas de encolado, baja capacidad de las bombas de vacío. Estos problemas no se han podido clasificar según la frecuencia y el grado de dificultad, sin embargo al parecer la obstrucción, los lodos, la corrosión y los problemas de encolado son los más frecuentes. La obstrucción de tuberías y duchas, puede evitarse separando las cargas de fibras, del agua reciclada. El uso de telas y fieltros sintéticos ha permitido una mayor limpieza en los circuitos de agua de la parte húmeda de la sección de prensas con lo cual se ha disminuido la obstrucción de dichos sectores. La idea básica para dar solución a estos problemas está en concentrar la contaminación orgánica presente en los circuitos y adaptar el tratamiento externo usado, por el tratamiento ordinario de los residuales de fábricas de papel. La principal ventaja de esto es eliminar solamente una parte de la carga orgánica de las aguas blancas a un dado nivel de contaminación en los circuitos.

El proceso de disminución de la concentración al nivel deseado de carga orgáni-ca puede lograrse, una opción de descarga cero no necesariamente significa una alta eficiencia de reducción dentro de las regulaciones, logrando niveles de concentración aceptables en los circuitos para dar buenas características a los productos de papel, constituye un gran paso de avance. (Parthasarathy, G., 2000). (Histed, 1990).

En el orden de maximizar el reciclo es necesario conocer la mayor concentra-ción permisible que puede soportar la fábrica bajo condiciones de cierre de cir-cuitos. Para ello se trabajó en una planta bajo condiciones de cierre de circuito de agua por cuatro días. De veinte y seis problemas potenciales que podían presentarse sólo siete fueron citados como preocupantes por el personal de inspección. Estos se enmarcaban fundamentalmente en problemas de tupición y de depósitos producto de la acumulación de sólidos suspendidos en varias partes de la máquina de papel, así como corrosión, espumas y coloración en el producto final debido a los sólidos disueltos.

2.7. INTEGRACIÓN DE ENERGÍA EN FÁBRICAS DE PAPEL

1. En general, la reducción del consumo de agua a través de su reciclo también ahorra energía en la industria de la pulpa y el papel, por lo cual es imprescindible comprender bien la interacción entre estos elementos. Sin embargo, la acción para resolver estos problemas requiere un análisis global y sistemático del consumo de agua y energía. (Rodera, H., 1999); (González, C., (b), 2002); (González, E., 2003). El procedimiento debe consistir en un análisis sistemático y global de los sistemas de energía para identificar las oportunidades de recuperación del calor. Para me-


jorar la integración del calor se puede emplear el análisis Pliegue (Pinch), lo que se puede hacer en paralelo con el análisis de las posibilidades de mejor uso de agua fresca y reciclado de aguas blancas dentro de la fábrica, las cuales tienen un impacto en el balance de energía.

En una fábrica de papel, (OIT, 2000), se realizó un estudio integrado de análisis de las posibilidades de reducción del calor y conservación del agua. En este caso se implementaron 4 proyectos y dos modificaciones del proceso fueron ejecutadas para extraer 45.6MMBtu/hr de los efluentes. En los proyectos seleccionados, a través del reciclo de determinados efluentes fue posible retener calor en el proceso, reduciendo las necesidades de vapor y extrayendo el calor de los efluentes. Esto redujo los costos operacionales, (por la reducción del consumo de agua), y ayudó a prevenir el incremento de emisiones al ambiente de compuestos orgánicos voláti-les. El análisis Pinch, combinado con un examen del uso de la energía en la planta de tratamiento de los efluentes, proporcionó una amplia comprensión de los con-sumos de agua y energía en la planta.

En esta planta la temperatura fue considerada como el contaminante y el ob-jetivo de la conservación del agua fue extraer el calor de los flujos de efluentes, con lo cual se logró reducir la producción de vapor en el proceso. Del estudio fueron identificados 17 proyectos, actualmente están implementados 6 con los que se ha logrado un ahorro de U$S 707.000 por año, se estimó una reducción del uso de vapor de 28.100 lb/h y un período de pago de menos de tres años.

El retorno de los condensados es de suma importancia para el ahorro de energía y la disminución de los costos de la fábrica, (Jaber, D., 2001). Cuanto más condensado se retorna, menos agua de alimentación es necesaria, ahorrando com-bustible y agua tratada. Los costos de tratamiento y de consumo de productos quí-micos disminuyen, y al reducir el volumen de condensados, también se disminuyen los costos de disposición.

En otro ejemplo de estudios de este tipo aplicados en fábricas de papel se iden-tificaron 31 proyectos de ahorro energético. La fábrica en la que se aplicó el estudio tiene una producción de 2400 t/d de linner, y consta de dos máquinas de papel. Algunos de los proyectos identificados para el ahorro de energía fueron: modifica-ciones en los sistemas de vapor y condensado en la sección de secado de la máquina de papel, optimización de los efectos térmicos en el agua usada en la máquina de papel, optimización de la operación de la torre de enfriamiento, reducción de la generación de vapor, reducción de los requerimientos de combustible, reducción de las emisiones al aire y reciclado del agua de sello de las bombas de vacío como fuente de agua limpia y tibia para la alimentación a la máquina de papel a través de las duchas, (Nilsson, L., 2001). El estudio de las consecuencias de las modificaciones recomendadas para el proceso incluyó: efectos en la calidad del producto, efectos operacionales y en la productividad, costos de mantenimiento y fiabilidad en el funcionamiento de los equipos (OIT, 2002), (Linnhoff, B., 1982).


Los estudios de integración de procesos en fábricas de este tipo han demos-trado oportunidades para reducir la demanda de vapor en un rango de 5–20% en procesos eficientes y reducciones de 10–40% en procesos menos eficientes. En la li-teratura aparecen resultados que lo demuestran, como la reducción de costos ener-géticos de 15–40%, capacidad de solucionar puntos críticos de 5–15%, reducción de costos de capital de 5–10% para nuevos diseños, y mejoras en la operabilidad y flexibilidad del proceso, (Ahmad, S., 1991), (Koufos, D., 2001).

III. Trabajos de Investigación para la obtención de tecnologías limpias en instalaciones y procesos de la industria del papel3.1. ESTRATEGIA INVESTIGATIVA PARA LA MINIMIZACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL MEDIANTE LA APLICACIÓN DE FOSFONATOS EN EL PULPADO KRAFT Y BLANQUEOS TCF Y ECF3.1.1. Problemática ambiental de la industria de la pulpa y el papel blanco

En una fábrica típica de pulpa kraft blanqueada, el efluente proveniente de la planta de blanqueo constituye un 50–75% del efluente total. Entre las propuestas desa-rrolladas para minimizar los efluentes de las plantas de blanqueo están las siguientes: • Secuencias de blanqueo totalmente libre de cloro (TCF). • Reducción del número de KAPPA entrante a la planta de blanqueo mediante el

uso de aditivos químicos (antraquinona, polisulfuros), o mediante la modifica-ción de la cocción (extendida, isotérmica, impregnación con licor blanco, etc.).

• Mejoras en el lavado de la pulpa cruda. • Optimización del uso de corrientes líquidas con diferentes concentraciones. • Uso de deslignificación con O

2 siguiendo a la cocción.

• Nuevas configuraciones de depuración y lavado, tales como tamizado después de la etapa de oxígeno, reduciendo los rechazos.

En este sentido el principal problema de las pulpas TCF radica en sus menores resistencias producto de la degradación de la celulosa, producida por radicales hi-droxilos, generados en la descomposición del peróxido, por ello, un blanqueo ópti-mo con peróxido requiere de un cuidadoso manejo del perfil de iones metálicos en la pulpa. El control del perfil de metales de transición a través de las distintas etapas de producción de pulpas químicas blanqueadas es parte integral de la secuencia de blanqueo cuando se utilizan químicos basados en oxígeno. Los metales entran al proceso de blanqueo con la pulpa, agua, químicos y el equipamiento de proceso.

En la tecnología del blanqueo convencional o ECF, la etapa acídica de clora-ción remueve los iones metálicos de la pulpa. En el blanqueo TCF se necesitan otros medios para cumplir esta función. La etapa de quelación representa una parte inte-gral del blanqueo TCF. Un blanqueo eficiente con peróxido de hidrógeno requiere un nivel óptimo de metales alcalino–térreos (por ejemplo Mg y Ca) y el menor nivel alcanzable de metales de transición.

Una estrategia para reducir el efecto de los metales de transición sobre la cali-dad de las pulpas es la utilización de agentes quelantes en un pretratamiento para


removerlos o agregado directamente en la etapa de blanqueo para inactivarlos. La presencia de un agente quelante puede desplazar estos metales, haciéndolos solu-bles y fácilmente extraíbles mediante el lavado de la pulpa. La información acerca de cantidad y manejo de metales en pulpa, problemática del peróxido de hidrógeno, y la selección de agentes quelantes es necesaria para el desarrollo de una tecnología ambientalmente compatible, así como para aumentar la eficiencia de operación de los procesos de blanqueo ECF y TCF.

Los esfuerzos de investigación se orientan a mejorar la selectividad del proceso y reducir la pérdida de resistencia de la pulpa. Esto involucra la deslignificación con O

2 en dos etapas, el mejoramiento por la adición de H

2O

2 y activadores, el uso de

óxido de magnesio, una etapa abierta de O2 para permitir un blanqueo con bajo

AOX, y la aplicación de mezcladores estáticos para la adición de O2.

3.1.2. Estrategia Experimental.Las estrategias experimentales de aplicación de aditivos, en general, se limitan

a estudios de dosificación con diseños empíricos, factoriales y de optimización dentro de la etapa, y a trabajos de comparación de funcionamiento entre dos o más aditivos con la misma función. Una investigación con los objetivos propuestos requiere de un cuidadoso diseño de los experimentos con vistas a minimizar los recursos invertidos y por otro lado maximizar la información que se obtiene y la confiabilidad de los resultados alcanzados. Las etapas de la estrategia experimental son las siguientes: 1. Definición de parámetros críticos (respuestas o variables dependientes) 2. Realización de ensayos preliminares para: • Determinar las condiciones de las etapas de cocción y blanqueo. • Seleccionar las variables independientes y definir sus niveles. • Identificar las variables extrañas no objeto de investigación que pueden in-

fluir sistemáticamente en la variable dependiente estudiada. • Conocer el error experimental de medición de los parámetros críticos identi-

ficados. 3. Planteo de la estrategia experimental de aplicación del quelante mediante la

combinación de diseños experimentales que se consideren adecuados. 4. Análisis estadístico de los resultados de acuerdo con el diseño usado. 5. Definición del criterio de selección de la mejor etapa o secuencia para evaluar

el funcionamiento del quelante y evaluar la calidad de la pulpa.

Esta estrategia experimental (Figura 3), se aplicó inicialmente en pulpas de laboratorio como una etapa previa a la aplicación en pulpas industriales en los si-guientes casos: a) secuencia TCF para pulpas marrones industriales de eucaliptus y pino, b) pulpa marrón de pino con una secuencia de blanqueo ECF. Para realizar un estudio tendiente a la obtención de tecnologías más limpias en el proceso de blanqueo, se debe considerar que gran parte de la investigación en el campo de la


ingeniería, ciencia e industria es empírica y emplea la experimentación en forma extensiva. Los métodos estadísticos pueden incrementar la eficiencia de estos expe-rimentos y a menudo, reforzar las conclusiones obtenidas.

Las estrategias experimentales de aplicación de aditivos, en general, se limitan a estudios de dosificación con diseños empíricos, factoriales y de optimización

I.D. var. de respuesta

Calculo de repetibilidad

Selección var. independientes

Selección diseño experimental

Número de experiencias

¿Es factible

el numero de

experiencia?

Seleccionar respuestas críticas:

análisis por pares de propiedades

¿Están

incluidos todas

las respuestas

críticas?

Definir criterio de selección

¿Las pulpas

cumplen con

criterio?

Etapa siguiente o fin de secuencia

Validación de la etapa o secuencia

Modificación

de variables

independientes

Cambio de

secuencia de

blanqueo

Inicio FIGURA 3.Diagrama Heurístico de la Estrategia Experimental.

Se

pueden

modificar las variables

independientes


dentro de la etapa y a trabajos de comparación de funcionamiento entre dos o más aditivos con la misma función (6, 7, 8, 9).

La planificación de una investigación con los objetivos propuestos requiere de un cuidadoso diseño de experimentos con vistas a minimizar los recursos inverti-dos de tiempo, reactivos, fuerza de trabajo y utilización de los recursos de equipa-mientos disponibles y, por otro lado, maximizar la información que se obtiene y la confiabilidad de los resultados alcanzados.

La estrategia experimental se aplicó en los siguientes casos: • La aplicación de fosfonatos en las etapas de cocción y lavado de la pulpa ma-

rrón de eucalyptus. • La aplicación de fosfonatos en una secuencia de blanqueo TCF, OQOPP, para

eucalyptus. • Una alternativa particular de secuencia TCF para pulpas marrones industriales

de eucalyptus y pino. • La aplicación de fosfonatos en etapas de cocción y lavado de la pulpa marrón

de pino con una secuencia de blanqueo ECF.

3.1.3. Aplicación en la obtención en el laboratorio de Pulpas Químicas Blanqueadas TCF de Eucalyptus.

Para la implementación de la estrategia experimental de aplicación de fosfo-natos como agente de quelación se eligió una secuencia de blanqueo TCF OQOpP. En la Figura 4, se esquematiza la secuencia de blanqueo seleccionada, con las res-puestas medidas en las pulpas y en los licores residuales. Las variables de respuesta se seleccionaron mediante un estudio bibliográfico de sistemas similares (Felissia, 2006).

Estrategia experimental. En una secuencia de blanqueo multietapa TCF, las posibilidades de aplicación de un quelante fosfonado son múltiples, dependiendo del número de etapas alcalinas presentes. Una posibilidad es distribuir la carga total de quelante entre las etapas, en lugar de concentrarla en una sola etapa Q, para estudiar estas alternativas, el diseño experimental inicialmente propuesto fue un plan jerárquico con un total 224 experiencias, imposible de llevar a la práctica, por ello, se utilizó como estrategia experimental un diseño que se denominó “plan je-rárquico con decisiones intermedias”. Este diseño requiere que se tomen decisiones a distintos niveles, basadas en la selección de la mejor pulpa, para continuar con la etapa siguiente y permite reducir los experimentos de 224 a 26.

En la selección del quelante fosfonado más adecuado para el tratamiento de estas pulpas, se estudió el efecto de tres productos en las etapas de cocción y lavado de pulpa marrón. Estos fueron, DTPMPA (ácido dietilen diamino pentametilen fosfónico), HEDP (ácido 1–hidroxietilide 1,1 difosfónico) y una mezcla de ácidos fosfónicos denominado SPAP. Los resultados se analizaron aplicando el esquema de un diseño factorial.


El estudio de la etapa de lavado de pulpa marrón, se realizó comparando el funcionamiento de estos fosfonatos, con un ácido aminocarboxílico (EDTA: ácido etilendiamino tetraácetico) y con un lavado ácido convencional.

Las dosificaciones de quelantes se realizaron como base ácido activo. Aunque el DTPMPA y el SPAP tienen un funcionamiento similar en esta instancia, se eligió evaluar al quelante DTPMPA en la estrategia experimental completa, debido a que se trata de un producto de composición conocida, mientras que el SPAP se trata de una mezcla patentada de quelantes.

3.1.4. Aplicación de la estrategia experimental a madera de eucalyptus.La aplicación del diseño factorial 22 para pulpas para las respuestas permite

concluir que la adición de DTPMPA en la cocción reduce el Mn a un nivel bajo, preservando o incrementando las propiedades físicas. La aplicación de DTPMPA

Pulpado

Lavado

Eop

Lavado

Q

Lavado

P (hc)

Lavado

Pulpa

Agua

H2O

2 + O

2NaOH

Agua

EDTA + H2SO

4

Agua

H2O

2 + NaOH

Agua

Kappa

Viscosidad

Rendimiento

Brightness

L*, a*, b*

Metales

Ensayos físicos

Azúcares

Kappa

Viscosidad

Rendimiento

Brightness

L*, a*, b*

Metales

Ensayos físicos

Metales

Kappa

Viscosidad

Rendimiento

Brightness

L*, a*, b*

Metales

Ensayos físicos

FIGURA 4.Esquema de las variables de respuesta medidas.


en el lavado de la pulpa marrón es muy efectivo en la disminución de metales, pro-duciendo mejores niveles de propiedades físicas con respecto al control (sin ningu-na adición). La aplicación de DTPMPA en el lavado de la pulpa marrón reduce al manganeso a un nivel muy bajo, al principio de la secuencia de blanqueo (antes de la deslignificación con oxígeno).

Diseño experimental final: la aplicación del quelante (EDTA) se realiza en una etapa Q convencional. Otras secuencias combinan EDTA y DTPMPA y la elimina-ción de la etapa Q. Las pulpas tratadas con la etapa Op corresponden a diferentes tratamientos Q (4 bloques), y éstas provienen de dos tipos diferentes de pulpas.

Las pulpas con mejores eficiencias en el blanqueo incluyen DTPMPA en el lavado de la pulpa marrón. Con la optimización de la etapa P para alcanzar un peróxido residual del 50%, y la recirculación del licor obtenido a la etapa Op, se podrían alcanzar altos niveles de blancura y una reducción de costos. Esto sería po-sible, por ejemplo, usando una prensa de lavado para aumentar la consistencia de la pulpa de 10 al 35%. El costo de equipamiento debe ser considerado en este caso.

3.1.5 Aplicación de Fosfonatos a Pulpas Marrones Industriales de Eucalyptus y Pino La estrategia experimental seleccionada fue aplicada y validada en una pulpa

marrón industrial de Eucalyptus. Se realizó, además, una extensión de esta estrate-gia a una pulpa industrial de pino, aún considerando la composición física y quími-ca diferentes. El quelante fosfonado empleado fue el DTPMPA. Las pulpas finales fueron refinadas utilizando un refinador de laboratorio PFI.

3.1.5.1 Aplicación de la Secuencia TCF a una Pulpa Marrón Industrial de EucalyptusLas propiedades mecánicas y ópticas de las pulpas finales no muestran diferen-

cias significativas entre ambas secuencias. La eliminación de la etapa Q es posible si se la reemplaza por la incorporación de quelante en el Lavado de pulpa marrón, etapas Op y P. La eliminación de la acidificación intermedia simplifica la planta de blanqueo, con una importante reducción de los costos. Se pueden obtener buenas propiedades ópticas y mecánicas mediante una secuencia de blanqueo TCF (O, Op, P), amigable al medio ambiente.

3.1.5.2 Aplicación de la Secuencia TCF a una Pulpa Marrón Industrial de Pino TaedaLa caracterización química y propiedades ópticas de las pulpas después de la

etapa P a diferentes tiempos de tratamiento y atendiendo a que la blancura ob-jetivo es de 85% ISO y las blancuras obtenidas con las dos secuencias estudiadas se alejan de este valor, se decidió utilizar una secuencia de blanqueo típica ECF. La nueva estrategia experimental para la aplicación de fosfonatos se desarrolla a continuación.


3.1.5.3 Estrategia Experimental de Aplicación de Fosfonatos en etapas de cocción y lavado de la Pulpa Marrón de Pino con una secuencia de blanqueo ECF.

Consideraciones Experimentales: En el trabajo se utilizó el quelante fosfonado debido a la baja actividad que demostró el DTPMPA en la quelación de metales de transición en la etapa de validación de la secuencia TCF con pulpa industrial de Pino. Se utilizó una mezcla de fosfonatos conocida como SPAP.

La estrategia experimental en una secuencia ECF se simplifica ya que el quelan-te en estudio sólo se requiere en las etapas alcalinas. Los diseños de experimentos empleados dependieron de la etapa considerada:

Lavado de la pulpa marrón: El lavado se estandarizó para obtener valores si-milares de DQO en la pulpa que va a ingresar a la etapa de oxígeno. Se realizó un lavado adicional para verificar si la acción del quelante mejoraba la eliminación de los metales de transición. En esta etapa se utilizó solamente agua y no se incorporó ninguna carga adicional de quelante.

Etapa O: se estudiaron diferentes combinaciones de carga quelante en el lavado de pulpa marrón y en la etapa de oxígeno.

Etapas Dc y Ep1: la primera etapa de dióxido de cloro (Dc) y extracción alcalina (Ep1) se aplicaron a todas las pulpas obtenidas con las diferentes combinaciones de quelante agregado en las etapas de lavado de pulpa marrón y oxígeno. Los resultados se compararon con los de una pulpa obtenida con una etapa industrial de oxígeno.

Etapas D1 y Ep2: se seleccionaron dos pulpas para evaluar la etapa D1 y Ep2, la que presentó mejores propiedades a la salida del tratamiento Ep1 (L_0–O_0.125), y la pulpa considerada de control (L_0–O_0). A la salida de la etapa D1 las pulpas se dividieron en dos fracciones, para analizar el efecto de la incorporación del que-lante en la etapa Ep2.

Etapa D2: se evaluó el comportamiento en una etapa D2 de todas las pulpas obtenidas en Ep2.

Resultados y discusión: las propiedades físicas de las pulpas después de la etapa de Oxígeno son las siguientes, Tabla 1:

Pulpa

Volumen

específico

cm3/g

I. Rasgado

mNm2/g

I. Explosión

kPam2/g

I. Tracción

Nm/g

TEA

J/m2

Blancura

%ISOL* a* b*

s

m2/kg

O Industrial 1.723 21.9 1.64 26.0 32.9 29.3 73.0 4.95 21.95 22.5

L_0–O_0 1.823 20.07 1.24 20.3 27.9 29.9 73.6 5.39 21.99 22.6

L_0,075–O_0 1.824 19.02 1.41 21.2 31.7 31.0 74.5 5.27 21.88 23.1

L_0,125–O_0 1.732 20.65 1.52 22.4 35.6 31.1 74.5 5.32 21.77 22.8

L_0,075–O_0,05 1.704 21.61 1.66 24.1 37.6 31.9 75.2 5.22 21.78 22.2

L_0–O_0,125 1.683 20.95 1.48 23.4 40.4 32.1 75.3 5.19 21.63 22.1

El contenido de metales y DQO en las pulpas después del lavado de la pulpa ma-rrón (pulpa que ingresa a la etapa O) se presentan en la Tabla siguiente, Tabla 2:


Pulpa Cu Fe Mn Mg DQO en Pulpa

ppm ppm ppm ppm kg/t

Pulpa marrón 1.01 23.0 102.6 510 32.4

L_0 0.69 22.8 89.2 414 7.94

L_0,075 0.69 19.7 68.3 398 7.98

L_0,125 0.69 21.2 69.8 392 9.41

El agregado de quelante mejora las propiedades ópticas de las pulpas a la salida de la etapa de oxígeno. La combinación de 0.075% sps de quelante en el lavado de la pulpa marrón y de 0.05% sps en la etapa de oxígeno produce los mejores resulta-dos. Esta distribución de la carga de quelante (0.125% sps de carga total), produce pulpas con similares propiedades mecánicas y mejores propiedades ópticas que las pulpas obtenidas incorporando 0.1% sps de DTPMPA en la etapa de lavado de la pulpa marrón (secuencia 32 TCF de Pino).

Etapas Dc y Ep1: los resultados de las etapas Dc y Ep1, mostraron que las pulpas que no tuvieron tratamiento con quelante (control) presentan la mayor pérdida de viscosidad y una pobre Blancura.

Cuando se agrega una dosis de 0,075% sps de quelante en la etapa de lavado de la pulpa marrón las propiedades de las pulpas al final de esta etapa son similares e independientes del posterior agregado en la etapa de oxígeno.

Si bien hay dos tratamientos que producen similares resultados, la mejor secuen-cia sería lavar la pulpa sin quelante e incorporar una dosis de 0.125% sps en la etapa de oxígeno (L_0–O_0.125) debido a la simplicidad tecnológica que ello significa.

Los resultados obtenidos después de las etapas D1 y Ep2, respectivamente muestran que la blancura final no presenta diferencias significativas en todas las pulpas. El agregado de quelante en la etapa Ep2 produce una gran disminución del consumo de peróxido y como consecuencia el residual podría recircularse a una etapa alcalina anterior (Ep1). Se obtiene los menores consumo de peróxido y pérdida de viscosidad incorporando 0.125% sps de quelante en la etapa de oxígeno y 0.025% sps en la etapa de extracción alcalina Ep2 (tratamiento L_0–O_0.125–Ep2_0.025 ).

Tabla 3. Propiedades físicas de las pulpas finales

Pulpa

Volumen

específico

cm3/g

I.Rasgado

mNm2/g

I.Explosión

kPam2/g

I.Tracción

Nm/g

TEA

J/m2

Opacidad

%

k

[m2/kg]

S

[m2/kg]

Industrial 1.81 16.67 1.33 19.94 23.59 72.35 0.11 30.33

L_0–O_0–Ep2_0 1.68 19.57 1.56 22.70 38.74 70.19 0.14 26.25

L_0–O_0–Ep2_0.025 1.68 21.30 1.66 22.25 35.10 69.21 0.13 26.33

L_0–O_0.125–Ep2_0 1.65 22.18 1.72 23.94 39.29 67.55 0.11 25.38

L_0–O_0.125–Ep2_0.025 1.73 20.81 1.61 22.18 33.19 69.61 0.11 27.31

La blancura final no muestra diferencias significativas en las pulpas. Las pulpas obtenidas en laboratorio muestran menor viscosidad que una pulpa de mercado in-dustrial blanqueada con la misma secuencia ECF. Estas presentan mayores propie-


dades físicas, probablemente por su condición de nunca secadas. La conservación de la viscosidad es directamente proporcional a la cantidad de quelante agregado en las etapas anteriores.

Considerando las propiedades físicas de las pulpas finales no refinadas, la me-jor opción pareciera ser la incorporación de 0.125% sps de quelante en la etapa de oxígeno (tratamiento L_0–O_0.125–Ep2_0).

TCF Industrial de PinoSe debería estudiar una nueva secuencia de blanqueo.

• La secuencia de blanqueo seleccionada para el Pino fue ECF. En la obtención de pulpas blanqueadas ECF la estrategia a utilizar se simplifica ya que el que-lante en estudio sólo se requiere en etapas alcalinas.

• Esta estrategia permitió un estudio de dosificación en la etapa de lavado de pulpa marrón, con selección de dos pulpas y un estudio de distribución de carga con la etapa de oxígeno y evaluación del comportamiento de estas pulpas en las etapas ácidas y finalmente incorporación de quelante en la etapa Ep2. El número de experiencias total fue de 28 y en los análisis se emplearon diseños factoriales 22 y análisis de varianza de un factor. De esta estrategia de aplica-ción surgió que:

1. La adición de quelante (0.125% sps) en la etapa O afecta positivamente un proceso de blanqueo ECF, preservando la viscosidad y aumentando las propie-dades físicas de las pulpas finales.

2. Una carga adicional de Q (0.025% sps) en la etapa Ep2 disminuye fuerte-mente el consumo de H

2O

2.

3. Los residuales de la etapa Ep2 podrían recircularse a la etapa Ep1

3.2. EL CASO DE LA APLICACIÓN DE LA ESTRATEGIA PARA OBTENER UNA PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE PAPEL PARA ONDULAR.

En este caso como primer paso para la aplicación de la estrategia de producción más limpia a un proceso de producción de papel para ondular se detectaron las debilidades tecnológicas y ambientales de este proceso, como siguen: 1. Se emplea sosa en el proceso de cocción lo que provoca que el residual que se

genera en este proceso presente elevados indicadores de contaminación. 2. Emisión a la atmósfera de gases contaminantes. 3. Elevado vertido de residuales acuosos al medio, pérdidas de material fibroso en

los mismos. 4. Pérdidas energéticas en varias etapas del proceso. 5. Vertido de residuos a altas temperaturas al medio.

3.2.1. Problemática ambiental de la industria de la pulpa y el papel para ondularEn el aspecto ambiental muchas de las fábricas de papel para ondular, al no

tener en el proceso una etapa de blanqueo y por los bajos precios del producto,


carecen de un tratamiento efectivo desde el punto de vista técnico y económico para el licor negro que se genera durante la digestión cuando se emplea en el pulpeo hidróxido de sodio, por lo que en muchos casos las fábricas de este tipo vierten este residual al medio ambiente sin ningún tratamiento provocando el deterioro del mismo.

Por otro lado, este tipo de industria se encuentra entre las mayores consumi-doras de agua fresca y energía, como resultado de lo cual también está entre las que mayor volumen de residuales acuosos genera y en la que pueden identificarse nu-merosas oportunidades de recuperación de recursos acuosos y energéticos. (Isbiter, A., 1989) (11); (Nilsson, L., 2001).

La latencia de esta situación en el contexto internacional a pesar de las inves-tigaciones que de forma sistemática se han realizado en la industria de la pulpa y el papel para ondular, trae como resultado un impacto tecnológico, ambiental y social negativo, lo que evidencia la necesidad de enfrentar la problemática ambiental en el sentido de prevenir la generación del residual y no de tratarlo una vez que ya se ha generado.

En los epígrafes anteriores se refirieron trabajos donde se analizaba el empleo de las herramientas de integración de procesos en las estrategias de reciclo de resi-duales con el objetivo de reducir el vertido de flujos líquidos al medio y las pérdidas de energía térmica, es decir se han analizado las posibilidades de emplear las herra-mientas que se refieren en los puntos 1 y 2 de la jerarquía que se estableció en la Figura 2, pero no puede olvidarse que en el proceso de producción de pulpa y papel para ondular otra de sus deficiencias estaba dada por la generación del licor negro de alto poder contaminante en la etapa de cocción del bagazo, el cual no constituye un reciclo material potencial por lo que su solución debe buscarse a través del em-pleo de otra herramienta.

El licor negro es un residual indeseable que ha sido generado en el proceso, a través de una reacción durante el proceso de deslignificación del bagazo, por lo que podría pensarse en tratar de encontrar una alternativa ambientalmente aceptable a través de la ruta de reacción. La ruta de reacción es una herramienta de integra-ción de masa que ayuda a encontrar la solución de eliminar o minimizar el uso de materias primas o de producción de componentes que no sean ambientalmente tolerables.

El nivel de contaminación presente en el licor negro se debe al empleo de hi-dróxido de sodio en el proceso de cocción. Una solución a este problema podría ser: sustituir el pulpeo con hidróxido de sodio por el pulpeo con un solvente me-nos agresivo para el medio. En la literatura, se han referido varios trabajos donde se ejemplifica el empleo de solventes orgánicos en los procesos de pulpeo, esto se debe a que los solventes orgánicos además de ofrecer una buena selectividad hacia la separación de la lignina en el proceso de cocción, propician la generación de un residual menos agresivo para el medio, además, de éste puede ser recuperado parte del solvente empleado. El etanol es un solvente que se ha aplicado con este fin, el


mismo tiene numerosas ventajas sobre la cocción con hidróxido de sodio, entre las que se han mencionado las referidas anteriormente y que vale la pena resaltar: pro-picia la generación de residuales menos agresivos, se puede recuperar el etanol del licor generado, más fácil tratamiento, se pueden recuperar otros productos del licor de cocción que constituyen materias primas para otros procesos, es un solvente menos costoso y de adquisición en el país.

Características de los licores residuales, alternativas de tratamiento y subproductosLos procesos de pulpeo que utilizan acción química, generan licores residuales

con materia orgánica procedente de la disolución y/o degradación de sustancias de la madera. Si bien la lignina es base de valiosos productos, alrededor del 90% se quema o se elimina como efluente. Mientras que el objetivo único de los proce-sos de pulpeo tradicionales es la obtención de pulpas, las tecnologías emergentes tienden a considerar al árbol como una materia prima global, generando múltiples productos.

3.2.2. Estrategia para la problemática ambiental en la industria de la pulpa y el papel para ondular

Una vez realizada la fundamentación teórica de la problemática ambiental que se genera en las fábricas de papel para ondular se tiene que los puntos a desarrollar son los siguientes: 1. Aplicación de las herramientas de análisis e integración de procesos que fun-

damenten el empleo de etanol en el proceso de cocción del bagazo. Se propone realizar un estudio para la sustitución del empleo del hidróxido de sodio en la cocción por el etanol, para ello se requiere realizar el cambio de la ruta de reacción o separación como herramienta de integración de masa. El empleo de esta herramienta conduce a:

• Estudio experimental para obtener las condiciones de operación, evaluación de las variables respuestas del pulpeo y de propiedades de resistencias del papel para ondular, así como de los indicadores de contaminación del licor de coc-ción generado con la nueva tecnología.

•Diseño y propuesta de los cambios tecnológicos necesarios. •Estudio cinético del nuevo método de pulpeo. Determinación de la expresión

de velocidad de reacción, difusividad, energía de activación. •Modelación y simulación de la etapa de cocción a nivel industrial. •Evaluación del impacto del empleo de la pulpa con etanol en la formulación

de pasta para la fabricación de papel para ondular, (estudio de mezclado, simu-lación y optimización de la formulación).

•Estimación de respuestas en el papel final producido conteniendo pulpa hi-droalcohólica y de los indicadores económicos a través de los modelos mate-máticos desarrollados para caracterizar las etapas del proceso.


2. Aplicación de las herramientas de integración de procesos para la minimiza-ción del vertido de residuales acuosos y reducción del consumo de agua fresca. Se propone la aplicación del diagrama fuente sumidero como herramienta de integración de masa.

3. Aplicación de las herramientas de integración de procesos para la minimiza-ción de las pérdidas energéticas y recuperación de energía térmica en flujos de efluentes. Se propone la aplicación de la Tecnología Pinch.

4. Evaluación del impacto global de la metodología desarrollada.

De los aspectos anteriores se desarrolla una metodología de análisis e integra-ción de procesos a través de la cual se puede lograr una tecnología más limpia en la fabricación de papel para ondular. La metodología que se elabora, sirve de guía para el desarrollo de una tecnología más limpia en este proceso y se muestra en el diagrama heurístico que aparece en la Figura 5.

3.2.3. Cambio de la ruta de reacción en el proceso de pulpeo Una vez que se ha explicado la posibilidad de emplear la integración de pro-

cesos para solucionar la problemática tecnológica y ambiental de la industria de pulpa y papel para ondular, se procede de acuerdo al diagrama heurístico expuesto anteriormente, a definir la etapa determinante de este proceso.

En la producción de pulpa para la fabricación de papel para ondular, la etapa de mayor importancia es la etapa de cocción, es decir, ésta constituye la etapa de-terminante, en la cual ocurre la deslignificación del bagazo, es donde se genera el licor negro, que como se ha explicado es el residual de mayor poder contaminante en el proceso, es por esto que debe iniciarse la aplicación de la integración por la misma.

La estrategia desarrollada para la obtención de la tecnología más limpia en la fabricación de papel para ondular consistió en los siguientes pasos:1. Diseños experimentales tipo factorial 23 y 32, con variables independientes que en dependencia del diseño planteado fueron: tiempo de cocción, por ciento de etanol, por ciento de hidróxido de sodio, relación licor de cocción/fibra de bagazo. Como variables dependientes se evaluó el rendimiento en la cocción, el por ciento de lig-nina residual en el bagazo, el grado de cocción evaluado en el número de kappa y propiedades indicadoras de la resistencia del papel (González, E. et al, 2004).

El objetivo del estudio experimental estuvo en el análisis de la posibilidad de cambiar la ruta de reacción y emplear el etanol en el pulpeo de bagazo.

Se realizaron 5 diseños experimentales, en cada paso experimental se ajustaron los niveles de las variables independientes de forma tal de lograr un acercamiento al óptimo experimental de modo que en el diseño final realizado se ensayaron los siguientes niveles en las variables independientes:

x1: tiempo de cocción: 10 –15 min; x

2: % Hidróxido de sodio: 1 – 1,5%; x

3: %

etanol: 30–45%. Se obtuvieron los siguientes modelos:


Tabla 4. Modelos obtenidos para cada variable dependiente

Variable dependiente Modelo R2

Kappa 105,76 + 0,48*x1 – 2,99*x2 –0,27x3 + 0,68*x1x2 – 11,79*x1x3 + 0,43*x2x3 95,63

Rendimiento 73,44 + 1,26*x1 –1,77*x2 + 2,69*x3 + 1,50*x1x2 – 0,91*x1x3 + 2,53*x2x3 96,77

CMT 183,53 + 4,65*x1–0,86*x2+0,86*x3+0,71*x12–0,77*x1x3 + 0,17*x2x3 96,45

La adecuacidad de los modelos anteriores fue comprobada; en los mismos los valores de R2 ajustado son elevados lo que indica la validez de los mismos, se com-probó estadísticamente que las variables que se incluyen son significativas. Puede verse como para todas las variables dependientes el por ciento de etanol e hidróxido de sodio empleado ejercen una influencia similar, siendo favorable la respuesta en el nivel superior de la variable que caracteriza la concentración de etanol y desfavo-rable en la variable que caracteriza al hidróxido de sodio. Este resultado, el cual se ha obtenido para los niveles expresados anteriormente, corrobora lo que expresa la teoría de que el empleo de etanol en el proceso de cocción favorece y es selectivo a la separación de la lignina, lo cual permite el empleo de menores concentraciones de hidróxido de sodio en el licor de cocción y por tanto mayores niveles de calidad en la pulpa producida bajo estas condiciones y por tanto mayores valores de CMT, rendimiento y número de kappa, atendiendo a que la norma para estas variables en este tipo de pulpa que será empleada en su formulación con pulpa de recorte para la fabricación de papel para ondular es la siguiente: CMT>= 160 N; rendimiento 70–80% y número de kappa1 95–105.

Para obtener las condiciones óptimas en el pulpeo se planteó una estrategia de optimización jerárquica en la que la función objetivo fue la maximización del valor de la resistencia del papel CMT, hasta el valor normado, sujeto a restricciones como: los niveles de experimentación ensayados para cada variable independiente, así como los valores de las variables rendimiento y número de kappa obtenidos por la evaluación de los modelos en las condiciones límites ensayadas. De la optimiza-ción se obtuvo que las condiciones a emplear en el pulpeo semiquímico de bagazo con etanol e hidróxido de sodio para lograr variables respuestas de calidad son las siguientes: • por ciento de etanol, base fibra seca: 45% • por ciento de hidróxido de sodio, base fibra seca: 1% • Hidromódulo 5:1 • Temperatura de cocción: 175 0C • Tiempo de cocción: 15 min

De esta forma se demostró, que es posible el empleo de etanol en el pulpeo semiquímico de bagazo, aspecto que no se había abordado en la literatura, donde sólo se ha reportado este método para pulpas químicas para la fabricación de pa-peles blancos.


Debido a que el empleo de un nuevo método de pulpeo traerá como resul-tado la obtención de una pulpa de propiedades físico–químicas y morfológicas diferentes y por lo tanto un comportamiento particular en el proceso tecnológico, se estudia la influencia del empleo de la nueva pulpa, (pulpa hidroalcohólica con mínimo por ciento de hidróxido de sodio), en la formulación que se utilizará para la fabricación de papel para ondular.

En el caso particular que nos ocupa, la pasta se evaluó midiendo la CMT (resis-tencia a la compresión de la onda), a hojas formadas con diferentes composiciones de: • Pulpa semiquímica de bagazo cocida con hidróxido de sodio (proceso tradicio-

nal) • Pulpa semiquímica de bagazo cocida con etanol e hidróxido de sodio en por-

centajes de 1 • Pulpa de papel reciclado

Una vez obtenido el diagrama triangular y los modelos de formulación en función de los tres componentes, para la determinación de las formulaciones de pulpa hidroalcohólica y papel reciclado, se partió de la propiedad de los modelos de mezcla ternaria de ser reducidos a modelos de mezclas binarias haciendo cero el valor de uno de los componentes.

A continuación se muestra el diagrama triangular para el estudio de mezcla realizado, en el mismo pueden observarse los intervalos de la propiedad CMT para diferentes puntos de mezcla.

Se obtuvo que las formulaciones óptimas desde el punto de vista técnico esta-ban constituidas por: • 86% de pulpa hidroalcohólica 1% NaOH y 14% de pulpa de reciclado • 35% de pulpa hidroalcohólica 1% de NaOH y 65% de pulpa de reciclado

P. hidroalcohólica=1.0

P. Semiquímica=0.0

P. Reciclado=1.0 P. hidroalcohólica=0.0

P. Reciclado=0.0

FIGURA 6.Diagrama triangular de contorno: 1% de sosa,

45% de etanol en la cocción. Respuesta:

CMT.

170.0-180.0 180.0-190.0 190.0-200.0 200.0-210.0 210.0-220.0 220.0-230.0 230.0-240.0 240.0-250.0 250.0-260.0.

P. Semiquímica=1.0


Para obtener la formulación óptima, se recurrió a representar las mezclas en un diagrama triangular, evaluando como variable respuesta el costo de producción de la formulación, se seleccionó como óptima aquella que además de reunir las características técnicas fuera la más económica.

La formulación de pasta óptima de pulpa hidroalcohólica 1% de NaOH y pul-pa de reciclado, es la que contiene 35% de la primera y 65% de la segunda, con un costo de producción de 2113612 $/año.

3.2.4. Estrategia de integración de masa. Reciclado de agua en el proceso de producción de papel para ondular (González, M et al, 2002)

Se detectaron posibilidades de reducción del consumo de agua y el vertido de residuos acuosos, a través de la implementación del cierre de los circuitos de este material. Dos pasos fundamentales en la estrategia: 1. Reunir los datos requeridos para la aplicación de las herramientas de análisis

de sistemas (diagrama fuente–sumidero, diagrama de mapeo y/o diagrama de ruta)

2. Identificar las posibilidades de mezclado, reciclo directo y las necesidades de intersección de flujos, usando las herramientas de análisis de sistema.

En el caso de estudio, el contenido de fibras en las corrientes residuales, cons-tituye el elemento que provoca un efecto más negativo al medio, además, se está analizando la posibilidad de recuperar un material de valor para el proceso.

Se parte, de identificar el consumo de agua en las diferentes operaciones, así como los flujos de efluentes que pueden ser reciclados potencialmente. Se valoran en el análisis 23 sumideros y 3 flujos fuentes. Los sumideros, son aquellos equipos que consumen agua fresca y las fuentes son los flujos de residuales que son genera-dos y que pueden ser reciclados al proceso.

El proceso actual demanda 2519 m3/d de agua fresca y genera 2580 m3/d de residuales acuosos con posibilidades de ser reciclados. Con la selección y los datos de las fuentes y sumideros se procedió a su representación en el diagrama fuente –sumidero. Este diagrama es el punto de partida para el análisis de las posibilidades de reciclo directo, mezcla e intersección de flujos.

El máximo reciclo sin violar los niveles de restricción, así como la cantidad de fibra a separar de las corrientes se logró planteando unido a la estrategia gráfica, una formulación matemática del problema y realizando luego su optimización. El aná-lisis realizado para la formulación matemática del problema se plantea a continua-ción: el proceso tiene N

sumideros y N

fuentes. Los N

sumideros se corresponden con el número

de unidades que requieren agua fresca como entrada y en las fuentes (corrientes que llevan la especie de interés) se considerará sólo una fuente de agua fresca. Por lo tanto serán (N

fuente–1) flujos de efluentes acuosos que pueden ser potencialmente

reciclados, Figura 7.


Metodología para implementar una Tecnología más Limpia en la Industria de Papel para Ondular

Identificar la problemática ambiental

Definir en cuanto a: impacto, aceptabilidad,

tecnología (equipos)

Vigilancia tecnológica sobre tecnologías más limpias

Aplicación de la Integración de Procesos • Integración de masa (Cambio de la ruta de reacción o

separación, Diagrama fuente–sumidero ) • Integración energética (Tecnología Pinch)

Definir etapa determinante del proceso. Iniciar la integración por esta etapa

Integración de masa (Cambio de la ruta de reacción o separación) Estudio experimental de la Etapa de Cocción Estudio cinético

Continuar estudio experimental, variando condiciones de presión, niveles de reactivos, etc.

Factibilidad del empleo de la nueva pulpa en la formulación papelera

Analizar otras composiciones de mezcla

Estudio detallado del proceso en una fábrica. Modificaciones tecnológicas para la implementación

Modelación y simulación de la Etapa de Cocción a escala industrial

¿Existe alguna tecnología factible

de aplicar?

¿Se obtienen condiciones óptimas?

SíNo

SíNo

SíNo

Integración de masa, (Diagrama fuente sumidero)

¿Se obtiene solución factible?

Fomular variante de integración factible económica

y ambientalmente

SíNo

¿Se obtienen condiciones óptimas?

FIGURA 7.Metodología para implementar una

Tecnología más Limpia en la Industria de Papel

para Ondular.


Función objetivo:

(1)

Sujeta a las restricciones de segregación, reciclo e intersección.

Balance de materiales en la fuente:

(2)

Donde: Lm

=flujo total de la fuente (m)

Integración energética (tecnilogía Pinch)

Fomular variante de integración factible económica

y ambientalmente¿Se obtiene

solución factible? No Sí

Modelación y optimización de la tecnología de producción más limpia de papel para ondular.

Evaluación del impacto global de la Tecnología más limpia en la fabricación de papel para ondular

Fin

Fuentes

m=1

m=2

m=Nfuentes

Sumideros

J=1

J=NSumideros

J=2

FIGURA 8.Representación de la distribución de flujos desde las fuentes a los sumideros para el desarrollo de la estrategia matemática.

Lm,j


Balance de materiales en un sumidero:

(3)

Donde: lm,j

= flujo individual que pasa de una fuente (m) a un sumidero (j)

Balance de composición de entrada a un sumidero:

(4)

Donde:

=flujo total que entra al sumidero (j)

=composición de entrada al sumidero (j)

Para la intersección de una fuente (m) puede plantearse que:

donde:

= es la composición de la especie de interés en la fuente (m) después de la intersección.

= composición de la fuente(m).

Para la solución de la estrategia matemática se utilizó el programa LINGOTM, en el que fueron planteadas las ecuaciones descritas anteriormente. En este caso, el consumo de agua necesario arrojó un resultado de 372 m3/d y quedan para el vertido 393 m3/d, es decir tanto el consumo de agua fresca como el vertido de resi-duales acuosos se redujo en más de un 80%, además fue posible la recuperación de 69 m3/d de fibra.

La cantidad de flujo fuente, reciclada a los sumideros es representada a conti-nuación:

Del desaguador de médula a:Desaguador de médula: 238 m3/d , Espesador: 216 m3/d, Desaguador de baga-

zo: 198 m3/d, Pata barométrica: 86,4 m3/d, Hidrociclón: 40 m3/d, Refinador Beloit: 18 m3/d, Safe All: 312 m3/d, Hidropulper: 29 m3/d, Couch: 94 m3/d

Clasificador Beloit: 29 m3/d, Refinador Sueco: 18 m3/d, Mesa Formadora: 605 m3/d


Del Safe All a: Refinador Master: 29 m3/d, Hidrociclón: 86,4 m3/d, Hidropulper 8: 29 m3/d,

Depurador de pasta espesa, DPE: 86,4 m3/d, Refinador de pasta de recortes: 87 m3/d

Sólo en seis equipos se utilizará agua fresca. Los mismos, consumen pocas cantidades de agua y como requerimiento del proceso, ésta debe tener una mayor calidad, por lo que resulta de mayor beneficio para el proceso utilizar agua fresca.

Es importante hacer notar que para alargar los buenos resultados de esta estrate-gia es necesario “abrir el circuito” e incorporar agua fresca al proceso cada 15 días.

3.2.5 Estrategia para la integración energética en el proceso de producción de papel para ondular

La estrategia planteada para el análisis de las posibilidades del reciclado de agua, fue extendida y ajustada al análisis de la distribución de los recursos energé-ticos en este proceso. Se detectaron los puntos débiles en cuanto al uso y las pérdi-das de energía y se analizó la posibilidad de emplear herramientas de integración energética para lograr un uso eficiente de este recurso en el proceso. (González, M., 2004).

En este caso la función objetivo para la integración energética se planteó de la siguiente forma:

Función objetivo:min= Fu

Nfuente

donde:Fu

Nfuente = flujo de utilidades de la Nfuente, en este caso esta fuente es la planta

de fuerzan= número de plantasm= fuentes j= sumiderossujeta a las restricciones del balance energético.

El análisis que se hace es el siguiente: el proceso tiene Nsumideros, que son los equipos o etapas que tienen requerimientos de utilidades calientes o frías, y tiene Nfuentes, flujos con calidad térmica que pueden ser utilizados para suplir los requerimientos de las utilidades. Entre los flujos fuentes, se encuentra el flujo de vapor que se genera en la planta de fuerza, en este caso es éste el flujo que se quiere minimizar.

Análisis energético en la Planta de FuerzaMétodo de integración empleado: Tecnología Pinch


Se identificaron varios requerimientos de calentamiento de flujos (son sumi-deros): agua de alimentación a la caldera, combustible, condensado de alimenta-ción a la caldera.

En la fábrica este calentamiento se hace con vapor generado de la caldera, se propone para minimizar su uso la siguiente solución: utilizar la purga continua que se desecha en la planta de fuerza (es una fuente), para el calentamiento de los flujos mencionados. Para ello se aplicó la tecnología pinch, con lo cual se redujeron los requerimientos de utilidades y se recuperó la energía térmica de la purga continua.

Del análisis realizado se pudo comprobar que en los gases de la chimenea se tie-nen pérdidas que corresponden a un valor de 1271,7 kW, para reducir las pérdidas, debe reducirse el área entre las curvas de eficiencia vs flujo de calor del proceso y del sistema, esto puede lograrse si se incluye un flujo externo para realizar el calen-tamiento del combustible y el agua de alimentación a la caldera. En este caso se in-cluyó en el análisis el flujo de una purga que de forma continua es vertida al medio en este sistema. Al aplicar nuevamente la tecnología pinch incluyendo el flujo de la purga en el análisis y se obtienen pérdidas de 333,47 kW, estas representan para la fábrica 6,40 $/h, es decir se ahorran 18,22 $/h al considerar el flujo de la purga para suplir el uso del vapor.

Los resultados obtenidos de la implementación del nuevo método de pulpeo, la estrategia de reciclado de agua y la estrategia de integración energética, se inclu-yeron en un modelo global del proceso, el cual fue optimizado en función de la ga-nancia y planteando como restricciones condiciones operacionales de la tecnología propuesta.

3.2.6 Modelación y optimización de la tecnología más limpia de papel para ondular Se utilizó una estrategia para la agregación de los modelos, la cual consistió en

integrar los modelos obtenidos en cada uno de los elementos en que fue dividido el proceso, de forma que los productos finales se expresaron en función de la materia prima utilizada luego el proceso fue optimizado en función de la ganancia sujeta a restricciones de las condiciones de operación del proceso. Se elaboraron modelos para los siguientes elementos: • Valor de la producción • Cantidad de producto obtenida • Costo de las materias primas: bagazo, etanol, hidróxido de sodio, papel reciclado • Costos de producción

Impacto Económico • Aumento de la eficiencia económica del proceso, a través de la disminución de los

costos de producción en un 8,4%, lo que representa un ahorro de 676808 $/a. • Aumento de rendimientos en el área de pulpeo en un 4%, (ahorro de 3780 $/a).


Impacto Tecnológico • Aumenta la calidad de la producción • Se puede aprovechar gran parte del equipamiento del proceso existente, sólo son

necesarios equipos auxiliares, redistribución de tuberías y equipos de bombeo • Se logra una producción más limpia

Impacto Ambiental • Se logra disminuir la carga de contaminantes • Se disminuye el consumo de agua en un 85%, lo que representa un ahorro de

66486 $/a. • Disminución en un 80%, de residuales acuosos a tratar (ahorro de 13294 $/a). � Disminución de las áreas afectadas por el vertido de residuos contaminantes.

3.3 CASO ANÁLISIS Y OPTIMIZACIÓN DE REDES DE AGUA EN FÁBRICAS DE PAPEL

En los últimos 15 años el consumo de agua por tonelada de papel producido se ha reducido a una tercera parte como consecuencia del progresivo cierre de los cir-

m3

/ Tn

pap

el

1977

80

60

40

20

01987 1997

FIGURA 8.Consumo de agua por tonelada de papel producido en España

Papel para impresión y escritura.

m3

/ Tn

pap

el

1975

60

50

40

30

20

10

01980 1985 1990 1995 1997 2001 2010*

FIGURA 9.Evolución del consumo de agua por tonelada de papel producido en Europa (papel de impresión).


cuitos. Actualmente el consumo de agua en las fábricas de papel de escritura espa-ñolas se sitúa en el entorno de 20 m3 por tonelada en 1997 Figura 8, que representa el doble del consumo medio europeo Figura 9. El objetivo es llegar a consumos del orden de 5 m3/t en el año 2010 (Reinoso, C. 2002).

Referente a la energía, su costo puede alcanzar hasta el 25% del costo del produc-to final. La industria papelera ha mejorado su eficacia energética en un 13% entre los años 1991 y 2000 (Reinoso, C. 2002) aún así todavía existe un margen de mejora.

3.3.1 Cierre de circuitosLa optimización se alcanza a través el cierre de circuitos que consiste en maxi-

mizar la reutilización interna de agua para reducir el consumo de agua limpia y la producción de efluentes resultantes en la papelera. Se pueden distinguir tres etapas en la implantación de un sistema de cierre (CPPA Monograph, 1994); (PAPTAC Monograph, 1998): 1. Medidas de monitorización y de mantenimiento: esta etapa consiste en detec-

tar malos usos de agua, agujeros, vertidos. Una auditoría interna es suficiente para identificar medidas correctivas.

2. Reciclaje del agua de desecho del proceso con un mínimo impacto: esta etapa consiste en poner en marcha medidas parciales de cierre cuyos efectos en el proceso pueden ser anticipados y tolerados.

3. Alto grado de cierre: para superar este nivel se necesita un estudio detallado del proceso. Se ha de considerar el agua del proceso y de fuera del proceso y la utilización de nueva tecnologías.

Actualmente se sabe que el sistema de cierre total (p.e., cero efluentes) sería muy difícil de conseguir técnicamente y conllevaría un gasto enorme. En general, la reducción del consume de agua y de la producción de efluentes se traduce en un ahorro energético; las consecuencias térmicas pueden ser atractivas.

El cierre de circuitos en una papelera lleva implícitos una serie de cambios apreciables en el sistema productivo. En consecuencia, se derivan una serie de efectos beneficiosos y perniciosos, que se detallan a continuación (Cesek, B., 1999); (Curley, J., 1999); (Geller, 1982). El cierre de circuitos implica una recirculación de las aguas utilizadas en el proceso productivo. Por lo tanto, la eliminación de los contaminantes presentes en estas aguas mediante los efluentes líquidos desaparecen o disminuyen significativamente (en función del grado de cierre). Al mismo tiem-po las materias primas, aditivos y otras sustancias utilizadas en el proceso, que no hayan quedado retenidas en el papel serán reintroducidas, aumentando la cantidad de contaminantes presentes en las aguas.

Las fibras aportan contaminantes básicamente orgánicos como ligninas, he-micelulosas procedentes de la madera. Si existe una aportación de fibras de papel reciclado aumenta mucho la cantidad de contaminantes introducidos al sistema; tanto en forma de compuestos inorgánicos (básicamente aditivos que contiene el


papel reciclado), como compuestos orgánicos, y también microorganismos que proliferan durante el almacenaje y transporte del papel. Estos contaminantes se pueden transformar dentro de los circuitos de la fábrica. Las características de las diferentes materias primas, aditivos, el diseño del sistema y principalmente las condiciones de trabajo presentes (temperatura, pH, etc.) condicionaran estas transformaciones.

En el aspecto energético, un cierre de circuitos implica un aumento de tem-peratura del agua, más o menos importante en función de la temperatura del agua fresca.

Analizando los efectos del cierre de circuitos y la recirculación de aguas en diferentes categorías, se pueden apreciar unos efectos sobre los costos generales de la empresa. En positivo cabe destacar el ahorro de costos por consumo de agua y energía, por reducción en el consumo de materias primas, reactivos/aditivos; y finalmente un ahorro en los costos de tratamiento de los efluentes residuales. Por otro lado existen unos inconvenientes en forma de costos debidos a los estudios, diseños y personal implicado en el cierre; incluyendo posibles inversiones en equi-pos y/o instalaciones.

Una segunda categoría de efectos serían los causados en el proceso producti-vo y más concretamente en el sistema de aguas blancas. Como efectos positivos, motivados por la alteración del sistema de aguas blancas causada por el aumento de la concentración de sólidos, se observa una mejora de la retención, una re-ducción de la producción de fangos y un aumento de la biodegradabilidad de los efluentes generados. Por otro lado se produce un descenso en la calidad del papel, empeora el drenaje en la formación de la hoja y se reduce la eficiencia de la má-quina de papel (antes de adoptar medidas correctoras). También se pueden iden-tificar problemas más específicos como las deposiciones (depósitos inorgánicos y orgánicos; incrustaciones y depósitos de alúmina); corrosión, erosión y abrasión en equipos e instalaciones. Otros efectos no deseados serían el crecimiento de microorganismos y la aparición de malos olores, un aumento de la coloración del papel, menor eficiencia de los aditivos químicos, mayor tendencia a la formación de espumas, problemas de obturación o aumento del tratamiento de residuos sólidos (fangos).

Para sistematizar el proceso de cierre de circuitos de forma óptima se deben utilizar herramientas como el análisis de Pinch, que se detalla a continuación.

3.3.2 El análisis de PinchEl análisis de Pinch fue introducido a principio de los años 80 por Linnhoff

(Linnhoff, B., 1978); (Flower, J., 1979); (Linnhoff, B., 1982). El método permite analizar cómo se utiliza la energía en una planta o sección de la planta, y pro-poner una operación de mayor rendimiento. Se trata de una técnica potente y rigurosa con la cual el ingeniero puede evaluar los efectos potenciales de dife-rentes configuraciones de una red de intercambiadores de calor sin realizar un


diseño detallado. Varios estudios de Pinch aplicados a fábricas de pasta y papel han conseguido ahorros energéticos del 30 al 50% (Ashton, G. J., 1987); (G. Noël, 1998); (Labidi, J., 1999). La analogía entre la transferencia de calor y de masa hace posible generalizar el análisis de Pinch a las redes de intercambio de masa. Existen varios enfoques según las operaciones de intercambio de masa, podemos destacar dos métodos: 1. Flujos inmiscibles: el flujo donante (el equivalente de corrientes calientes) y

el flujo receptor (el equivalente de corrientes frías), y cuando se intercambia un solo constituyente. Este es el caso de los sistemas de lavado de las plantas petroquímicas, donde éste método ha sido aplicado con éxito.

2. Flujos miscibles: en éste caso de un sistema redes de agua–agua en las que los flujos donantes y receptores pierden sus características en cada nudo (opera-ciones de mezclado y separación), lo cual ocurre en las redes de agua en los procesos de fabricación de papel.

Este obstáculo puede ser evitado introduciendo los conceptos de demandas y fuentes, que son característicos de las operaciones y no de los flujos. El problema puede ser resuelto fácilmente con métodos de optimización, como por ejemplo a través de la programación lineal o no–lineal. Estos métodos matemáticos presentan la ventaja añadida de poder tratar varios constituyentes con limitaciones opuestas (p.e. contaminantes que deben ser purgados o extraídos, o fibras que deben ser mantenidas). El análisis ha sido aplicado recientemente a redes de agua blancas, obteniéndose interesantes resultados (Paris, J., 1999); (Kumana, D. J., 1996); (Kou-fos, D., 2001); (Labidi J., 2001). Al punto de Pinch termal le corresponde un punto Pinch de masa, que es el punto de contacto entre la curva de demanda y la de fuente (Figura 10). La posición de las curvas con un punto de contacto (Pinch) determina el consumo mínimo de agua limpia y la producción mínima de efluente para la configuración de la red correspondiente.

La metodología seguida en este proyecto para el análisis Pinch fue la siguiente:

C (p

pm)

0

0

Agua residual

100

200

300

400100

S3

S2

Agua

limpia

D3

D2

D1 Punto PinchS1

Flujo (t/h)

FIGURA 10.Gráfico de curvas

compuestas en un análisis de Water Pinch.


1. Simplificación de los circuitos existentes, dónde se determinen los puntos de consumo de agua y de generación de rechazos, para realizar el balance general de aguas.

2. Elección de los contaminantes más importantes o determinantes. Se deben fijar los objetivos y las restricciones del diseño, en forma de concentraciones o valores máximos en ciertas zonas del circuito, así como calidad mínima del agua en otras. A partir de este punto, repetir los siguientes pasos, 3 y 4, hasta alcanzar el resultado óptimo para el sistema, según los objetivos y las restriccio-nes fijadas.

3. Solución del sistema, habitualmente con la ayuda de un software. A través del análisis Pinch se determinarán soluciones para el sistema hasta llegar al ópti-mo.

4. Examinar el resultado y el diseño obtenido. Los resultados obtenidos al aplicar esta metodología determinan la distribución óptima para los objetivos y las restricciones aplicadas de los circuitos de agua y los tratamientos que se debe-rán aplicar.

La clave en la minimización de los consumos de agua está en la reutilización (directamente, o bien después de un tratamiento) junto a la utilización selectiva del agua. No todos los equipos o partes de la fábrica necesitan una misma calidad de agua. Así, si se conocen las necesidades de calidad o pureza en cada una de las localizaciones, se puede establecer una distribución selectiva del agua.

Tomando como referencia una fábrica de papel existente se pretende desarro-llar el cierre de los circuitos con el análisis Water Pinch. La fábrica en cuestión, con un rango de producción que oscila entre 300–350 Tn/día de papel de escritura de calidad, estucado y de alto gramaje (100–300 g/m2), dispone de una única línea de producción con una máquina y utiliza solamente pasta química.

Una característica importante que cabe destacar de esta fábrica es la variación del gramaje de papel producido. Durante una semana cualquiera la producción experimenta variaciones graduales de gramaje, que se extienden por todo el rango de gramajes antes citado. O sea, que una sola semana el gramaje de papel producido puede pasar de 100 a 300 g/m2, en intervalos que van de unas pocas horas de pro-ducción hasta un máximo de día y medio (35–40 horas). Los cambios de gramaje no significan una parada de la máquina, sino que se varían diferentes parámetros del proceso productivo (consistencias, caudales, velocidad, tela, etc.) hasta conse-guir el gramaje de papel deseado.

Los datos necesarios para desarrollar la simulación fueron obtenidos con diferentes planes de muestreo. Los datos recogidos corresponden a los diferentes gramajes producidos. Por último se debe validar la simulación, contrastando los resultados del simulador in–situ con los parámetros reales de fabricación.

A partir de la simulación desarrollada, se pueden establecer balances de masa y de calor generales de la fábrica, y también unos detallados por etapas o procesos. Los


siguientes pasos del proyecto consisten aplicar el análisis de Water Pinch, según las etapas mencionadas en el párrafo precedente, para mejorar el cierre de circuitos.

El consumo de agua fresca de toda la fábrica de papel está en el entorno a 2900 m3/dia. Esto representa un consumo de agua fresca de unos 8 m3 por tonelada de papel producido.

El mayor consumo de agua fresca se localiza en la máquina de papel, que con-centra el 44% del consumo total. Por detrás, y a mucha distancia, se situarían los consumos referentes a servicios, bombas de vacío, calderas o depuradora.

El vertido diario de la fábrica hacía el río, o sea el total de agua tratada en la planta depuradora físico–química y biológica, representa aproximadamente el 60% de la aportación de agua fresca. Se trata por tanto de una fábrica con consumos de agua relativamente bajos en términos de m3 por tonelada de papel producido, pero con un índice todavía bajo del grado de cierre de circuitos. Esto se debe al tipo de papel fabricado, papel de impresión y escritura de calidad, estucado y de alto gramaje. Si se tiene en cuenta solamente el agua directamente relacionada con el proceso de producción de papel (preparación de pastas y máquina de papel) los valores de consumo de agua fresca por tonelada de papel se reducen hasta los 6 m3, con un consumo total cercano a los 2100 m3/dia.

Analizando el balance de materia con más detalle, dividiendo el proceso de preparación de pasta y fabricación de papel en etapas diferenciadas, se obtienen los balances parciales recogidos en la Tabla 5:

Zona de mezcla/blendingPrimer balance parcial dónde se mezclan los diferentes tipos de fibras utiliza-

das y se diluye con aguas blancas (recirculadas) hasta la consistencia elegida.

Depuración presurizada/screeners (1ª etapa)Depuración de la pasta por filtraje en tres tipos de filtros diferentes. Las entra-

das provienen de la zona de mezcla, de la pasta recuperada en el proceso (p.e. filtro discos) junto a una serie de diluciones introducidas para alcanzar la consistencia deseada en las diferentes etapas de depuración. Los aceptados y rechazos de pasta son las únicas salidas.

Depuración ciclónica/cleanersDepuración de la pasta a través de diferentes etapas de baterías de ciclones y una

etapa de recuperación de cargas. Las entradas son la pasta procedente de la etapa an-terior, una recirculación de pasta procedente de la segunda etapa de screeners, las car-gas a añadidas al proceso de fabricación, junto a una serie de diluciones introducidas para alcanzar la consistencia deseada en las diferentes etapas de depuración. Como en la anterior etapa los aceptados y rechazos de pasta son las únicas salidas.


Depuración presurizada/screeners (2ª etapa)Depuración de la pasta por filtraje de los aceptados de la fase de depuración

ciclónica previa al envío de la pasta a la máquina de papel.

Máquina de papel (parte húmeda)En la primera parte de la máquina de papel, la zona de formación o zona hú-

meda (hasta cilindro aspirante), la entrada principal es la pasta que proviene de la preparación de pastas.

Como salidas, el papel en la zona del cilindro aspirante (20% humedad aproxi-madamente), los orillos o tira de papel y las aguas coladas extraídas de la pasta.

Máquina de papel (parte seca)El balance en la parte seca de la máquina de papel de limita a la etapa de seca-

do, dónde se elimina el agua del papel (hasta el 95% de consistencia) en forma de vapor.

3.3.3 Cierre de circuitosEl proceso de cierre de circuitos de una fábrica en funcionamiento debe ser

gradual. En este ejemplo se han identificado posibles mejoras para conseguir un mayor grado de cierre de los circuitos. Fruto de un primer estudio preliminar, estas son las primeras medidas que se deberían tomarse:

–Mayor capacidad de almacenaje de aguas blancas. Las dimensiones de los de-pósitos que almacenan las aguas blancas es insuficiente. Es especialmente necesario la construcción de un depósito pulmón para las aguas tratadas en el filtro de discos (aguas superclaras). Actualmente se vierte parte de estas aguas con una concentra-ción de fibras muy baja (20–40 ppm) a la planta depuradora de aguas. Un tanque de unos 150 m3 permitiría eliminar estos vertidos por excesos puntuales de aguas de proceso y poder reutilizarlas. Esto podría suponer un ahorro muy importante, que representa hasta un 75% del agua fresca consumida en algunos casos.

–Mejora del proceso de paro por mantenimiento. Inicialmente la fábrica paraba semanalmente la producción durante unas horas. Este paro se realiza con el propósito de realizar los mantenimientos programados o preventivos en la má-quina y, a su vez, limpiar las partes más delicadas: máquina de papel, tela, filtros, etc. Estas limpiezas implican vaciar totalmente los depósitos de aguas blancas y filtradas, para volver a rellenarlos una vez finalizado. Esto representa desperdiciar mucha agua y las materias primas que contiene el agua sin filtrar. Con un programa de distribución de las aguas y una limpieza selectiva por partes, o la construcción de un depósito para reservar las aguas durante el proceso de limpieza. Otro método de ahorro de agua y materia más asequible y evidente, que permite una reducción del 50% sin grandes modificaciones, es la demora del periodo de limpieza. Se ha susti-tuido la limpieza y mantenimiento semanal por la quincenal, sin que esto suponga un perjuicio al proceso productivo.


Tabla 5: Balance parcial de materiales.

OperaciónCaudal volum.

(l/min)

Consistencia

(%)

Mat. Seca

(kg/min)

Mezcla

Pasta química 1 1623 3.7 59.4

Pasta química 2 812 3.7 29.7

Recorte 814 4.0 32.2

Agua dilución 269 0.2 0.5

Salidas

Pasta mezcla 3518 3.5 121.7

Depur. Pres./

Screeners 1

Entradas

Pasta mezcla 3518 3.5 121.7

Pasta recuperada 1104 4.6 50.2


Salidas

Rechazo 1 25 1.8 0.1

Rechazo 2 2 2 0.04

Rechazo 3 24 1.75 0.4

Aceptados 6237 2.82 174.0

Dep. Ciclonica

Cleaners

Entradas

Aceptados DP1 6237 2.8 174.0

Pasta recirculada 2393 1.3 30.9

Cargas 3900 0.18 6.9


Salidas

Rechazo 32 9.4 2.9

Aceptados 27606 0.9 233.8

Depur. Pres./

Screeners 2

Entradas

Aceptados DC 27606 0.9 233.8

Salidas

Rechazos 1.0 90.0 0.9

Pasta Recirculada 1933 0.9 17.3

Aceptados 25672 0.9 215.6

Máquina papel

(parte húmeda)

Entradas

Aceptados DD2 25672 0.9 215.6

Ducha maquina 9 0.0 0.0

Salidas

Aguas caladas 25251 0.11 27.5

Tira/Orillos 10 19.3 1.9

Papel 420 44.6 186.2

Máquina papel

(parte seca)

Entradas

Parte húmeda 420 44.6 186.2

Salidas

Vapor 225 0.0 0.0

Papel 195 95.5 186.2


– A medida que va avanzando el proceso de cierre de circuitos se puede empe-zar a valorar la utilización selectiva del agua. Una vez conocidas las necesidades mí-nimas de calidad del agua de los diferentes equipos o procesos, se puede establecer un sistema de reutilización de agua. El efluente de un proceso puede tener una ca-lidad o un grado de contaminación que lo hagan perfectamente utilizable en otras partes de la fábrica. Un ejemplo sería el agua procedente de las bombas de vacío. Estos ejemplos son prácticas que implican un nivel de inversión bajo o muy bajo, y también un impacto mínimo o nulo en el proceso productivo. Los siguientes pasos para avanzar en el proceso de cierre de circuitos implican un estudio más profun-do. Según la planificación establecida en el estudio de esta papelera, las siguientes etapas del proyecto a desarrollar los próximos meses son:

– Inclusión de los sólidos en suspensión (TDS) en la simulación desarrollada.– Aplicación de la técnica de análisis de Water Pinch, para optimizar el diseño

de los circuitos de la planta. Se pretende utilizar un concepto más novedoso a través de la aplicación de los algoritmos genéticos con restricciones para tener en cuenta el efecto térmico.

Los resultados obtenidos, en forma de un nuevo diseño para la fábrica de pa-pel, serán trasladados a la simulación informática para visualizar y comprobar la efectividad y la viabilidad de las medidas tomadas.

Referencias 1. Area, C. “Tecnologías limpias para la producción de pulpa y papel de eucalyp-

tus”, Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales, Universidad Nacio-nal de Misiones. XX Jornadas Forestales de Entre Ríos, Concordia, Octubre de 2005.

2. Ashton, G. J.; Cripps, H. R.; Spriggs, D., “Application of Pinch technology to the pulp and paper industry”, Tappi Journal, August 1987, pp. 81–85 (1987).

3. Berbard, S.; Sorin, M. “Water minimization in the washing area”. Tappi Jour-nal. Vol. 83, No 9, pp. 1–12. September, 2000.

4. Bright, D.; Hodson, P.; Lehtinen, K–J.; Mckague, B.; Rodgers, J.; Solomon, K. Evaluation of Ecological Risks Associated with the Use of Chlorine Dioxide for the Bleaching of Pulp: Scientific Progress Since 1993. In Environmental Im-pacts of Pulp and Paper Waste Streams, Stuthridge, T., van den Hueval, M.R., Marvin, N.A., Slade, A.H. and Gifford, J. (Ed). SETAC Press, 2003.

5. Cripps, H. “Process integration in the pulp and paper industry”. Tappi Jour-nal. Vol. 81, No 10. February, 2000.

6. Curley, J.; Jones, B.; Wiseman, N. “Closing the loop – Reducing the reliance on fresh water and minimising drain losses” 1999 International Environmental Conference, TAPPI Proceedings pp. 995 (1999).

7. El–Halwagi, M. M.; Srinivas B. K. “Synthesis of Reactive Mass –Exchange Net-works with General Nonlinear Equilibrium Functions”. AICHE Journal. Vol. 40, No 3, pp 463–472, 1994.


8. Felissia, F. Estrategia experimental de aplicación de fosfonatos en el pulpado kraft y blanqueos TCF y ECF. Tesis de disertación en Opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Técnicas. UCLV., Santa Clara, Villa Clara, Cuba, 2006.

9. Fernández, J. “Cierre total de los circuitos en una fábrica de papel no integrada, una posibilidad económica o una utopía técnica”. Presentado en la XIV Jorna-da Técnica Papelera, Valladolid, España, 1982.

10. García, A.; Baumgarten, H.; González, E. Refinación de pulpa organosolv de bagazo para su empleo en la producción de papel corrugado con vistas a la reducción de la contaminación ambiental del proceso. Revista Centro Azúcar, No. 1, 2003.

11. González, E. Análisis de Procesos en la industria de pulpa y papel conside-rando la incertidumbre. Edición. CYTED. Argentina 2003. Páginas 165. ISBN 950–9898–04–X.

12. González, C. M.; Acevedo, L.; González, S. E. (b), La Integración de Procesos en la minimización del impacto ambiental. Congreso de Química. México. Septiembre 2002.

13. González, C. M. Impacto global de una tecnología más limpia en la fabricación de papel para ondular. Tesis de disertación en opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Técnicas.UCLV, Cuba, 2004.

14. Gonzalez, E. et al. El pulpeo con etanol como alternativa para incrementar la competitividad de fábricas de papel mediante su desarrollo prospectivo integrado a industrias de la caña de azúcar. Páginas 242. Editado por CYTED. Ciudad de la Habana, 2004. Páginas 242. ISBN: 959–7136–30–90.

15. Hamm, U.; Gottshing, L. ECF– and TCF Bleached Pulps: A Comparison of their Environmental Impact. German Pulp and Paper Association VDP – IN-FOR project (No. 19), 2002.

16. Labidi, J.; Mutjé, P.; Pèlach, M. À.; Turon, X.; Paris, J. “Integración de procesos en fábricas de papel: de la teoría a la práctica”, El Papel; Junio/Julio 2001, p. 80–87 (2001).

17. Koufos, D.; Retsina, T. “Practical energy and water management through pinch analysis for the pulp and paper industry” Water Science & Technology, Vol. 43, num. 2, pp. 327–332. 2001.

18. Kumana, D. J. “Water Conservation and Waste Water Minimisation Through Process Integration”, Proc. of 5th World Cong. of Chem. Eng., San Diego (1996).

19. Labidi, J.; Noël, G.; Perrier, M.; Paris, J. «Process Analysis & Energy Optimisation», Chap. 2001.

20. Linnhoff, B. et all., “User Guide on Process Integration for Efficient Use of Energy”, I. Chem. E., Rugby, England (1982).

21. Noureldin, M. B; El–Halwagi, M. “Interval–based targeting for pollution pre-vention via mass integration”. Computers and Chemical Engineering, 23 pp 1527–1543, 1999.


22. PAPTAC Monograph, “System Closure in Pulp and Paper Mills”, J. Paris & C. Leroy Ed., Montréal (1998)

23. Parthasarathy, G.; Krishnagopalan, G. “Systematic reallocation of aqueous resources using mass integration in a typical pulp mill”. Advances in environ-mental research. August, 2000.

24. Reinoso, C. “Informe Medioambiental”, ASPAPEL, Marzo 2002. 25. Ritchlin, J.; Johnston, P. 1998. Zero Discharge: Technological Progress Towards

Eliminating Kraft Pulp Mill Liquid Effluent, Minimising Remaining Waste Streams and Advancing Worker Safety. www.rfu.org/ZeroDisg.htm

26. UNEP, WBCS, “Cleaner Production and Eco–efficiency”, UNEP, 1998. 27. www.conox.com/applications/pulp–and–paper/treat–of–non–wood/

desilication/new–method–frame.html. 28. www.denix.osd.mil/denix/Public/ES–Programs/Pollution/TRI/1994/

tri94.html. Toxic Release Inventory (TRI) de 1994. 29. www.greenpeace.org.ar/media/informes/4902.pdf. El Futuro de la Producción de

Celulosa y las técnicas de producción más favorables para el medio ambiente. 30. www.ipst.edu/epri/new_pubs.htm: Minimizing Mill Water Use with Water

Pinch Technology Energy and Water Successive Design Methodologies. 2002. Bajado 26/01/03.

31. www.oit.doe.gov/bestpractices.html /thermal pinch in paper mill.pdf. Georgia –Pacific Palatka plant uses thermal pinch analysis evaluates water reduction in plant–wide energy assessment. December 2002. Bajado 9/12/02.

Miembros de la RIADICYP involucrados en el tema

País Grupo Apellido Tema E–mail

Argentina PROCYP Area , María Cristina IPPP [email protected]

Argentina INTI Molina Tirado, Liliana [email protected]

Argentina Vénica, Alberto IPPP [email protected]

Argentina PROCYP Felissia, Fernando UPAMA [email protected]

Argentina PROCYP Barboza , Olga Marina TE [email protected]

Brasil UFSP Park, Song Won IPPP [email protected]

Brasil UFV Colodette, Jorge Luiz [email protected]

Cuba CAP–UCLV González Suárez, Erenio IPPP [email protected]

Cuba CAP–UCLV González Cortés, Meilyn IPPP [email protected]

Cuba CAP–UCLV Cata Salgado, Yenlys IPPP [email protected]

España López Calvo, Daniel [email protected]

España Pérez Ot ,Idefonso [email protected]

España García Hortal, José A. [email protected]

Portugal Venâncio Egas, Ana Paula [email protected]

Portugal IPB Filipe Barreiro, Maria Filomena ASIPYP [email protected]

Portugal U. Oporto Rodríguez, Alirio Egidio ASIPYP [email protected]

da Silva ,Isabel Cristina [email protected]

IPPP: Ingeniería de procesos de pulpa y papel; ASIPYP: Aprovechamiento de subproductos de la industria de pulpa y

papel; UPAMA: utilización de productos amigables al medio ambiente. TE: tratamiento de efluentes.

IntroducciónNinguna industria ha sido tan afectada por los movimientos sociales ambien-

tales a tal grado, en tan corto tiempo y en una escala geográfica tan importante, como la fabricación de pulpa y papel. Desde mediados de los años 80, los movi-mientos sociales ambientales han tenido una influencia profunda en la industria. En apenas algunos años, el pulpado y el blanqueo se han transformado en procesos mucho más “amistosos” ambientalmente. Los fabricantes alrededor del mundo han gastado miles de millones de dólares para adoptar las nuevas tecnologías, modificar las antiguas y desarrollar innovaciones para resolver las demandas, expectativas, y regulaciones ambientales cada vez mayores. Millones de dólares adicionales se han invertido en investigación, desarrollo y prueba de nuevos procesos y tecnologías ambientalmente amistosos. La transformación ha sido profunda aunque todavía incompleta. Esta industria nunca será igual. La construcción de nuevas fábricas de pulpa y papel sin cumplir los requisitos ambientales es impensable [1].

La industria de pulpa y papel se caracteriza por integrar una serie de activi-dades de transformación que van desde el desarrollo de plantaciones forestales, la producción de pulpa y la elaboración de los diferentes tipos de papel y cartón. Más que nunca, la industria de pulpa y papel es vista como un todo: desde la plantación a los consumidores. La concepción ambiental actual hizo surgir áreas problemáti-cas insospechadas hace algunos años, generando nuevos desafíos.

Este capítulo analiza las prácticas de la industria iberoamericana en términos de sostenibilidad de la industria de pulpa y papel, impacto ambiental, emisiones al aire, agua y suelo, origen, fuentes y efectos de la contaminación, mitigación y con-trol de emisiones, gestión y legislación ambiental y administración ambiental.

El desarrollo sostenibleEn la sociedad occidental, y especialmente desde el inicio de la era industrial,

el desarrollo se ha venido entendiendo como crecimiento económico global. Sin embargo diferentes autores y la dramática realidad experimentada en los diferentes países indican que, si bien el crecimiento es parte del desarrollo este indicador está muy lejos de explicarlo. Crecimiento mide cantidad mientras desarrollo es expre-

CAPÍTULO XLA INDUSTRIA DE PULPA Y PAPEL Y EL MEDIO AMBIENTE

M. C. Area.Colaboradores: Carlos R. Antúnez / Pere Mutje / Ma. Angels Pelach


sión de calidad. El desarrollo implica satisfacción de necesidades humanas–sociales como salud, educación, necesidades culturales, económicas, espirituales, etc. Im-plica crear capacidades y aprovechar oportunidades para la construcción de una sociedad que, en libertad, sea capaz de alcanzar una mejor calidad de vida y un sostenible bienestar [2].

Los grandes problemas medioambientales actuales surgen de la histórica y per-manente acción de los seres humanos sobre los recursos naturales. El hombre, para satisfacer sus necesidades, ha ido modificando las características de la Tierra, generado grandes problemas planetarios, como la superpoblación, el cambio climático, la huma-nización del paisaje, la extinción de especies, la erosión, la desertización, la destrucción de la selva, la escasez de agua dulce y las fuentes de energía, entre otros.

Alrededor del mundo vemos señales de tensión severa en nuestros sistemas globales inteconectados: económicos, medioambientales y sociales. Como lo desta-ca el informe del Programa de las Naciones Unidas para el Medioambiente (PNU-MA) GEO 2000, “el tiempo para una transición racional, bien planificada hacia un sistema sostenible se está acabando rápidamente” [3].

Las actividades antropogénicas y su impacto sobre el medio ambiente impulsa-ron en la comunidad internacional la elaboración de un “derecho blando”, basado en resoluciones y declaraciones de conferencias y en la creación de organizaciones internacionales para orientar a los Estados. A través de la Organización de las Na-ciones Unidas se formularon principios, con el objeto de lograr un compromiso global entre las naciones para implantar el estudio y el análisis de esta problemática en los esquemas de desarrollo [4].

En 1970, un equipo de investigaciones internacionales del Instituto de Tecno-logía de Massachusetts empezó a estudiar los efectos y los límites del crecimiento mundial continuado y llegó a la conclusión de que, incluso en la hipótesis más optimista sobre los avances tecnológicos, el mundo no podría soportar las actuales tasas de crecimiento económico y demográfico más allá de unos cuantos decenios. Sin embargo, a medida que se conocía mejor la contribución de los avances tecno-lógicos al ahorro de recursos y la función desempeñada por los precios en la consta-tación de la escasez relativa de los recursos y las preferencias de los consumidores y en la asignación eficaz de esos recursos, el paradigma de los “límites al crecimiento” quedó pronto desfasado [5].

El medio ambiente se convirtió en una cuestión de importancia internacional en 1972, cuando se celebró en Estocolmo la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Humano. En los años subsiguientes, las actividades encaminadas a integrar el medio ambiente en los planes de desarrollo y los en procesos de adop-ción de decisiones en el plano nacional no llegaron muy lejos. Aunque se avanzó algo respecto de cuestiones científicas y técnicas, se siguió soslayando la cuestión del medio ambiente en el plano político y se fueron agravando, entre otros pro-blemas ambientales, el agotamiento del ozono, el calentamiento de la Tierra y la degradación de los bosques [6].

La industria de pulpa y papel y el medio ambiente | 395

La Carta Mundial de la Naturaleza fue solemnemente adoptada y solemne-mente proclamada por la Asamblea General de las Naciones Unidas, en su Resolu-ción 37/7, el 28 de octubre de 1982 [7].

Por resolución 38/161, la Asamblea General crea la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo, aprobada por el 38° periodo de sesiones de las Naciones Unidas en 1983. En abril de 1987 la Comisión presentó su informe “Nuestro futuro común” (más comúnmente denominado Informe Brundtland por el nombre del Presidente de la Comisión, Gro Harlem Brundtland, Primer Ministro de Noruega). El mensaje principal del informe es que no puede haber un crecimiento económico sostenido sin un medio ambiente sostenible, por lo que ha llegado el momento de elevar el desarrollo sostenible a la categoría de “ética global” en que la protección del medio ambiente se reconozca como el cimiento sobre el que descansa el desarrollo económico y social a largo plazo [8].

La definición más frecuentemente de desarrollo sostenible pertenece al infor-me Nuestro Futuro Común, también conocido como informe Brundtland (1987): “El desarrollo sostenible es el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de generaciones futuras de satisfacer sus propias ne-cesidades” [9].

Esto produjo un cambio radical del concepto de sostenibilidad. Este principio, originalmente ecológico, se complementa dando un contexto económico y social al desarrollo. Promueve una economía con ingresos suficientes para garantizar la continuidad en el manejo sostenible de los recursos, pero con costos y beneficios distribuidos equitativamente entre los distintos grupos sociales. Así, el uso respon-sable de los recursos naturales en la actualidad ayudará a asegurar que se cuente con recursos para el crecimiento industrial sostenido por muchos años. Para eso, el hombre debe dar respuesta a grandes problemas tecnológicos, como son, el mejo-ramiento de los sistemas productivos, la preservación del agua, la minimización y disposición de los residuos, el suministro energético, etc.

Los bosques fueron uno de los temas más polémicos que se examinaron en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD), celebrada en Río de Janeiro, Brasil, en junio de 1992. La polarización Norte–Sur predominante en las cuestiones relacionadas con los bosques no permi-tió llegar a acuerdos más allá del texto de la “Declaración autorizada, sin fuerza jurí-dica obligatoria, de principios para un consenso mundial respecto de la ordenación, la conservación y el desarrollo sostenible de los bosques de todo tipo” (los llamados Principios relativos a los bosques) y del Capítulo 11 (Lucha contra la deforestación) del Programa 21 [10].

En la Conferencia de Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarro-llo (UNCED), que tuvo lugar en Río de Janeiro, Brasil, entre el 3 y el 14 de junio de 1992, más de 178 países firmaron la Agenda 21, la Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo, y la Declaración de Principios para la Gestión Sostenible de los Bosques. La Agenda 21 es un plan de acción exhaustivo que habrá


de ser adoptado universal, nacional y localmente por organizaciones del Sistema de Naciones Unidas, Gobiernos y Grupos Principales de cada zona en la cual el ser humano influya en el medio ambiente. La Comisión para el Desarrollo Sostenible (CDS) se creó en diciembre de 1992 para asegurar el seguimiento de la UNCED, para supervisar y dar cuenta de la realización de los acuerdos a escala local, nacio-nal, regional e internacional. Se acordó que en 1997 (Resolución A/RES/S–19/2) la Asamblea General de las Naciones Unidas, reunida en sesión especial, llevaría a cabo una revisión pentaanual de los progresos de la Cumbre de la Tierra [11].

La segunda sección de la Agenda 21 hace referencia a la Conservación y Ges-tión de los Recursos para el Desarrollo, siendo el Capítulo 11 (Combatiendo la De-forestación) el más importante por tratar directamente el tema forestal. La Decla-ración de Principios sobre la Ordenación, Conservación y Desarrollo Sustentable de los Bosques consta de 23 principios aplicables a los bosques naturales como así también a las plantaciones forestales. En la declaración se reconoce que los bosques cumplen una función fundamental en los procesos biogeoquímicos y son esenciales para la preservación de diversos ecosistemas. Asimismo, los Estados reconocen que los bosques son indispensables para el desarrollo económico y social [4].

La Comisión de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo Sostenible (CDS) se estableció para facilitar la realización de los compromisos suscritos en la Conferen-cia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD). La información de la CDS sobre ejecución de los capítulos del Programa 21 ofrece una imagen de los progresos del desarrollo sostenible en el último decenio, lo que permite situar en un contexto más amplio los instrumentos derivados de la CNU-MAD: la Convención de Lucha contra la Desertificación (CLD), la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), el Conve-nio sobre la Diversidad Biológica (CDB) y el Foro de las Naciones Unidas sobre los Bosques (FNUB), [12].

La CNUMAD consideró que la protección ambiental era una parte integrante del desarrollo que debería tener como finalidad aliviar la pobreza y lograr un equi-librio entre la eficiencia económica y la sostenibilidad. Como parte de ese criterio, se reconoció que todos los bosques debían ser objeto de una ordenación sostenible como consecuencia de sus servicios y beneficios sociales, económicos y ecológicos. En 1997, el Grupo intergubernamental sobre bosques (GIB) de la Comisión sobre el Desarrollo Sostenible (CDS) definió el Programa Forestal mundial, reafirmando que la conservación y el desarrollo sostenible de los bosques son cuestiones de in-terés internacional [13].

A partir de una primera reunión de expertos en Montreal, Canadá (1993), se origina el Proceso de Montreal. En Ginebra, junio de 1994, se realizó la primera reunión del Grupo de Trabajo sobre Criterios e Indicadores para la Conservación y el Manejo Sustentable de los Bosques Templados y Boreales. Los 12 países parti-cipantes (Argentina, Australia, Canadá, Corea del Sur, Chile, China, EEUU, Japón, México, Nueva Zelanda, Federación Rusa y Uruguay) representan el 90% de la


superficie total de bosques templados y boreales de todo el mundo (así como zonas de bosques tropicales); 60% de los bosques de todo el mundo; 35% de la población mundial; 45% del comercio mundial de madera y productos de la madera. Los Cri-terios del Proceso de Montreal abarcan la conservación de la diversidad biológica; el mantenimiento de la capacidad productiva de los ecosistemas forestales; el man-tenimiento de la sanidad y vitalidad de los ecosistemas forestales; la conservación y mantenimiento de los recursos suelo y agua; el mantenimiento de la contribución de los bosques al ciclo global del carbono; el mantenimiento y mejoramiento de los múltiples beneficios socioeconómicos a largo plazo; el marco legal, institucional y económico para la conservación y el manejo sustentable de bosques [14].

En la reunión del Grupo de Trabajo del 2000 (China), los tres países partici-pantes del cono sur (Chile, Uruguay y Argentina) decidieron conformar un grupo y trabajar conjuntamente, teniendo en cuenta de manera especial las deficiencias de fondos para encarar la recolección y sistematización que requiere la participación plena en el Proceso de Montreal. Se reunieron en Chile (marzo de 2000), donde se acordaron los puntos básicos de un proyecto en común, incluyendo los indicadores que para los tres países resultan de mayor relevancia. Asimismo, se decidió estable-cer una Secretaría del Cono Sur con sede y coordinación rotativa. En la reunión de Bariloche (noviembre de 2001) se presentó el perfil del proyecto, que busca afianzar el trabajo en común entre los tres países y lograr el financiamiento, ya sea a través de fondos multilaterales como el GEF (Global Environmental Facility) o cooperación bilateral de los países desarrollados, integrantes del Proceso de Montreal [15].

La Cumbre Mundial sobre el Desarrollo Sostenible (World Summit on Sus-tainable Development, WSSD), llevada a cabo en Johannesburgo, Sudáfrica, en septiembre del 2002, fue una revisión de diez años de la CNUMAD de 1992, para fortalecer el compromiso mundial con el desarrollo sostenible. Los dos resultados más importantes de la Cumbre fueron: la declaración política, acordada a nivel de jefes de estado o de gobierno, y el Plan de Implementación de la WSSD, la cual demandó acciones hacia la erradicación de la pobreza, el cambio de los patrones insostenibles de producción y consumo, y el manejo y protección de la base de los recursos naturales [16].

El Impacto ambientalLa contaminación ambiental es la incorporación a los recursos naturales (aire,

agua y suelo), de sustancias nocivas y molestas, en calidad y cantidad que puedan provocar un daño sanitario, económico, ecológico, social o estético. Esta contami-nación no es exclusiva de la acción del hombre, si bien es una de sus principales causas.

La dimensión ambiental debe analizarse, en un sentido amplio, tanto en sus aspectos naturales (como el suelo, la flora, la fauna) como de contaminación (aire, agua, suelo, residuos), de valor paisajístico, de alteración de costumbres humanas y de impactos sobre la salud de las personas. En definitiva, la preocupación surge


con todas las características del entorno donde vive el ser humano cuya afectación pueda alterar su calidad de vida [17].

El Impacto Ambiental de una determinada industria involucra las perturba-ciones que esta genera sobre el medio circundante. La fábrica en cuestión debe tomar medidas minimizadoras, correctoras y compensatorias de sus posibles efectos negativos (mitigación). Dado que nos enfrentamos a conceptos socializados recientemente, es importante observar la respuesta que ha tenido esta especie de “llamamiento universal” a la toma de conciencia sobre el desarrollo sostenible.

En los países más desarrollados se están difundiendo de manera creciente los impuestos ambientales, basados en el principio de “quien contamina paga”, como parte integral de los planes de reforma fiscal. La recaudación de impuestos ambien-tales en los países de la OCDE representa en promedio un 2,5% del PIB y casi el 7% de la recaudación total. La mayoría de estos tributos tienen una base impositiva es-pecífica, relacionada con los sectores de transporte y energía, pero también abarcan el manejo de desechos y efluentes. En varios países, la asignación específica de los ingresos provenientes de tributos ambientales a un servicio o programa ambiental local ha contribuido a su aceptación por parte de los contribuyentes. Aunque la asignación de recursos fiscales a fines específicos no sea lo normal en las finanzas públicas, la estrecha vinculación de los problemas ambientales a espacios geo-gráficos y comunidades concretas (cuencas hídricas, ciudades, zonas industriales contaminadas, áreas silvestres, entre otros) en el caso de los impuestos ambientales justifica su destino específico a mitigar, prevenir y remediar los daños que originan su cobro [18].

La industria de pulpa y papel se asocia a dos tipos de impactos ambientales: los que producen agotamiento de los recursos naturales (eliminación de áreas de bos-que nativo para extender plantaciones de pino y eucalipto, por ejemplo) y los que degradan el medio ambiente (contaminantes sólidos, líquidos y gaseosos).

La sostenibilidad de los bosquesUno de los tipos de impacto ambiental asociado a la industria de pulpa y papel

es el de producir agotamiento de los recursos naturales. Puede tratarse de la explo-tación de los bosques naturales, o bien la eliminación de áreas de bosque nativo para extender plantaciones de pino y eucalipto. Sin embargo, la industria de las pulpas celulósicas no es la principal causante del deterioro de los bosques.

En algunas partes del mundo, todavía se queman bosques para establecer gran-des plantaciones y pasturas para la agricultura y la ganadería extensiva. El consumo de leña también ejerce una presión importante (el 55% de la madera que se extrae anualmente se usa como combustible). El comercio de madera es sin duda la causa principal de la pérdida de bosques tropicales, templados y boreales. La extracción depredadora de madera es una de las mayores amenazas de estos bosques, afectan-do a más del 70 por ciento de los bosques primarios del planeta [19].


Existe un reconocimiento creciente de los servicios sociales y ambientales que prestan los bosques: mitigación del cambio climático mundial, conservación de los recursos de suelos y aguas, efectos favorables sobre los sistemas agrícolas, conser-vación de la diversidad biológica, mejora de las condiciones de vida en los núcleos urbanos y periurbanos, protección del patrimonio natural y cultural, creación de empleo y oportunidades de esparcimiento. La adopción del Protocolo de Kyoto del Convenio Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMCC) en 1997 y las deliberaciones de la cuarta Conferencia de las Partes, que tuvo lugar en Buenos Aires, Argentina, en noviembre de 1998, resaltaron la función de los bosques en la mitigación del cambio climático mundial. El Protocolo de Kyoto establece compromisos jurídicamente vinculantes de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en los países industrializados y permite llevar a cabo un número reducido de actividades en el cambio del uso de la tierra y en el sector forestal para cumplir dichos compromisos. De esta forma, ofrece a los países in-dustrializados incentivos para invertir, en su país o en otros países, en actividades forestales que potencien la retención y/o reduzcan las emisiones de carbono [20].

Las plantaciones forestales se realizan con muchos fines a un ritmo creciente. Se calcula que abarcan el 3,8 por ciento del área total de bosques. Las plantaciones productivas (para producción de madera y fibra), son el 78 por ciento de las planta-ciones forestales y las plantaciones protectoras (conservación del suelo y del agua), son el 22 por ciento. El área de las plantaciones forestales ha crecido en unos 2,8 millones de hectáreas anuales durante el periodo entre 2000–2005, siendo el 87 por ciento plantaciones productivas [21].

Las plantaciones forestales comprendían 187 millones de hectáreas en el año 2000. La tasa mundial de nuevas plantaciones se estima en 5 millones de ha/año, con Asia (79%) y Sudamérica (11%) que suman en conjunto el 90% [22].

Se estima que las plantaciones forestales industriales corresponden al 74 por ciento de todas las plantaciones de América del Sur, mientras que el Brasil, el Perú y el Uruguay poseen los recursos de plantaciones no industriales de mayores dimen-siones. De los diez países más importantes de acuerdo con la superficie forestada total, Brasil está en el 7º lugar con un 3%.

Las plantaciones que albergan prevalentemente pinos (en especial Pinus radia-ta, Pinus elliottii, y Pinus taeda), cubren el 49 por ciento de las áreas de plantaciones en la Argentina y el 78 por ciento en Chile. Los pinos representan también el 80 por ciento de las plantaciones forestales tropicales de Venezuela, siendo el Pinus caribaea la especie más utilizada (23).

En las restantes zonas tropicales y subtropicales de América del Sur el euca-lipto es la especie más común, y constituye el 65 por ciento de las plantaciones en el Brasil, el 90 por ciento en el Perú y el 80 por ciento en el Uruguay. Las especies especialmente abundantes incluyen: al Eucalyptus globulus; Eucalyptus grandis; Eu-calyptus saligna; Eucalyptus urophylla; Eucalyptus deglupta; y los híbridos F–1 de las dos últimas especies, que se cultivan en las zonas tropicales del Brasil.


Ampliar la superficie forestada mediante bosques implantados presenta bene-ficios ambientales múltiples, como la atenuación de los problemas del cambio cli-mático. Los árboles toman carbono de la atmósfera y liberan oxígeno. Ese carbono queda almacenado en la madera y se mantiene de modo permanente si la misma no es transformada. Solo la parte que se quema devuelve a la atmósfera el carbono previamente secuestrado. Las plantaciones forestales también permiten recuperar suelos degradados o erosionados. Asimismo, dado que los productos de base fores-tal son renovables, la aplicación de la bioenergía permite alternativas a la utilización del petróleo. La plantación de bosques permite quitar presión sobre los bosques nativos, reduciendo el impacto ambiental (una hectárea de monte cultivado rinde diez veces más que una de nativo) [24].

En un ecosistema boscoso la cantidad de carbono secuestrado estará determi-nado por la productividad. El turno de corta, determinado por el tipo de manejo silvícola, tiene una influencia importante en el carbono acumulado. En rotaciones cortas la cosecha se realiza cuando la productividad del rodal comienza a disminuir y por lo tanto aumenta el carbono en los productos de la cosecha, mientras que en rotaciones largas, incrementa el pool de carbono in situ debido a que la tasa de acumulación de la biomasa continúa a una velocidad menor pero en un tiempo mayor [25].

Sin embargo, pocos temas forestales generan debates más ardientes que el de las plantaciones comerciales de eucaliptos, acacias, pinos y álamos. Contra los argu-mentos anteriores, los opositores dicen que las plantaciones secarán las fuentes de agua, degradarán el suelo y son susceptibles a las plagas y enfermedades. Sostienen que a menudo las empresas destruyen los bosques naturales para sembrar planta-ciones y desplazan a pequeños productores y a comunidades locales, y se oponen radicalmente a llamar “bosques” a esas plantaciones.

Estudios realizados al respecto concluyen que las plantaciones de crecimiento rápido, a menudo, pero no siempre, substituyen al bosque natural; reducen la pre-sión sobre el bosque natural solo en circunstancias especiales; algunas veces mejo-ran la biodiversidad en áreas degradadas; utilizan más agua que la vegetación baja, pero eso es solo un problema de las áreas secas; no son tan susceptibles a plagas y enfermedades como algunas veces se afirma; generalmente degradan el suelo me-nos que los cultivos agrícolas comerciales; pueden contribuir relativamente poco a reducir el calentamiento global; proporcionan menos trabajos de lo que afirman los proponentes; se han asociado con frecuencia a conflictos; y en general no deben ser subvencionados con los fondos públicos [26].

La Agroforestería es un método de uso de la tierra que permite que crezcan los árboles en áreas agropecuarias y de cultivos [27]. Varios estudios han demostrado que es una forma de conservar a la biodiversidad; atrae a especies beneficiosas a la agricultura, tales como los polinizadores; mejora a las granjas, por ejemplo, por medio de la reducción de la erosión; económicamente es beneficiosa a los agricul-tores.


Los agrobosques proveen hábitat donde la biodiversidad puede vivir y re-producirse, o especies depredadoras que protegen a las plantas de cultivo contra brotes de plagas, o especies polinizadoras importantes para garantizar la cosecha de cultivos importantes. Actúan como zonas de amortiguamiento para las áreas protegidas, es decir, las protegen de los efectos directos de la agricultura más intensiva y de los asentamientos humanos. Crean una matriz de alta calidad que aumenta el movimiento de los animales de un área protegida a otra y aumentan la conectividad general de los hábitats naturales. Reducen la erosión del suelo, aumentan la captura de carbono y aumentan la captura de agua y su almace-namiento. Esta tendencia se está imponiendo actualmente en varios países, por ejemplo, en Brasil.

La disponibilidad de tierra para las plantaciones forestales suscita una creciente inquietud. Las empresas privadas son cada vez más conscientes de los problemas ambientales y sociales que comporta el establecimiento de grandes bloques de árboles. Al parecer, en Chile, la Argentina y el Brasil se ha interrumpido la tala del bosque para el establecimiento de plantaciones, aunque todavía continúa en Indo-nesia y algunos otros países [10].

Todavía se podría hacer mucho para mejorar las plantaciones. Las plantaciones administradas y utilizadas según principios ambientalmente sostenibles no chocan con consideraciones ecológicas, sino que aseguran su productividad constante y su conservación. Esto significa una explotación sostenible, pero también, un uso equi-librado del ecosistema forestal sin producir daños a la productividad del suelo ni a la biodiversidad. Lo importante es lograr el equilibrio entre los bosques naturales e implantados.

Ejemplo de caso 1: ChileEn Chile, por ejemplo, el 92% de los bosques de Pino radiata se han plantado

en suelos que presentaban algún grado de erosión, los que se han recuperado. En general, los bosques de pino y eucalipto en Chile se ubican en zonas de alta precipi-tación, por lo que el consumo que hacen en el proceso de fotosíntesis no altera las napas que llegan a los cursos de los ríos. Tanto el eucalipto como el Pino radiata y el bosque nativo tienen similar capacidad de absorción de agua del suelo, de acuerdo con el crecimiento en volumen de madera de cada uno de ellos.

Luego de una cosecha de Pino radiata el suelo queda en muy buenas condi-ciones, por lo que incluso se pueden elevar los rendimientos de trigo y diversos cultivos agrícolas que se obtienen en otros suelos. En muchos sectores en los que las empresas forestales cosechan una plantación de Pino radiata, los agricultores solici-tan sembrar trigo en esos suelos por los mejores rendimientos que obtienen.

Las especies de rápido crecimiento capturan una cantidad considerable de anhídrido carbónico, CO

2, liberando oxígeno a la atmósfera a través de la fotosín-

tesis. Cada hectárea de Pino radiata en pleno crecimiento captura alrededor de 9 toneladas de CO

2 al año. En este país, las plantaciones existentes de Pino radiata


capturan anualmente un total cercano a las 13,5 millones de toneladas de CO2, lo

que contribuye a disminuir el llamado efecto invernadero [28].

Ejemplo de caso 2: ArgentinaEn el marco de la “Iniciativa Latinoamericana y Caribeña para el Desarrollo

Sostenible (ILAC)”, (adoptada por los gobiernos de Latinoamérica y el Caribe en 2002), la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación, Argentina, presentó en junio de 2006, la publicación “Iniciativa Latinoamericana y Caribeña para el Desarrollo Sostenible. Indicadores de Seguimiento: Argentina 2006”.

El informe presenta 25 indicadores relacionados con la biodiversidad; gestión de recursos hídricos; vulnerabilidad, asentamientos humanos y ciudades sostenibles; temas sociales, incluyendo salud, inequidad y pobreza; aspectos económicos, como ser la competitividad, el comercio y los patrones de producción y consumo y aspec-tos institucionales. Los 25 indicadores fueron seleccionados por el Foro de Ministros de América Latina y el Caribe, para dar seguimiento al progreso alcanzado en el cumplimiento de las metas establecidas en la ILAC y otras iniciativas regionales.

Esta publicación muestra que la proporción de superficie cubierta por bosque ha disminuido en un 0,87% desde 1987 a 2002, en su mayoría correspondiente a masas forestales nativas. Asimismo, el indicador “cambios en el uso de la tierra” consigna que de 1988 a 2002 se evidenció un aumento del 12,08% de la superficie destinada a agricultura [29].

La certificación forestalLa Certificación Forestal es un instrumento de mercado que garantiza y de-

muestra al consumidor que la madera o cualquier otro producto forestal procede de un bosque gestionado de manera responsable y sostenible. En la actualidad, las empresas compradoras de productos forestales del mundo reciben sostenidas presiones de las ONGs para que adopten proveedores de productos forestales cer-tificados.

Entre los sistemas más internacionalmente reconocidos por las ONG se en-cuentra el sistema de certificación forestal del FSC (Forest Stewardship Council). Este es un sistema de evaluación independiente sobre la gestión que se realiza en bosques y plantaciones forestales que además incluye el seguimiento del produc-to forestal a lo largo de todo su proceso de transformación hasta su distribución final. De esta forma se garantiza al consumidor que el producto que lleva el sello FSC procede de una masa forestal certificada que se está gestionando con base al cumplimiento de unos niveles mínimos desde el punto de vista ambiental, social y económico. En 1996 los miembros de FSC y su junta directiva elaboraron los Principios y Criterios, cuya última versión data de 1999. Sobre la base de sus Prin-cipios Generales, cada país o región desarrolla sus propios estándares o normas de acuerdo a sus particularidades, armonizando los requerimientos exigidos en todos los países [30].


Desde entonces, surgieron otros dos importantes programas de certificación. En Estados Unidos, la American Forest & Paper Association, que reúne cerca del 80% de la producción del sector, dio origen en 1994 al Sustainable Forest Initiati-ve (SFI). En Europa, los productores e industriales desarrollaron un programa de certificación propio en 1999, el Pan European Forest Council (PEFC), reuniendo en la actualidad a trece países europeos (Noruega, Suecia, Finlandia, Dinamarca, Latvia, Alemania, República Checa, Austria, Reino Unido, Bélgica, Francia, Suiza y España) y otros doce miembros (Canadá, Estados Unidos, Australia, Chile, Brasil, Estonia, Irlanda, Italia, Luxemburgo, Malasia, Portugal y Eslovaquia) que tienen el objetivo político y comercial de lograr el reconocimiento de sus programas de certificación forestal.

La tendencia a ampliar la superficie certificada para el manejo forestal soste-nible fue reconocida con inteligencia por los dos principales países forestales de América Latina, Chile y Brasil, que han desarrollado ambiciosos programas de cer-tificación. En apariencia, el Certfor (Sistema de Certificación Forestal de Chile) y el Cerflor (Programa Brasileño de Certificación Forestal), estarían entre los primeros en ser reconocidos por el PEFC. En la Argentina, la SAGPyA realiza progresos concretos al respecto. Desde marzo de 2002 se participa de la iniciativa nacional de FSC, con el objeto de redactar los estándares nacionales para plantaciones [31].

En España hay 405.000 hectáreas con certificación forestal (315.800 hectáreas certificadas por el sistema PEFC y 89.200 hectáreas certificadas por el sistema FSC). Y son actualmente 59 las cadenas de custodia certificadas (35 certificadas por el sis-tema FSC y 24 certificadas por el sistema PEFC). De ellas, 6 corresponden al sector papelero, lo que supone el 10% del total de cadenas de custodia [32].

El uso integral de la maderaLa actividad forestal es ambiental y económicamente sostenible a partir de lo

que se denomina el “uso integral de la madera”. Los rollizos de tamaño importante son orientados a los aserraderos, mientras que los raleos (árboles de corta edad y pequeño diámetro que deben cortarse para que los otros crezcan), se dirigen a la producción de pulpa celulósica, tableros, bioenergía, etc. Los residuos de buena calidad producidos por los aserraderos (costaneros) se astillan y se envían también a pulpado. Con la madera y los residuos de calidad inferior se producen tableros reconstituidos (MDF, aglomerado, etc.).

El bosque entrega una oferta de madera de distintas calidades que requieren una demanda diferenciada por calidades. Si sube mucho la demanda de madera pulpable (incluyendo los chips de los aserraderos), también es deseable que suba la aserrable y debobinable. La experiencia argentina ha demostrado que no es po-sible satisfacer la ecuación económica del forestador solo sobre la base de madera pulpable, si bien no hay cuenca forestal que pueda funcionar sin la participación de proyectos pulpables. Los tableros, hasta cierto punto, pueden ser una alterna-tiva para el uso de la materia prima de más baja calidad proveniente de raleos,


despuntes y residuos de aserraderos, pero el comercio interregional del producto es muy bajo [33].

Este punto de vista pone en relieve la idea del “Cluster forestal”. Un cluster se constituye por la agrupación de empresas fuertemente interrelacionadas en un es-pacio geográfico concreto y que desarrollan sus actividades, de manera principal o complementaria, en torno a una materia prima, producto o servicio. La metodolo-gía de Cluster se ha mostrado extremadamente potente para analizar las complejas interrelaciones que se producen entre las actividades empresariales que operan en torno a un producto o una materia prima y permite aflorar las posibles ineficiencias a lo largo de toda la cadena. Sirve de base para el análisis de competitividad sobre un conjunto de empresas ubicadas en un entorno geográfico concreto. Un primer nivel del “Cluster forestal” sería el de los Aprovechamientos Forestales. En las ac-tividades de transformación intermedia (primera transformación) se encuentran Aserrío, Chapa, Tablero y Pulpa de Celulosa. Dentro de las actividades genéricas de creadores de producto (segunda transformación) se observa la Carpintería, el Mobiliario, el Papel y Cartón. Los siguientes niveles son los comercializadores, las actividades de suministros complementarios, las actividades de bienes de equipa-miento y los servicios de apoyo [34].

El concepto de industria integrada más reciente se ha dado en llamar “La bio-refinería forestal”. Al respecto, en Estados Unidos se ha iniciado un programa de investigación intensivo (que finalizará en 2020) sobre ocho puntos principales, que involucran la capacitación avanzada de mano de obra, un funcionamiento ambien-tal superior, la productividad sostenible del bosque, la recuperación y utilización de fibra, nuevas materias primas, nuevas tecnologías de productos compuestos (tipo fibras de madera–plástico, biodegradables), mejoras en el uso de energía y el desarrollo de tecnologías de vanguardia. Entre los aspectos resaltantes se encuentra lograr una producción forestal sustentable, aprovechando la totalidad del árbol y de los residuos, para generar, además de la pulpa celulósica, una gama de productos químicos de alto valor agregado a partir de estos recursos renovables [35].

Producción de pulpa y papel y sostenibilidad ambientalSegún datos de la FAO, en 2005 Estados Unidos fue el principal productor de

pulpas, papeles y cartones a partir de madera (capacidad instalada de 60.458.000 toneladas), seguido por Canadá (27.937.000 t), Japón (15.658.000 t), Finlandia (14.570.000 t), Suecia (12.752.000 t) y Brasil (10.546.000 t). En Iberoamérica, el principal productor es Brasil, seguido por Chile (3.995.000 t), España (2.114.000 t), Portugal (1.997.000 t), Argentina (952.000 t) y México (530.000 t), [36].

El Índice de Sustentabilidad Ambiental (ESI por sus siglas en inglés) es un ranking internacional sobre protección al medio ambiente que incluye 146 países, realizada por el Foro Económico Mundial y las universidades estadounidenses de Yale y Columbia. Clasifica a los países con respecto a 21 indicadores de sustentabi-lidad ambiental que van desde sus dotaciones de recursos naturales, contaminación


pasada y presente y esfuerzos en la gestión ambiental, hasta la contribución a la protección de los recursos globales y las medidas de un país por mejorar su gestión ambiental a través del tiempo.

Finlandia, pese a su importante producción de pulpas y papeles ocupa el pri-mer puesto en el ESI del año 2005. Uruguay y Argentina presentaron un ascenso en 2005 comparando con el 2002. Uruguay, el país sudamericano mejor evaluado, saltó desde el sexto al tercer lugar, mientras que Argentina pasó del puesto 15 a la novena posición. Con respecto a otros países latinoamericanos los resultados fue-ron los siguientes: Brasil ocupó el puesto 11; Perú, 16; Paraguay, 17; Costa Rica,18; Bolivia, 19; Colombia, 23; Panamá, 28; Chile, 42; Ecuador, 51; Cuba, 53; Nicaragua, 65; Venezuela, 82; Honduras, 87, México, 95, República Dominicana, 119, y El Sal-vador, 118. En la Península Ibérica, Portugal se encuentra en el puesto 37 y España en el puesto 76 [37].

La industria papelera ha sido criticada por grupos ambientalistas y de con-sumidores por generar contaminación y manejar inadecuadamente los bosques. Aunque algunas de las críticas son válidas, existen también comentarios basados en información obsoleta o limitada; además, los informes de la industria en cuanto a su desempeño social y ambiental a menudo carecen de credibilidad. Esto dificulta el análisis objetivo del ciclo del papel, desde la silvicultura hasta su desecho final. Por ello, en 1993 el World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) inició un estudio global sobre el ciclo del papel con el objetivo proporcionar un análisis equilibrado sobre el ciclo del papel desde la perspectiva del desarrollo sos-tenible. El primer informe fue publicado en 1996. En ese documento se realizaron recomendaciones a la industria de pulpa y papel, las agencias internacionales, los gobiernos, ONGs y consumidores, con la finalidad de generar un cambio [38].

Para verificar si el estudio había sido de utilidad se decidió una revisión en 2004. Se encontró que la industria avanzó más en las cuestiones ambientales que en las sociales. Una vez resueltos los problemas ambientales, es imprescindible prestar atención a los impactos y potenciales sociales del desarrollo de la industria. La glo-balización y el cambio de la producción forestal al sur, hace que la contribución de esta industria al desarrollo sea particularmente relevante. Algunas compañías están comenzando a hacerlo, mediante acuerdos de responsabilidad social corporativa. La industria necesita prestar más atención a realzar y a demostrar su contribución al desarrollo. Este podía darse mediante el apoyo a las comunidades y empresas locales, y con medidas a nivel industrial tales como el fondo de desarrollo de papel [39].

Consumo sostenible de papelEl papel se fabrica a partir de recursos renovables. Es un producto natural,

biodegradable y reciclable. Es un material cotidiano para cientos de millones de personas y es un medio fundamental para los negocios y la administración.

El consumo mundial de papeles y cartones es del orden de 280 millones de toneladas anuales. El consumo de papel por habitante en la actualidad en Estados


Unidos es de 314 kg/habitante año, Canadá (244 kg/habitante año), Alemania (228 kg/habitante año) o Japón (241 kg/habitante año). En España, el consumo de papel per cápita (170 kg/habitante año) se está aproximando al de los países europeos más desarrollados en paralelo al proceso de convergencia económica [40].

Es interesante notar que el consumo per cápita de papel en América del Norte y Europa Occidental es del orden de 200–300 kg/año, comparado con 30 kg/año en América Latina y Asia. El consumo específico de papel parece estar directamente relacionado con el nivel de desarrollo económico. Considerando este factor y la tasa de crecimiento de la población, se estima que para el año 2010 la demanda mundial de papel incrementará en un 50% respecto a los niveles ac-tuales, con una mayor incidencia de los países en desarrollo, que duplicarían su actual consumo [41].

La evolución del consumo de papel por habitante en la Argentina pone de ma-nifiesto la fuerte caída registrada en el año 2002, en el que el consumo promedio fue de 37,5 Kg/habitante, es decir, 5 veces menor a la media de los países desarrollados. Dicha cifra representó una disminución del 40% respecto a 2001 y del 55% si se compara con el punto más alto alcanzado durante la década de los noventa (1998: 58 Kg/habitante). A partir del 2003 se inicia un proceso de recuperación del consu-mo, con 57,8 Kg/habitante [42].

En los últimos años, debido a los grandes cambios tecnológicos y la revolución de la información, el consumo de papel continúa aumentando. Globalmente, las fuerzas impulsoras de este incremento son los niveles económicos y de instrucción, el uso cultural del papel, las publicidades y los envases de alimentos. Sin embargo, esto no explica las grandes diferencias de consumo entre Estados Unidos y los paí-ses europeos, de equivalente nivel cultural.

La definición del término consumo sostenible sigue de cerca la adoptada en el Informe Brundtland para el desarrollo sostenible: “la utilización de bienes y servi-cios que responden a las necesidades básicas y contribuyen a una mejor calidad de vida, reduciendo al mínimo el uso de recursos naturales, materiales tóxicos y emi-siones de desechos y contaminantes a lo largo del ciclo vital, sin poner en peligro las necesidades de las generaciones futuras” (Ministerio del Medio Ambiente de Noruega, 1994) [43].

La etiqueta ecológica tiene por objeto la promoción de productos que pueden reducir los efectos ambientales adversos, en comparación con otros productos de la misma categoría. La Comunidad Económica Europea (CEE) estableció un sistema comunitario de concesión de etiqueta ecológica, con los objetivos de fomentar los productos con un impacto reducido en el medio ambiente antes que los demás productos de la misma categoría, y proporcionar a los consumidores orientación e información exacta y con base científica sobre los productos. La Decisión 2001/405/CE trata sobre papel higiénico, papel de cocina y otros productos de papel ab-sorbente de uso doméstico (29.5.2001) y la Decisión 2002/741/CE sobre papel para copias y papel gráfico (5.9.2002) [44].


Las etiquetas ecológicas identifican y certifican, de forma oficial, que los pro-ductos o servicios que acompañan son respetuosos con el medio ambiente. Las características que deben cumplir los productos y servicios que tienen la etiqueta ecológica se basan en estudios científicos y en el impacto del producto a lo largo de su vida útil. Por esto, se tienen presente las materias primas, el consumo de agua y de energía, la contaminación del agua, las emisiones en la atmósfera y la generación de residuos, entre otros. Por ejemplo, el Centro Europeo del Consumidor (CEC) de España recomienda dar preferencia a los productos y servicios que tienen el distin-tivo de garantía de calidad ambiental o la etiqueta ecológica de la Unión Europea, y preguntar al vendedor o fabricante porqué un producto o un servicio no lleva el distintivo de garantía de calidad o etiqueta ecológica de la UE [45].

El consumo sostenible de papel es un concepto multi–dimensional y complejo, ya que combina factores sociales, culturales, económicos, ambientales y tecno-lógicos. Entre sus recomendaciones figuran el desarrollo de la conciencia social acerca del uso racional del papel, así como su deposición, para colaborar con la reciclabilidad del residuo. También, incentivar el uso de las marcas de papel con sellos ecológicos, que identifican a los productos elaborados de forma sostenible. Asimismo, realizar campañas informativas acerca del costo ambiental de los pape-les de excesiva blancura.

Reciclado del papelLas fibras recicladas constituyen una materia prima, para la industria papelera,

cuyo uso ha crecido rápidamente. Se ha pasado de tener un 20% de fibras recicladas en la composición de las suspensiones papeleras en los años 70 a cerca de un 40% en la actualidad. Es previsible que para el año 2010, más del 40% de las fibras utilizadas para la fabricación de papel procedan del reciclaje, siendo el resto de componentes fibra virgen, aditivos (12–15%) y otras fibras no madereras [46].

Ello ha ido convirtiendo el reciclado en un subsector de la industria papelera muy importante desde un punto de vista económico, social y medioambiental.

Actualmente, el reciclado evita que el papel y el cartón se acumulen en los vertederos ocupando volúmenes muy importantes que serían insostenibles. En Es-tados Unidos de América, donde el reciclado de papel no es una actividad tan desa-rrollada como en Europa, cerca del 50% de las basuras están constituidas por papel y cartón. En la Unión Europea, también para paliar este efecto medioambiental y una creciente necesidad de biocombustibles, se ha planteado recientemente la inci-neración del papel reciclado como alternativa o complemento para obtener energía [47]. Sin embargo, todo parece indicar que el reciclado y reutilización del papel, debido a su importancia económica y social, va a seguir progresando. En todo caso, la obtención de energía a partir de biocombustibles pasaría por la conversión de la madera en carbón vegetal, como se está planteando en Brasil. Actualmente, más de un 50% de la madera talada en el mundo se utiliza como combustible y solamente un poco más del 10% como fuente de fibras para la producción de papel y cartón.


El papel continúa teniendo un cierto impacto ambiental, aunque moderado. En primer lugar porque no es posible reciclar la totalidad del papel consumido. Hay ciertos tipos de papeles, libros, cigarrillos, higiénicos o muy contaminados cuya recuperación, y por tanto reciclado, no es factible. Se puede considerar que estos tipos de papeles equivalen al 20% del papel consumido. Además, se estima que otro 15% del consumo de papel no se recolecta incluso en entornos geográficos con la población concienciada y disciplinada. Ello situaría los límites actuales del reciclado en un 65% del papel consumido.

Por tanto, alrededor del 35% del papel y cartón consumido genera un cierto impacto ambiental y favorece la incorporación de fibras vírgenes procedentes de la tala de árboles.

En un segundo estadio la transformación del papel recuperado en nuevos productos genera residuos, tanto en procesos de destintado como sin destintar. Como media puede afirmarse que un 15% del material se perderá. Actualmente se está trabajando en la disminución de las pérdidas, vía recuperación de sus com-ponentes, fibras, finos y cargas, que en algunos casos como pigmentos de estucado pueden suponer un valor añadido importante. El resto de contaminantes, tintas, tensioactivos, plásticos, metálicos y stickies, pueden ser tratados en sistemas de depuración internos y externos convencionales, yendo a parar los residuos a verte-deros controlados e incineración. Ello conlleva, a causa de su volumen, muy poco impacto ambiental.

Aparte de las aportaciones de fibra virgen, a causa de las dificultades de reco-lección y pérdidas en la transformación, hay que tener en cuenta que solamente son posibles de 4 a 6 ciclos de reciclado, ya que por diferentes factores del proceso de producción del papel y cartón reciclado la fibra va perdiendo propiedades con-forme aumentan los ciclos de reciclado. Como resultado, el sistema de producción requiere un aporte constante de fibras vírgenes. Por lo tanto, aparte de su impor-tancia económica social y disminución del impacto ambiental, el reciclado modera de manera eficiente el consumo de los recursos naturales destinados a la industria papelera, contribuyendo favorablemente al desarrollo sostenible. De esta manera, se generan recursos renovables en los bosques que se regeneran “a tiempo” para cubrir la demanda del papel.

Además el proceso de transformación del papel reciclado en nuevo papel y cartón es un proceso mucho más sostenible, dado que tanto el consumo de agua como de energía son significativamente menores que en los procesos con-vencionales, tal como se refleja en la Tabla siguiente [48].

Consumo de agua y energía por tonelada de papel producido

Materia Prima Papel calidad superior Papel calidad ordinaria Papel reciclado

Agua 40 m3 15 m3 2 m3

Energía 7600 kw–h 4750 kw–h 2750 kw–h


Acciones de América Latina sobre producción limpiaDurante las dos últimas décadas, las consultas intergubernamentales llevadas a

cabo con regularidad por las más altas autoridades ambientales en América Latina y el Caribe, llevaron a la constitución del Foro de Ministros de Medio Ambiente de la región. Durante las catorce reuniones realizadas hasta el momento, el Foro se ha consolidado como la más representativa e importante concurrencia política de la región, alcanzando un amplio consenso sobre políticas ambientales y respuestas a nivel regional. El Foro ha podido canalizar actividades de cooperación internacio-nal en el área ambiental en la región y mejorar la participación de países de América Latina y el Caribe en conferencias internacionales y otros acuerdos multilaterales ambientales. Un ejemplo del nivel significativo del desarrollo llevado a cabo es la Iniciativa Latinoamericana y Caribeña para el Desarrollo Sostenible (ILAC). Este fue el resultado principal del proceso preparatorio regional hacia la Cumbre de Desarrollo Sostenible llevado a cabo como parte del programa de trabajo del Foro durante 2001 y 2002 [49].

La Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sustentable de Johannesburgo estableció como uno de los objetivos del Plan de Acción la necesidad de modificar las prác-ticas insustentables de producción y consumo, incrementando, entre otras cosas, las inversiones en programas de producción limpia y ecoeficiencia y estableciendo centros de producción limpia. Por su parte, los países de la región manifestaron en la Iniciativa Latinoamericana para el Desarrollo Sustentable (2002), presentada en la Cumbre, la necesidad de incorporar conceptos de producción limpia en las industrias, crear centros nacionales de producción limpia y trabajar en pos de un consumo sustentable. Esto establece un marco amplio a nivel internacional para la definición de políticas nacionales y planes de acción en producción limpia [50].

En la Primera Reunión de Expertos de Gobiernos de América Latina y el Caribe sobre Producción y Consumo Sustentables (Argentina, 2003), se propuso generar un acuerdo básico entre los representantes de los gobiernos de América Latina y el Caribe sobre los lineamientos de acción regional para una producción y consumo sustentables [51].

En la Reunión de Ministros de Medio Ambiente del MERCOSUR (Reunión de Ministros y Secretarios de Estado responsables del área de medio ambiente de Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay) realizada en 2003, adoptó la Declaración de Principios de Producción Limpia para el MERCOSUR. En ella se enumeran como principios, entre otros, promover la Producción Limpia como estrategia que permita prevenir los efectos negativos que las actividades productivas puedan pro-ducir sobre el ambiente de los Estados Parte y que permita al sector productivo al-canzar los objetivos ambientales y de desarrollo sustentable en forma gradual en el MERCOSUR. Asimismo, desarrollar marcos institucionales y legales coordinados de manera de alentar la implementación de políticas de Producción Limpia para promover la competitividad y la mejora del desempeño ambiental de las actividades productivas en el MERCOSUR [52].


La Segunda Reunión de Expertos de Gobiernos de América Latina y el Caribe sobre Producción y Consumo Sustentables se realizó en Nicaragua en 2003. El ob-jetivo del encuentro fue dar continuidad al proceso iniciado en la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sustentable de Johannesburgo en 2002, donde se estableció como uno de los objetivos de su Plan de Acción la promoción de un programa de 10 años en apoyo a las iniciativas nacionales y regionales para acelerar el cambio hacia mo-dalidades de consumo y producción sustentables [53].

En la Primera Reunión de Expertos para la Aplicación de un Marco de Progra-ma de 10 años sobre Producción y Consumo Sustentables (Marruecos, 2003), se estableció un programa de trabajo de 10 años, con la premisa de tomar en cuenta las dimensiones económicas y sociales del desarrollo sustentable, así como la participa-ción pública. En el caso de los países en desarrollo, se insistió en reforzar el trabajo especialmente en lo concerniente a los medios de implementación, incluyendo la construcción de capacidades los programas de entrenamiento, la transferencia tec-nológica y el apoyo internacional, a fin de promover las inversiones en producción sustentable por parte de la industria de los países en desarrollo [54].

Legislaciones ambientales latinoamericanasLa Región ha experimentado un giro gradual hacia una producción industrial

más limpia, lo que responde a una consecuencia esperada del desarrollo económico. Sin embargo, la contaminación sigue aumentando puesto que los gobiernos care-cen de la capacidad institucional para proteger el medio ambiente. Se espera que los avances tecnológicos generen beneficios ambientales, ya que las firmas extranjeras traen nueva tecnología y normas ambientales más exigentes. Esto sucede en algunos casos, pero en otros no tienen una mayor disposición que las compañías nacionales para imponer normas ambientales estrictas. Es necesario fortalecer las instituciones ambientales y generar sólidas legislaciones y regulaciones ambientales, además de su posterior fiscalización. Aunque la legislación en la Región, en términos genera-les, es buena, la capacidad para ponerla en práctica es débil [55].

La legislación ambiental está, por lo general, repartida entre las distintas ad-ministraciones (local, provincial o departamental y estatal), las cuales pueden estar disgregadas por todo el Estado por razones de territorialidad y competencia. Por otro lado, a la legislación ambiental no solo le competen las leyes nacionales sino también los tratados internacionales, tanto bilaterales como multilaterales.

América de Sur dispone de un marco legal ambiental muy general relacionado con los recursos hídricos, que muchas veces no se aplica o se mal interpreta. Por otro lado, en la mayoría de los países de América Latina este marco legal se encuen-tra disperso en diferentes cuerpos normativos, establecidos en diferentes momen-tos y, por lo tanto, con perspectivas disímiles. Así, cada organismo competente trata a su normativa de forma independiente y según su propia visión e impulso. Esto ha producido en muchos casos una superposición de competencias institucionales, lo que conduce a dos tipos de conflictos: 1) pugna de poderes o 2) a desatender


acciones o soluciones a conflictos bajo pretexto de ser competencia del otro. Es imperiosa la necesidad de reformar dichos cuerpos normativos para hacerlos más eficientes y para permitir la incorporación de nuevos principios y tendencias a nivel internacional [56].

El fortalecimiento de mecanismos que garanticen una adecuada integración, coherencia y coordinación de las políticas públicas y de los niveles de gobierno y agentes económicos involucrados en el logro de metas de desarrollo sostenible es un desafío pendiente. Con frecuencia los objetivos sectoriales son incoherentes entre sí y reflejan compromisos políticos antagónicos o la falta de comunicación, diálogo y coordinación de actividades entre los encargados de aplicar las políticas públicas, lo que puede traducirse en efectos secundarios imprevistos e incentivos inconsistentes. Resulta esencial identificar las fallas de coordinación y sus costos en términos de eficacia y eficiencia para alcanzar metas intersectoriales a largo plazo. La complementación entre distintas perspectivas en materia de políticas e instru-mentos de gestión ambiental (regulación, instrumentos económicos, enfoques vo-luntarios) y la participación activa de todos los agentes de la sociedad (agrupaciones empresariales y sindicales, organizaciones no gubernamentales y de la sociedad civil y los poderes del Estado) son también premisas para consolidar un desarrollo am-bientalmente sostenible [17].

Al final del capítulo se presentan algunas de las leyes más importantes relacio-nadas con el medio ambiente y el sector foresto–industrial de los países sudameri-canos representados en la RIADICYP.

Marcos regulatorios de la industria celulósico–papeleraLa ejecución de una estrategia de desarrollo sostenible debe enmarcarse en una

legislación adecuada, que incluya monitoreos y controles apropiados de los medios receptores, y organismos capaces de hacerla cumplir con eficacia.

Los países más avanzados en legislación ambiental poseen leyes específicas para la industria de pulpa y papel, donde se establecen parámetros adecuados a las emisiones de estas fábricas. Los controles son muy estrictos y cuando las fábricas se exceden en los valores aceptados para esos parámetros en los vertidos, las multas son muy fuertes. También se realizan monitoreos una o dos veces al año, de la ca-lidad fisicoquímica y biológica de los ríos, aguas arriba y aguas abajo de la fábrica, para verificar eventuales alteraciones.

La legislación no puede desatender los avances tecnológicos. Los niveles de emisión permitidos deben ajustarse en función del desarrollo de nuevas tecnologías de producción y de mitigación para exigir el mejoramiento de la calidad de los efluentes.

DIRECTIVA D96/61/CE, UNIÓN EUROPEA

En el año 1993, la Unión Europea presenta una nueva estrategia comunitaria en materia de medio ambiente y de las acciones que deben emprenderse para lograr


un desarrollo sostenible. Lo hace a partir del V Programa Comunitario de Política y Actuación en Materia de Medio Ambiente y luego por Decisión 2179/98/CE del Parlamento Europeo y el Consejo del 24 de septiembre de 1998 relacionado a la revisión del programa comunitario “Hacia un Desarrollo sostenible”. Estas accio-nes y resoluciones dictadas con el afán de ir alcanzando objetivos y metas a plazos perfectamente estatuidos por los miembros de la Unión, luego son aprobadas por la Comunidad Europea en lo que se conoce como la Directiva sobre Prevención y Control Integrado de la Contaminación (IPPC, Integrated Pollution Prevention and Control) D96/61/CE tomando medidas para evitar o reducir las emisiones con-taminantes de las actividades industriales, del 24 de septiembre de 1996. En ellas se establecen medidas para evitar o, cuando ello no sea posible, reducir las emisiones a la atmósfera, al agua y al suelo, incluidas las relacionadas a los residuos.

La Directiva IPPC sirvió como elemento unificador para el tratamiento de todos los procesos que generan algún tipo de contaminación, obligando a ciertas instalaciones a estar registradas y a obtener el permiso oportuno para realizar su actividad productiva. Es una nueva estrategia de gestión ambiental más sostenible, con una visión integradora del medio ambiente que da prioridad a la prevención por lo que establece valores límites de emisión. Y, define a las llamadas Mejores Técnicas Disponibles, MTDs (Best available techniques, BATs), (57, 58).

Es a partir de aquí entonces, que comienzan a emitirse desde la Comunidad Económica Europea los Documentos de Referencia sobre las Mejores Técnicas Dis-ponibles “BREF” (BAT References Documents) para cada tipo de industria.

Mejores: las técnicas más eficaces para alcanzar un alto nivel general de protec-ción del medio ambiente en su conjunto.

Técnicas: la tecnología utilizada junto con la forma en que la instalación esté diseñada, construida, mantenida, explotada y paralizada.

Disponibles: las técnicas desarrolladas a una escala que permita su aplicación en el contexto del sector industrial correspondiente, en condiciones económica y téc-nicamente viables, tomando en consideración los costes y los beneficios, tanto si las técnicas se utilizan o producen en el Estado miembro correspondiente como si no, siempre que el titular pueda tener acceso a ellas en condiciones razonables [59].

Las MTDs identifican a la última etapa de desarrollo disponible (“estado del arte”) de las instalaciones, procesos, o métodos de operación, que indican la ade-cuación práctica de un proceso u operación particular, para limitar las descargas, considerando también la viabilidad económica del control de la contaminación, los tiempos límites de aplicación y la naturaleza y volúmenes de las descargas.

Además de lo anterior, este documento establece que por el momento, los Estados Miembros establecen los Límites de Emisión de los diferentes compuestos que estas fábricas pueden emitir al agua (efluentes líquidos), al aire (efluentes ga-seosos) y a la tierra (residuos sólidos), que garantizan la sostenibilidad de los recur-sos. Para otorgar los permisos se tienen en cuenta el tipo de proceso, la ubicación y las condiciones ambientales locales.


En diciembre del año 2001, la IPPC emitió un BREF donde se establecen las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) para la Industria de Pulpa y Papel (Beest Available Techniques in the Pulp and Paper Industry, BATs). Para elaborar este documento se intercambió información entre expertos de los estados miembros, industrias y ONGs. Consta de 509 páginas, se cubren los aspectos ambientales más relevantes de la fabricación de pulpa y papel a partir de distintos recursos fibrosos en diferentes tipos de fábricas [60].

En síntesis, la normativa europea trata básicamente de la prevención de la con-taminación, mediante la aplicación de las MTD’s, involucrando la gestión de resi-duos mediante valorización (reciclado ó reutilización) ó eliminación, la utilización eficiente de recursos, la prevención de accidentes graves y la eliminación del riesgo de contaminación en el cese.

Las Mejores Tecnologías Disponibles tienen menos de una década. En los últi-mos 5 años, se realizaron importantes avances en el diseño de ingeniería de los pro-cesos de producción y de mitigación. Los cambios se centraron en la disminución de la generación de emisiones y residuos en general, y perniciosos en particular, la recirculación del agua utilizada y el tratamiento de los efluentes.

“PULP AND PAPER CLUSTER RULE”, ESTADOS UNIDOS DE NORTE AMÉRICA

La U.S. Environmental Protection Agency [USEPA], emitió en 1998 la regla-mentación conocida como Pulp and Paper Cluster Rule. Esta fue promulgada para proteger la salud humana y ambiental reduciendo las emisiones tóxicas a la atmós-fera y al agua, coordinando las reglamentaciones vigentes.

Consta de un Preámbulo, donde se establecen los motivos del desarrollo de la Cluster Rule; de una “Regla final: AIRE (fuentes no combustibles)” donde enumera las máximas tecnologías de control (Maximum Achievable Control Technologies, MACT I) de emisiones alcanzables por pulpado y blanqueo químico y semiquími-co; de una “Regla final AGUA” donde señala las Mejores Tecnologías Disponibles (Best Available Technology, BAT), consistentes en las mejores medidas de control y tratamiento capaces de ser económicamente alcanzadas y requerimientos de las mejores Prácticas de Manipulación (Best Management Practice, BMP) y de una “Regla final AIRE (fuentes combustibles)” con las Máximas tecnologías de control (MACT II) de emisiones alcanzables por pulpados químico y semiquímicos (Enero 2001), [61].

En síntesis, la regulación establece límites de emisión, y en cuanto al manejo y tratamiento de las emisiones, establece que, una vez producida la emisión, se la controla de la mejor forma, económicamente sostenible.

CONVENIO DE ESTOCOLMO SOBRE CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES

En septiembre de 2000, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Am-biente (PNUMA), por conducto de su programa de productos químicos (“UNEP Chemicals”), comenzó la realización de dos evaluaciones y actividades de vigilancia


conexas, el Proyecto de Evaluación de sustancias tóxicas persistentes sobre una base regional, financiado por el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (FMAM) y la Red Mundial sobre la vigilancia de contaminantes orgánicos persistentes en el medio ambiente, [62].

El Convenio de Estocolmo es un tratado global para proteger la salud humana y el ambiente de los contaminantes orgánicos persistentes COPs (Persistent Orga-nic Pollutants, POPS). Los COPs son químicos que tienen propiedades tóxicas, son resistentes a la degradación, se bioacumulan en los tejidos grasos y son transporta-dos por el aire, el agua y las especies migratorias a través de las fronteras internacio-nales. Las Partes firmantes (151 países, entre ellos Argentina y Uruguay, que lo sus-cribieron en 2001 y reconfirmaron en enero de 2005) se comprometieron a adoptar medidas para reducir las liberaciones totales derivadas de fuentes antropógenas de cada uno de los productos químicos incluidos, con la meta de seguir reduciéndolas al mínimo y, en los casos en que sea viable, eliminarlas definitivamente.

En sus Partes II y III, (Categorías de fuentes) establece que las dioxinas y fura-nos se forman y se liberan de forma no intencionada a partir de procesos térmicos, que comprenden materia orgánica y cloro, como resultado de una combustión incompleta o de reacciones químicas. El acuerdo implica la exigencia de utilización de materiales, productos y procesos sustitutivos o modificados para evitar la for-mación y liberación de los productos químicos mencionados. Requiere, asimismo, el empleo de las mejores técnicas disponibles y de las mejores prácticas ambientales (combinación más adecuada de medidas y estrategias de control ambiental).

En las Directrices sobre Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) y orientación provisoria sobre Mejores Prácticas Ambientales (MPAs), elaboradas por un grupo de expertos, Artículo 5 y Anexo C del Convenio de Estocolmo (Diciembre 2004), se establece la posible emisión no intencional de dibenzoparadioxinas y dibenzo-furanos policlorados (PCDD/PCDF), hexaclorobenceno (HCB) y bifenilos policlo-rados (PCB) en la fabricación de pulpas celulósicas y papel, y se definen las formas más adecuadas de solucionarlo, abarcando desde la recepción de la madera en la fábrica, hasta el secado de la pulpa final. Incluyen también la generación y manipu-lación de productos químicos, el sistema de recuperación y el blanqueo. Los límites de emisión se basaron en la norma americana (US Cluster Rule), [63].

Acuerdos sectorialesAlgunos países han realizado avances en acuerdos sobre producción limpia con

los representantes de las empresas del sector de pulpa y papel.

EJEMPLO DE CASO 1: ESPAÑA

En noviembre de 2005, el Ministerio de Medioambiente (MMA) español y la Asociación Española de Fabricantes de Pasta y Papel (ASPAPEL) suscribieron un acuerdo sobre la reducción de vertidos de aguas residuales de la industria de fa-


bricación de pasta, papel y cartón. Este acuerdo forma parte de un ambicioso plan sectorial de uso eficiente del agua y reducción de vertidos del sector papelero, en el marco de la nueva política de aguas de ese país. Promueve, además, el uso de las me-jores tecnologías disponibles de cara a la aplicación de la ley 16/2002 de Prevención y Control Integrados de la Contaminación (IPPC). El compromiso asumido supo-ne que los vertidos sean cada vez más limpios y el agua se use más eficientemente, para ir adaptando a esta industria a la directiva europea, cuyos límites de emisiones serán obligatorios en el 2007. Según ASPAPEL, este plan “servirá de puente para la adaptación gradual del sector a la aplicación de la directiva IPPC”, y las empresas adheridas deberán presentar y llevar a cabo un plan de regularización de vertidos, mediante auditorías y una comisión de seguimiento [64].

EJEMPLO DE CASO 2: ARGENTINA

La Asociación de Fabricantes de Celulosa y Papel de Argentina (AFCP) y la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación (SAyDS) firmaron un convenio que establece capacitar a las empresas del papel para producir con bajo impacto ambiental y lograr así mayor eficiencia y competitividad empresaria. El convenio, tiene como fin promover estrategias de producción limpia tendientes a lograr una mayor eficiencia y competitividad empresaria en el sector de fabricación de celulosa y papel, contemplando actividades tales como capacitar a responsables y profesionales de las empresas del sector que se sumarán al Programa de Producción Limpia y Competitividad Empresarial.

En Argentina, en el período 2001/2005 se realizaron en el sector inversiones por $105 millones de pesos, no se utilizan bosques nativos y del papel producido, el 50% proviene del reciclado. Asimismo, ya hay en marcha proyectos de mecanismo de Desarrollo Limpio en el marco del Protocolo de Kyoto.

Algunas estimaciones indican altos potenciales de ahorro relacionados a la adopción de PL, mayor a USD 50 por tonelada de papel producido en algunos casos. Adicionalmente, los costos de tratamiento de agua pueden reducirse en USD 15–20 por tonelada de papel, y el consumo de energía en 50–100 KWh/ton de papel para una pequeña planta, mejorando la eficiencia, reduciendo pérdidas y derrames y mejorando el reciclado (65).

En diciembre de 2006, la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación, emprendió acciones para llevar adelante el PLAN DE RECONVERSIÓN PRODUCTIVA DE LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL (PRI–CePa), con un plan de acciones basado en tres ejes. Eje de Concientización Social, consistente en una campaña de difusión masiva durante el período 2007–2008, con el fin de concientizar e incentivar a la población en la disminución del consumo de papel con cloro y su reemplazo por papel amigable desde el punto de vista ambiental. Eje de Consumo Sustentable, delineado con el propósito de generar mayor demanda de papeles amigables con el ambiente, con la meta que en el mediano plazo todas las dependencias del Estado Nacional utilice sólo papel Libre de Cloro Elemental


(ECF) o totalmente libre de Cloro (TCF), lo que se incluirá en la Política de com-pras verdes del Estado Nacional. Por otra parte, se esta diseñando un Programa de reutilización de papel en las oficinas públicas, a fin de utilizar este papel en la fabricación de papel reciclado. Eje de reconversión productiva, iniciado con la firma de un acuerdo compromiso con la Asociación de Fabricantes de Celulosa y Papel (AFCP). A partir de allí, se elaboró el Manual de Evaluación Técnica a responder por las empresas y de las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) para la industria de pulpa y papel en Argentina. El manual incluye las metas establecidas por la SA-YDS para la reconversión del sector, las que incluyen la reconversión del sistema de blanqueo a libre de cloro elemental, optimización del uso de agua, minimización de la carga contaminante de los efluentes líquidos y gaseosos, entre otras. El trabajo comenzado contribuirá en el mediano y largo plazo, a la reconversión del total de las empresas de celulosa y papel del país.

Propuestas para una legislación sectorialHoy en día existen las tecnologías para reducir al mínimo la contaminación

producida por la industria de pulpa y papel. Los desarrollos y la definición de las Mejores Tecnologías Disponibles tienen menos de una década. En fábricas nuevas, solo basta con ajustar la legislación, exigir el cumplimiento de las MTDs como pa-trones de calidad ambiental, y verificar el cumplimiento de los valores permitidos durante su funcionamiento.

En principio, habría que exigir que cuente con todos los avances tecnológicos, elementos de mitigación y tratamiento de efluentes que harán de ella una fábrica de baja contaminación. Los organismos estatales competentes deber realizar la Evaluación del Impacto Ambiental de la industria propuesta, basado en el Estudio de Impacto Ambiental presentado. Asimismo, es imprescindible verificar que la fábrica cuente con todos los elementos de mitigación y tratamiento de efluentes establecidos como Mejores Tecnologías Disponibles (MTDs) por los organismos internacionales.

Como segunda medida, y para asegurar lo anterior, debe realizarse una ri-gurosa inspección de las instalaciones previa al otorgamiento de la Habilitación Industrial.

Finalmente, y para asegurar el buen funcionamiento de la fábrica desde el pun-to de vista ambiental, deberán realizarse estrictas inspecciones y controles periódi-cos de los efluentes, tanto cuando la fábrica se encuentra en períodos de régimen normal, como durante los períodos de puesta en marcha.

La aplicación de las mejoras recomendadas para transformar a todas las fábri-cas existentes en fábricas más limpias es más difícil que en las nuevas por instalar, pero puede realizarse.

Las fábricas más antiguas, no cuentan con todos los elementos de mitigación y tratamiento de efluentes que son exigibles actualmente. Algunas fábricas han ido modernizando sus procesos, básicamente de blanqueo, sobre todo aquellas con


mayores conflictos por problemas de contaminación. En general, han pasado del blanqueo con cloro al dióxido de cloro, han incorporado etapas de deslignificación con oxígeno, o adoptado el sistema TCF.

Algunas fábricas no cuentan con tratamiento secundario de efluentes, impres-cindible para degradar las substancias orgánicas disueltas en el mismo.

Como primera aproximación a un correcto cuidado ambiental en nuestros países, además de revisar la adecuación de la legislación existente, es imprescindible que se destinen los recursos económicos necesarios para el correcto funcionamien-to de los organismos encargados de asegurar su cumplimiento.

Una opción es promover, mediante medidas legislativas, el uso de las Mejo-res Tecnologías Disponibles (MTDs) en las fábricas existentes de pulpa y papel, tomando como modelo la Directiva 96/61 de la Comunidad Europea, relativa a la prevención y al control integrado de la contaminación.

Debieran incluirse estudios de línea de base (estado actual de la situación del río, aguas arriba y abajo) de todos los ríos sobre los que se vierten efluentes indus-triales.

En fábricas existentes, es imprescindible lograr acuerdos pautados en el tiempo con las empresas, exigiendo que las fábricas incorporen los elementos de mitigación necesarios.

Un ejemplo de legislación basada en estos principios es el Proyecto de Ley “Marco Regulatorio para la Industrialización de Pulpas Celulósicas y de Papel”, presentado a la Honorable Cámara de Diputados de la Nación Argentina en junio de 2006, actualmente en tratamiento [66].

La segunda medida consiste en la adecuación de la legislación actual, adecuan-do los parámetros exigidos a los requeridos para la industria papelera (DBO, DQO, AOX, toxicidad, etc.) y los niveles exigidos a esos parámetros de acuerdo con lo que se estime conveniente para mantener el estado de los recursos. La legislación deberá revisarse y actualizarse periódicamente, de acuerdo con las mejoras tecnológicas que permitan disminuir los niveles establecidos.

Mientras que este proceso conlleva ventajas evidentes para la sociedad (me-jores productos, mejoras en seguridad e higiene para los trabajadores, ambiente limpio), también, aunque menos evidentes, son las ventajas para las empresas (ma-yor eficiencia de las instalaciones, mayor confianza de inversores y seguros, mejor imagen pública, mayor credibilidad social).

La Evaluación del Impacto ambiental (EIA)La EIA es un análisis sistemático, reproducible e interdisciplinario de los im-

pactos potenciales, tanto de una acción propuesta como de sus alternativas, en los atributos físicos, biológicos, culturales y socioeconómicos de un área geográfica en particular. Tiene como propósito asegurarse que los recursos ambientales de im-portancia se reconozcan al principio del proceso de decisión y se protejan a través de planeamientos y decisiones pertinentes. Propugna un enfoque a largo plazo y


supone y garantiza una visión más completa e integrada del significado de las ac-ciones humanas sobre el medio ambiente. También implica una mayor creatividad e ingenio y una fuerte responsabilidad social en el diseño y la ejecución de las accio-nes y proyectos. La motivación para investigar las nuevas soluciones tecnológicas y en definitiva, para una mayor reflexión en los procesos de planificación y de toma de decisiones, es otro elemento importante en la evaluación de impacto ambiental [17].

La exigencia de la EIA, imprescindible para la radicación de este tipo de indus-tria, se encuentra presente en la legislación de la mayoría de los países latinoameri-canos. Un modelo exhaustivo para la realización de estos estudios fue desarrollado por FAO [67].

En lo que respecta a la situación actual de esta industria con respecto a la soste-nibilidad de los recursos, en los últimos 5 años se realizaron importantes avances en el diseño de ingeniería de los procesos de producción y de mitigación. Los cambios se centraron en la disminución de la generación de residuos en general y pernicio-sos en particular, la recirculación del agua utilizada y el tratamiento de los efluentes. Es así que, si bien todos los procesos de producción de pulpa y papel presentan algún grado de contaminación, se ha avanzado tanto en las medidas de mitigación que sus emisiones son mínimas.

Fuentes de contaminación y tecnologías modernas de mitigaciónEMISIONES AL AIRE

En la industria de pulpa y papel, las emisiones consideradas nocivas son de: dióxido de azufre (SO

2), óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de carbono (CO

2),

partículas (particulates), compuestos volátiles orgánicos (VOCs), agentes contami-nantes peligrosos del aire (HAPs) y compuestos reducidos de azufre (TRS).

Gases de lluvia ácida y efecto invernaderoFuente: con el agua de las nubes (y luz solar), el NO o el NO

2 pueden formar

ácido nítrico (HNO3), y el SO

2 puede formar ácido sulfúrico (H

2SO

4). Estos son los

causantes de la denominada “lluvia ácida”. Los NOx se producen en todo proceso de combustión que ocurra a tempera-

tura suficientemente alta, ya que la composición del aire incluye 21% O2 y 78% N

2.

Al quemar combustibles que contienen azufre (S), se produce el SO2. También se

genera en el proceso de pulpado.La contribución principal de NOx se forma por las altas temperaturas de la

combustión del nitrógeno del aire. Las emisiones de NOx afectan el ambiente a escala regional y local. El NOx contribuye a la lluvia ácida y puede reaccionar con los compuestos orgánicos volátiles de la atmósfera para producir ozono.

Cuando se queman combustibles que contienen azufre se genera dióxido de azufre (SO

2). La madera tiene un contenido bajo de azufre, así que no contribuye

perceptiblemente a las emisiones de SO2. La mayor parte del azufre del licor negro


que entra a la caldera de recuperación regenera el sulfuro del sodio, reactivo com-ponente del licor de cocción. El resto, se emite como SO

2.

El CO2 es un gas que se asocia al cambio climático global, pero que no crea

ninguna consecuencia para el medio ambiente local o regional. El dióxido de carbo-no (CO

2) surge de la combustión completa del carbón en materiales orgánicos. La

magnitud de las emisiones de CO2 asociadas a la producción de papel depende de la

energía total consumida para producir el papel y de la mezcla del combustible.Mitigación: la mayoría de las fábricas controlan al NOx modificando la com-

bustión, mediante la optimización de la temperatura de la combustión de las calde-ras y la reducción del aire en la zona de combustión [68].

La reducción de las emisiones de SO2 se realiza con la incorporación de lava-

dores de gases (scrubbers). Los gases son forzados a través de un spray de agua que contiene cal (hidróxido de calcio). El SO

2 reacciona con la cal produciendo sulfato

de calcio sólido. La eficiencia de extracción es de 80–95% [69].Las emisiones del CO

2 provenientes de la combustión de biomasa son balan-

ceadas casi completamente por la captación de CO2 de los árboles jóvenes de creci-

miento rápido de las plantaciones.

PartículasFuente: Las partículas que se dispersan en la atmósfera durante la combustión

generan inconvenientes en el medio ambiente local. La característica más impor-tante de las partículas es su tamaño [70].

Las más grandes pueden manchar coches y edificios. Las más pequeñas (me-nores de 10 micras, PM10), además de dispersarse a mayores distancias, pueden producir problemas de salud (penetrando por los pulmones y transportadas por la sangre).

El contenido de ceniza de un combustible determina la generación de partí-culas en la combustión. Una pequeña porción de azufre se emite al aire desde la caldera de la recuperación como partículas finas de sulfato de sodio y de carbonato de sodio.

Mitigación: Los combustibles sólidos (carbón y madera) que tienen un conte-nido de cenizas más alto, se queman en hornos con un dispositivo de control para reducir al mínimo las emisiones de partículas.

Las partículas emitidas con los gases, en general se capturan en precipitadores electrostáticos y vuelven a las calderas de recuperación.

Agentes contaminantes peligrosos del aire (HAPs, hazardous air pollutants)Fuente: dentro de las sustancias peligrosas debido a su toxicidad, el acetaldehí-

do, el formaldehído y el cloroformo (emitidos por las fábricas de pulpa Kraft blan-queada) se encuentran en porcentajes mayores al 1%. Las emisiones de cloroformo de las fábricas kraft disminuyen cerca de 90% al reemplazar el cloro elemental por dióxido de cloro.


En la etapa de deslignificación con oxígeno emite algo de metanol, etil metil ce-tona, acetaldehído y formaldehído. En estos casos se dan las emisiones totales más altas del HAP, debido a la fuente de agua usada en el lavado post–oxígeno.

Los HAPs energéticos son cerca de dos órdenes de magnitud más bajas que los del proceso.

Mitigación: estas emisiones se regulan para mantener a las cercanías de la fábrica por debajo de los niveles admitidos, enviando los gases a los scrubbers o encaminándolos al horno de cal o a la caldera de potencia, donde se queman como combustible.

Compuestos orgánicos volátiles (VOCs, volatile organic compounds)Fuente: los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) son una amplia gama de

gases orgánicos tales como vapores de hidrocarburos. Los árboles y otras plantas producen altas emisiones de VOCs en tiempo cálido. El control de las emisiones de VOC es importante porque estos compuestos reaccionan con los óxidos del nitró-geno (NOx) formando ozono, el componente principal de la niebla química [71].

Mitigación: el control de los VOC en las fábricas de pulpa se realiza encami-nando las emisiones de las chimeneas al horno de cal y a otras calderas, donde estos compuestos se queman como combustible. También mediante oxidación térmica o catalítica (ver TRS).

Compuestos reducidos de azufre (TRS, total reduced sulfur compounds)Fuente: los TRS (Total Reduced Sulfur) son emitidos por las fábricas Kraft, e

incluyen al ácido sulfhídrico, al metil mercaptano, al dimetil sulfuro y al dimetil di-sulfuro, todos compuestos malolientes. Estos compuestos no se consideran tóxicos, aunque algunos estudios relacionan el olor con problemas respiratorios.

Las fuentes de TRS de la fábrica Kraft son, el proceso de pulpado (digestores, lavadores), la deslignificación con Oxígeno y el sistema de recuperación (evapora-dores, caldera, horno de cal).

Mitigación: los niveles de olor deben controlarse periódicamente con equipos especiales (cromatógrafos gaseosos móviles).

La emisión de estos compuestos se reduce a valores imperceptibles mediante técnicas no destructivas (lavadores de gases, adsorbedores de carbón) o destructivas (concentración e incineración, oxidación térmica o catalítica).

Los lavadores de gases químicos son la tecnología más común de control del olor. Su objetivo es proveer contacto entre el aire oloroso, agua y reactivos quí-micos, para oxidar los TRS, que son adsorbidos en el líquido y extraídos con él. Algunos sistemas poseen dos lavadores de gases alcalinos en serie, el 1º con licor blanco (elimina 90% TRS) y el 2º con hidróxido de sodio (99,9% TRS restantes). Las soluciones residuales van al tanque de licor blanco.

La oxidación térmica utiliza aire a temperatura elevada para oxidar los com-puestos. Es eficiente cuando la concentración de sustancias es elevada. La oxidación


térmica regenerativa (Regenerative Thermal Oxidizers, RTO’s) precalienta el aire para ahorrar combustible, usa cámaras regeneradoras con elementos cerámicos (al-macenan y liberan el calor generado por la oxidación). Los productos de reacción son CO

2, O

2, N

2, H

2O, SO

2 y SO

3 por lo que pueden utilizarse en combinación con

un lavador de gases. Eliminan además VOC, HAP y CO [72].En los adsorbedores de Carbón, el carbón actúa como un filtro seco, o puede

impregnarse con NaOH. El carbón activado atrae y retiene las moléculas orgánicas. Se utiliza cuando la concentración de compuestos es baja, o después de un lavador de gases. Elimina el 99,9% de los TRS y VOCs.

Efluentes líquidosLos parámetros más importantes para describir la calidad del efluente acuoso

son: los sólidos suspendidos totales (TSS), la demanda bioquímica del oxígeno (BOD), la demanda química de oxígeno (COD) y los halógenos orgánicos adsor-bibles (AOX).

Sólidos suspendidos totales (TSS, total suspended solids)Fuente: los sólidos suspendidos tales como corteza y fibras de madera, su-

ciedad, arena y otros, pueden causar daño a largo plazo a los habitat bénticos en ecosistemas de agua dulce, de estuario o marinas. Los TSS pueden producir una gama de efectos, como aumentar la turbiedad del agua, cubrir físicamente y sofocar la flora béntica y la fauna inmóvil. Además, los sólidos se depositan en el fondo de los ríos o de los lagos y se descomponen reduciendo los niveles de oxígeno disuelto del agua.

Control y mitigación: los TSS se miden gravimétricamente, por filtración, se-cado y pesada.

Para reducir los TSS se utilizan los sistemas de recuperación de fibras y el tra-tamiento primario de efluentes.

Demanda bioquímica de oxígeno (BOD, biochemical oxygen demand)Fuente: la BOD mide la tendencia de un efluente a consumir el oxígeno di-

suelto de las aguas receptoras en un tiempo preestablecido. Los microorganismos metabolizan el material orgánico del efluente consumiendo oxígeno del agua. Altos niveles de BOD en el efluente pueden privar a los peces, crustáceos, hongos y bac-terias aeróbicas del oxígeno necesario para sobrevivir.

En el caso de la BOD, las consecuencias para el medio ambiente están relativa-mente bien controladas por la legislación y la supervisión locales. En la mayoría de los casos, los límites se basan en la capacidad asimilativa del agua receptora.

Control y mitigación: Los sistemas de tratamiento biológico secundarios pue-den quitar más del 95% de la BOD del efluente crudo.


Demanda química de oxígeno (COD, chemical oxygen demand)Fuente: es la cantidad de compuestos oxidables presentes en el agua. La COD

de un efluente tratado biológicamente representa la fracción de sustancias orgáni-cas que los ecosistemas naturales no pueden degradar fácilmente, pero no indica la toxicidad de los efluentes en forma directa.

En el caso de efluentes de fábricas de pulpa, incluyen básicamente fracciones de lignina y extractivos (resinas y ácidos grasos).

Control y mitigación: con un proceso de lodos activados, se extrae un 74% de la COD del efluente completo de la fábrica y el efluente tratado es no tóxico.

Halógenos orgánicos adsorbibles (AOX, adsorbable organic halogens)Fuente: los AOX son un parámetro sumario que proporciona una estimación

del material organoclorado (cloro unido al carbono orgánico) en el efluente [73]. Según la EPA, aunque las concentraciones de AOX se pueden utilizar para de-

terminar la cantidad de compuestos organoclorados, no proporcionan información sobre la toxicidad potencial del efluente, y por lo tanto, no es apropiado evaluar los impactos potenciales al ambiente. Sin embargo, aunque no se ha establecido una re-lación estadística entre el nivel de AOX y los compuestos organoclorados, el análisis de AOX puede ser un método económico para obtener una medida aproximada.

La madera en sí es fuente de precursores de dioxinas. La madera de compresión contiene concentraciones más altas de precursores que la madera normal. También contiene mayores niveles de lignina tipo cumaryl, que puede ser fuente de precur-sores de dioxinas y furanos (DBD y DBF).

La mayor parte de la formación del 2378–TCDD y del 2378–TCDF (substan-cias reguladas por el Convenio de Estocolmo) se generan en el blanqueo con cloro elemental vía su reacción con el precursor del TCDD, el dibenzo–p–dioxin (DBD) y el precursor del TCDF, el dibenzofurano (DBF). Al clorar estos precursores, la reacción dominante es substitución electrofílica aromática. Este tipo de reacción requiere especies de cloro cargadas positivamente y la velocidad de la reacción de-pende de la concentración del precursor y de la concentración de cloro que esté en la forma electrofílica.

Otra fuente de precursores de dioxinas en la industria de pulpa y papel son ciertos aceites minerales que forman parte de algunas formulaciones de antiespu-mantes.

Control y mitigación: eliminar el blanqueo con cloro elemental. Utilizar bajas cargas de dióxido de cloro.

Eliminar el uso de antiespumantes con precursores de dioxinas y furanos.

ToxicidadFuentes: las fuentes más comunes de toxicidad en los efluentes son los ácidos

resínicos y grasos extraídos en el pulpado, así como fósforo y nitrógeno que se agre-gan como nutrientes en la planta de tratamiento secundario de efluentes. También


pueden ser tóxicos bajos valores de oxígeno disuelto, alta BOD y valores extremos de pH, resultantes de una sobrecarga o de efluentes no tratados [74].

Control y mitigación: la toxicidad del efluente puede medirse con bioensayos (con pequeños peces) o con tests de microtoxicidad (con microorganismos).

Debe monitorearse el buen funcionamiento de la planta de tratamiento bioló-gico de efluentes.

El fósforo y el nitrógeno deben monitorearse continuamente y mantenerse en un mínimo. Deben controlarse los derrames de barros, y evitar que vayan a los cursos de agua.

En los casos en que no es posible extraer la toxicidad, puede recurrirse a un tratamiento terciario.

Temperatura y pHLa solubilidad del oxígeno en agua decrece con un aumento de la temperatura.

El pH debe ser aproximadamente neutro.Control y mitigación: controlar y ajustar el pH y la temperatura de la descarga.

En algunos casos, es necesaria la instalación de enfriadores.

Color y EspumaEl color del efluente de las fábricas de pulpa kraft se atribuye a productos de

degradación de la lignina, particularmente en el efluente de la primera extracción alcalina del blanqueo kraft. Puede ser necesario extraerlo por consideraciones esté-ticas (asociación pública de color con contaminación).

En ambos casos, su aspecto es más negativo que su efecto (contaminación visual).

Control y mitigación: el color se mide en unidades de platino (Pt–Co (USA), Pt–Co (Europa).

Como los compuestos coloreados son del mismo tipo que los que contribuyen a la DQO, pueden establecerse límites de este parámetro.

Como no se extraen con sistemas de tratamiento biológicos convencionales, de ser imprescindible, deber instalarse un tratamiento terciario de efluentes [75].

Este puede consistir en la coagulación con cal, separación con membranas de ultrafiltración, separación con resinas de intercambio iónico o adsorción en óxido de aluminio. La remediación con hongos lignolíticos se encuentra en desarrollo.

Residuos sólidosFuentes: las fábricas de pulpa y papel generan cinco tipos de basura sólida:

basura de la playa madera; lodos de las aguas residuales; cenizas de las calderas de recuperación y de potencia; residuos sólidos del sistema de recuperación y deshe-chos generales de la fábrica.

Actualmente, los lodos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales pri-mario y secundario son la porción más grande de basura sólida.


Algunos de estos residuos proporcionan energía para el funcionamiento de la fábrica, y el resto se debe disponer de manera ecológica y económica. Las fábricas disponen actualmente la mayoría de la basura sólida en rellenos sanitarios, e inci-neran cerca del 20% de los lodos.

Manejo y disposición: reducir al mínimo la generación de basura sólida. Recu-perar, reciclar y reutilizar tanto como sea posible. Recolectar y almacenar separa-damente cada residuo. Prensar e incinerar todo el material orgánico no peligroso (residuos de madera, lodo del efluente) en la caldera de biomasa.

Disponer los desechos peligrosos según la legislación.Disponer el material inorgánico inerte como relleno sanitario, luego de un

máximo prensado. Incluir a las cenizas y polvos de calderas en los rellenos de se-guridad.

DERRAMES Y ESCAPES

Las empresas pueden aplicar la tecnología más moderna, ya sea de proceso o de tratamiento de efluentes, contar con la certificación ISO 14000 y cumplir con todas las normativas ambientales. Pero todo esto es independiente de que en algún momento, se pueda producir algún problema, un inconveniente en el proceso que puede hacer que durante un período corto salga de las especificaciones que establece la ley. Por este motivo, es muy claro que en este tipo de industria es muy importante la inversión en los controles.

Un área significativa de la administración ambiental en la industria ha consis-tido en la reducción de los peligros de derrames y escape. La mayoría de las fábricas ha identificado los tanques que tienen el mayor potencial de causar daños en el caso de escapes y roturas, y han instalado recipientes secundarios, colectores de aceite, detectores de escapes, y otras medidas de seguridad apropiadas. Asimismo, ahora son usuales el monitoreo de la salida y los sistemas de alarma para los gases compri-midos, especialmente cloro.

Contaminación real y percepción de la poblaciónPor un lado (en relación a la tecnología disponible para tratar los compuestos

tóxicos), se debe reconocer que siempre existe impacto ambiental en la producción de pulpa celulósica como en cualquier otro tipo de industrias. Pero en este caso, se trata de compuestos orgánicos que tienen que ser tratados correctamente con una planta de tratamiento de efluentes (con tratamientos primarios, secundarios e inclusive terciarios). En este aspecto se logró un importante avance en los últimos años, y actualmente hay tecnologías disponibles para minimizar la contaminación, logrando que el nivel de contaminación de los efluentes que van a los cursos de agua o al aire, sean similares a los de cualquier industria. Sin embargo, la percepción de la población es el fondo del problema.


TOXICIDAD

La planta de blanqueo ha sido históricamente la principal fuente de contami-nantes de las fábricas de pulpa y papel (50–75% del efluente total). Produce 40% de la demanda biológica de oxígeno (BOD), 25% de los sólidos suspendidos (SS), 70% del color, y la totalidad de los compuestos organoclorados (TOC). La cantidad y naturaleza de los contaminantes varía según la secuencia utilizada, especie de ma-dera y proceso de pulpado. Los reactivos de blanqueo en general no se recuperan, y son descargados luego del tratamiento de efluentes. Por esto, la industria se orienta actualmente al cierre casi total de circuitos de agua de la fábrica, incluyendo a la planta de blanqueo.

El blanqueo de pulpas químicas ha utilizado históricamente cloro o hipoclorito de sodio. Sin embargo, debido al descubrimiento de que estos sistemas generaban compuestos orgánicos policlorados, los sistemas de blanqueo han sido modificados substancialmente en los últimos 20 años, realizando una fuerte inversión en inves-tigación y desarrollo para lograr procesos que no los produzcan. Al modificar las secuencias de blanqueo, los compuestos organoclorados han dejado de ser la prin-cipal fuente de contaminación a considerar en el sistema de tratamiento de efluen-tes. Las reglamentaciones actualmente se orientan a la introducción de límites en el valor de DQO (demanda química de oxígeno) en la descarga. Este es un índice de las substancias de biodegradación lenta, como es el caso de la lignina disuelta.

OLOR

Las fábricas kraft producen olor, si bien mediante nuevas tecnologías esto se ha logrado solucionar en gran medida. El problema es que el olfato del ser huma-no –algunas personas más que otras– es muy sensible a los compuestos azufrados (TRS), tales como los mercaptanos, emitidos por estas fábricas.

Aunque algunos estudios relacionan el olor con problemas respiratorios, estos compuestos no son tóxicos en las cantidades emitidas. La emisión de TRS es muy baja en las fuentes (caldera recuperación: 1–2 ppm, horno cal: 3–8 ppm, sistema de tratamiento aguas residuales < 1–3 ppm), e imperceptible luego del tratamiento de los gases.

Sin embargo, la sensibilidad olfativa humana detecta concentraciones infe-riores a 1ppb, por lo que en fábricas antiguas los TRS pueden considerarse conta-minantes olfativos (la persona está percibiendo un olor no natural en el aire). Las condiciones climáticas tienen gran influencia sobre esta percepción.

La emisión de estos compuestos se reduce a valores inapreciables instalando sistemas que capturan e incineran estos gases (caldera u hornos especiales).

Un claro ejemplo de la respuesta de la industria a la percepción social es la fábrica kraft Abitibi Consolidated (Fort Frances, Ontario, Canada) invirtió US$ 5.760.000.– en un proyecto ambientalmente justificado para reducir los niveles de TRS en los alrededores de la misma [76].


TABLA 2. Límites de emisión comparativos de algunos países regulados [79]European Union France Germany Sweden b) d) e)

Emission point Pollutant Units Annual

average Daily

average Monthly average

Monthly average

Annual average

Monthly average

Final effluent

TSS kg/ADt 0.6-1.5 5 No limit -part of COD

BOD5 kg/ADt 0.3-1.5 2 30 mg/L COD kg/ADt 8-23 25 25 AOX kg/ADt 0.25 1 0.25

Acute toxicity (LC50/EC50) %

2,3,7,8-TCDD pg/L 10 2,3,7,8-TCDF pg/L 31.9

Recovery boiler

PM mg/NDm3 34-56 60-100

TRS mg H2S/NDm3 17-26 10

NOx mg NO2/NDm3 90-135

SO2 mg S/NDm3 11-56

PCDD/ PCDF pg I-TEQ/NDm3 100 100 100

Lime kiln

PM mg/NDm3 34-56 60-250

TRS mg H2S/NDm3 26-30 50


SO2 mg S/NDm3 6-34


Power boiler

PM mg/NDm3 12-36 26-217



All sources excluded

power boiler

Sulfur kg S/ADt 0.4

All sources excluded

power boiler

NOx kg NO2/ADt 1.3

All sources

Inorganic chlorinated compounds

(excluded HCl)

mg Cl2/NDm3

Notes: a) PM, TRS, NOx and SO2 in the table are corrected to 3% oxygen level by volume for recovery boiler and lime kiln. The correction is to 8% oxygen level by volume for the power boiler. b) Sweden has no specified % O2 reference level in the limits (with the exception of CO2 for the bark boiler). The reference level for normal operation is about 2–3% O2. There are no national or provincial guidelines for air emissions from kraft pulp mills. Limits are set by the Environmental Court (Miljödomstolen) on an individual basis for each mill. Concentration limits for specified emission points are only given for particulate matter (PM). There are, however, H2S concentration limits for the recovery boiler and the lime kiln that must not be exceeded for a given percentage of the operating time. Millwide limits for sulfur and NOx emissions are given in kg/ADt. c) In Finland, the O2 reference level for recovery boiler, lime kiln and power boiler is usually 6%. There are no national or provincial guidelines for air emissions from kraft pulp mills. Limits are set by the Agency for Environmental Permits (Miljötillståndsverket) on an individual basis for each mill. Concentration limits for specified emission points are only given for particulate matter (PM). There are, however, H2S concentration limits for the recovery boiler and the lime kiln that must not be exceeded for a given percentage of the operating time. Millwide limits for sulfur and NOx emissions are given in kg/ADt. d) NOx are included in millwide NOx from all sources excluding power boiler. e) TRS and SO2 are included in millwide sulfur from all sources excluding power boiler.


TABLA 2. Límites de emisión comparativos de algunos países regulados [79].Finland c) d) e) USA Canada QC, Canada BC, Canada

Annual average

Monthly average Daily max Monthly

average Daily max Monthly average

Monthly average Daily max Monthly

average Daily max

3.9 8.5 3 6 N/A 5

2.4 4.5 2.5 4 N/A 6 No regs No regs No regs No regs No regs No regs

0.27 0.48 0.25 0.3 0.5 0.6

100 (Rainbow trout) 100 (Rainbow trout)

10 15 15 31.9 15 50

60 51 151 74

12 11 7 (24 h)/ 16 (1 h)

120 150 80

72 34 227 140

24 23 21

150 80

71 54

150 80

0.4

1.5

33


Valores límites de emisiónLos valores límites de emisión (VLE’s) son la masa o la energía expresada en

relación con determinados parámetros específicos, la concentración o el nivel de una emisión, cuyo valor no debe superarse dentro de uno o varios períodos deter-minados. Los valores límite de emisión de las sustancias se aplicarán generalmente en el punto en que las emisiones salgan de la instalación y en su determinación no se tendrá en cuenta una posible dilución. En lo que se refiere a los vertidos indirec-tos al agua, y sin perjuicio de la normativa relativa a la contaminación causada por determinadas sustancias peligrosas vertidas en el medio acuático, podrá tenerse en cuenta el efecto de una estación de depuración en el momento de determinar los valores límite de emisión de la instalación, siempre y cuando se alcance un nivel equivalente de protección del medio ambiente en su conjunto y ello no conduzca a cargas contaminantes más elevadas en el entorno.

En general, estos límites se encuentran dispersos en diferentes leyes. En la UE, la ley de Prevención y Control Integrados de la Contaminación estipula la forma de fijar los Valores Límite de Emisión. La novedad más importante es que los VLE’s van a fijarse a partir de las denominadas Mejores Técnicas Disponibles (MTD’s) que se determinan a nivel europeo. Estos documentos, que tienen carácter sectorial, definen cuál es la situación tecnológica del momento con respecto a la protección del medio ambiente que existe en el sector y a qué niveles de emisión deberían po-der llegar las empresas si aplicaran las tecnologías limpias a sus instalaciones. Esto quiere decir que los límites que se exijan a las empresas dependerán de si existen en su sector unas técnicas más o menos avanzadas que permitan reducir la conta-minación. Además, serán particulares para cada empresa, ya que no sólo se tendrá en cuenta la legislación existente hasta la fecha y las MTD’s sino también las ca-racterísticas propias que la empresa haya descrito en su proyecto y las condiciones locales de la zona donde se vaya a ubicar la instalación. Establece asimismo que no se expresarán siempre en concentraciones (mg/l, ppm, etc.), como han sido fijados tradicionalmente, sino que también se podrán limitar los factores de emisión (p.e. CO

2 emitido / unidad de combustible consumida, kg. de residuo generado / tonela-

da de producto acabado, etc.), [77].En el caso de España, por ejemplo, la Ley 16/2002 de 1 de julio de Prevención

y Control Integrados de la Contaminación (Ley IPPC), transpone la Directiva 96/61/CE al ordenamiento jurídico español, estableciendo la forma de realizar la con-cesión de la Autorización Ambiental Integrada (AAI), el concepto de las Mejores Técnicas Disponibles (MTD) y la Transparencia informativa. Estos nuevos concep-tos tienen importantes repercusiones no sólo para las autoridades competentes en su desarrollo y aplicación si no también para los sectores industriales. Los límites de emisión impuestos en cada caso se basan en las mejoras técnicas disponibles, en las características técnicas de la instalación, su implantación geográfica y las condi-ciones locales del medio ambiente [78].


Leyes ambientales de países iberoamericanos representados en la RIADICYP. Fuentes bibliográficas: (80–82)ARGENTINA

Constitución reformada en 1994Artículo 41: derecho de gozar de un ambiente sano, equilibrado y apto para el

desarrollo humano; utilización racional de los recursos naturales, preservación del patrimonio natural y cultural de la diversidad biológica e información y educación medioambientales. Derecho transgeneracional. Las autoridades proveerán a la pro-tección de esos derechos.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley de Información Ambiental N.303 (1999). –Ley Nacional 25.675: Ley General sobre el Ambiente: establece los presupues-

tos mínimos para el logro de una gestión sustentable y adecuada del ambiente, la preservación y protección de la diversidad biológica y la implementación del desarrollo sustentable (2002).

–Ley 22190/80 prevención y vigilancia de la contaminación de las aguas u otros elementos del medio ambiente por agentes contaminantes proveniente de bu-ques y artefactos navales (1980).

–Ley Nacional 25.612 sobre Gestión integral de residuos industriales y de acti-vidades de servicios (2002).

–Ley N.25.688 sobre Régimen de Gestión Ambiental de Aguas (2002). –Decreto Nacional 831/93 (1993): Decreto reglamentario de la Ley Nº 24.051

sobre régimen de desechos peligrosos. –Decreto Nacional 681/81: Decreto reglamentario sobre conservación de sue-

los (1981).

BRASIL

Constitución de 1988: Derecho a un ambiente adecuadoArtículo 225: deber del Estado de defender y preservar el medio ambiente, la

diversidad e integridad del patrimonio genético. Leyes Generales

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley 6938 (1981): Política Nacional del Medio Ambiente: sus fines y mecanis-

mos de formulación y aplicación y establece otras providencias. –Ley N.9.605 de Crímenes Ambientales (1998). –Ley N.7.803 que reforma el Código Forestal (1989). –Ley N. 8974 sobre Bioseguridad para la regulación del uso de las técnicas de

ingeniería genética y para la liberación al medio ambiente de los organismos genéticamente modificados (1995).

–Ley N. 9433 política nacional de recursos hídricos y crea el sistema nacional de manejo de recursos (1997).


–Ley N.9.346 que Establece multas para los que Contaminan el Medio Am-biente (1994).

–Ley N.9.966 que Establece el Sistema de Control que Prohíbe el Descargo de los Residuos Tóxicos en las Aguas (2000).

–Decreto N. 2972 sobre los riesgos ambientales: política ambiental urbana, polución y degradación ambiental, residuos dañosos, impactos y gestión de la calidad del Medio Ambiente (1999).

–Decreto–Ley N.1.413 que Establece los controles para la Contaminación in-dustrial (1975).

–Decreto N.3.179 que Define Multas para los Comportamientos y Actividades Peligrosas para el Medio Ambiente (1999).

–Decreto Administrativo N.84 que establece la Clasificación de la Toxicidad de los Residuos (1996).

CHILE

Constitución de 1980 –Artículo 19, N.8: el Estado protege el derecho de vivir en un ambiente libre de

contaminación y tutela la preservación de la naturaleza. La ley puede establecer restricciones específicas a los derechos y libertades para

proteger el medio ambiente.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley N. 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente (1994): Política

ambiental –Decreto con fuerza de ley N.235 que establece el sistema de incentivos para la

recuperación de suelos degradados (1999). –Decreto con fuerza de ley N.1122 que fija el texto del código de Aguas

(1981). –D.S N.95 (2001): reglamento del sistema de evaluación de impacto Ambiental –D.S N.93 (1995): reglamento que fija el procedimiento y etapas para estable-

cer planes de prevención y de descontaminación. –D.S N. 94 (1995): reglamento que fija el procedimiento y las etapas para esta-

blecer planes de prevención y de descontaminación. –D.S N. 166 (1999): reglamento del consejo consultivo de la Comisión Nacio-

nal y de las Comisiones Regionales del Medio Ambiente.

COLOMBIA

Constitución de 1991 –Artículos 79 a 82: derecho de gozar de un ambiente sano. El Estado tiene que

proteger el Ambiente con la planificación del manejo y del aprovechamiento de los recursos naturales para garantizar su desarrollo sostenible y su conserva-ción; con la prohibición de las armas nucleares y bioquímicas.


–Artículos 331 y 361: creación de organismos para la promoción de la preser-vación del ambiente.

–Artículos 63, 75, 332, 344, 353, 360: protección y gestión de los recursos na-turales. – Código Nacional de recursos naturales renovables y de protección al Medio Ambiente (1974).

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley fundamental 99 (1993): Derecho a la información. Política ambiental.

Regula el tema de la participación social en la gestión ambiental. Por medio de ella se crea el Ministerio de Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos na-turales renovables, y se organiza el sistema nacional ambiental, SINA.

–Ley 388 de 1997 Por la cual se modifica la ley 9ª de 1989 y la ley 3ª de 1991 y se dictan otras disposiciones sobre la Ley de Ordenamiento Territorial, la Ley Orgánica del Plan de Desarrollo, la Ley Orgánica de Áreas Metropolitanas y la Ley por la que se crea el Sistema Nacional Ambiental.

–Decreto 1865 (1994) por el cual se regulan los planes regionales ambientales de las Corporaciones Autónomas Regionales y de las de Desarrollo Sostenible y su armonización con la gestión ambiental territorial.

COSTA RICA

Constitución de 1949, reformada en 1994 –Artículo 50: el Estado garantiza el derecho a un ambiente sano y ecológica-

mente equilibrado.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley N. 7554 (1995): Ley Orgánica del Ambiente: Derecho a la información,

política ambiental, participación ciudadana. Esta ley procurará dotar, a los costarricenses y al Estado, los instrumentos necesarios para conseguir un am-biente sano y ecológicamente equilibrado.

–Ley de Agua: Ley No. 276 del 27 de agosto de 1942, reformada por leyes Nos. 2332 de 9 de abril de 1959, 5046 de 16 de agosto de 1972 y 5516 de 2 de mayo de 1974.

–Ley Forestal N. 7575 (1995?): Esta ley establece, como función esencial y prio-ritaria del Estado, velar por la conservación, protección y administración de los bosques naturales; y por la producción, el aprovechamiento, la industrializa-ción y el fomento de los recursos forestales del país.

–Ley de Regulación N. 7447 sobre el Uso Racional de la Energía (1994). –Decreto N. 12 194 (1981): Formación del Sistema Nacional de Protección y

Mejoramiento del Ambiente. –Decreto N.20 429 (1991) que declara emergencia nacional el problema de

contaminación ambiental por manejo ineficiente de desechos sólidos.


–Decreto ejecutivo N. 22 890 (1994): Guía para la elaboración de los estudios de impacto ambiental para la ejecución de obras públicas.

–Decreto N.23.783–MIRENEM sobre evaluación de impacto ambiental (1994).

CUBA

Constitución de 1976, reformada en 1992 –Artículo 27: El Estado protege el medio ambiente y los recursos naturales del

país que está estrechamente relacionado con el desarrollo económico y social sostenible; los ciudadanos deben contribuir a la protección de los recursos na-turales.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley del Medio Ambiente N. 81 (1997): Derecho a un ambiente adecuado, a la

información, política ambiental (precedida por la Ley N. 33 sobre protección del Medio Ambiente y el uso racional de los recursos naturales (1981))

–Legislación forestal: Ley N. 85 sobre el patrimonio forestal y la fauna silvestre (1998).

–Decreto–Ley N.136 Ley del Patrimonio Forestal y la Fauna Silvestre (1993). –Decreto–Ley N.138 Ley de las Aguas Terrestres (1993). –Decreto–ley N. 200 Sobre las contravenciones en materia de Medio Ambiente

(1999).

EL SALVADOR

Constitución de 1983La protección del ambiente es de interés social.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley sobre gestión integrada de los recursos hídricos N° 886 (1981) –Ley Forestal No.268 (1973), reformada en 1986 y en 1996. –Ley sobre control de pesticidas, fertilizantes y productos para uso agropecua-

rio (D.L. N°315, 25 de abril de 1973; D.O. N° 85, Tomo 239, 10 de mavo de 1973, ha sido reformada cinco veces),

–Ley del Medio Ambiente, decreto N.233 (1998): Derecho a un ambiente sano, política ambiental, protección, conservación y recuperación del medio ambiente.

–Reglamento sobre la calidad del agua, el control de vertidos y las zonas de protección N° 50 (1987: reformado en 1987 y en 1989).

–Reglamento general de la ley del Medio Ambiente por decreto N.17. –Reglamento Especial de Aguas Residuales por decreto N.39 (2000) –Reglamento Especial de Normas Técnicas de Calidad Ambiental, por decreto

N.40 (2000).


–Reglamento Especial en Materia de Sustancias, Residuos y Desechos Peligro-sos, por decreto N. 41 (2000)

–Reglamento Especial sobre el Manejo Integral de los Desechos Sólidos, por decreto N.42.

–Acuerdo de creación del Plan Nacional de Reforestación No.322 (1990).

ESPAÑA

Constitución Española de 1978 –Artículo 45: 1. Derecho a disfrutar de un medio ambiente adecuado. –Artículo 45: 2. Los poderes públicos velarán por la utilización racional de los

recursos naturales.

Leyes, Decretos y reglamentaciones Las de la UE

Tutela penal de M.A.: Código Penal, aprobado por Ley Orgánica 10/1995, de 23 de noviembre

–a. Delitos contra los recursos naturales y el medio ambiente: arts. 325–331 –b. Delitos relativos a la protección de la flora y fauna: arts. 332–337 –c. Delitos relativos a la energía nuclear y a las radiaciones ionizantes: arts.

341–345 –d. Delitos relativos a los incendios forestales: arts. 352–355.

Impacto Ambiental –R.D. Legislativo 1.302/1986, de 28 de junio, de Evaluación de Impacto Am-

biental. BOE núm. 155, de 30–6–86 –R. D. Ley 9/2000, de 6 de octubre, de modificación del Real Decreto legislativo

1302/1986, de 28 de junio, de Evaluación de Impacto Ambiental. (BOE nº 241 de 7 Octubre).

–R.D. 1.131/88, de 30 de septiembre, para la ejecución del Decreto 1.302/86. BOE núm. 239, de 5–10–88.

Espacios Naturales Protegidos –Ley 4/89, de 27 de marzo, de Conservación de Espacios Naturales de Flora y

Fauna Silvestres. BOE núm. 74, de 28–3–89.

GUATEMALA

Constitución de 1985

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley de Protección y Mejoramiento del Medio Ambiente (1986, reformada en

1993 por el decreto N.1–93)): Política ambiental. –Ordenamiento Territorial y Políticas Regionales.


–Ley Forestal (1996).

MÉXICO

Constitución de 1917, reformada en 1987 y en 1999 –Artículo 4 reformado: derecho a un medio ambiente adecuado para su desa-

rrollo y bienestar. –Artículo 27 reformado: incorporación el concepto de sustentabilidad.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (1988) re-

formada en 1988 y 1996): Derecho a la información, política ambiental. –Ley Federal para prevenir y controlar la contaminación ambiental (1971) –Ley Federal de protección al Ambiente (1982) –Ley de Aguas Nacionales (1992). –Ley Federal de Derechos en Materia de Agua (1998). –Revisión de la sexta Ley forestal (1997). –Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable (2003). –Especificaciones para mitigar los Efectos Adversos Ocasionados en la Flora y

Fauna por el Aprovechamiento Forestal (1994). –Reglas para el Otorgamiento de Subsidios del Programa para el Desarrollo

Forestal (2000). –Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Am-

biente en Materia de Auditoria Ambiental (2000).

PORTUGAL

Constituição Portuguesa de 1976 (VII Revisão Constitucional, 2005): –Artigo 9.º – São tarefas fundamentais do Estado: e) Proteger e valorizar o património cultural do povo português, defender a

natureza e o ambiente, preservar os recursos naturais e assegurar um correcto ordenamento do território.

Leis, decretos e regulamentaçõesLeis da EU

–Lei n.º 33/1996 – Lei de bases da Política Florestal. –Lei n.º 35/1998 – Define o estatuto das organizações não governamentais de

ambiente. –Lei n.º 20/1999 – Tratamento de resíduos industriais (com as alterações da lei

22/2000). –Lei n.º 120/1999 – Sistema de controlo e fiscalizaçao ambiental da co–incine-

raçao. –Lei n.º 69/2000 – Aprova o regime jurídico da avaliação do impacte ambiental.


–Lei n.º 78/2004 – Aprova o regime da prevenção e controlo das emissões de poluentes para a atmosfera.

–Lei n.º 58/2005 – Aprova a Lei Quadro da Água. –Lei n.º 19/2006 – Regula o acesso à informação sobre ambiente. –Decreto–Lei n.º 71/2006 – Cria o Fundo Português de Carbono –Decreto–Lei n.º 233/2004 – Regime do comércio de licenças de emissão de

gases com efeito de estufa.

Base documental de legislação Trata–se de um sistema integrado de informação documental de legislação

(nacional, comunitária, internacional e estrangeira), de jurisprudência e de doutrina em matéria de Ambiente – SIDDAMB (http://www.diramb.gov.pt/).

URUGUAY

Constitución de 1966, reformada en 1996–Artículo 47: la protección del medio ambiente es de interés general. Leyes

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley N.13.667 que Declara de Interés nacional la Conservación de los Suelos y

de las Aguas Superficiales y Subterráneas (1968). –Ley N.15.239 que Declara de Interés Nacional el Uso y la Conservación de los

Suelos y de las Aguas Superficiales Destinadas a fines Agropecuarios (1981). –Ley Forestal N.15.939 (1987), y Ley N.15.695 (1984). –Ley sobre Protección del Medio Ambiente contra cualquier tipo de Depreda-

ción, Destrucción o contaminación N.16466 (1994). –Ley General de protección ambiental N. 17,283 que establece previsiones

generales básicas atinentes a la política nacional ambiental y a la gestión am-biental coordinada con los distintos sectores públicos y privados(2000).

–Decreto N.435/994 sobre Reglamento de Evaluación del Impacto Ambiental (1994).

VENEZUELA

Constitución de 1961, sustituida en 1999 Deber del Estado de preservar el ambiente –Artículo 12 y 304: los yacimientos mineros y de hidrocarburos y las costas

marinas, como también las aguas, son bienes del dominio público. –Artículos 127 a 129: derecho del ciudadano de protección del medio ambiente.

El estado debe protegerlo e imponer la conservación del equilibrio ecológico.

Leyes, Decretos y reglamentaciones –Ley Orgánica del Ambiente (1976): Política ambiental


–Ley Orgánica de la Administración Central (1976): crea el Ministerio del Am-biente y define sus competencias.

–Ley Orgánica para la ordenación del Territorio (1983), que establece los pro-cedimientos administrativos de planificación en áreas protegidas.

–Código penal del Ambiente (1992) –Proyecto de Ley Orgánica para la Conservación Ambiental (2002). –Proyecto de Ley de Residuos y Desechos sólidos (2002). –Ley Sobre Sustancias, Materiales y Desechos Peligrosos N.038 (2001). –Ley Forestal de Suelos y de Aguas (1965). –Decreto N.1257 (1996) establece las normas para desarrollar evaluaciones de

impactos ambientales.

Organismos oficiales de medio ambiente (países iberoamericanos representados en la RIADICYP)ARGENTINA

–Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable.http://www.medioambiente.gov.ar/.

BRASIL

–Ministerio do Meio Ambiente (Ministerio del Medio Ambiente) de Brasil – MMA.

http://www.mma.gov.br/.

CHILE

–Comisión Nacional del Medio Ambiente, CONAMA.http://www.conama.cl/portal/1301/channel.html.

COLOMBIA

–Ministerio del Medio Ambiente de Colombia – MINAMBIENTE.http://www.minambiente.gov.co/.–Sistema Nacional Ambiental, Ministerio del Medio Ambiente – SINA.http://www.minambiente.gov.co/.

COSTA RICA

–Ministerio de Medio Ambiente y Energía.http://www.minae.go.cr/.

CUBA

–Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente – CITMA.http://www3.cuba.cu/ciencia/citma.


EL SALVADOR

–Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales.http://www.marn.gob.sv/.

ESPAÑA

–Ministerio de Medio Ambiente.http://www.mma.es/.

GUATEMALA

–Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales de Guatemala.http://www.marn.gob.sv.–Comisión Nacional de Medio Ambiente de Guatemala – CONAMA.http://www.conama.gob.gt/.

MÉXICO

–Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales–SEMARNAT.http://www.semarnat.gob.mx.

PORTUGAL

–Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvi-mento Regional. Organismos tutelados:

–Secretaria–Geral do Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional.

http://www.sgmaotdr.gov.pt. –Inspecção–Geral do Ambiente e do Ordenamento do Território. Instituto do Ambiente. http://www.inresiduos.pt. –Instituto dos Resíduos. http://www.inresiduos.pt. –Instituto da Conservação da Natureza. http://www.icn.pt. –Instituto da Água. http://www.inag.pt. –Conselho Nacional da Água. –Conselho Nacional do Ambiente e do Desenvolvimento Sustentável. Instituto Regulador de Águas e Resíduos. http://www.irar.pt. –Gabinete do Gestor da Intervenção Operacional do Ambiente. http://www.poa.maotdr.gov.pt.


URUGUAY

–Ministerio de Vivienda, Ordenamiento Territorial y Medio Ambiente de Uruguay–MVOTMA.

http://www.mvotma.gob.uy/. –Dirección Nacional de Medio Ambiente. http://www.dinama.gub.uy/.

Referencias bibliográficas 1. Sonnenfeld, David A. “Social Movements and Ecological Modernization: The

Transformation of Pulp and Paper Manufacturing”. Development and Change Vol. 33 (2002), 1±27. # Institute of Social Studies 2002. Published by Blackwell Publishers, 108 Cowley Road, Oxford OX4 1JF, UK.

2. Arias, M., Igor, A. Apuntes para una discusion sobre desarrollo rural en Vene-zuela. Espacios, mayo 2005, vol. 26, no. 2, p.1–1. ISSN 0798–1015.

3. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. “Panorama futuro y recomendaciones,” Perspectivas del Medio Ambiente Mundial 2000, Lon-don: Earthscan, 1999.

4. http://www.sagpya.mecon.gov.ar/new/0–0/forestacion/silvo/montreal.htm Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos, Dirección de Foresta-ción: Silvicultura, Proyecto Forestal de Desarrollo.

5. http://www.wto.org/spanish/tratop_s/envir_s/hist.htm. Organización Mundial del Comercio – Medio Ambiente: Antecedentes.

6. Cumbre para la Tierra + 5, Naciones Unidas, http://www.un.org/spanish/conferences/cumbre&5.htm.

7. http://www.pnuma.org/docamb/cn1982.php Programa de las Naciones Uni-das para el Medio Ambiente.

8. Nuestro futuro común: el informe de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo – Unasylva – No. 159 – Plan de acción forestal en los trópicos para América Latina– Vol. 40 1988/1 – FAO – Organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación.

9. Bruntland, G. (ed.), (1987), “Our common future: The World Commission on Environment and Development”, Oxford, Oxford University Press. p.43.

10. Capítulo II: Lucha contra la deforestación Cumbre del Planeta Tierra+5: avances en el camino desde Río –junio 1997– Departamento de Desarrollo Sostenible de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. http:www.fao.org/sd/SPdirect/EPre0030.htm.

11. Las Naciones Unidas y el desarrollo Sostenible, Agenda 21, http://www.un.org/spanish/esa/sustdev/agenda21.htm.

12. Unasylva – No. 210 – Evaluación y vigilancia de los bosques – Revista interna-cional de silvicultura e industrias forestales – Vol. 53 2002/3 – FAO – Organi-zación de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación


13. Parte III – Iniciativas Internacionales Relacionadas Con Los Bosques – Situación de los bosques del mundo 1999, ISBN 92–5–304193–5, FAO, Roma (Italia), http://www.fao.org/docrep/w9950s/w9950s08.htm.

14. El Proceso de Montreal, http://www.mpci.org/whois_s.html. 15. SAGPYA Forestal, nº25, dic 2002, Proceso de Montreal, http://www.sagpya.

mecon.gov.ar./new/0–0/forestacion/revistas/revista25/pro2501.htm. 16. Comisión Forestal para América Latina y el Caribe, Tema 4 del Programa

Provisional, 22a Reunión, Buenos Aires, Argentina, 7–11 de octubre del 2002, Seguimiento al FNUB y a la Cumbre de Johannesburgo, http://www.fao.org/docrep/MEETING/005/AC494S/AC494S08.htm

17. Espinoza G., “Fundamentos de Evaluación de Impacto Ambiental”, Banco In-teramericano de Desarrollo–BID; Centro de Estudios para el Desarrollo–CED, Santiago–Chile, 2001, http://www.ingenieroambiental.com/3011/Fundamentos%20de%20Evaluacion%20de%20Impacto%20Ambiental.pdf.

18. Comisión Económica para América Latina (CEPAL), “Objetivos de desarrollo del milenio: una mirada desde américa latina y el caribe, Capítulo VI, Garanti-zar la sostenibilidad del medio ambiente”, Junio de 2005, http://www.eclac.org/publicaciones/SecretariaEjecutiva/1/LCG2331/capitulo6.pdf.

19. José Santamarta. La situación actual de los bosques en el mundo, World Wat-ch, 2001, http://www.nodo50.org/worldwatch.

20. Situación de los bosques del mundo, 1999, ISBN 92–5–304193–5, FAO, Roma (Italia).

21. Evaluación de los Recursos Forestales Mundiales 2005, 15 Resultados Claves, http://www.fao.org/forestry/foris/data/fra2005/kf/common/GlobalForestA4–SPsmall.pdf.

22. Datos mundiales sobre los recursos de plantaciones forestales (FAO), en: Re-cursos Genéticos Forestales N° 29, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, Roma, 2001.

23. Brown, Ch. Perspectivas mundiales del suministro futuro de madera proce-dente de plantaciones forestales, Dirección de Políticas y Planificación Foresta-les, Roma, Febrero de 2000.

24. Christian Cossalter y Charlie Pye Smith, Fast–Wood Forestry, Myths and Realities, ISBN 979–3361–09–3, © 2003 by CIFOR, http://www.cifor.cgiar.org/publications/pdf_files/Books/ForestPerspective.pdf.

25. Nakama V.; Lupi A. M.; Ferrere P.; Alfieri A. “Las plantaciones forestales como sumideros del carbono atmosférico: Estudio de caso en la Provincia de Buenos Aires”. Mesas redondas. XIX Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo, Pa-raná, Entre Ríos 22 al 25 de Junio, 2004.

26. Asociación Forestal Argentina, http://www.afoa.org.ar/index2.php?IDM=12. 27. Bichier, P. La Agroforestería y el Mantenimiento de la Biodiversidad, Un artí-

culo original de Action Bioscience.org: http://www.actionbioscience.org/esp/biodiversity/bichier.html.


28. Corporación Chilena de la Madera, CORMA, Medioambiente / Aporte Plan-taciones, http://www.corma.cl/portal/menu/gestion_medioambiental/aporte_plantaciones.

29. Iniciativa Latinoamericana y Caribeña, Argentina 2006 Indicadores de Segui-miento, http://www.medioambiente.gov.ar/?idarticulo=2758.

30. WWF/Adena, Certificación forestal, http://www.wwf.es/bosques_comercio/certificacion_forestal.php.

31. Hugo Zucchini, Dirección de Forestación – Área de Medio Ambiente, SAGPyA Forestal nº 28, 7–10, septiembre 2003, http://www.sagpya.mecon.gov.ar/new/0–0/forestacion/revistas/revista28/certif28.pdf.

32. El papel, su industria y el medio ambiente, 2005/ Memoria de Sostenibilidad el Sector Papel. Waste magazine, http://waste.ideal.es/papel2005.htm.

33. Braier, G., Tendencias y perspectivas del sector forestal en América Latina al año 2020. Argentina. Informe Nacional Complementario. Roma: FAO, 2004. 220 p. http://www.sagpya.mecon.gov.ar/new/0–0/forestacion/econo/braier02.pdf.

34. CIS–MADERA, 2000: El Cluster de la Madera en Galicia como Instrumento de Integración y Cooperación para la Mejora Competitiva. Revista CIS–Madera, N° 5 – 2° Semestre 2000. Pp. 6–24.

35. Thorp B. A., The Forest BioRefinery. A Partial View – On Behalf of Agenda 2020, June 2004, http://www.pacificbiomass.org/documents/ForestBiorefinery_APartialView_Georgia%20Pacific.pdf.

36. FAO PULP, PAPER AND PAPERBOARD CAPACITY SURVEY 2004–2009, ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/008/y9669t/y9669t00.pdf.

37. 2005 Environmental Sustainability Index, Copyright ©2005 Yale Center for Envi-ronmental Law and Policy, http://www.yale.edu/esi/ESI2005_Main_Report.pdf.

38. “Towards a Sustainable Paper Cycle” (TSPC), http://www.wbcsd.org/web/publications/paper–future.pdf.

39. “Towards a Sustainable Paper Cycle”, Progress report, Executive summary, May 2004, http://www.wbcsd.org/DocRoot/lqphZaw2pRhHAuuSa3vd/paper–progress–report.pdf.

40. El papel, su industria y el medio ambiente, 2005/ Memoria de Sostenibilidad el Sector Papel. Waste magazine, http://waste.ideal.es/papel2005.htm.

41. Programa Interamericano de Cooperación en Tecnologías Ambientales en Sectores Claves de la Industria – Sector Forestal, Santiago de Chile, 24 al 26 de Noviembre de 1998, http://www.science.oas.org/espanol/publica_amb_01.htm.

42. Primer informe sectorial gráfico, Instituto de Desarrollo Industrial Tecnológico y de Servicios, Mendoza, 2004, http://www.idits.org.ar/descargas/Publicaciones/Inf%20sectorial%20grafico%20Mza%20Rv.pdf.

43. ¿Hacia un consumo sostenible en los hogares? Tendencias y políticas en los países de la OCDE. Organización de Cooperación y Desarrollo Económicos, Septiembre 2002, http://www.oecd.org/dataoecd/28/26/1938992.pdf


44. Unión Europea, Etiqueta ecológica, http://europea.eu/scadplus/scadplus/leg/es/lvb/128020.htm.

45. Centro Europeo del Consumidor (CEC) de España, Ayuda al consumidor – Sus derechos – Derechos básicos de los consumidores en España – Etiquetado, http://cec.consumo–inc.es/cec/secciones/Ayuda/Derechos/Espana/Derechos/Etiquetado_es.asp

46. Jaakko Pöyry Consulting Oy en Raw Material Resources – Secondary Fiber Su-pply de “Economics of the Pulp and Paper Industry, 1998 Helsinki (Finlandia) ISBN 952–5216–00–4.

47. Acción COST E48 – Unión Europea. 48. Mutje, P., El reciclado: limitaciones y perspectivas. Conferencia en el Taller para

una Acción Estratégica Regional de Celulosa y Papel en el MERCOSUR, RIA-DICYP. Valdivia, Chile, 28 de Octubre de 2006, http://www.riadicyp.org.ar//index.php?option=com_content&task=view&id=25&Itemid=30.

49. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, Foro de Ministros de Medio Ambiente de América Latina y el Caribe, http://www.pnuma.org/foroalc/esp/reuniones/index.htm.

50. Política Nacional de Producción Limpia y Consumo Sustentable – Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable (SAyDS), http://www2.medioambiente.gov.ar/documentos/uplcs/politica_produccion_limpia.pdf.

51. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, Informe de la Pri-mera Reunión de Expertos de Gobierno de América Latina y el Caribe sobre Producción y Consumo Sostenibles, Buenos Aires – Argentina, 23 al 25 de abril de 2003, http://www.un.org/esa/sustdev/sdissues/consumption/Marrakech/informeArgentina.pdf.

52. Comunicado Ministerial, Reunión de Ministros de Medio Ambiente del MER-COSUR, Montevideo, República Oriental del Uruguay, 9 de octubre de 2003, http://www2.medioambiente.gov.ar/mercosur/documentos/comunicado_mi-nisterial_montevideo.htm.

53. Contribución de la Segunda Reunión de Expertos de Gobierno sobre Consu-mo y Producción Sostenibles de América Latina y el Caribe para la Elaboración de una Estrategia Regional, Managua, Nicaragua, 15 y 16 de octubre de 2003. http://www.un.org/esa/sustdev/sdissues/consumption/marrakech/Contribuccion2reunion.pdf.

54. Consumers Internacional, Reunión internacional de expertos Programa de 10 años para la Producción y el Consumo Sustentables, Marrakech, Marruecos, 16–19 de junio de 2003, www.consumidoresint.cl/documentos/medioambiente/marruecosjul03.doc.

55. Globalización y Medio Ambiente: Lecciones desde las Américas, Grupo de Trabajo sobre Desarrollo y Medio Ambiente en las Américas, The Heinrich Böll Foundation North America, Versión español: los autores & Heinrich Böll


Foundation North America, Septiembre de 2005, http://ase.tufts.edu/gdae/policy_research/Boell–LessonsAmericas–Spanish.pdf.

56. Unión Mundial para la Naturaleza (UICN), WANI en América de Sur, Dere-cho ambiental, http://www.sur.iucn.org/wani/derecho.htm.

57. The IPPC Directive, Summary of Directive 96/61/EC concerning integrated pollution prevention and control (the IPPC Directive),http://ec.europa.eu/environment/ippc/index.htm.

58. Prevención y control integrados de la contaminación: Directiva IPPC,http://europa.eu/scadplus/printversion/es/lvb/128045.htm.

59. EUR–Lex, Directiva 96/61/CE del Consejo de 24 de septiembre de 1996 relativa a la prevención y al control integrados de la contaminación, http://europa.eu.int/smartapi/cgi/sga_doc?smartapi!celexapi!prod!CELEXnumdoc&lg=es&numdoc=31996L0061&model=guichett.

60. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC), Reference Document on Best Available Techniques in the Pulp and Paper Industry, December 2001, http://www.jrc.es/pub/english.cgi/0/733169.

61. Effluent Guidelines, Pulp and Paper Rulemaking Actions, Final Pulp and Paper Cluster Rule, http://www.epa.gov/OST/pulppaper/cluster.html.

62. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, Ginebra, 17 a 21 de junio de 2002, preparativos para la conferencia de las partes, http://www.pops.int/documents/meetings/inc6/sp/INC6–10.PDF.

63. Directrices sobre Mejores Técnicas Disponibles y orientación provisoria sobre Mejores Prácticas Ambientales según el Artículo 5 y el Anexo C del Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes, Di-ciembre 2004, http://www.pops.int/documents/batbep_advance/BAT–BEP–ESPANOL09032005.pdf.

64. Acuerdo entre el Ministerio y ASPAPEL LA INDUSTRIA PAPELERA “SE MOJA”, http://www.mma.es/publicacion/ambienta/marzo2006_53/25aspapel532006.pdf.

65. Fuente: Unidad de Producción Limpia y Consumo Sustentable. Secre-taría de Ambiente y Desarrollo. Sustentable de La Nación. 2006,http://www.medioambiente.gov.ar/?idseccion=12%20&aplicacion=infofoto&IdArchivo=105.

66. Proyecto de Ley, Marco Regulatorio para la Industrialización de Pulpas Celu-lósicas y de Papel, Nº de Expediente 3171–D–2006, Trámite Parlamentario 69, junio 2006, http://www1.hcdn.gov.ar/proyxml/expediente.asp?fundamentos=si&numexp=3171–D–2006.

67. FAO FORESTRY PAPER 129, Environmental impact assessment and environ-mental auditing in the pulp and paper industry, ISBN 92–5–103794–9, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 1996.

68. Nitrogen Oxides Control Techniques, http://www.epa.gov/eogapti1/module6/nitrogen/control/control.htm.


69. EPA, Basic Concepts in Environmental Sciences, Module 6: Air Pollutants and Control Techniques Sulfur Oxides Control Techniques, http://www.epa.gov/eogapti1/module6/sulfur/control/control.htm.

70. EPA, Basic Concepts in Environmental Sciences, Module 6: Air Pollutants and Control Techniques Particulate Matter, http://www–epa.gov/eogapti1/module6/matter/matter.htm.

71. EPA, Basic Concepts in Environmental Sciences, Module 6: Air Pollutants and Control Techniques Volatile Organic Compounds, http://www.epa.gov/eogapti1/module6/voc/volatile.htm.

72. Odor control technology summary, http://www.odor.net/images/ThermalOxidation.pdf.

73. Section V. C. Guidance by source category: Annex C, Part II Source Categories. Production of pulp using elemental chlorine or chemicals generating elemental chlorine for bleaching. Draft 15/04/04.

74. Hynninen, P. y Viljakainin, E. “Nutrient dosage in biological treatment of was-tewaters”, TAPPI JOURNAL, May 1995, Vol. 78(5).

75. Joyce, T. W., Petke, W. H. “Effluent Decolorization Technologies For The Pulp And Paper Industry”, Water Resources Research Instilute of the University of North Carolina, August 1983.

76. Ramsay, K., Manolescu, D., Wentzell, P., Winik, C. “Economic benefits achie-ved from an odor reduction Project”, Tappi Journal, Vol. 2(1), 10–15, 2003.

77. Generalitat Valenciana, Educación ambiental, http://www.cma.gva.es/areas/educacion/educacion_ambiental/educ/ippc/htms/principales_contenidos_ley_ippc/mtds.htm.

78. Prevención y control integrados de la Contaminación, Registro Estatal de Emisiones y Fuentes contaminantes, EPER–España, http://www.eper–es.es/ver.asp?id=1044&Doc=1213&index=4.

79. Resource Planning and Development Commission, “Development of new environmental emission limit guidelines for any new bleached eucalypt kraft pulp mill in Tasmania, Volume 1”, August 2004. http://www.rpdc.tas.gov.au/__data/assets/pdf_file/0007/66328/Final_Report_Vol1.pdf.

80. Latinoamérica: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente Oficina Regional para América Latina y el Caribe, División de Desarrollo de Políticas y Legislación (DPDL), http://www.pnuma.org/deramb/dpdl.php.

81. España: Induambiental, Legislación Autonómica, Nacional y Europea, http://es.geocities.com/picolobo2002/legislacion.html.

82. Comisión Centroamericana de Ambiente y Desarrollo (CCAD), http://www.ccad.ws/ecoportal/legislacion/lgt.htm.

Fecha de consulta de todas las páginas web: 25/03/2008.

ANEXO I

PANORAMA DE LOS PAÍSES MIEMBROS DE LA RIADICYP

Panorama de la Industria Celulósica Papelera ArgentinaLa República Argentina es un país soberano, organizado como república re-

presentativa y federal, situado en el extremo sur de América. Por su extensión es el segundo estado de América del Sur, cuarto en el continente americano y octavo en el mundo, considerando solamente la superficie continental sujeta a su soberanía efectiva de 2.8 millones de km2. Pero tomando en cuenta las islas Malvinas, Geor-gias del Sur, Sandwich del Sur y Aurora, administradas por el Reino Unido pero reivindicadas por la Argentina como parte integral de su territorio, más el área antártica reclamada al sur del paralelo 60° S, denominada Antártida Argentina y que incluye a las islas Orcadas del Sur y Shetland del Sur, la superficie total se eleva a casi 4 millones de km2.

Su territorio está dividido en 23 provincias y una ciudad autónoma: Buenos Aires, capital de la Nación y sede del gobierno. Cuenta con una población de casi 40 millones de habitantes, con un PBI correspondiente al año 2006 de 212 mil millo-nes de U$S y un PBI per cápita de 5300 U$S/año.

Su territorio continental limita al norte con Bolivia y Paraguay, al noreste con Brasil, con Chile en toda su frontera occidental y al este con Uruguay. Posee un límite marítimo de 4000 km. sobre el océano Atlántico y un litoral fluvial de 1000 km. sobre ríos con salida al mar. No tiene costas sobre el océano Pacífico. Este litoral atlántico más algunos ríos de envergadura, como el Paraná y el Uruguay, le permiten contar con puertos de ultramar en distintas regiones del litoral marítimo y fluvial.

Bosques nativos y cultivados en argentinaBOSQUE NATIVOS

Se identifican los siguientes tipos de formaciones boscosas: Selva Misionera, Selva Tucumano –Boliviana, Parque Chaqueño (proporcionalmente el de mayor superficie), Monte Espinal y Bosque Patagónico que suman aproximadamente 33 millones de ha. En general predominan las latifoliadas y solo se encuentran unas pocas coníferas nativas, tal como las araucarias de Misiones y la Patagonia, un po-docarpus en el noreste y 6 especies más en el norte de la Patagonia (alerce, mañiú macho y hembra, ciprés de la cordillera por citar algunos).

ARGENTINA

Mirtha Maximino


La disminución de superficies boscosas se ha debido principalmente al avance de la agricultura y ganadería mientras que la tala selectiva no planificada ha resul-tado en la disminución de la calidad florística de los bosques nativos y la merma de su valor industrial. Por estas causas los bosques se encuentran empobrecidos en su composición.

BOSQUES CULTIVADOS

En concordancia con las regiones ecológicas más favorables aunque sin ocupar las mejores tierras que se destinan a la agricultura y ganadería intensiva, se han de-sarrollado las plantaciones forestales con especies exóticas de rápido crecimiento. No solo ha influido las condiciones ecológicas, sino que en este caso tiene fun-damental importancia la localización estratégica respecto a los centros poblados, especialmente Buenos Aires y la existencia de plantas celulósicas, lo que dio como resultado la formación de polos o cuencas forestales.

Hoy día, casi el 80% de las plantaciones se encuentran en la denominada “Me-sopotamia” (provincias de Entre Ríos, Corrientes y Misiones) y Buenos Aires–Delta debido a la cercanía con la Capital Federal y el Gran Buenos Aires. Además se en-cuentra en el corredor del MERCOSUR (unidas a Paraguay, Brasil y Uruguay).

De acuerdo a la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGPyA) y estimaciones de Braier, 2004, la Argentina cuenta con 1,1 millones de ha de bosques cultivados, también denominados bosques implantados. Esta super-ficie es muy baja en relación con su potencial; ya que el área con aptitud forestal superaría los 10 millones de hectáreas.

Industrias forestales en ArgentinaEl inicio de la industria forestal se basó en los bosques nativos, pues las prime-

ras forestaciones comenzaron en los años 1930 y recién en los años ´50 se generaron forestaciones orientadas a su uso industrial (en especial el rubro celulósico).

Según la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGPyA) el 86% del total de toneladas de rollizos de bosques cultivados se destinaron a la producción de pasta celulósica y a la provisión de madera para aserraderos; el 14% restante se distribuyó en la producción de tableros de fibras y partículas, compensa-dos, chapas, laminados y durmientes, como se muestra en la Figura 1. En la Figura 2 se presenta la distribución de las especies por tipo de industria.

Industria celulósicaComo puede apreciarse en la Figura 3 la producción total de pulpas para papel

tuvo un incremento del 26% en el año 2004 respecto al 2002, alcanzándose en el año 2006 una producción de 1 millón de toneladas. Esto se debió principalmente a una menor capacidad ociosa de las plantas ya que no se ha registrado aumento de la capacidad instalada de las mismas.

Anexo I. Panorama de los países miembros de la RIADICIP | 449

Pasta celulósica

47%

Compensado, laminados 2%Tableros de partículas 5%

Tableros de

fibras 7%

Madera aserrada 39%

FIGURA 1.Consumo de rollizos por Industria.

Pasta mecánica no se produce en el país; de todas maneras se importa muy baja cantidad (1000 t/anuales).

Se presentan en la Tabla 2 la identificación y características de las empresas productoras de pasta celulósica existentes en el país. La exportación mostrada antes corresponde fundamentalmente a pasta química de madera.

%

FIGURA 2.Distribución de especies por Industria. Fuente: SAGPyA.

Pino Araucaria Eucalipto Paraiso Salicáceas Otras

PASTA CELULÓSICA

0

20

40

60

80

MADERA ASERRADA

TABLEROS FIBRAS

TABLEROS PARTÍCULAS

COMPENSADO LAMINADOS

PRODUCCIÓN EXPORTACIÓN IMPORTACIÓN

x 10

00 t

400

600

800

1000

1200

200

FIGURA 3.Datos de Producción, Exportación e Importación de Pastas de Argentina (FAOSTAT 2008). Fuente: SAGPyA.Producción: Pulpa química de madera, semiquímica y otras fibras. Exportación: Pulpa química de madera. Importación: Pulpa mecánica, química blanqueada, sulfito blanqueada.

2002 2004 2006


Tabla 2. Empresas productoras de pasta celulósica

EmpresaUbicación

geográficaPulpa producida Materia prima

Producción

(T/ Año)

Alto Paraná S.A.Puerto Esperanza.

Misiones

Química kraft blanqueada, fibra larga.

Pulpa de mercadoPino (ppalm.taeda) 350000

Benfide (*)Puerto Piray.

Misiones

Química al bisulfito de Ca, fibra corta.

Pulpa de mercadoEucaliptus 36000

Celulosa

Argentina S.A.

Capitán Bermúdez.

Santa Fe

Química Kraft blanqueada, fibra corta.

Integrada

Eucaliptus

(Princ. grandis)145000

Ledesma S.A.

Agrícola Industrial

Libertador General

San Martín. Jujuy

Química a la soda antraquinona.

Integrada

Bagazo de caña de

azúcar71300

Massuh S.A.Quilmes.

Buenos Aires

Semiquímica al sulfito neutro

blanqueada, fibra corta. Integrada

Eucaliptus (Princ.

viminalis y grandis)48000

Papelera del NOA

S.A.

Río Blanco. Palpalá.

Jujuy

Química Kraft, mezcla fibra corta y

larga. Integrada.Pino y fibra corta 45000

Papel Misionero

SAIFC Capioví. Misiones Química Kraft no blanqueada. Integrada Pino (elliotii y taeda) 95000

Papel Prensa S.A.San Pedro.

Buenos Aires

Quimimecánica soda sulfito

blanqueada, fibra corta. IntegradaSauces y álamos 132000

Papelera

Tucumán (*)Lules. Tucumán

Química soda – antraquinona.

Integrada

Bagazo de caña de

azúcar54576

Productos Pulpa

Moldeada (*)Cipoletti. Rio Negro

Semiquímica sulfito neutro,

blanqueada, fibra corta20400

Datos proporcionados por la AFCyP, a excepción de (*).

PAPELES Y CARTONES

El aumento de la producción de papeles y cartones fue del 12% entre los años 2002 y 2004 y se canalizó principalmente al mercado externo. La producción alcan-zó en el año 2006 1,67 millón de toneladas según datos de la FAO. La evolución de la producción, exportación e importación de papeles y cartones se muestra en la Figura 4.

Según los datos de la Asociación de Fabricantes de Celulosa y Papel de Argen-tina (AFCyP) la producción nacional, exportación e importación por tipo de papel presentaron las siguientes evoluciones al año 2004.

De acuerdo a la información presentada por la AFCyP se han relevado 15 establecimientos que fabrican exclusivamente papel y 7 fábricas integradas, men-cionadas en la Tabla 2.


PRODUCCIÓN EXPORTACIÓN IMPORTACIÓN

x 10

00 t

600

900

1200

1500

1800

300

0

FIGURA 4.Producción, Exportación e Importación de papeles y cartones (FAOSTAT 2008)Newsprint, Impresión y escritura, otros papeles y cartones.

2002 2004 2006

DIARIOS IMPRESIÓN EMBALAJE

x 10

00 t 500

600

700

800

900

400

300

FIGURA 5.Producción Nacional, Tipo de Papel.

2002 2003 2004

HIGIÉNICO OTROS

200

100

0


x 10

00 t

60

80

100

120

40

FIGURA 6.Exportación, Tipo de Papel.

2002 2003 2004

HIGIÉNICO OTROS TIPOS

20

0


FIGURA 7.Importación,

Tipo de Papel.

2002 2003 2004


x 10

00 t

150

200

250

300

100

HIGIÉNICO OTROS TIPOS

50

0

350

400

Tabla 3. Empresas productoras de papel

Empresa Ubicación geográfica Tipo De Papel Producción (t/ año)

Cartocor S. A.Arroyito.

Córdoba (Complejo Arcor)Papel en bobinas 39800

Celulosa Campana Zárate. Buenos Aires

Bobinas, papel higiénico, pañuelos,

rollos de cocina, servilletas, sulfito,

toallas, bobinas industriales

30000

(capacidad instalada)

Cifive SAIC Recreo Sur. Santa Fe Cartón 8500

Inversora Ranelagh SA

(Zucamor SA)

Ranelagh, Berazategui

Buenos Aires

Papel onda y liner para cartón

corrugado77000

KCK (Kimberley Clark

Argentina)

San Lui, Pilar (Bs. As.)

Bernal (Bs. As)Domésticos y sanitarios

Massuh S.A.División.

Papeles Especiales

San Justo. La Matanza.

Buenos Aires

Papel obra blanco, papel base para

encapar y papel cartulina.52800

Massuh S.A.La Matanza

Buenos Aires

Papel obra blanco, papel base para

encapar y papel cartulina.3520

Papelera BerazateguiBerazategui

Buenos Aires2000

Papelera del Plata S.A. Zárate, Buenos Aires Domésticos y sanitarios 75000

Papelera del Sur /

Interpack S. A.

Tornquist,

Buenos AiresCartulina encapada para envases 88000

Papelera Entre Ríos S.A. Paraná, Entre Ríos Papeles y cartones para uso industrial 16280

Papeles PM SAICSan Martín,

Buenos Aires

Papeles con 100% de pasta virgen

papeles con alto porcentaje de

reciclado.

7371

Rainap SA Garín, Buenos AiresPapel reciclado tipo onda Papel usado

de deshecho20000

Smurfit Kappa S.A.Coronel Suarez,

Buenos AiresEmbalaje 47000

Witcel S.A. Zárate, Buenos Aires Rollo, resmas 16000


DOCENCIA, INVESTIGACIÓN Y SERVICIOS DE TRANSFERENCIA EN CELULOSA Y PAPEL Celulosa y Papel. Centro de Investigación para el Estudio de la Celulosa y el Papel. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). (Buenos Aires) • Recursos Humanos: 14 personas, 6 Ingenieros Químicos, 6 técnicos (2 de ellos

estudiantes de IQ), 1 secretaria y 1 apoyo. • Actividades: fundamentalmente Asistencia Técnica (realizan aproximadamen-

te 700 trabajos por año). • Docencia: se dicta un curso introductorio a las Tecnologías de la Celulosa y el

Papel para personal de la Industria.

Programa en Investigación en Celulosa y Papel (PROCyP). Facultad de Ciencias Exac-tas, Químicas y Naturales. Universidad Nacional de Misiones. (Posadas, Misiones). • Recursos Humanos: 15 personas entre Investigadores, técnicos y auxiliares

estudiantes. • Actividades: 1) Docencia: –Maestrías en Ciencias y en Tecnología de Madera, Celulosa y Papel (desde

1995), en conjunto con la Facultad de Ciencias Forestales de Eldorado. –Orientación en Tecnología de Pulpa y Papel de la carrera de Ingeniería Quími-

ca (a partir de 1996). –Tecnicatura Universitaria en Celulosa y Papel (desde 2003). 2) Investigación: –“Caracterización de pulpas kraft de Eucalyptus grandis tratadas con fosfonatos

en las etapas de blanqueo TCF”. Directora: María Cristina Area; Co –Director: Fernando E. Felissia.

–“Aplicación de fosfonatos en pulpas kraft blanqueadas ECF”. Directora: María Cristina Area; Co –Director: Fernando E. Felissia.

–“Materias primas para la producción de pulpas moldeadas”. Directora: Gracie-la B. Gavazzo.

–“Papeles en Contacto con Alimentos” Directora: Graciela B. Gavazzo. –“Estudio de la actividad ligninolítica de especies de hongos de pudrición blanca

de la provincia de Misiones para la aplicación en procesos de pulpado”. Directora: Laura L. Villalba.

–“Utilización de hongos de pudrición blanca de la provincia de Misiones para su aplicación en procesos de bioremediación”. Directora: Laura L. Villalba.

–“Caracterización morfológica con fines papeleros de la madera de Eucalyptus grandis implantada en la mesopotamia Argentina”. Director: Carlos E. Núñez.

3) Vinculación tecnológica y Servicios a la industria celulósico –papelera.


Instituto de Tecnología Celulósica (ITC). Facultad de Ingeniería Química. Universi-dad Nacional del Litoral (Santa Fe). • Recursos Humanos: 23 personas entre Investigadores, becarios, técnicos y pa-

santes en Investigación. • Actividades: 1) Formación de Recursos Humanos �Asignaturas de grado: –“Aspectos Básicos de la Fabricación de Pulpas Celulósicas y Papeles”. (Optativa

de Licenciatura en Química). –“Fundamentos de la Producción de Pastas Celulósicas”. (Optativa de Ingeniería

Química). �Trabajo Final de la carrera de Licenciatura en Química. �Becarios de pre y posgrado: Cientibecas, Pasantías en Investigación; Becarios

de Doctorado de Conicet y ANPCyT. �Educación continuada de profesionales de la Industria Celulósico – Papelera

(Cursos de temas específicos en Universidad o en Planta). 2) Investigación y desarrollo –“Refino no convencional de pastas químicas”. Director: Juan Carlos Formento

– Aldo A. Lossada. –“Propiedades requeridas en los papeles partiendo de su uso final”. Director:

Elías J. Matta. –“Propiedades ópticas de materiales. Fundamentos y aplicaciones”. Director:

Elías J. Matta. –“Tratamientos oxidativos de pulpas lignificadas”. Director: Miguel A. Zanuttini. –“Nuevas experiencias en pulpado mecánico con rueda de crestas Zigzag”. Direc-

tor: Luis R. Mina. –“Modificaciones enzimáticas de fibras celulósicas de papeles reciclados”. Direc-

tora: Mirtha Maximino. –“Derivados de celulosa de alto valor agregado”. Directores: Mirtha Maximino

– Luis Mina. 3) Servicios a la Industria en el área Celulósico –Papelero.

Bibliografía 1. Braier, G. “Tendencias y perspectivas del sector forestal 2020. Argentina”.

FAO. 2. Sánchez Acosta, M.; Vera, L. “Situación foresto industrial de Argentina al

2005”. III Simposio Iberoamericano de Gestión y Economía Forestal. Ubatuba. San Pablo. Brasil. 2005.

3. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos (SAGPyA) de la Na-ción. Argentina. FAO: http://faostat.fao.org/

4. Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación, Jefatura de Mi-nistros. “Series estadísticas forestales 2000-2006”. Argentina.

El territorio de Brasil está formado por 851 millones de hectáreas, de las cuales 350 millones componen el bosque Amazónico, 55 millones son áreas protegidas y 20 millones son ciudades, lagos, autopistas y pantanos. El sector de celulosa y papel, en 2007, tenía 2,8 millones de hectáreas de bosque nativos preservados y 1,7 millones de hectáreas de bosque implantado. Brasil, en 2006, reforestó 297,1 mil hectáreas de eucalipto y 25,7 mil hectáreas de pinos. El sector de celulosa y papel de Brasil participa del PIB nacional con un porcentaje de 1,4%, exportando US$ 3,4 billones anuales con un saldo comercial de US$ 2,5 billones. En 2007 Brasil produjo 75 mil toneladas de fibra larga blanqueada frente a 1,4 millones de toneladas de fibra larga no blanqueada. Cuando se trata de fibra corta la situación es diferente, produciendo 9,56 millones de toneladas anuales de fibra blanqueada frente a 400 mil toneladas de fibra no blanqueada. Estos datos son actualizados anualmente por la BRACELPA (Associação Brasileira de Celulosa e Papel). Brasil es el sexto productor mundial de celulosa, con predicción de ocupar rápidamente el cuarto lugar, después de Estados Unidos, Canadá, y China. São Paulo produce el 29% de la celulosa del país seguido de Espirito Santo con un 19% de la producción. Además de Bahia, que está en la región Este de Brasil, comenzó a surgir un fuerte interés en la industria de celulosa en la región Sur, específicamente en Río Grande do Sul. La producción de celulosa está concentrada en siete empresas principales que fabrican el 87% del total. La participación extranjera en la fabricación de celulosa, represen-tada por Cenibra, Norske Skog, International Paper, Rigesa y Stora Enso, es cerca del 20%. La fabricación de papel está estable en décimo-primer lugar mundial, con 220 empresas productoras, de las cuales el 45% están en el estado de São Paulo, y esta concentración de producción equivale al 93% de toda la producción del sur-sudeste. Las siete mayores empresas producen el 56% del papel del país.

Históricamente, los Brasileros han alertado que una única empresa mundial, (International Paper), fabrica anualmente 16 millones aproximadamente de tone-ladas de celulosa, que equivale a US$ 25 billones, mientras que Brasil produce en su totalidad menos de 12 millones de toneladas. Sin embargo, es muy fuerte el deseo de las empresas Brasileñas de estar entre los mayores productores de celulosa a nivel mundial. La disputa con grupos extranjeros por la adquisición de la empresa Ripasa

BRASIL

Song Won Park


en 2004 por el consorcio igualitario entre VCP y Suzano mostró que las empresas brasileñas deben crecer para no ser absorbidas por las empresas extranjeras. Este crecimiento es fuertemente apoyado por los recursos del BNDES (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social). Probablemente este es el sector industrial privado que el BNDES mejor conoce, y pretende obtener mejores detalles todavía, tal como el mapa completo del parque industrial y la definición de políticas que incluyan claramente las pequeñas empresas de papel. Esta directiva es explicada también por la capacidad del sector para generar trabajo, de 110 mil empleos direc-tos. En diez años, desde 1997 a 2007, el sector invirtió US$ 12 billones y aumentó su capacidad instalada en 36%, pero en estos mismos diez años su producción de celulosa aumentó en 88%, mostrando un potencial de aumento mayor que su capa-cidad instalada. Para la fabricación de papel, en este periodo la capacidad instalada aumentó 36% y la producción aumentó 38%. Brasil tiene una de las mayores tasas de reciclaje de fibra, alcanzando en algunos años casi el 70%, debido a factores económicos y casi exclusivamente para fabricar papel de empaque. Brasil también tiene una de las mayores productividades del mundo en reforestación, con 40 me-tros cúbicos de eucalipto por hectárea, y uno de los menores costos de producción de celulosa Kraft blanqueada, lo que muestra que el país dejó hace mucho tiempo atrás la curva de aprendizaje y tiene hoy un conocimiento asentado en reforestación y en procesamiento de eucalipto. Para la fabricación de papel, a pesar del buen co-nocimiento en uso de fibras cortas, todavía existen algunos aspectos de aprendizaje que deben ser resueltos en tecnología de fabricación y principalmente en logística y distribución. La Tabla 1 presenta la lista de los principales aumentos de capacidad de producción de celulosa previstos o en fase de ejecución, ya sean nuevas o expan-siones existentes.

Tabla 1. Proyectos para aumento de la capacidad de producción de celulosa

Empresa EstadoCapacidad

(mil ton / año)

Inversión

(US$ millones)

Año de

operaciónSituación

Aracruz RS 1300 1800 2010 aprobado

Stora Enso RS 1000 1500 - en análisis

VCP RS 1300 1500 2011 en análisis

VCP MS 1350 1500 2009 aprobado

Cenibra MG 680 - en análisis

La perspectiva es crecer anualmente el 6%, lo que significa duplicar la produc-ción de celulosa en 10 años. Estos datos fueron extraídos del estudio "Valor-Análise Setorial" y del artículo "Crescimento de Fibra" de la revista Conjuntura Econômica, ambas de 2005. Para actualizar las informaciones se recomienda utilizar la "Guía de Compras" de ABTCP (Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel) y también los números consolidados de Bracelpa, que es la asociación de fabricantes brasileños.

Comparando la magnitud del sector industrial de Brasil con el número de in-vestigadores científicos, queda claro que se debería contar con un número mayor


de investigadores en celulosa y papel. Se presenta en la Tabla 2 la lista de las institu-ciones de investigación en Brasil.

Tabla 2. Instituciones de Investigación Académicas e Industriales en Brasil

Institución Académica Faculdade de Engenharia Química de Lorena – USP

centro de investigación: Departamento de Biotecnología

contacto: André Ferraz

cargo: Professor

e–mail: [email protected]

dirección: CP 116

CEP: 12600–000

teléfono: +(5512) 3159–5018

telefax: +(5512) 31633165

ciudad/estado/pais: Lorena/São Paulo/Brasil

página web: http://www.debiq.faenquil.br/aferraz/

Institución AcadémicaEscola de Engenharia da Universidade Federal de

Minas Gerais

centro de investigación:Laboratório de Desenvolvimento de Processos

Químicos do Departamento de Engenharia Química

contacto: Marcelo Cardoso

cargo: Professor Adjunto

e–mail: [email protected] ; [email protected]

dirección: Rua Espírito Santo 35

CEP: 30160030

teléfono: +5531 32381780 ; +5531 32381783

telefax: +5531 32381789

ciudad/estado/pais: Belo Horizonte / Minas Gerais /Brasil

página web: www.deq.ufmg.br

Institución Académica Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

centro de investigación: Departamento de Engenharia Química

contacto: Song Won Park

cargo: Professor Assistente


dirección: Av. Luciano Gualberto 380 trv.3

CEP: 05508–900

teléfono: +5511 3091 1171

telefax: +5511 3813 2380

ciudad/estado/pais: São Paulo/ São Paulo/Brasil


Institución AcadémicaEscola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

– Universidade de São Paulo

centro de investigación: Laboratório de Química, Celulose e Energia

contacto: Francides Gomes da Silva Júnior

cargo: Professor Livre Docente


dirección: Av. Pádua Dias, 11

CEP: 13418–900

teléfono: +5519–3436–8665

telefax: +5519–3436–8666

ciudad/estado/pais: Piracicaba / São Paulo /Brasil

Institución Académica Faculdade de Ciências Agronômicas – UNESP

centro de investigación: Celulose e Papel

contacto: Cláudio Angeli Sansígolo

cargo: Professor Livre Docente


dirección: Caixa Postal 237

CEP: 18603–970

teléfono: +5514 3811–7168

telefax: +5514 3811–7168

ciudad/estado/pais: Botucatu / São Paulo / Brasil

Institución AcadémicaInstituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de

São Paulo SA

centro de investigación: Centro de Produtos Florestais

contacto: Maria Luiza Otero D´Almeida

cargo: Chefe de Agrupamento de Celulose e Papel


contacto: José Mangolini Neves

cargo:Pesquisador Sénior de IPT (também Prof.Livre Docente

da USP)



CEP: 01064–970

teléfono: +5511 3767 4403

telefax: +5511 3767 4098


Institución Académica Instituto de Química de São Carlos da USP

centro de investigación: Grupo de Físico–Química Orgânica

contacto: Antonio Aprígio da Silva Curvelo

cargo: Professor Titular


dirección: Av. Trabalhador São Carlense, 400


CEP: 13.560–970

teléfono: +5516–33739938/5516–33739951

telefax: +5516–33739952

ciudad/estado/pais: São Carlos / São Paulo /Brasil

Institución Académica Universidade Federal de Minas Gerais

centro de investigación: Departamento de Químca– Instituto de Ciências Exatas

contacto: Dorila Piló Veloso

cargo: Professora Titular


dirección:Avenida Antônio Carlos 6627 – Cidade Universitária–

Pampulha

CEP: 31270–901

teléfono: +55 (31) 3499–5747

telefax: +55 (31) 34995700

ciudad/estado/pais: Belo Horizonte / Minas Gerais /Brasil

Institución Académica Universidade Federal do Paraná

centro de investigación: Departamento de Química

Contacto: Luis Pereira Ramos

cargo: Professor



CEP: 81531–990

teléfono: +5541 3361–3175

telefax: +5541 3261–3186

ciudad/estado/pais: Curitiba / Paraná /Brasil

Institución Académica Universidade Federal do Paraná

centro de investigación: Departamento de Engenharia Química

contacto: Carlos Itsuo Yamamoto

cargo: Professor



CEP: 81531–990

teléfono: +5541 3361–3188

telefax: +5541 3266–1647

ciudad/estado/pais: Curitiba / Paraná /Brasil

Institución Académica Federal University of Viçosa

centro de investigación: Department of Forestry Engineering

contacto: Jorge Luiz Colodette

cargo: Professor Titular


dirección: Av. P. H. Rolfs s/n

CEP: 36570–000


teléfono: +5531 3899 2717

telefax: +5531 3899 2718

ciudad/estado/pais: Viçosa/Minas Gerais/Brasil

Institución AcadémicaServiço Nacional de Aprendizagem Industrial

– SENAI

centro de investigación: Escola SENAI Theobaldo De Nigris

contacto: Manoel Manteigas de Oliveira

cargo: Diretor


dirección: Rua Bresser 2315

CEP: 03162–030

teléfono: +(5511)6097–6311

telefax: +(5511)6097+6309


Institución AcadémicaServiço Nacional de Aprendizagem Industrial

– SENAI

centro de investigación: Cetcep Centro de Tecnologia em Celulose e Papel

contacto: Geraldo Coelho

cargo: Coordenador dos Serviços Técnicos e Tecnológicos


dirección: Av. Presidente Kennedy, 66

CEP: 84261–400

teléfono: +5542 3271–4700

telefax: +5542 3271–4700

ciudad/estado/pais: Telêmaco Borba/Paraná/Brasil

Institución Industrial Aracruz Celulose S.A.

centro de investigación: Centro de Pesquisa e Tecnologia – CPT

contacto corporativo: Ergilio Claudio–da–Silva, Jr.

cargo: Gerente Corporativo de Tecnología


contacto para tecnologia florestal: Gabriel Dehon

cargo: Gerente da Tecnologia Florestal


contacto para

desenvolvimento de produtos:Carlos Augusto Santos

Cargo: Gerente de Desenvolvimento Produtos


dirección: Unidade Barra do Riacho, Rod. Aracruz, km.25.

CEP: 29197–900

teléfono: +5527 3270–2777/ 2562

telefax: +5527 3270–2379

ciudad/estado/pais: Aracruz/ Espírito Santo/Brasil


Institución Industrial Cia Suzano de Papel e Celulose

centro de investigación: Pesquisa e Desenvolvimento – Área Industrial

contacto: Vail Manfredi

cargo:Gerente de Pesquisa e Desenvolvimento – Área

Industrial


dirección: Rua Dr Prudente de Morais 4006

CEP: 08613–900

teléfono: +5511 4745–5618

telefax: +5511 4748–6977

ciudad/estado/pais: Suzano / São Paulo / Brasil

Institución Industrial Celulose Nipo–Brasileira S.A.

centro de investigación: Departamento de Controle de Qualidade – DEQUA

contacto: Dionísio Laurindo Pimenta

cargo: Gerente do departamento de controle de qualidade


teléfono: +55 31 3829–5799

telefax: +55 31 3829–5844

centro de investigación: Pesquisa e Desenvolvimento

contacto: Luciana Cerqueira Souza

cargo: Consultora Técnica


teléfono: +55 31 3829–5854

telefax: +55 31 3829–5844

centro de investigación:Departamento de Planejamento e Pesquisa Florestal

– DEPLA

contacto: Luciano Amaral Rodrigues

cargo:Gerente do departamento de planejamento e pesquisa

florestal


teléfono: +55 31 3829–5040

telefax: +55 31 3829–5300

dirección: BR 381, Km 172

CEP: 35160–000

ciudad/estado/pais: Belo Oriente/Minas Gerais/Brasil

Institución Industrial Ripasa S.A. Celulose e Papel

centro de investigación: Centro de Tecnologia e Desenvolvimento

contacto: Fábio Sérgio de Almeida

cargo: Chefe de Tecnologia e Desenvolvimento


dirección: Bairro de Lageado s/n

CEP: 13465–970


teléfono: +(5519) 2108–3597; +(5519) 2108 3347

telefax: +(5519) 3406–8034

ciudad/estado/pais: Americana/São Paulo/Brasil

Institución Industrial International Paper do Brasil

centro de investigación: Gerência de P&D e Meio Ambiente

contacto: Luis Claudio Pereira

cargo: gerente de P&D e Meio Ambiente


dirección: Rodovia SP340 km 171

CEP: 13840–970

teléfono: +(5519) 3861–8279

telefax: +(5519) 3861–7534

ciudad/estado/pais: Mogi–Guaçu/São Paulo/Brasil

Institución Industrial Veracel Celulose S.A.

centro de investigación: Diretoria Industrial

contacto: Gunilla Maria Soderstam

cargo: Technology Manager


dirección:Rodovia Fazenda Brâsilandia, BA 275, KM 24, Cx

Postal 21

CEP: 45820–970

teléfono: +(5573) 3166–8939

telefax: +(5573) 3166–8901

ciudad/estado/pais: Eunápolis/Bahia/Brasil

Institución Industrial Votorantim Celulose e Papel S.A.

centro de investigación:CDTC – Centro de Desenvolvimento e Tecnologia de

Celulose

contacto: Jose Eduardo Patelli

cargo: Gerente Geral CDTC


Contacto de celulose: Vera Maria Sacon

cargo: gerente de pesquisa e tecnologia em celulose


dirección:Unidade Jacarei – Via Gal. Euryale de Jesus Zerbine,

km 84

CEP: 12340–010

teléfono: +(5512) 39541266

telefax: +(5512) 39571271

ciudad/estado/pais: Jacareí/São Paulo/Brasil


Institución Industrial Jari Celulose S.A.

centro de investigación: Gerencia de Tecnologia

contacto: Silvio Laertes Polak

cargo: Gerente de Tecnologia


dirección: Vila Munguba s/n

CEP: 68240–000

teléfono: +55 93 3736 6480

telefax: +55 93 3736 1180

ciudad/estado/pais: Monte Dourado / Pará / Brasil

Institución Industrial Lwarcel Celulose e Papel LTDA

centro de investigación: Centro de Pesquisa e Tecnologia

contacto: Pedro W. Stefanini

cargo:Gerente de Controle de Processos, Qualidade e Meio

Ambiente


dirección: Rodovia Marechal Rondon, km 303,5, LP 060, km 4

CEP: 18682–970

teléfono: +(5514) 269 5100

telefax: +(5514) 269 5101

ciudad/estado/pais: Lençóis Paulista/São Paulo/Brasil

Institución Industrial Klabin Papeis Monte Alegre/KLABIN S.A.

centro de investigación: Centro de Pesquisa e Desenvolvimento

contacto: Osvaldo Vieira

cargo: Coordenador de Pesquisa e Desenvolvimento


dirección: Fazenda Monte Alegre

CEP: 84275–000

teléfono: +(5542) 3271–5678

telefax: +(5542)3271–5751

ciudad/estado/pais: Telêmaco Borba / Paraná /Brasil

Institución Industrial Melhoramentos Papéis Ltda

centro de investigación: Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento

contacto: Paulo César Pavan

cargo: Gerente de Pesquisa e Desenvolvimento


dirección: Rod. Pres. Tancredo Neves, km 34, Caieiras – SP

CEP: 07700–000

teléfono: +5511 4441 7263 ; +5511 4441 7283

telefax: +5511 4441 7202

ciudad/estado/pais: Caieiras/São Paulo/Brasil


Institución Industrial Bahia Pulp S.A.

centro de investigación: Centro de Tecnologia e Desenvolvimento

contacto: Alberto Ferreira Lima

cargo: Gerente de Tecnologia


dirección: Rua Alfa, 1933 AIN–COPEC

CEP: 42810–290

teléfono: +(5571) 3 634–0480

telefax: +(5571) 3 634–5462

ciudad/estado/pais: Camaçari/Bahia/Brasil

Institución Industrial Voith Paper Máquinas e Equipamentos Ltda.

centro de investigación: Tissue Process Technology Center

contacto: Thomas T. Scherb

cargo: Gerente Dept. de P&D


dirección: Rua Friedrich von Voith, 825, Jaraguá

CEP: 02995–000

teléfono: +55 11 39444272

telefax: +55 11 39444383


GeneralidadesChile es el país más austral de globo terráqueo y se caracteriza por ser una

larga y delgada faja de tierra con límites naturales, al oeste por el Océano Pacífico y al este por la cordillera de Los Andes, posee una longitud total de 4.300 km y un ancho máximo de 177 km. Actualmente posee una población de 15,1 millones de habitantes.

En Chile la industria forestal es la segunda en el ranking de exportaciones después de la minería principalmente cuprífera, jugando un rol fundamental en la economía del país y que, a diferencia de la minería, el sector forestal trabaja con materia prima renovable. Actualmente Chile exporta más de 460 productos, en diversos grados de elaboración a un total de alrededor de 86 mercados repartidos en los cinco continentes, destacando en ellos países como EEUU, Japón, México, Argentina, China y Unión Europea. La capacidad de empleo del sector llega a 130 mil empleos directos y cerca de 300 mil indirectos.

En orden de importancia los principales productos generados por la industria forestal chilena son: Celulosa, Molduras, Madera Aserrada, Madera Elaborada, Tableros y Chapas, Puertas, Ventanas y Piezas para construcción, Astillas, Papel Periódico, Madera en Trozos y otros.

El sector forestalEl territorio nacional chileno comprende una superficie continental total de

75,6 mill ha, actualmente 15,5 mill ha de aptitud forestal, correspondiendo al 21% de la superficie total del territorio, en las cuales se encuentran 13,8 mill ha con bos-que nativo y 2,1 mill ha con plantaciones.

Las plantaciones forestales corresponden mayoritariamente a Pinus radiata D. Don (67,8%), Eucalyptus globulus y nitens (23,6%) y otros (16%) tales como Popu-lus spp. y Pseudotsuga menziessi.

El consumo de Pinus radiata D.Don. en los años 1970 alcanzaba apenas a 3,7 mill. m3 debido a que la superficie disponible no superaba las 500 mil ha, sin em-bargo, en el año 1974 el gobierno chileno promulga el Decreto Ley 701 de Fomento Forestal que tiene como objetivo incentivar la forestación, hasta entonces de Pinus

CHILE

Silvana Mariani Álvarez


radiata y que en los años 90 se suman forestación con Eucalyptus. Luego en 1998 este Decreto se modifica con la Ley 19.561, que adopta como principal objetivo re-gular la actividad forestal en suelos de aptitud forestal e incentivar la forestación de suelos degradados para proteger y recuperar los suelos del territorio nacional.

Este Decreto y la nueva Ley apoyada por iniciativas de investigación, mejo-ramiento genético, silvicultura y manejo forestal han permitido incrementar la productividad de sitios y localidad de materia prima y reducir la edad de cosecha, reduciendo los años de rotación.

La sustentabilidad de las plantaciones se garantiza puesto que anualmente se plantan un promedio de 45 mil ha y se replantan 60 mil ha. Además del total de hec-táreas plantadas el 61% de ellas se encuentra certificada ya sea por FSC o CERTFOR (certificación chilena reconocida por PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification).

La industria de la Celulosa y el PapelLa industria de la Celulosa y el Papel en Chile data de muchos años con per-

sonas emprendedoras que impulsaron al sector y lograron resistir periodos com-plicados, desde la instalación de la primera planta de papel, alrededor del 1900, el sector creció lentamente logrando un impulso creciente a partir de los años 1990 en adelante con la instalación de modernas plantas de mayor tecnología y capacidad de producción, tal como se aprecia en la Figura 1.

PapelLa primera planta de Papel se instaló en Limache que más tarde en 1893 se

trasladaría a la ciudad de Quillota y que utilizaba como materia prima la palma chilena (Jubaea chilensis).

FIGURA 1.Producción de celulosa

y papel en Chile.

Celulosa fibra larga Celulosa fibra corta

Papel periódico Papel Tissue.

01995

Mile

s to

n

Años

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

2000 2005 2006


Cabe destacar que entre las fábricas más antiguas de Papel en Chile y aún en funcionamiento es la empresa Schoor&Concha, ubicada en la ciudad de Talca que comenzó a operar en 1907 y que sigue produciendo hasta hoy día.

Luego la Compañía Manufacturera de Papeles y Cartones en 1920 que inició produciendo 2.200 ton/año entre papeles de envolver y cartones.

Durante los años 1980 a 1982 la recesión mundial afecto gravemente al sec-tor, sin embargo, la perseverancia y trabajo se antepusieron para proyectar nuevas inversiones y transferencia de nuevas tecnologías que permitieron incrementos importantes en la producción de papeles, cartones y cartulinas que continúan hasta la actualidad.

Tabla 1. Producción de papeles por planta año 2007

Empresa PlantaProducción

(miles de ton)Producto

CMPC Papeles S.A.

Cartulinas Planta Maule 185 Cartulinas reverso café, blanco y crema.

Cartulinas sin estucoCartulinas Planta Valdivia 40

Planta INFORSA 180 Papel periódico, roneo, voluminoso.

Planta Papeles Cordillera

S.A.300

Envolver (kraft blanco, kraft monolucido,

seda blanco), bond blanco, corrugar

(liner, test liner, onda), embalaje

CMPC Tissue S.A.Planta Puente Alto NEI Papel higiénico, toalla, servilleta,

sanitarios (pañales y toallas femeninas)Planta Talagante NEI

Norske Skog Planta BíoBío 130 Papel periódico, papel base mural.

Papeles Carrascal S.A. Planta Quinta Normal 46Papel corrugar (test liner, kraft blanco

y médium)

Compañía Papelera

del Pacífico S.A.

Planta San Francisco de

Mostazal100

Papel corrugar (test liner, onda, onda

encolado)

SCA (Svenska Celulosa

Aktiebolaget)Planta PISA Lampa NEI

Papel higiénico, toalla, servilleta,

sanitarios.

Schorr & Concha S.A. Planta Talca 7,2 Corrugar (liner, onda)

NEI: No Existe Información.

CelulosaLa primera planta de Celulosa Kraft comenzó a operar en Chile el año 1959 en

la ciudad de Laja, con una capacidad de 70 mil ADt/año de fibra larga. Actualmente en Chile existen 10 plantas productoras de celulosa con tres tipos de producto: • Celulosa kraft blanqueada fibra corta. • Celulosa kraft blanqueada fibra larga. • Celulosa cruda fibra larga.

La producción de Celulosa en Chile, a diferencia de la producción de papel, se encuentra concentrada en los dos grandes conglomerados forestales CMPC y Celulosa Arauco y Constitución S.A.


Tabla 2. Producción de celulosa por planta año 2007

Empresa PlantaProducción

(miles de ton)Producto

CMPC Celulosa

S.A.

Planta Laja 340 UKP – BSKPPlanta Santa Fe I y II 1.160 BEKP

Planta Pacífico 500 BSKP

Celulosa Arauco y

Constitución S.A.

Planta Licancel 145 BSKPPlanta Constitución 350 UKPPlanta Arauco I y II 755 BEKP – BSKPPlanta Nueva Aldea 856 BEKP – BSKP

Planta Valdivia 440 BEKP – BSKPTotal celulosa 4.546

UKP: Unbleached Kraft Pulp. BSKP: Bleached Softwood Kraft Pulp.

BEKP: Bleached Eucalipt Kraft Pulp.

La apertura de dos nuevas plantas el año 2007 (Nueva Aldea y Línea 2 de Santa Fe), sumado a que el 90% de la producción de celulosa está destinada a la exportación (solo el 10% para consumo interno, utilizada por las plantas de papel existentes) pondrá a Chile dentro de los primeros cuatro productores de Celulosa de Mercado al 2010, como se aprecia en el cuadro siguiente:

Ranking País Miles ton % Total

1 Canadá 10.193 17,1

2 Brasil 9.295 15,6

3 USA 8.905 15,0

4 Chile 4.620 7,8

5 Indonesia 4.240 7,1

6 Suecia 3.975 6,7

7 Finlandia 3.395 5,7

8 Rusia 2.670 4,5

9 España 1.505 2,5

10 Uruguay 1.480 2,5

Otros (25) 9.214 15,5

Total 59.492 100,0

Fuente: H&W, Outlook for market pulp, Dec. 2006.

Medioambiente, Seguridad y SaludEn el tema medioambiente la industria de Celulosa y Papel de Chile es fisca-

lizada y regulada por organismos estatales como CONAMA (Comisión Nacional de Medioambiente), SEREMI de Salud, Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS), Dirección General de Aguas (DGA), Servicio Nacional de Pesca (SERNA-PESCA), Servicio Agrícola y Ganadero (SAG), entre los más importantes.

A pesar que la Ley sobre Bases Generales del Medio Ambiente (Ley 19.300) nace el año 1994, las plantas han trabajado arduamente para cumplir con todas las exigencias de esta ley pero además han promocionado y puesto en marcha la certificación ISO 14001 y firma de convenios de Producción Limpia más conocidos como APL.


Las plantas de celulosa cuentan con tratamiento secundario y terciario (dos plantas) para el tratamiento de residuos industriales líquidos, Landfill o Áreas de Disposición Controladas (ADC) para residuos sólidos, calderas y hornos con baja emisión y sistemas de abatimiento de olores para residuos gaseosos.

Las plantas antiguas trabajan en incorporar nuevas tecnologías para la mitiga-ción de contaminación, entre los objetivos en que se trabajan están planes de ges-tión y manejo de residuos sólidos, manejo y control de emisiones líquidas a cuerpos de aguas, manejo y control de emisiones gaseosas, gestión de ruido ambiental, uso eficiente del agua y la energía. Mientras que las nuevas instalaciones cuentan con las últimas tecnologías disponibles y las BAT (Best Available Techniques).

Además, el tema seguridad se profundiza a través de las leyes del estado que resguarda a los trabajadores a través de mejoras en las condiciones de trabajo y seguridad, propiciando un lugar de trabajo seguro y saludable. Las mutualidades trabajan con indicadores como la tasa de accidentabilidad y la tasa de siniestrabi-lidad, en el área celulosa y papel los principales lesiones son en dedos de manos, brazos, golpes contra objetos, atrapamientos y sobreesfuerzos, siendo los agentes máquinas o equipos con o sin motor. Para evitar este tipo de accidentes se trabaja principalmente en la capacitación de los trabajadores inculcando el autocuidado y cero accidente. Se han puesto en marcha sistemas de gestión como las OSHAS 18001 y Programas de seguridad. En los últimos años estas acciones han significado reducción en las tasas de siniestrabilidad por incapacidades.

1.– Entidades de investigación y desarrollo ligada a UniversidadesUNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN (www.udec.cl).1.– Laboratorio de Productos Forestales (LPF) 1954 (www.diq.udec.cl)

Desde sus inicios ha desarrollado una vasta experiencia en el estudio y formu-lación de proyectos relacionados con el área de celulosa y papel, es el Laboratorio de más data en este sector en el país con un altísimo número de publicaciones, proyectos de investigación y prestación de servicios, desde sus inicios otorgó inme-diata respuesta a sus puntuales requerimientos, ha colaborado con gran parte de las industrias de este importante rubro productivo, prestando no solo una valiosa asistencia técnica sino, además, asesorando en las líneas de gestión ambiental y ca-pacitación profesional.

Entre las áreas de investigación principales se encuentran: • Aprovechamiento de desechos de aserradero como materia prima pulpable. • Resinación en vida de pino radiata, para la obtención de trementina con alto

contenido de beta pineno. • Utilización de corteza de pino para la extracción de tanino para curtido de

pieles animales. • Procesos de pulpaje quimi–termo–mecánicos.


• Estudios sobre el efecto de la adición de antraquinona en el pulpaje de maderas nacionales.

• Reemplazo de cloro por dióxido de cloro en las secuencias de blanqueo. • Predeslignificación con oxígeno. • Introducción de ozono en las secuencias de blanqueo. • Estudios de tratabilidad de efluentes líquidos. • Estudios de impacto ambiental. • Análisis de ciclo de vida. • Auditorias ambientales.

2.– Centro EULA –1990 (www.eula.cl)Es un centro especializado y de excelencia en la temática ambiental con reco-

nocimiento nacional e internacional, centrando su quehacer en la investigación, docencia de postgrado, asistencia técnica y extensión. Con el objetivo de contribuir multi e interdisciplinariamente al desarrollo sustentable de la región y del país.

Entre las áreas de investigación principales se encuentran: • Calidad de agua en sistemas acuáticos continentales y marinos. • Contaminación de sistemas acuáticos continentales y marinos. • Biodiversidad y bioindicadores de contaminación acuática. • Biomarcadores como indicadores de contaminación ambiental. • Hidrodinámica y modelos de dispersión de contaminantes en sistemas acuáti-

cos continentales y marinos. • Caracterización ambiental de sistemas lacustres y fluviales para la gestión inte-

grada de cuencas hidrográficas. • Línea de base ambiental para el manejo integrado de zonas costeras. • Modelación del transporte y destino de contaminantes al ambiente. • Análisis de Ciclo de Vida de procesos y productos. • Biotransformación de contaminantes industriales. • Análisis ambiental de procesos menos contaminantes. • Gestión ambiental energética. • Sistemas de información ambiental.

3.– Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) – 1993 (www.udt.cl)Este Centro se aboca a actividades de desarrollo de nuevos productos, escala-

miento de procesos químicos desde el laboratorio a un nivel piloto y luego a nivel industrial y apoya a pequeñas, medianas y grandes empresas en aspectos tecnoló-gicos.

UDT cuenta con personal altamente especializado, con una visión técnica, económica y comercial integrada. A su vez, dispone de una infraestructura experi-mental de excelencia, en especial, para el escalamiento de procesos químico–tecno-lógicos a un nivel piloto y comercial.

Entre sus últimos proyectos se encuentran:


• Utilización de Cenizas volantes generadas en el proceso productivo de Norske Skog Bío Bío.

• Declaración de contaminantes atmosféricos en Plantas de Celulosa del Grupo ARAUCO según DS 138.

• Balance de materia asociado a emisiones gaseosas y residuos industriales líqui-dos de Celulosa Arauco y Constitución S.A. – Planta Valdivia.

• Olores Celulosa Nueva Aldea. • Análisis de la Legislación Vigente sobre Liberaciones de Dioxinas y Furanos y

PCBs y Desarrollo de Propuestas Normativas.

4.– Centro de Biotecnología – 2005 (www.centrobiotecnologia.cl)Es un centro de investigación, desarrollo e innovación, que nace con el fin de

investigar, crear capacidades humanas y de infraestructura, promover la biotecno-logía, y brindar soluciones, que ayuden a mejorar la posición competitiva de las empresas productivas de la región y del país.

El centro cuenta con un edificio de 2.900 m2, divididos en 3 niveles, dentro del cual existen 10 laboratorios.

El centro lo integran investigadores líderes en las áreas de Biotecnología Fo-restal, Acuícola, Ambiental, Biocombustibles y Bioseguridad. Aquí se ejecutan proyectos de investigación financiados por diversos organismos nacionales e inter-nacionales con la participación del sector productivo nacional. Entre algunos de los proyectos en curso se encuentran: • Consorcio Genómica Forestal. • Desarrollo de métodos de análisis de ácidos urónicos en madera y pulpa por

FT–NIR. • Desarrollo de herramientas de selección clonal en Eucalyptus globulus para la

industria de celulosa. • Método organosolv para la obtención de etanol a partir de madera. • Biopulpaje kraft/O2 de maderas de eucalipto pretratadas por hongos de pudri-

ción blanca.

UNIVERSIDAD DE CHILE (www.uchile.cl)Centro tecnológico de la madera – 1997

Este centro cumple con el propósito de establecer y consolidar las vinculacio-nes con los diversos agentes que participan en el sector forestal industrial. Para eso asume como tareas desarrollar actividades creativas y sistemáticas dirigidas a gene-rar, modificar o incrementar el conocimiento científico y tecnológico y a concebir nuevas aplicaciones.

Entre los proyectos desarrollados se encuentran: • Producción de hongos WDF para biopulpaje. • Factibilidad de biopulpaje Kraft aplicado a especies de género eucalyptus. • Biopulpaje Kraft aplicado a Pinus radiata.


• Producción de hongos para biopulpaje Kraft de Pinus radiata. • Análisis de criterios hidroambientales en el manejo de recursos hídricos para la

determinación de caudales ecológicos de ríos en Chile. Proyectos desarrollados durante los últimos años: • Factibilidad de biopulpaje Kraft aplicado a especies del género eucalyptus. • Desarrollo de un reactor molecular para la generación de energía a partir de

biomasa a pequeña y mediana escala.

2.– Centros de investigación privados relacionados con el sector1.– INSTITUTO FORESTAL (INFOR) – 1967 (www.infor.cl)

Las labores de proyectos e investigación son aportes sustantivos en materias relacionadas con el cultivo, cosecha y utilización de los recursos forestales. Entre estos se encuentran: • Mecanización de las faenas forestales. • Manejo de plantaciones. • Introducción y mejoramiento genético de nuevas especies de rápido creci-

miento. • Desarrollo de técnicas de establecimiento de plantaciones. • Conocimiento de las propiedades de las maderas nativas e introducidas. • Fomento del uso de la madera en la industria de la construcción. • Estudios de tendencias de variables claves del sector. • Apoyo de la inversión en infraestructura y plantas industriales. • Estudios estratégicos a nivel macro y micro económico. • Estudios de mercado.

Entre los actuales desafíos y proyecciones de proyectos de INFOR están orien-tados hacia el manejo forestal sostenible de los bosques nativos, la real integración de los pequeños y medianos propietarios forestales a la producción forestal, el mo-nitoreo de los ecosistemas forestales, la recuperación de tierras en proceso de deser-tificación, el desarrollo de una pequeña y mediana industria procesadora moderna y eficiente y un sostenido aumento del uso de la madera a nivel nacional.

2.– COOPERATIVA DE MEJORAMIENTO GENÉTICO FORESTAL (CMG) – 1976 (WWW.UACH.CL)Los objetivos de esta Cooperativa son determinar las variaciones y heredabi-

lidad genéticas de las especies forestales y evaluar su potencial, así como establecer los fundamentos para mejorar la calidad de las especies y los bosques, y desarrollar métodos de mejoramiento en beneficio de la producción y la protección forestal. Participan de esta organización la UACH, INFOR y once empresas forestales dedi-cadas principalmente al cultivo de Pinus radiata y Eucalyptus nitens.


Sus actividades se concentran en el análisis de viabilidad de polen de pino y eu-calipto para los programas de cruzamientos controlados y para el almacenamiento del mismo.

Además, sirve como centro de acopio de semillas mejoradas, nacionales o ex-tranjeras, que los miembros de la CMG utilizan para establecer ensayos genéticos; pilar del desarrollo individual y colectivo de los programas.

3.– BIOFOREST S.A. – 1990 (www.arauco.cl)Este centro de investigación científica y tecnológica fue creado por empresas

ARAUCO, es única en su género en el país y su misión es mejorar la calidad y pro-ductividad de las plantaciones forestales. Para ello se estudia, desarrolla y se ponen a prueba sofisticados procedimientos de biotecnología y otros procesos tecnológicos de vanguardia para el área forestal.

Este centro, además, presta servicios al conjunto de la compañía y para ello cuenta con un staff de personal altamente calificado, dotado de laboratorios, inver-naderos e infraestructura para desarrollar su labor en condiciones adecuadas.

En el ámbito de la genética, el principal avance logrado durante el ejercicio 1999 fue la incorporación de la tecnología de propagación de plantas, conocida como Embriogénesis Somática, esta nueva tecnología permitirá conservar y repro-ducir en forma más eficiente el material genético de más alta calidad con que cuenta Arauco.

Respecto a protección fitosanitaria, durante 1999 se incorporó tecnología de apoyo satelital a la operación de control aéreo de plagas. Esta tecnología permite que los aviones que participan en el control de plagas puedan ser guiados para cu-brir exactamente los terrenos donde se planificó actuar, otorgando, por una parte mayor seguridad ambiental al proceso y, por otra, mayor precisión.

Colombia es un país con un alto potencial forestal gracias a la existencia de excelentes condiciones naturales, nivel de precipitaciones, luz solar, pisos térmi-cos, etc., que le dan ventajas comparativas con respecto a otros países. Gracias a la existencia de diferentes pisos térmicos, con áreas disponibles para la creación de plantaciones forestales, se pueden establecer una gran variedad de especies gracias a ventajas en clima, calidad de suelos, valor de la tierra y costo de la mano de obra.

COLOMBIA

Germán Quintana / Jorge Velásquez

VENEZUELAPANAMÁ

ECUADOR

BRASIL

OC

ÉA

NO

PA

CÍF

ICO

OCÉANO ATLÁNTICO

Medellín (Antioquía)

Bogotá (Cundinamarca)

Cali (Valle del Cauca)

FIGURA 1.Mapa de Colombia con las principales regiones

productoras.

PERÚ


Por todo lo anterior, los cultivos de especies aptas tardan la mitad del tiempo de lo que tardarían en otros países para crecer y ser productivas1.

La industria papelera colombiana hace parte de la cadena de pulpa, papel y artes gráficas. Las empresas que conforman esta cadena concentran su producción en tres departamentos de la región andina: Valle del Cauca, Cundinamarca y An-tioquía. Estos departamentos generan el 34%, 27% y 17% respectivamente, del total de la producción de la cadena. La cadena contribuyó, en el año 2005, con 7,3% de la producción total del país y con el 6.4% del empleo total2. En el 2006 el crecimiento de la economía Colombiana fue cerca del 7% con un incremento en el consumo aparente de papeles y cartones de un 10% (en volumen) y con incrementos de la producción e importación de papeles y cartones de 8% y 10% respectivamente3.

Tabla 1. Algunas empresas de sector de la pulpa, papel y cartón en Colombia

Empresa Planta 1 Planta 2 Planta 3 Planta 4

Papeles Nacionales S.A.

Destintado, máquina papelera

Ciudad: Risaralda

Papel UNIBOL S.A.Máquina Papelera

Ciudad: Barranquilla

Cartones América S.A.

Máquina papelera Corrugadora Corrugadora

Ciudad: Cali Ciudad: Cali Ciudad: Bogotá

Cartones Finos de Colombia S.A.


Ciudad: Cartago

Colombiana de Moldeados S.A.

Pulpa Moldeada

Ciudad: Buga

Colombiana Kimberly Colpapel S.A.

DesintegradorDestintado, máquina

papeleraMáquina papelera

Ciudad: Tocancipá Ciudad: Puerto Tejada Ciudad: Barbosa

Propac S.A.Corrugadora

Ciudad: La Estrella

Empaques Industriales Colombianos S.A

Corrugadora CorrugadoraMáquina papelera,

corrugadora

Ciudad: Soledad Ciudad: Bogotá Ciudad: Palmira

Propal S.A.Pulpeo, máquina papelera Pulpeo, máquina papelera

Ciudad: Yumbo Ciudad: Caloto

Corrugados del Darién S.A.Corrugadora

Ciudad: Apartadó

Productos Familia Sancela S.A.


Desintegrador DesintegradorDestintado, máquina

papelera

Ciudad: Medellín Ciudad: Rionegro Ciudad: Caloto Ciudad: Cajicá

Industria Papelera Indugevi S.A.

Destintado, máquina papelera, corrugadora

Ciudad: Sabaneta

Facarda S.A.Corrugadora

Ciudad: Itagüí

Empacor S.A.Máquina papelera Corrugadora

Ciudad: Bogotá Ciudad: Bogotá

Smurfit Kappa Cartón de Colombia S. A

Pulpeo, máquina papelera, Corrugadora

Corrugadora CorrugadoraMáquina papelera,

corrugadora

Ciudad: Cali Ciudad: Barbosa Ciudad: Bogotá Ciudad: Barranquilla


El Valle del Cauca es el mayor productor de papel del país con una pro-ducción de cerca del 90% de la producción de papeles y cartones para imprenta y escritura, además de producir el 70% de los papeles para empaques. Al igual que la producción, las exportaciones se encuentran concentradas en Valle del Cauca, Cundinamarca, Antioquía y Bogotá, que aportan 43%, 26,5%, 12,5% y 9,6% respectivamente al valor total exportado. Valle se especializa en la ex-portación de papeles, mientras que Cundinamarca y Bogotá en productos de impresión y editoriales2.

En Colombia solo se producen pulpas químicas, estando la capacidad de las plantas cerca de su máximo de producción. La totalidad de la pulpa de madera blanqueada que se produce en el país es TCF. Está en proyecto el blanqueo de pulpa de bagazo de caña con proceso ECF3.

En Colombia, las fibras más usadas para la producción de papeles y cartones son el papel reciclado (51%), la pulpa de madera (33%) y la pulpa de bagazo de caña de azúcar (16%). Linters de algodón se utiliza en cantidades inferiores al 0,5% del total de fibras. La madera utilizada por la industria proviene en su totalidad de bosques cultivados, estando la sostenibilidad de las plantaciones de la industria certificada por el Forest Stewardship Council (FSC)2.

Tabla 2. Producción de papeles y cartones (miles de toneladas)

Tipo de papelAño

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Imprenta y escritura 232,4 241 252,5 271,5 279,8 284,7 281,6

Higiénico y faciales 125,3 131,9 128,8 156,1 160,5 164,9 163,3

Liner y corrugado 235,6 245,3 252,2 271,2 282 291,3 300,2

Sacos 32,5 37,1 30,2 32,8 33 38,1 38,1

Plegadizas 44,5 47,6 41,2 41,3 42 49,2 51

Bolsas y envolturas 32,2 35,5 37,3 41,8 36,5 37,8 48

Otros papeles y cartones 31,9 32,4 29,8 33,3 31,3 33,9 36,6

Total 734,4 770,8 772 847,9 865,1 900 918,8

Fuente: Cámara de Pulpa, Papel y Cartón, ANDI.

Tabla 3. Consumo aparente de fibras (toneladas)

Tipo de pastaProducción Consumo aparente

2005 2006 2005 2006

Pastas de madera 210022 210814 322461 357279

Pastas de otras fibras 175163 176205 175552 177319

Papel desperdicio 562085 581306 646528 670430

Total de pastas celulósicas 385185 387019 498013 534598


Colombia es importador de diferentes clases de pulpas para la producción de periódicos, siendo una de las principales importaciones, productos adsorbentes y pulpa Kraft para la producción de papeles de escritura. Los principales proveedores son Estados Unidos y Chile, respectivamente.


Tabla 4. Importaciones totales de papeles y cartones (miles de toneladas)

Tipo de papelAño

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Papel periódico 75 74,8 68,7 65,9 72,4 73,1 75,5

Imprenta y escritura 73,5 89,1 85,2 98 87,2 108,5 113,3

Higiénicos y faciales 5 5,5 11,9 10,9 13,5 14,4 18,2

Liner y corrugado 172,1 125,1 113,5 113,5 129,6 123,3 163,3

Sacos 1,1 1,1 1,9 3,7 3,5 4,1 5

Plegadizas 13,7 17,4 17,9 22,5 24,5 31,7 32,9

Bolsas y envolturas 0,2 0,2 0,2 0,1 0 0,2 0,2

Otros papeles y cartones 27,4 35,8 37 47,8 52,6 57,9 64,4

Total 367,9 348,9 336,2 362,5 383,3 413,2 472,8


Tabla 5. Exportaciones de papeles y cartones (miles de toneladas)

Tipo de papelAño

2000 2001 2002 2003 2004 2005

Imprenta y escritura 54,1 82,2 58,6 82,9 82,7 78,4

Higiénicos y faciales 11,6 16 25,8 31,5 30,7 45

Liner y corrugado 26,3 27,5 36,7 38,3 36,2 35,9

Sacos 1,4 0 1,9 6,8 10,7 7,3

Plegadizas 1,1 2,7 1,9 1,4 2,4 4,7

Otros papeles y cartones 10,4 12,4 12,1 8,1 12,8 15,3

Total 104,9 140,8 137,4 169,1 175,6 186,8


Las exportaciones de la industria papelera de las líneas de producción de pa-peles y cartones para imprenta, papeles para empaque y otros papeles y cartones especiales representan cerca de 30% de las ventas al exterior de la cadena de pulpa, papel y artes gráficas. Las exportaciones entre los años 2002 y 2005 suman US$41,6 millones, siendo los principales compradores Ecuador, Venezuela y Perú3.

La Cadena de pulpa, papel y artes gráficas, firmó en el 2001 un acuerdo con el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo de Colombia un convenio para promover la productividad y competitividad del sector con miras a desarrollar la cadena y crear nuevos sectores de mercado en un mundo globalizado4.

Como parte de la política de internacionalización del mercado Colombiano, entre 2004 y 2006 se negoció el acuerdo CAN–MERCOSUR, un TLC con Chile, uno con el Triángulo Norte Centroamericano (Guatemala, Honduras y El Salva-dor), el TLC con los Estados Unidos, y la ampliación del acuerdo de alcance parcial con Cuba. Para el periodo 2007-2008 ya está en marcha una agenda que comprende la negociación de TLCs con Canadá, con los países de la Asociación Europea de Libre Comercio (EFTA por su traducción en inglés, conformada por Noruega, Is-landia, Suiza y Lichtenstein), y con la Unión Europea (en bloque con la CAN). Adi-cionalmente, el gobierno aspira a profundizar el acuerdo que se tiene con México, y fortalecer la relación con Perú en el marco de la CAN. A 2010 Colombia tendrá 9 Tratados de Libre Comercio, lo que le permitirá el acceso a 54 países con más de


1.000 millones de consumidores, y contribuirá a atraer inversión extranjera, nece-saria para un mayor desarrollo y reconversión industrial5.

Bibliografía 1. Espinal, Carlos; Martínez, Héctor; González, Elkin. Características y estruc-

tura del sector forestal-madera-muebles en colombia: una mirada global de su estructura y dinamica 1991-2005. Observatorio Agrocadenas Colombia, Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. Bogotá, 2005.

2. Agenda Interna Sectorial: Cadena Pulpa, Papel e Industria Gráfica. Documen-to de trabajo. Bogotá, 2006.

3. Cámara de la Industria de Pulpa, Papel y Cartón. La Industria papelera colom-biana en 2006. ANDI. Bogotá, 2007.

4. Dirección de Productividad y Competitividad. Convenio de pulpa, papel, industria gráfica, editoriales y conexas. República de Colombia, Ministerio de Comercio, Industria y Turismo. Bogotá, 2001.

5. Oficina de Comunicaciones. El país busca tener 9 TLC’s en 2010. República de Colombia, Ministerio de Comercio, Industria y Turismo. Bogotá, 7 de sep-tiembre de 2007.

Grupo pulpa y papel de la Universidad Pontificia Bolivariana (Medellín)La Escuela de Química Industrial abrió sus puertas en 1938, en el prospecto

aparecido ese mismo año, se justificaba así la nueva carrera de estudios: “Hemos pensado que nuestro deber es orientar hacia actividades prácticas y acordes con las tendencias de los tiempos. El país necesita producir riqueza; ya que las naturales fácilmente se agotan; a llenar esta necesidad está llamada la Escuela de Química Industrial, en donde se formarán especialistas e Ingenieros Industriales”. Desde entonces, la que hoy está convertida en Facultad de Ingeniería Química de la UPB ha servido de soporte, con el concurso, conocimiento y preparación de sus docen-tes y egresados, al desarrollo industrial del país y junto con ellos sigue prestando su colaboración al progreso de la industria nacional y al bienestar de la sociedad colombiana.

En el año de1994, por iniciativa de ACOTEPAC (Asociación Colombiana de Técnicos del Papel, la Pulpa y el Cartón), con participación de la industria del sector y la UPB, se crea CENPAPEL (Corporación Centro de Capacitación y Desarrollo Tecnológico para la Industria Papelera). La Universidad Pontificia Bolivariana se involucró como institución que respalda la labor académica e investigativa del Cen-tro. Con este propósito nace en la Facultad el Grupo Pulpa y Papel, que inicia sus labores en agosto de 1997, bajo la dirección del PhD Jorge Velásquez.

Como socio fundador, la Universidad Pontificia Bolivariana es miembro de la Asamblea General de Socios, pero además, por derecho propio, es miembro per-manente del Consejo Directivo del Centro. La Universidad Pontificia Bolivariana, a través del Grupo Pulpa y Papel, respalda al Centro mediante recursos académicos,


de acuerdo a la exigencia legal de que todo centro de investigación cuente con mí-nimo una institución universitaria adscrita.

El Grupo Pulpa y Papel de la Universidad Pontificia Bolivariana es autónomo de Cenpapel, proponiendo y desarrollando sus propios proyectos. El grupo, reco-nocido por Colciencias desde el 2000, se encuentra clasificado en categoría A desde el año 2006. Se han desarrollado exitosos trabajos en cuatro líneas de investigación, con apoyo del CIDI (Centro integrado para el desarrollo de la investigación de la UPB), Colciencias y diversas empresas.

INTEGRANTES

Ph.D. Jorge Alberto Velásquez Jiménez (Director).Ph.D. Alberto Posada Pineda.M.Phil. Beatriz Garcés Beltrán.M.Sc. Germán Camilo Quintana Marín.M.Sc. David Esteban Suárez Gómez.Esp. Carlos Andrés Henao Uribe.I.Q. Hader Humberto Alzate.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

El grupo ha definido cuatro líneas de investigación, que considera de relevan-cia en el desarrollo de la industria de pulpa y papel en la actualidad.

1. Aprovechamiento de materiales lignocelulósicosEl objetivo principal de la línea es aprovechar los subproductos y desechos del

proceso de pulpeo y formación de papel (lodos, licores negros, entre otros), y dar uso industrial a materiales y desechos lignocelulósicos (papel desperdicio, desechos agroindustriales, entre otros). Las actividades de la línea se han centrado en las siguientes temáticas: • Aprovechamiento de licores negros del pulpeo a la sosa y Kraft. • Obtención de adsorbentes a partir de lignina. • Aprovechamiento de lodos de las empresas de pulpa y papel. • Destintado neutro y enzimático de papel desperdicio. • Aprovechamiento de residuos lignocelulósicos en la producción de tableros de

fibras. • Obtención de pulpas a partir de desechos agroindustriales.

2. Biotecnología en la industria papeleraAplicar procesos biotecnológicos para el desarrollo y mejoramiento de la

industria papelera. Las actividades de la línea se han centrado en las siguientes temáticas: • Deslignificación enzimática de la pulpa de bagazo de caña.


• Producción y evaluación de Xilanasas.

3. Química del PapelEn ella se desarrollan y/o aplican nuevos aditivos para la producción de papel y

similares. Las actividades de la línea se han centrado en las siguientes temáticas: • Modificación química de superficies celulósicas con zwitteriones. • Incorporación de β-ciclodextrina en celulosa regenerada. • Producción de almidón zwitteriónico.

4. Simulación de procesos industriales.En esta línea se elaboran modelos de procesos químicos determinando pro-

piedades termodinámicas mediante modelos apropiados y resolviendo sistemas de ecuaciones mediante métodos numéricos. Las actividades de la línea se han centra-do en las siguientes temáticas: • Simulación en estado estacionario de diferentes operaciones unitarias median-

te el empleo de MS Excel. • Desarrollo de software para el cálculos de propiedades termodinámicas de

mezclas mediantes ecuaciones de estado y métodos de actividad. • Solución de sistemas de ecuaciones mediante métodos homotópicos de conti-

nuidad.

PARTICIPACIÓN EN PROGRAMAS DE POSGRADO Y CAPACITACIÓN

El Grupo Pulpa y Papel participa del Doctorado en Ingeniería: área de nuevos materiales, dando asesoría a proyectos de investigación y cursos electivos en la línea de biomateriales. Dentro de los cursos ofrecidos están: • Química de los materiales fibrosos. • Obtención pulpas químicas para papel. • Química física macromolecular. • Fisicoquímica de superficies. • Química del papel.

Además de la participación directa en el doctorado, el Grupo Pulpa y Papel ha participado de las maestrías en Ingeniería Ambiental y Biotecnología de la UPB mediante la asesoría de tesis de maestría y cursos de diseño de experimentos.

Dentro de las actividades de capacitación se encuentra la participación en el curso de Balances de Materia y Energía de la “Especialización Tecnológica en Pro-ductos Forestales” ofrecida por Cenpapel.

LABORATORIO Y SERVICIOS

Además del uso y apoyo de los laboratorios de química, biotecnología y ambiental de la Escuela de Ingeniería de la UPB en los cuales se realizan análisis espectrofotométricos, absorción atómica, microscopia, pruebas mecánicas, entre


otras. El Grupo Pulpa y Papel cuenta con un laboratorio propio de 36 m2 dotado de mesones, agua, energía, gas, sistema de vacío, equipos de seguridad. Vidriería básica, espectrofotómetro UV, celda de flotación, reactor de steam explosion, reac-tor de polimerización, equipos de molienda y exprimido para materiales fibrosos, entre otros.

Corporación centro de capacitación y desarrollo tecnológico para la industria papelera – Cenpapel (Pereira)

La Corporación centro de capacitación y desarrollo tecnológico para la industria papelera, (Cenpapel) fue constituida legalmente el 29 de julio de 1994, en la ciudad de Pereira y cuenta con personería jurídica según la Resolución 01063 del 9 de sep-tiembre de 1994, dictada por la Gobernación de Risaralda.

Cenpapel es una corporación empresarial mixta, de régimen privado y sin áni-mo de lucro, a la cual están afiliadas empresas colombianas productoras de pulpa, papel y cartón; empresas proveedoras de materias primas y servicios; empresas usuarias y transformadoras de los productos del sector y los gobiernos municipal, departamental y nacional. Está ubicado en la ciudad de Pereira–Colombia. Presta servicios de capacitación, asistencia técnica, pruebas de laboratorio. Cuenta con el único programa de Competencias Laborales en Colombia para el sector Papelero, así como de un Centro de Documentación e Información con suscripción a las más prestigiosas revistas papeleras.

INTEGRANTES

Martha Cecilia MarínLeonel Fernando TorresPh.D. Jairo Torres Sánchez (Director)


Cenpapel ha venido desarrollando proyectos de investigación en diversas áreas tales como: 1. Búsqueda de nuevas materias primas para la producción de pulpa y papel. 2. Nuevos procesos. 3. Tecnologías más limpias. 4. Optimización de procesos.

PARTICIPACIÓN EN PROGRAMAS DE POSGRADO Y CAPACITACIÓN

Dentro del marco del programa de capacitación de Cenpapel, se tienen los siguientes programas: • Programa de Normas y Certificación de aptitudes como marco técnico y ope-

rativo del programa de capacitación. • Cursos de corta duración para el personal que trabaja en las empresas.


• Programa de especialización en la fabricación de pulpa y papel “Especializa-ción Tecnológica en Productos Forestales”. Requisito de educación mínimo para el ingreso al Programa: Ingenieros. Duración del Programa: 2 años. El primer grupo dio inicio en el mes de noviembre del 2006 con personal de la empresa Propal.

• Capacitación de aprendices del SENA para formación de técnicos papeleros. Requisito de educación mínimo para el ingreso al Programa: bachillerato. Deben ser patrocinados por una empresa papelera para tener acceso a este programa. Duración del Programa: 2 años.


Con equipos de última tecnología y en laboratorios acondicionados según normas estándares, Cenpapel está ofreciendo servicios de análisis a aguas residua-les de acuerdo al Standar Methods, ensayos de pruebas físicas de papel y cartón y ensayos de pulpa y papel de acuerdo a las normas Tappi. Estos laboratorios son parte fundamental y activa de la institución y deben cumplir con los mecanismos documentales y procedimentales del Sistema de Gestión de Calidad, los cuales están enfocados en busca de la mejora continua y le permitirán mantener y aumentar el número de pruebas acreditadas anualmente.

Tales laboratorios son: • Laboratorio de Pulpas y Control de Calidad de Pulpas, Papeles y Cartones. • Laboratorio de Gestión Ambiental.

Cenpapel participa desde del año 2003 en el Programa de Interlaboratorios con el Instituto de Pesquisas Tecnológicas de Sao Paulo (Brasil), en las modalidades de pasta celulósica, papel y cartón. Este programa, además de permitir a los parti-cipantes demostrar su eficiencia, confiere indirectamente otros beneficios como: verificación de calidad del trabajo del personal técnico, revisión de procedimientos y disminución de errores de ensayo.

Cenpapel cuenta con la capacidad para la formulación y el desarrollo de pro-yectos de asistencia técnica y búsqueda de confinanciación hasta de un 50% con en-tidades estatales cuando sea posible. Cenpapel trabaja mancomunadamente con el personal de la empresa en la formulación del proyecto y se encarga de la elaboración del mismo, así como de todo lo concerniente a la búsqueda de financiamiento.

Las áreas en las cuales se presta el servicio de asistencia técnica son las si-guientes: • Laboratorio y Planta Piloto. Caracterización de aguas residuales, Preparación y

evaluación de pulpas, Pruebas físicas de pulpas, papeles y cartones. • Planta Piloto para Tratamiento de Efluentes. Para determinar en tiempo real

las condiciones óptimas de tratamiento del efluente lo que dará información para el escalamiento a la instalación industrial proyectada.


Centro de Investigación en celulosa y pulpa de papel de la Universidad Industrial de Santander –Cicelpa (Bucaramanga)

El Centro de Investigaciones en Celulosa, Pulpa y Papel (CICELPA) fue creado en 1972 con aportes de la Organización de los Estados Americanos, COLCIENCIAS e ICFES y fue reconocido por el consejo Superior de la Universidad Industrial de Santander mediante el acuerdo 031 del 14 de abril de 1981.

CICELPA es pionero en la realización de proyectos e investigaciones que propenden por el desarrollo de la industria celulósica papelera nacional, mediante asesoría tecnológica y capacitación de personal calificado. Para ello cuenta con personal científico y docente de alta calidad y con una tecnología que le permite afrontar los retos del mercado nacional e internacional, propendiendo siempre a la protección del medio ambiente.

INTEGRANTES

M.Sc. Luz Amparo Lozano Urbina (Directora)Quím. César Augusto Barraza Restrepo David Ortiz Pinto Biol. Fabiola Zabala Joya M.Sc. Guillermo Arturo González Sierra Jorge Alonso Barreto


Como unidad docente investigativa ha desarrollado trabajos con patrocinio de COLCIENCIAS, ICFES, PRONATTA, COLCULTURA, Industria Papelera Nacio-nal y FOMIPYME.

Además, en el desarrollo de pulpas celulósicas, CICELPA posee la experiencia y los equipos a nivel de planta piloto para realizar este tipo de investigaciones, a nivel internacional realizamos desde hace cuatro años investigaciones conjuntas y com-plementarias con grupos de la UNaM (Argentina) y la Universidad Guadalajara (México) coordinados por la Universidad Martha Abreu (Cuba).

Actualmente CICELPA enfoca sus investigaciones en las siguientes ramas:1. Estudio del aprovechamiento de subproductos de la industria de la palma

africana. Dentro de las actividades de la línea están: • Aplicación de varios procesos de pulpaje para evaluar el comportamiento de

las fibras presentes en la hoja ante diversos tratamientos químicos y mecánicos, evaluación de las pulpas obtenidas y estudios de las condiciones de blanqueo. Se tratará de impulsar la creación de una fábrica de pulpas en Santander con base en la hoja de palma africana como materia prima.

• Se están estudiando las condiciones para emplear la hoja de palma en la pro-ducción de lombricompost. Se han establecido módulos experimentales para realizar los estudios de compostaje con varias toneladas de fibras de la hoja de palma.


• El aprovechamiento de la hoja en la producción de pulpas y papel deja un re-siduo (células de parénquima y fibras cortas) el cual se está estudiando como fuente de carbohidratos para la producción de etanol. Se estudiarán las condi-ciones de hidrólisis y de fermentación para la producción de etanol con destino a la mezcla en gasolina.

2. Aprovechamiento de ácidos grasos, subproducto de la producción de aceites de palma y soya en la fabricación de ésteres, tensioactivos, jabones y grasas lubri-cantes biodegradables. Dentro de las actividades de la línea están: • Se trabaja en el estudio de las reacciones de esterificación de los ácidos grasos

con metanol y etanol para producir el denominado biodiesel. Se está estudian-do el comportamiento del proceso de esterificación con varios catalizadores, con variación de temperatura y tiempos de reacción. Se están obteniendo és-teres de pentaeritrol con el fin de producir agentes tensioactivos y ésteres que sirvan como base para la fabricación de grasas lubricantes biodegradables.

• Se estudia también la formación de los jabones de litio, sodio y calcio emplea-dos como espesantes en la producción de las grasas. Con los ésteres de pentae-ritrol y los jabones se determinan las condiciones de formación de las grasas.


La asistencia y servicios técnicos constituyen campos de gran actividad que el centro ofrece a todos los organismos que lo requieren, ya sean empresarios particu-lares, sector industrial u organismos oficiales.

Esta labor ha sido desarrollada gracias al grupo de profesionales que laboran en CICELPA y a la aceptación que las empresas y entidades le han brindado en vista de los resultados. CICELPA está en capacidad de ofrecer a la industria papelera gran variedad de servicios y para ello cuenta con tres secciones cuyas labores, en síntesis, son: 1. Sección de análisis químico, que tiene a cargo todo tipo de análisis cualitativo

y cuantitativo para materias primas celulósicas, productos semielaborados y terminados así como materiales no celulósicos presentes en las muestras.

2. Sección de planta piloto, que contiene el equipo indispensable para ejecutar la transformación de materias primas celulósicas en pulpas aptas para la elabora-ción de papel y cartón determinando los parámetros óptimos de trabajo para cada caso.

La Industria Papelera CubanaEn los últimos años la Industria Papelera Cubana ha estado inmersa en un pro-

ceso de ajuste de sus capacidades para darle respuesta al mercado que actualmente existe dentro del país y en el área del Caribe, para ello ha pasado por un proceso de reconversión tecnológica de cambio en el consumo de pulpas vírgenes, fibras no maderables de ciclo corto (bagazo de caña de azúcar) a fibras de fibras recicladas y para ello ha tenido que adaptar las principales líneas de producción, los esquemas energéticos para la utilización de combustibles cubanos y resolver los problemas del impacto ambiental.

En las mayorías de las instalaciones sus producciones han sido generalmente orientadas hacia los sectores emergentes de la economía, la industria de los envases y embalajes y sobre todo a las esferas que cubren la satisfacción social de nuestro pueblo.

Dada la heterogeneidad de las producciones que cubren el mercado cubano en las diferentes ramas de la producción de bienes y servicios de la economía, varía el origen y naturaleza de las materias primas que se utilizan en las diferentes formula-ciones para las alternativas tecnológicas instaladas. Este principio es parte del reto de los papeleros cubanos para insertar sus producciones con costos competitivos en el mercado.

El crecimiento acelerado de la recuperación de Materia Primas Recicladas ocupa un lugar importante en Cuba, constituyendo un pilar fundamental del desa-rrollo sostenible de la industria cubana del Papel de estos tiempos dado que el 60% de las materias primas para la producción de papel se obtiene de material de reciclo nacional e importado.

El segmento que ocupa la producción de papelera conforma un grupo de in-dustrias con una gama de surtidos de papeles de gramajes desde 70 g/m2 hasta 196 g/m2 y producciones de cartulinas de alta base alcanzando 340 g/m2.

Una de las producciones importantes es la del cartoncillo para ondular semi-químico fabricado con fibras recicladas y bagazo de caña de azúcar, residuo de la producción de la industria de azúcar de caña.

CUBA

Erenio González Suárez


Las industrias transformadoras y convertidotas centran sus producciones en la Producción de envases y embalajes, de sacos multicapas y cajas corrugadas, existen además industrias con producciones específicas de cubiertas para techos y bandejas para huevos.

Las producciones de Papel Tissue en sus variedades de pesos básicos de 15,5 g/m2 y 22g/m2 cubren el mercado del Papel Higiénico, servilletas, pañuelos faciales y toallas de cocina para el Turismo y mantener un nivel de oferta en toda la red de comercio del país

A pesar de las difíciles condiciones a que está expuesto nuestro país en el Co-mercio internacional, las industrias cubanas experimentan crecimientos en todos sus producciones, cubriendo más del 80 % del mercado interno con producciones nacionales y un segmento del mercado del área del Caribe con Test Linner, medio para Ondular y Papel Tissue.

La industria más afectada la constituye la industria de cajas de cartón corruga-do que un 40% del mercado lo cubren producciones importadas. Se trabaja en la sustitución de importaciones con la recuperación de algunos segmentos importan-tes, buscando alternativas con Linner Nacionales y Cartoncillo Semiquímico para producciones muy exigentes en cuanto a resistencias, cajas climatizadas y configu-raciones especiales que implicarían nuevas inversiones en varias etapas.

La industria cubana de hoy tiene varios retos que enfrentar para resolver los problemas para continuar avanzando: – El consumo de materias primas recicladas con alto porciento de materias

prohibidas recicladas y excluibles, cargas de productos químicos orgánicos e inorgánicos elevados, lo que implica la localización e instalación de equipos tecnológicos en la línea de producción de pastas capaces de lograr pulpas más limpias y a su vez la utilización de agentes de retención (almidones, AKD), el cierre de los circuitos de aguas blancas para la recuperación de fibras y la reuti-lización de esas aguas en el proceso productivo nuevamente.

– La correcta identificación de los materiales reciclados para las formulaciones industriales deben tener como base diseños de experimentos a nivel de Planta Piloto capaces de producir propiedades físicas finales para garantizar una cali-dad estable, de acuerdo a los estándares del cliente en correspondencia con los análisis de costo para la competitividad del producto.

– Los análisis de carga–capacidad constituyen un trabajo permanente en el pro-ceso de reconversión tecnológica para el uso racional de la energía y ganar el máximo de capacidad instalada.

No obstante estos problemas, la aplicación de políticas de calidad como pro-ducciones más limpias y la ISO–9000 han permitido la certificación en la Produc-ción de Tissue, en sacos Multicapas y en bandejas de huevos. Las empresas papele-ras han disminuido sus cargas contaminantes al medio ambiente y se encuentran en parámetros de acuerdo a las normas establecidas en el país.


Las principales instalaciones industrias del país se ubican en las provincias de Ciudad de la Habana, Habana, Matanzas, Cienfuegos y Santi Spiritus.

Siendo las instalaciones de referencia: • Papelera Cuba, • Papelera de Santa Cruz, • Papelera Técnica Cubana, • Papelera Damují, • Pulpa Cuba, • Papelera de Jatibónico

En el país las investigaciones científicas en la rama de la pulpa y el papel se de-sarrollan esencialmente en dos centros que trabajan en estrecha coordinación con las empresas de la industria cubana del papel y entre si, estos son:

El Instituto de Investigación Cuba –9, en la provincia de la Habana, región occidental del país que adicionalmente a sus laboratorios de investigación, cuenta con capacidades propias de producción de pulpa y papel.

El Centro de Análisis de Proceso de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, la provincia de Villa Clara, en la región central del país que además de las actividades de investigación, en coordinación con el Departamento de Ingenie-ría Química, ofrece cursos de postgrado, maestrías y doctorados en interés de las industrias cubanas de Pulpa y Papel. Vinculando a otros centros de investigación y Departamentos Docentes a las diferentes necesidades de formación de recursos humanos, investigaciones y servicios científicos de este sector industrial de la eco-nomía nacional.

España es uno de los países europeos donde más ha crecido la producción de papel. En 2006 se han fabricado por primera vez más de seis millones de toneladas de papel y cartón (–6,35 MM t) y más de dos millones de toneladas de pulpa (2,04 MM t) con crecimientos del 11,5% y del 3,3%, respectivamente. Estos datos están muy por encima del crecimiento medio de la unión europea (3,9%) y del creci-miento del PIB nacional (3,9%). Para el futuro, las amenazas del coste de la energía y de las limitaciones en las emisiones de CO

2 siguen estando presentes. Por el con-

trario, el aumento de la población y el margen para un mayor consumo per cápita de papel juegan a favor de un crecimiento en la producción.

Tabla 1. Datos económicos de España en 2006

Población 44.708.964

Superficie 505.990 km2

Población Activa 21.584.800

Tasa de Desempleo 8,5%

Producto Interior Bruto 976.189.000.000 €

Consumo de papel 179,0 kg/habitante

Con una población que se acerca a los 45 millones de habitantes, el consumo de papel y cartón en 2006 se ha situado en 179 kg por persona, lejos aun de los nive-les de otros países europeos como Reino Unido, Alemania o Suecia, todos ellos por encima de los 200 kg/habitante en 2005. El consumo aparente de papel ha sido de 7,87 millones de toneladas y supuso un crecimiento del 6,5% sobre el año anterior. Destaca el subsector de papel prensa e impresión y escritura que tuvo un aumento espectacular de 12,4%. Aunque las exportaciones aumentaron un 34% frente al 14,1% de las importaciones, el mercado español, como se recoge en la Tabla 2, si-gue importando mucho más de lo que exporta (4,3 frente a 2,8 MM t). El mercado de celulosa consume casi dos millones de toneladas, con un crecimiento del 3,4% sobre 2005 y mantiene el equilibrio entre exportaciones e importaciones.

ESPAÑA

Juan Carlos Villar Gutiérrez


Tabla 2. Producción y mercado de productos papeleros

Papel y Cartón 2005 2006 Aumento

Producción 5697 6353 11,5

Consumo 7389 7868 6,5

Importación 3779 4312 14,1

Exportación 2087 2797 34,0

Pulpas 2005 2006 Aumento

Producción 1973 2038 3,3

Consumo 1926 1992 3,4

Importación 883 924 4,6

Exportación 930 970 4,3

La industria para la producción de fibra virgen se abastece principalmente de Eucalyptus globulus con menor consumo de Pinus radiata. El consumo global es de 6,3 millones de m3 de los que 1,9 se importan. En España se cultivan 400.000 ha de pino y eucalipto que se mantienen expresamente para uso papelero y se estima que la capacidad de fijación de estos cultivos es de 7,5 MM t de CO

2.

La producción de celulosa está principalmente destinada a la pulpa de mercado y solo el 30% de la producción está integrada con la fabricación de papel. Se cen-tra casi exclusivamente en la producción de pulpa química (Kraft) con cantidades menores de pulpas mecánicas y semiquímicas. La clasificación de las fábricas por su capacidad de producción se distribuye de forma casi idéntica entre pequeñas instalaciones (hasta 100.000 t/año) y las de mayor tamaño que pueden superar las 250.000 t/año (ver Tabla 3).

Tabla 3. Características de la fabricación de pulpa en España (2006)

Capacidad (t/año) Fábricas

0 – 25.000 4

25.000 – 100.000 3

100.000 – 250.000 4

+ 250.000 4

Madera (miles m3) total nacional importada

Frondosas 5045 3250 1795

Coníferas 1272 1196 76

Total 6317 4446 1871

Tipo de pulpa Producción (miles t)

Mecánica 91

Semiquímica 24

Química 1922

Total 2038

Destino de la pulpa Producción (miles t)

Mercado 1426

Integrada 612

Total 2038


La producción de papel y cartón a partir de fibra recuperada ha experimentado también un espectacular aumento (16,3%) pasando a utilizar 5,37 MM t de papel recuperado frente a los 4,62 MM t de 2005. Esto supone que la tasa de utilización(1) de la industria nacional esté ahora en 84,5% una de las más elevadas de Europa. Parte de ese aumento en el consumo de papel viejo procede de un aumento de la recogida que, con 4,64 MM t eleva la tasa de recogida(2) nacional al 58,9%. No obstante, aproximadamente la mitad del aumento de la demanda de papel viejo se ha cubierto con un aumento de las importaciones que crecieron un 38,0% y supu-sieron 1,12 MM t. El consumo de productos papeleros reciclados, ya sea producidos en España o importados, también aumentó en 2006 y elevaron la tasa de reciclaje al 68,3%(3). La Tabla 4 recoge estas cifras y su evolución respecto al año precedente.

Tabla 4. El reciclado en la industria papelera (2006)

Reciclaje 2005 2006 Aumento

Recogida aparente (miles t) 4.323 4.638 7,3%

Importación (miles t) 808 1.116 38,0%

Exportación (miles t) 512 383 –25,3%

Consumo (miles t) 4.619 5.371 16,3%

Tasa de Utilización (%) 81,1 84,5 3,4%

Tasa de Recogida (%) 58,5 58,9 0,4%

Tasa de Reciclaje (%) 62,5 68,3 5,8%

(1) tasa de utilización (%) = papel recuperado como materia prima/producción de

papel y cartón. (2) tasa de recogida (%) = recogida de papel y cartón/consumo de

papel y cartón. (3) tasa de reciclaje (%) = consumo de papel y cartón recuperado/

consumo de papel y cartón.

La producción de papel y su consumo está concentrada en dos categorías: papel para ondular y los papeles de impresión y escritura (papel prensa incluido). Entre ambas calidades casi alcanzan las tres cuartas partes de la producción nacio-nal. A pesar de estos datos, se siguen importando grandes cantidades de papel y cartón y, en especial, de estas dos calidades. En la categoría de papeles de impresión, las importaciones de 2006 han superado a la producción nacional, si bien hay que destacar que también se exportan cantidades grandes de esta calidad de papeles. El comercio en papeles para ondular también es muy intenso aunque claramente inferior al de los papeles de impresión.

El sector de la fabricación de papel cuenta con industrias de mucho menor ta-maño que el sector de la celulosa. Aproximadamente la mitad de las fábricas tienen una producción inferior a 25.000 t/año y casi el 82% no superan las 100.000 t/año. Frente a esta situación, la tendencia actual es la de concentrar la producción en un número cada vez menor de fábricas con máquinas cada vez de mayor capacidad de producción. Así, el número de fábricas ha disminuido en los últimos años pasando de 132 (2003), a 116 (2004 y 2005) y de estas a 109 (2006). Mientras tanto, la pro-ducción de papel no ha dejado de aumentar. La Tabla 5 recoge los datos de produc-ción y del mercado de papel y cartón desglosados en sus diferentes calidades.


Tabla 5. Características de la fabricación de papel en España (2006)

Capacidad (t/año) Fábricas

0 – 25.000 53

25.000 – 100.000 36

100.000 – 250.000 17

+ 250.000 3

Clases Producción Consumo Exportación Importación

Prensa + impresión/escritura 1.973 3.037 1.276 2.340

Kraft sacos 147 119 95 66

Para ondular 2.712 2.978 771 1.036

Cartoncillo 356 546 227 416

Higiénicos y sanitarios 607 631 137 161

Otros 557 558 292 293

Total 6.353 7.868 2.797 4.312

Nota sobre la elaboración del informeEn su mayor parte, este informe se ha elaborado con datos del Informe Esta-

dístico de 2006 de ASPAPEL, la Asociación Española de Fabricantes de Pasta, Papel y Cartón a la que agradezco su ayuda. Los datos que recogen las tablas se han con-feccionado con los de este informe y con alguna inclusión (Tabla 1) del instituto nacional de estadística. Se trata pues de un breve resumen que no pretende sustituir a la información mucho más extensa del informe original y al que remito a todo aquel interesado en ampliarla.

A los interesados en detalles sobre fabricantes de celulosa, papel y cartón en España, les remito a la página web: www.aspapel.es, donde se relacionan las em-presas asociadas.

Grupos de la Riadicyp

Grupo Laboratorios de Celulosa y Papel

InstituciónCentro de Investigación Forestal. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria

y Alimentaria (CIFOR-INIA)

Dirección postal Ctra de La Coruña Km. 7 28040, Madrid

Responsable Juan Carlos VILLAR GUTIÉRREZ

Teléfono 34 913 476 761

Correo electrónico [email protected]

Líneas trabajo MPR, PUL, PAP, REC, BIO, QUI

Grupo Enzimas microbianas de aplicación industrial

Institución Facultad de Biología. Universidad de Barcelona

Dirección postal Av. Diagonal, 645 08028, Barcelona

Responsable Francisco Javier PASTOR BLANCO

Teléfono 34 93 403 46 26


Líneas trabajo REC, BIO


Grupo Departamento de Ingeniería Química

Institución Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Complutense de Madrid

Dirección postal Avda. Complutense s/n 28040, Madrid

Responsable Francisco RODRÍGUEZ SOMOLINOS

Teléfono 34913944246


Líneas trabajo PUL, QUI

Grupo Grupo de Investigación Papelero y Gráfico

InstituciónEscuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial y Aeronáutica de Terrassa. Universidad

Politécnica de Cataluña

Dirección postal C/ Colom ,11 E-08222, Terrassa, Barcelona

Responsable José Francisco COLOM PASTOR

Teléfono 34 937398172


Líneas trabajo BLQ, PAP, REC, BIO

Grupo Aprovechamientos de residuos agrícolas para la producción de pasta de papel

Institución Facultad de Ciencias. Universidad de Córdoba

Dirección postal Campus de Rabanales. Edificio Marie Curie. Ctra de Madrid, Km. 396 14071, Córdoba

Responsable Luis JIMÉNEZ ALCAIDE

Teléfono 34 957 218658


Líneas trabajo MPR, PUL, BLQ

Grupo Aprovechamiento de materiales residuales

Institución Dpto de Ingeniería química, química física y química inorgánica. Universidad de Huelva

Dirección postal Campus del Carmen 21001, Huelva

Responsable Francisco LÓPEZ BALDOVÍN

Teléfono 34959019984


Líneas trabajo MPR, PUL, BLQ

Grupo Laboratorio de ingeniería papelera y materiales poliméricos

Institución Universidad de Girona

Dirección postal Avda Lluis Santaló s/n 17071, Gerona

Responsable Pere MUTJÉ

Teléfono 34 972 418455


Líneas trabajo MPR, REC, BIO

Grupo Área de Ingeniería Química

Institución Universidad Pablo de Olavide

Dirección postal Ctra de Utrera a Sevilla Km.1 41013, Sevilla

Responsable Ildefonso PÉREZ OT

Teléfono 34954-349072


Líneas trabajo MPR, PUL


Grupo Biología Molecular de Hongos Basidiomicetos

Institución Centro de Investigaciones Biológicas. CSIC

Dirección postal Ramiro de Maeztu 9 28040, Madrid

Responsable Aldo E. GONZÁLEZ BECERRA

Teléfono 34 918373112 Ext 4413/4414


Líneas trabajo BIO, QUI

Otros grupos

Grupo Degradación de lignocelulosa por actinomicetos.

Institución Universidad de Alcalá

Responsable Enriqueta ARIAS


Lineas trabajo BIO

Grupo Química coloidal

Institución Universidad Complutense de Madrid

Responsable Julio TIJERO


Lineas trabajo PAP, REC

Líneas de trabajo: Materias primas celulósicas (MPR); Fabricación de pulpas, excluido biopulpeo (PUL); Blanqueo,

excluido bioblanqueo (BLQ); Fabricación de papel y propiedades (PAP); Reciclado de papel y propiedades (REC);

Biotecnología papelera (BIO); Química de la celulosa, la lignina y sus derivados (QUI).

Empresas con laboratorios de investigación y asociaciones empresariales

Nombre TORRASPAPEL S.A.

Dirección Gran Via de las Cortes Catalanas 678. 08010, Barcelona

Teléfono 34 93 482 1170

Página web www.torraspapel.com

Productos Pasta Kraft blanqueada de fibra corta, papeles para impresión

Nombre SAICA

Dirección Cantin y Gamboa 20 50002, Zaragoza

Teléfono 34 976103237

Página web www.saica.es

Productos Papeles para embalaje, cartón ondulado, envases

Nombre HOLMEN PAPER MADRID S.L.

Dirección Pol. Ind. La Cantuela. El papel 1 28947 Fuenlabrada, Madrid

Teléfono 34 91 6422470

Página web www.holmenpaper.com

Productos Papel para impresión y escritura no estucado, papel prensa

Nombre GRUPO EMPRESARIAL ENCE

Dirección Avda. Burgos 8bis. Ed. Génesis. 28036, Madrid

Teléfono

Página web www.ence.es

Productos Pasta blanqueada de eucalipto


NombreIPE-ASPAPEL (Instituto papelero español- Asociación española de fabricantes de

pasta, papel y cartón)

Dirección Avda. de Baviera, 15 bajo 28028, Madrid

Teléfono 34 915763003

Página web www.aspapel.es

Nombre AFCO (Asociación de fabricantes de cartón ondulado)

Dirección Orense, 66, 1ºD - 28020, Madrid

Teléfono 34 915 711 702

Página web www.afco.es

La industria Nacional en el 2005 mostró un incremento del 1.6%, en este contexto la industria del papel y cartón registró solo un incremento del 0.9%, en conjunto el PIB creció el 3%.

Desafortunadamente, debido al ancestral problema de la falta de seguridad ju-rídica en el ámbito forestal, el panorama para esta rama industrial continua siendo sombrío, como lo indican las cifras de producción total de celulosa que en el 2005 crecen ligeramente el 1.4% con respecto al 2004, colocandose en la cifra de 297 mil toneladas. Por su parte el consumo de celulosa importada durante el 2005 se incre-mento en 4.2% al llegar a la cifra de 546 mil toneladas.

Durante el periodo analizado el consumo de materias primas fibrosas secunda-rias de origen externo creció al 4.1% al situarse en la cantidad de 1.64 x 10 6 t. Las importaciones de materias primas fibrosas representaron 37.8% del consumo total de fibras para la producción de papel.

MÉXICO*

José Turrado Saucedo / Alma R. Saucedo Corona

* Datos tomados de la Cámara nacional de las Industrias de la Celulosa y del Papel 2006.

FIGURA 1.

Toneladas x 1000.

C FL

tone

lada

s x

1000

Tipo de pulpa

350

300

250

200

150

100

50

0C FC C FL S/B C BAGAZO P TMP TOTAL


PapelDurante el 2005 se registró un crecimiento de la producción total de papel en

México de 2.9%. El volumen de la producción fue de 4.449 x 10 6 t . En el año 2004 la producción fue de 4.324 x 10 6 t.

Al analizar los diversos rubros de los papeles producidos se observa los incremen-tos registrados por el papel periódico, 1.5%: escritura e impresión, 4.4%: papel para empaques 2.3%; cartoncillo, 1.5%; sanitario y facial 5.6%; y especialidades 21.9%.

La difícil situación de la industria de pulpa y papel a nivel internacional ma-nifestó su presión en México con importaciones al país, en algunos casos desleales e inclusive ilegales, lo anterior se puede observar en el rubro de importaciones de otros papeles para escritura e impresión, este rubro creció el 14.8%; sacos. Bolsas y Envoltura, 22.9%; el crecimiento registrado en papeles para empaques y embalajes es del 6% y en el rubro de las especialidades el incremento fue del 12.1%.

El consumo aparente de papel para el año 2005 refleja un crecimiento del 4.5% que, como se ha visto, los papeles de importación representan una posición signifi-cativa con el 34% del consumo aparente del país.

Los esfuerzos de la industria nacional en el renglón de competitividad inter-nacional, en un escenario totalmente desfavorable para México, se muestran cla-ramente con la disminución del 3.3% en materia de exportaciones. Durante 2005 la industria exporto un total de 248 mil toneladas, partiendo de una base de 256 toneladas correspondientes al año 2004

La industria papelera mexicana genera 27.000 empleos directos y participa 2005 con el 2,3 en el PIB “Rama 31 Papel y Cartón”, sin embargo es importante mencionar que depende en un 83,3% de fibra reciclada como materia prima fi-brosa, de esta cantidad se recuperan a nivel nacional del orden de 2,6 x 106 t y se importan 1,6 x 106 t. De fibra virgen se produce en el país 0,3 x 106 t y se importan 0,768 x 106 t de fibra virgen para producir 4,45 x 106 t de papel, lo cual representa solo el 70% de papel que el país requiere. Según datos del INEGI la población en México es de 105 x 106 habitantes con un consumo per capita de 60 kg/p/año, lo

FIBRA V NACIONAL

tone

lada

s x

1000

Tipo y cantidad de materia prima fibrosa

3000

2500

2000

1500

500

0FIBRA V

IMPORTADA

FIBRA SEC

NACIONAL

FIBRA SEC

IMPORTADA

1000

FIGURA 2.

Serie 1.


cual representa un consumo nacional de 6.361 x 106 t, así el país debe importar 2,16 x 106 t de papel. De la producción nacional se exportan 0,256 106 t.

La Universidad de Guadalajara es la única universidad en el país que tiene un Departamento para formación de recursos humanos y desarrollo de investigación en Madera, Celulosa y Papel como apoyo a las unidades de la cadena productiva “Re-cursos forestales, celulosa–papel, artes gráficas y empaques agroindustriales” del país desde 1976.

Se forman recursos humanos para realizar actividades de investigación y en el sector productivo en las empresas vinculadas a la cadena productiva de referencia, se puede mencionar que varios de los egresados actualmente ocupan puestos de decisión en las empresas que laboran ubicadas en el territorio nacional y ahora so-licitan egresados de la Universidad de Guadalajara por su formación y motivación en el sector, lo que permite consolidar equipos de trabajo al interior de las entidades productivas.

Respecto a los programas de investigación, se trabaja en: 1. Estudios sobre el potencial fibroso de diferentes especies maderables y no ma-

derables para su utilización en diseño y estructuración de papel con caracterís-ticas especiales y su uso industrial.

2. Estudios de reutilización de fibra secundaria, especialmente originado por la limitada existencia de recursos forestales a nivel nacional. La poca existencia de recursos forestales se origina por el abuso en la tala de bosques y la casi inexis-tente política forestal nacional que permita no solo conservar bosques, sino re-cuperar las tierras con vocación forestal para ese fin específico, acciones de este tipo permiten generar empleos en el campo, desarrollar el turismo de montaña, que la flora y la fauna del país no se pierda, desarrollar industrias que permitan mayor derrama económica para el campo y la exportación de productos, man-teniendo un equilibrio entre plantaciones y aprovechamiento forestales.

tone

lada

s x

1000

000

Producción por tipos de papel

5

4

3

2

0PER

0.2521210.255931

1

ESC E IMP0.9427340.977027

SBE0.2546960.241912

CAJAS2.5292282.566417

CART0.0196780.020816

S Y F0.8119680.857273

ESP0.0397640.048428

TOTAL4.3236944.449145

20042005

FIGURA 3.

2004 2005.

A indústria Portuguesa de pasta e papel é a mais importante da fileira florestal (madeira, cortiça, resina, mobiliário, construção, pasta, papel) e é das mais fortes, desenvolvidas e sustentáveis no panorama da economia nacional. Na verdade, equivale a cerca de 7% da produção industrial do país e a 1,5% do Produto Interno Bruto, o que faz com que Portugal tenha sido, em 2005, e a nível europeu, o 8º produtor de pasta e 16º o produtor de papel. Portugal foi o primeiro país a arrancar com a produção de pastas químicas de eucalipto, com uma unidade de pasta pelo sulfito em 1923, à qual se juntou em 1957 uma unidade de pasta pelo sulfato, sendo actualmente o 2º produtor mundial de pastas de eucalipto, atrás do Brasil. Para este cenário tem contribuído fortemente o facto de mais de 35% da área total do país ser coberta por floresta, correspondendo cerca de 12% a floresta de pinho e perto de 8% a floresta de eucalipto.

As espécies predominantemente utilizadas na produção de pasta são o eucalipto E. globulus e, em muito menor quantidade, o pinho P. pinaster (pinho marítimo).

Os dados disponíveis, apresentados na Tabela 1, colocam Portugal, a nível mundial, nos 17º e 29º lugares de produção de pasta e de papel, respectivamente, sendo que aproximadamente 60% da pasta e 65% do papel produzidos são expor-tados.

Tabela 1. Produção de pasta virgem e de papel (dados de 2005).

Tipo de produto × 10–3 ton %

Pasta

Pasta química ao sulfato branqueada 1519 78,6

Pasta química ao sulfato crua 305 15,8

Pasta química ao sulfito 108 5,6

Total 1932 100

Papel

Papeis para usos gráficos (Impressão e escrita,

não revestido de pasta química)1037 65,7

Embalagem e cartão 448 28,4

Tissue 64 4,1

Outros 29 1,8

Total 1578 100

PORTUGAL

Paulo Ferreira


Todas as empresas portuguesas produtoras de pasta e as mais importantes em-presas produtoras de papel, que respondem por perto de 90% da produção nacio-nal, estão listadas na Tabela 2. Ao todo, no país, existem 7 fábricas de pasta e cerca de 40 fábricas de papel, para além de mais de 100 unidades de reciclagem de papel e cartão usado e de cerca de 20 empresas transformadoras de papel e cartão. No domínio da plantação, conservação e exploração florestal destacam–se a Aliança Florestal – Sociedade para o Desenvolvimento Agro–Florestal, SA., a Silvicaima – Sociedade Silvícola Caima, SA. e a Celulose Beira Industrial (CELBI), SA. De entre as associações nacionais de apoio ao sector da pasta e do papel são de referir a Celpa – Associação da Indústria Papeleira, a ANIPC – Associação Nacional dos Industriais de Papel e Cartão e a Tecnicelpa – Associação Portuguesa dos Técnicos das Industrias de Celulose e Papel.

Tabela 2. Principais empresas portuguesas de produção de pasta e de papel

Empresa Principais produtos Site Industrial

Portucel–Viana

Pasta crua de eucalipto e pinho ao sulfato

Pasta de papéis recuperados

Papel Kraftliner

Deocriste – Viana do

Castelo

Portucel – Cacia (Grupo

Portucel–Soporcel)Pasta de eucalipto branqueada ao sulfato Cacia – Aveiro

CPK – Cacia (Grupo Altri) Papel Kraft Saco Cacia – Aveiro

Celulose Beira Industrial (CELBI)

(Grupo Altri)Pasta de eucalipto branqueada ao sulfato

Leirosa – Figueira

da Foz

Soporcel (Grupo Portucel–

Soporcel)

Pasta de eucalipto branqueada ao sulfato

Papel de impressão e escrita não revestido

Lavos – Figueira

da Foz

Prado Cartolinas da Lousã Cartolinas Lousã

Prado Karton Cartão para embalagem revestido e não revestido Tomar

Renova – Fábrica de Papel do

Almonda

Papéis sanitários e de uso doméstico

Papéis de impressão e escrita não revestidos (fibra recilclada)

Papéis e cartões para embalagem e empacotamento

Transformados de papel

Torres Novas

Caima – Companhia Celulose

do Caima (Grupo Altri)Pasta de eucalipto branqueada ao sulfito Constância

Celtejo – Empresa de Celulose

do Tejo (Grupo Altri)Pasta de pinho e pasta de eucalipto crua ao sulfato Vila Velha de Ródão

Portucel – Setúbal (Grupo

Portucel–Soporcel)

Pasta de eucalipto branqueada ao sulfato

Papel de impressão e escrita não revestidoMitrena – Setúbal

As mais relevantes empresas do sector encontram–se certificadas nos domínios da qualidade, ambiente e segurança, pelas normas das séries ISO 9000, ISO 14000 e OHSAS 18000. Por sua vez, os seus laboratórios de controlo de processo e de produto estão, na maioria, apetrechados com os mais modernos equipamentos e técnicas de ensaio, e são acreditados pela norma ISO 17025.


Para além de toda a actividade florestal e industrial na área da pasta e papel, existem em Portugal diversos Centros de Investigação e Desenvolvimento, bem como Instituições de Ensino Superior, que trabalham em colaboração com as grandes empresas do sector em projectos de I&D de base científica e tecnológica e que são responsáveis pela formação de um número significativo de quadros es-pecializados. De entre estas instituições destacam–se a Universidade de Aveiro, a Universidade da Beira Interior, a Universidade de Coimbra, o Instituto Superior de Agronomia da Universidade Técnica de Lisboa, o RAIZ – Instituto de Investigação da Floresta e Papel e o Instituto Politécnico de Tomar.

Principais Centros de Investigação e Desenvolvimento • INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE DE AVEIRO (UA). – Nome do centro de pesquisa: Grupo de Materiais Macromoleculares e Len-

hocelulosícos, Departamento de Química, Universidade de Aveiro e CICECO (Centro de Investigação em Materiais Cerâmicos e Compósitos).

– Nome de contato: Prof. Carlos de Pascoal Neto. email: [email protected] – Cidade/estado/pais: Aveiro / / Portugal. – Homepage do centro: http://lignomacro.dq.ua.pt/, http://dq.ua.pt/, http://www.ciceco.ua.pt/ – Principais linhas de investigação: Química de materiais lenhocelulósicos; Química da celulose, hemiceluloses e

outros polissacarídeos, lenhina, suberina, extractáveis; Química e tecnologia dos processos de cozimento e branqueamento; Biorefinerias; Polímeros e com-pósitos derivados de fontes renováveis.

– Principais projectos em curso: New concepts for upgrading pulp mill waste streams to value–added chemicals (WaCheUp, FP6); Innovation and sustai-nable development in the fibre based packaging value chain (SUSTAINPACK, FP6); Chemicals and materials from by–products of Eucalyptus globulus kraft and sulphite pulping processes – forest–based biorefineries; The improvement of Eucalyptus globulus sulphite and kraft pulping and bleaching processes; Polyoxometalate catalyzed delignification / oxidative processes; Nanostructu-red coatings for paper applications; Materials derived from bacterial cellulose; Materials from chemically modified cellulose fibres and polysaccharides, in-cluding chitosan; New hybrid materials based on cellulose fibres and mineral nanoparticles; Polymers from renewable monomers (furan, suberin, lignosul-phonates).

– Recursos Humanos: 4 Professores, 2 Investigadores, 25 estudantes de pós–gra-duação (mestrado, doutoramento, pós–doutoramento).

– Ensino: O Departamento de Química da Universidade de Aveiro oferece aos estudantes do Mestrado Integrado de Engenharia Química (que funciona de acordo com o modelo de Bolonha) as disciplinas de especialidade de Química


de Materiais Agro–Florestais e Tecnologia de Materiais Agro–Florestais. Oferece aos estudantes do Mestrado em Materiais Derivados de Recursos Naturais as se-guintes disciplinas de especialidade: Química de Materiais Agro–Florestais; Tec-nologia de Materiais Agro–Florestais; Refinação Química da Biomassa Vegetal; Polímeros e Compósitos de Materiais Renováveis; Bioenergias; Bioprocessamento de Recursos Renováveis; Laboratório de Polímeros e Materiais Agro–Florestais.

• INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE DE AVEIRO (UA). – Nome do centro de pesquisa: MIA (Unidade de Minerais Industriais e Argilas). – Nome de contato: Prof. Fernando Tavares Rocha. email: [email protected] – Cidade/estado/pais: Aveiro / / Portugal. – Homepage do centro: http://www.geo.ua.pt/Investigacao.asp – Principais linhas de investigação (na área da pasta e papel): Estudo e desen-

volvimento de minerais para papel; Desenvolve, em parceria com o Departa-mento de Engenharia Química e Ambiental do Instituto Politécnico de Tomar, trabalhos sobre minerais em revestimento de papel.Recursos Humanos: 3 Professores e 1 estudante de doutoramento.

• INSTITUIÇÃO: RAIZ. INSTITUTO DE INVESTIGAÇÃO DA FLORESTA E PAPEL. – Nome do centro de pesquisa: RAIZ. Instituto de Investigação da Floresta e Papel. – Nome de contato: Eng. Serafim Tavares. – Função: Director Geral. – Nome de contato: Eng. José Luís Amaral. – Função: Director de Investigação Tecnológica. email: [email protected] – Cidade/estado/pais: Eixo (Aveiro) // Portugal – Homepage do centro: http://www.raiz–iifp.pt/ – Principais linhas de investigação: Direcções de Investigação Tecnológica e Florestal: Ambiente, Água e Energia;

Melhoramento genético; Aptidão papeleira; Solos e Nutrição Vegetal; Proces-so; Protecção florestal; Ecologia; Bioenergia; Culturas Bionergéticas.

– Principais projectos em curso: I&D Tecnológica: Impurezas na pasta; Variabi-lidade da qualidade da pasta; Avaliação tecnológica das culturas bioenergéticas; Resíduos sólidos – acompanhamento e implementação das soluções estudadas; Optimização da utilização da água; Optimização energética das fábricas de pa-pel; Estudo da interacção t/p off–set e laser; Reprodução da cor na impressão ink–jet; Avaliação da viabilidade da extracção da casca da madeira, antes da sua alimentação à caldeira de biomassa, numa fábrica de pasta kraft de Eucalyptus globulus; Bioenergia / Biorefinaria.

I&D Florestal: Desenvolvimento de híbridos resistentes à secura; Genómica da madeira; Silvicultura de 2ª rotação; Validação de ganhos de produtividade


florestal; Desenvolvimento de novos clones para florestação; Culturas bioe-nergéticas; Modelação de disponibilidades de azoto; Identificação de clones resistentes à Mycosphaerella; Monitorização de novas pragas e doenças; Apoio à gestão Florestal (UGF’s e ferramentas de Engenharia); EUCANET – Eucalypt genomic research network for improved wood properties anda adaptation to drought; Acompanhamento da evolução da doença das folhas do eucalipto causadas por fungos do género Mycosphaerella; Genolyptus – Rede brasileira de pesquisa do genoma de eucalipto.

– Recursos Humanos: 19 Técnicos Superior de Investigação e 16 Técnicos de Investigação de Laboratório e de Campo.

– Ensino: Numa iniciativa conjunta do RAIZ – Instituto de Investigação da Floresta e Papel e das Universidades de Aveiro, Beira Interior e Coimbra, realizaram–se até ao momento duas edições do Mestrado em Engenharia dos Processos de Produção de Pasta para Papel.

• INSTITUIÇÃO: FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA, UNIVERSIDADE DE COIMBRA (FCT–UC).

– Nome do centro de pesquisa: Departamento de Engenharia Química, Centro de Investigação em Engenharia dos Processos Químicos e dos Produtos da Floresta (CIEPQPF).

– Nome de contato: Prof. Maria Helena Gil. email: [email protected] – Cidade/estado/pais: Coimbra / / Portugal. – Homepage do centro: http://www.eq.uc.pt/centro/ – Principais linhas de investigação (na área da pasta e papel): Cinética do cozi-

mento kraft; Estudos de branqueamento (cinética (D, O, P), estequiometria, sequências ECF, melhoria da selectividade, aditivos); Escoamento de sus-pensões de fibras (reologia, perdas de carga, coeficientes de atrito); Floculação; Caracterização e modificação da superfície de papeis e cartões; Resistência em húmido e higroexpansividade de papéis de base eucalipto; Caracterização de fibras, finos, cargas e pigmentos; Modificação de fibras; Preparação de com-pósitos com fibras de celulose; Modificação da superfície de cargas e pigmen-tos; Propriedades termofísicas de licores e de suspensões de fibras (pressões de vapor, viscosidade, tensão superficial, densidade e capacidade calorífica); Gestão de NPE’s para aumentar a recirculação de efluentes; Análise estatística multivariável de dados industriais.

– Principais projectos em curso: Desenvolvimento de uma estratégia experimen-tal para prever os mecanismos de floculação com polielectrólitos; Interacção tinta–papel em processos offset; Estratégia e avaliação de colagem interna em papéis de impressão e escrita; Interacções físico–químicas na superfície do papel – impacto na imprimabilidade dos papéis à base de pastas kraft de E. globulus; Escoamento de suspensões de pastas em condutas.


– Recursos Humanos: 10 professores (a tempo inteiro ou parcial), 2 investigado-res, 10 estudantes de pós–graduação (mestrado e doutoramento, pós–douto-ramento) e, em média, 15 bolseiros e estudantes de licenciatura.

– Ensino: O Departamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra oferece aos estudantes do Mestrado Integrado de Engenharia Química (que fun-ciona de acordo com o modelo de Bolonha), a possibilidade de optar, na área de especialização de Processo, Ambiente e Energia, pela disciplina semestral de Ciência e Tecnologia da Pasta e do Papel.

• INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR (UBI). – Nome do centro de pesquisa: Departamento de Ciências e Tecnologias do Papel. – Nome de contato: Prof. Ana Paula Duarte. email: [email protected] – Cidade/estado/pais: Covilhã / / Portugal – Homepage do centro: http://www.ubi.pt/departamentos/departamento.php?dep=PAP – Principais linhas de investigação: Produtos naturais/biorefinaria; Biomassa

florestal/bioetano; Refinação de pastas químicas, incluindo biorefinação e en-saios piloto; Produção de papel, incluindo modelação das operações unitárias; Física do papel e imprimabilidade; Modificação da superfície do papel e carac-terização; Tratamento de efluentes.

– Principais projectos em curso: Identificação de substâncias bioactivas em madeiras e resíduos florestais; Bio–refinação de pastas kraft branqueadas de Eucalyptus globulus e cruas de Pinus pinaster; O comportamento reológico das suspensões fibrosas na refinação e os seus efeitos nas características mor-fológicas das fibras de pasta e papel; Modelação do processo de refinação num refinador de discos piloto; Potencial da pasta kraft branqueada de Pinus pinas-ter como fibra de reforço na produção de papel de impressão; Modelação da influência da estrutura e da energia de superfície do papel sobre a absorção de líquidos; Modificação da superfície do papel e das fibras de celulose por trata-mentos com plasma; Tratamento integrado de nanofiltração e ozonização dos efluentes das indústrias de lanifícios; Produção de biocombustíveis a partir de resíduos florestais.

– Recursos Humanos: 6 professores, 1 estudante de pós–graduação (doutora-mento), 1 técnico superior e 1 técnico de laboratório.

• Instituição: Instituto Politécnico de Tomar. Escola Superior de Tecnologia de Tomar.

– Nome do centro de pesquisa: Departamento de Engenharia Química e do Am-biente.

– Nome de contacto: Engº Rui da Costa Marques Sant’Ovaia. email: [email protected] <mailto:[email protected]>


– Cidade/estado/pais: Tomar / / Portugal – Homepage do centro: http://www.estt.ipt.pt/ – Principais linhas de investigação (na área da pasta e papel): Química da madei-

ra; Branqueamento de pastas; Estudo da superfície de papéis (em parceria com UA–MIA e CIEPQPF/FCT–UC); Papéis revestidos (em parceria com UA–MIA e CIEPQPF/FCT–UC); Pigmentos (em parceria com UA–MIA e CIEPQPF/FCT–UC).

– Principais projectos em curso: Influência das condições de cozimento kraft na estrutura da lenhina e na branqueabilidade das pastas de Pinus pinaster; Características de papéis revestidos (em parceria com UA–MIA e CIEPQPF/FCT–UC).

– Recursos Humanos: 4 professores, 15 estudantes de licenciatura.

• INSTITUIÇÃO: INSTITUTO SUPERIOR DE AGRONOMIA. UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA (ISA–UTL).

– Nome do centro de pesquisa: Centro de Estudos Florestais (CEF). – Nome de contacto: Prof. Helena Pereira. email: [email protected] <mailto:[email protected]> – Cidade/estado/pais: Lisboa / / Portugal. – Homepage do centro: http://www.isa.utl.pt/cef/ – Principais linhas de investigação (na área da Ciência e Tecnologia dos Produ-

tos Florestais): Processos de formação da madeira e da cortiça; Propriedades da madeira como material biológico e matéria–prima industrial: estrutura, com-posição química e propriedades físicas. Factores de variabilidade da qualidade da madeira: influência genética, ambiental e de operações de silvicultura; Tec-nologias da transformação da madeira e propriedades dos produtos acabados; Processos de produção de pastas para papel; Caracterização da madeira para produção de pastas para papel; Avaliação dos parâmetros de qualidade da ma-deira para produção de pasta para papel: teor e composição de extractivos, teor e composição de lenhina, teor de cerne, características anatómicas; Estudos de plantas anuais como fonte papeleira.

– Principais projectos em curso (na área da Ciência e Tecnologia dos Produtos Florestais): Estudo das características papeleiras das pastas obtidas com espé-cies de crescimento rápido, nomeadamente com a espécie Eucalyptus globulus, e com plantas não lenhosos como fonte de fibras alternativas, utilizando pro-cessos com solventes orgânicos e sobre o estudo da aptidão ao branqueamento das respectivas pastas, utilizando processos livres de cloro (TCF) e processos de biobranqueamento; Estudo do cerne como parâmetro de qualidade da árvore e da madeira de eucalipto (Eucalyptus globulus) para pasta para papel; Varia-bilidade dos extractivos na madeira de Eucalyptus globulus e sua influência na produção de pasta para papel; Aplicação de espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) para a caracterização de propriedades com interesse papeleiro.


– Recursos Humanos (na área da Ciência e Tecnologia dos Produtos Florestais): 4 professores, 5 investigadores doutorados; 10 estudantes de pós graduação (9 doutoramentos e 1 pós–doutoramento) e 1 bolseiro não doutorado.

– Ensino: O Departamento de Engenharia Florestal do Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica de Lisboa oferece aos estudantes do Mestra-do em Engenharia Florestal (que funciona de acordo com o modelo de Bolon-ha), a possibilidade de optar por uma área de especialização em Engenharia de Produtos Florestais, que inclui as disciplinas de Engenharia.

La industria de la celulosa y papel en Uruguay está viviendo con mucha especta-tiva los nuevos proyectos de fabricación de celulosa kraft, basados en un plan forestal conformado a partir de la ley del año 1987, creándose una masa de aproximadamente 800.000 hectáreas integrada con un 80% de eucaliptos y un 20% de pinos.

Esta espectativa se ve acrecentada actualmente con el inicio (octubre 2007) de uno de estos proyectos (Botnia) con una producción de 1.000.000 toneladas año de celulosa kraft de Eucalyptus y una inversión de 1.200 millones de dólares. Dicho emprendimiento está instalado en las proximidades de la ciudad de Fray Bentos en el Departamento de Río Negro.

Los otros proyectos incluyen la instalación de dos nuevas plantas de celulosa, uno perteneciente a Ence en Conchillas, Departamento de Colonia con una pro-ducción prevista de 1.000.000 de toneladas año encontrándose en la preparación del terreno y cuya obra de construcción comenzaría en el correr del 2008; el otro proyecto de Stora Enso radicado en el Departamento de Durazno, con una pro-ducción aún no confirmada, encontrándose en la fase de aprovisionamiento de la materia prima (instalación forestal), previéndose el comienzo de la obras para el año 2010.

URUGUAY

Luis Soria


Esta situación dejaría a Uruguay en una posición de privilegio, ocupando en un futuro cercano los primeros lugares como productor de celulosa en América del Sur.

Además de estos proyectos, se han consolidado otros de aprovechamiento forestal (aserrado, tableros, debobinado), con una exportación en el año 2007 en productos forestales, del orden de los 300 millones de dólares.

Situación actualEn los Tablas 1 a 3 se presentan las cifras actuales correspondientes a produc-

ción, exportaciones, importaciones, industrias, productos, materias primas, locali-zación, mano de obra. (2006).

Tabla Nº 1. Producción, exportaciones e importaciones de

pulpa, papel–cartón y reciclado

Producción Importaciones Exportaciones

Papel y cartón 88 65 57

Pastas celulósicas 38 17 0

Papel reciclado 41 6 17

Valores en miles de toneladas. Fuente: PPI y Cicepla.

Como se puede apreciar, y en función de los nuevos proyectos, los cambios que sufrirán estas cifras en lo concerniente a la producción de pulpa, serán tras-cendentes.

Tabla Nº 2. Empresas, actividades y producciones

Empresa Actividad Producción ton/año

Fanapel Pulpa–papel 34.000–58.000

Pamer Pulpa–papel–corrugado 4.000–22.000–25.000

Ipusa Papel 18.000

Urukor Corrugado 10.000

Cicssa Corrugado 5.000

Pianalto Papel 3.000

Valores en miles de toneladas. Fuente: PPI y Cicepla.

Complementando la Tabla 2, tenemos:Fábricas de celulosa: 2Fábricas de papel: 4Fábricas de corrugado: 3Personal ocupado: 1300Consumo per cápita: 44 kilos.


Tabla Nº 3. Localización, producciones, materias primas y productos

Empresa Fanapel Pamer Ipusa

Dirección J. Lacaze–colonia Mercedes–soriano Pando–canelones

Prod. Ton/año Pulpa/

papel/cartón34.000–58.000 4.000–22.000–25.000 18.000

Materia Prima Pqb Eucalyptus Pq–psq–reciclado Reciclado–pqb

Blanqueo Ecf

Papel Impresión–escritura Embalajes–tissue Tissue–pañales

Cartón Corrugado–cajas

Mano Obra 420 350 216

Fuente: Elaboración propia.

En el caso de Fanapel, posee emprendimientos en Argentina.

Enseñanza–investigaciónDEPARTAMENTO FORESTAL, FACULTAD DE AGRONOMÍA, UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA (UDELAR)

El Departamento Forestal de la Facultad de Agronomía fue creado en 1959 y comenzó a funcionar en 1963. Derivó de una necesidad impostergable para con-centrar los esfuerzos en esta rama de enseñanza.

Es así que hasta ese momento era encarada el área forestal como una rama complementaria dentro del programa curricular del Ingeniero Agrónomo. A partir de esa fecha nace la Orientación Forestal, permitiendo al futuro técnico hacer una clara diferenciación entre lo que es el área forestal, el área granjera y el área agríco-la–ganadera con un marcado énfasis en este rubro productivo.

El Departamento Forestal de la Facultad de Agronomía tiene por cometido la formación de recursos humanos, la investigación científica y la extensión en las Ciencias Forestales.


La enseñanza teórica se lleva a cabo fundamentalmente en Montevideo y la práctica se realiza en las principales zonas de producción forestal del país, con la colaboración de productores y empresas agro–industriales así como también en la Estación Experimental de Bañado de Medina, Cerro Largo.

Integrantes del DepartamentoDirector: Dr. Ing. Agr. Luis Soria. E–mail: [email protected].

Docente Área temática–Ing. Agr. Brussa, Carlos Dendrología–Ing. Agr. Cabris, Juan Manejo y Ordenamiento Forestal–Dr. Ing. Agr. Daniluk, Gustavo Cosecha y Certificación Forestal–Ing. Agr. Escudero, Rafael Silvicultura–Ing. Agr. Faroppa, Carlos Aserrado–M. Sc. Ing. Agr. Gallo, Luis Sistemas Agroforestales–M. Sc. Ing. Agr. Grela, Ivan Dendrología–Ing. Agr. Irisity, Fernando Silvicultura–Ing. Agr. Mantero, Carlos Tecnología de la Madera–Ing Agr. Morás, Guillermo Dasometría e Inventarios–Dr. Ing. Agr Pellegrino,Carlos Paisajismo–M. Sc. Ing. Agr. Sans, Carolina Planificación de Áreas Silvestres–Dr. Ing. Agr. Soria, Luis Pulpa y Papel

Área temática–Dendrología –Manejo y Ordenamiento forestal –Cosecha y economía forestal –Silvicultura –Aserrado –Sistemas agroforestales –Tecnología de la madera –Dasometría e inventarios –Paisajismo –Planificación de áreas silvestres –Pulpa y papel

DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN FORESTAL Y TECNOLOGÍA DE LA MADERA

Sede: Avda. Garzón 780, Montevideo, Teléfono–Fax: (598 2) 354 95 63.E–mail: [email protected].


4º año Orientación Forestal Cursos Duración–Silvicultura Anual –Tecnología de la madera Anual –Dendrología Anual –Dasometría 1º sem –Protección forestal (2006) 2º sem –Gestión de empresa 1º sem –Introducción al estudio del paisaje y áreas verdes 2º sem –Principios de Sostenibilidad Forestal 2º sem –Taller IV Anual

Cursos optativos de 5 año–Secado de maderas –Producción de celulosa y papel –Planificación de la cosecha forestal –Certificación forestal –Mejoramiento genético forestal –Producción de plantines de eucaliptos y pinos –Diseño de Áreas Verdes –Principios para la planificación y diseño de áreas recreativas al aire libre –Planificación de áreas silvestres

Investigacion

Líneas Ordenación Forestal SostenibleSilvicultura urbana y

periurbana

ProgramasProductos y Servicios

ForestalesBosque y Ambiente

Bosque y

Comunidades

Locales

Silvicultura urbana y

periurbana

Subprogramas

1. Gestión Forestal 1. Areas Silvestres 1. Usos recreativos

1. Planificación de

áreas verdes urbanas y

suburbanas

2. Silvicultura de

Plantaciones2. Uso múltiple 2. Bienestar social 2. Arbolado urbano

3. Tecnología de los

Productos Forestales

3. Conservación y

uso sostenible de la

biodiversidad

3. Diseño de áreas verdes

4. Aprovecha miento

Forestal4. Certificación

5. Silvicultura de

Bosque Nativo

5. Impactos

ambientales

6. Productos

Intangibles del Bosque


En el año 2004 comenzaron en la Facultad de Agronomía los Posgrados de Maestría, existiendo una salida en Ciencias Vegetales que permite abarcar las dife-rentes líneas de investigación del Departamento de Producción Forestal y Tecno-logía de la Madera.

También comenzó en el mes de agosto (2007) otro Posgrado a nivel de Maes-tría en celulosa y papel en la Facultad de Ingeniería (UDELAR) en convenio con la Universidad de Helsinki.

InvestigaciónEl INIA (Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria–Programa Forestal

Nacional) con sede en la ciudad de Tacuarembó, realiza investigación en silvicultu-ra y Tecnología de la madera, abarcando la fabricación de celulosa con ensayos de especies y orígenes.

www.inia.org.uy. Teléfono 598 632 2406. Tacuarembó. Contacto: Ing. Fernan-do Rezquin ([email protected]).

Investigación – ServiciosLATU. LABORATORIO TECNOLÓGICO DEL URUGUAY

El LATU ofrece una amplia gama de servicios de asesoramiento y consultoría adecuados a las necesidades de las empresas de hoy. A través de sus servicios de laboratorio es posible realizar una gran variedad de ensayos en diversos produc-tos.

Por otro lado, el LATU realiza una serie de controles, siguiendo las normati-vas legales vigentes. Entre ellas citamos la Certificación de alimentos importados, de productos para la exportación y de productos en general, el Contralor del Régimen de Admisión Temporaria y la Verificación de instrumentos de medida utilizados en transacciones comerciales, realizado por el Departamento de Me-trología Legal.


Servicios –Análisis y Ensayos –Análisis y Ensayos de Materiales y Metrología Científica –Arrendamiento de salas –Capacitación –Certificación –Consultoría a Medida –Consultoría en Gestión Logística –Consultoría en Implementación de Sistemas de Gestión de Calidad –Desarrollo de la Cultura Científico Tecnológica – Espacio Ciencia –Información Técnica y Enlace Industrial –Información de Comercio Exterior –Ingenio – Incubadora de empresas de tecnología LATU–ORT –Innovación y desarrollo –Metrología Legal –Parque de Exposiciones –Regímenes especiales de apoyo a la industria y la exportación –Servicios de Base Tecnológica

LATU. Avda. Italia 6201. C.P. 11500. Montevideo, Uruguay. Tel. (598 2) 601–3724, Fax. (598 2) 600–2291. www.latu.org.uy.

Laboratorio de productos forestales: Ing. Raúl De Castro ([email protected]), Javier Doldán ([email protected]).

La investigación y la produccion de celulosa y papel en VenezuelaLA INVESTIGACIÓN

El Laboratorio Nacional de Productos Forestales, anclado en el Núcleo Forestal de la Universidad de Los Andes, en Mérida-Venezuela, acoge en sus instalaciones al único centro de investigación en Celulosa y Papel que existe en Venezuela. Nuestro lema es “Produciendo para investigar e investigando para producir”.

En su doble papel científico-académico, el Laboratorio Nacional de Productos Forestales tiene como objetivo fundamental realizar, por una parte, investigación para ampliar el acervo científico tecnológico y proponer casos de estudio en el campo de la ciencia y tecnología de los productos del bosque natural y plantaciones forestales y, por otra, coadyuvar al enriquecimiento de una disciplina profesional que responda a las exigencias de la industria forestal venezolana.

El Laboratorio Nacional de Productos Forestales es una Dependencia del Mi-nisterio del Ambiente, adscrita a la Universidad de Los Andes, con profesionales con formación de cuarto nivel, en Tecnología de Productos Forestales, Ingenieros al servicio de la investigación, técnicos y mano de obra especializada, así como per-sonal administrativo y de servicios.

El LNPF está dividido en áreas, tales como: el área de procesamiento mecánico de la madera que incluye un aserradero, maquinaria y equipos para labrado y meca-nizado de la madera, equipos para fabricación e investigación de chapas y chapillas, prensas hidráulicas para fabricar tableros, un laboratorio de patología forestal, ma-quinaria para ensayos físicos y mecánicos de la madera, planta de preservación de madera y dos estufas de secado a escala piloto. El área de procesamiento químico incluye el Laboratorio de Celulosa y Papel, donde se hace la caracterización de las materia primas fibrosas potenciales para la fabricación de celulosa y papel, tanto de especies autóctonas como foráneas, cuenta con equipos para producir pulpa química y semiquímica, así como equipos para refinación, equipos para ensayos físico-mecánicos del papel, laboratorio de química de la madera y un laboratorio de bioenergía.

VENEZUELA

Gladys Mogollón


El Laboratorio de Celulosa y Papel es también el soporte para la docencia de pregrado y postgrado de los estudiantes de la carrera de Ingeniería Forestal y del Programa de Maestría en Tecnología de Productos Forestales.

Desde el punto de vista del servicio a la industria papelera nacional, en el laboratorio de celulosa se realizan ensayos sobre especies forestales a solicitud de las empresas que producen celulosa, así como participa como contraparte en dife-rentes convenios nacionales e internacionales, intercambia estudiantes y profesores con otros laboratorios en Iberoamérica.

La Figura 1 muestra la fachada del edificio administrativo del LNPF y la Figura 2 muestra una vista de las instalaciones del laboratorio de celulosa y papel.

LA PRODUCCIÓN

Las diferentes empresas productoras de celulosa y papel de Venezuela, están agrupadas y asociadas en APROPACA (Asociación Venezolana de Productores de Pulpa, Papel y Cartón), su misión principal es “velar por los intereses generales de la industria de la Pulpa, el Papel y el Cartón, así como del personal ocupado en ella, en armonía con los intereses de la colectividad”.

FIGURA 1. Fachada del Edificio

Administrativo del Laboratorio Nacional de

Productos Forestales.

FIGURA 2. Área de digestores del laboratorio de celulosa

y papel.


Las empresas asociadas a APROPACA y que constituyen las más importantes en producción en Venezuela son:

Estas empresas están ubicadas en su mayoría en el Centro de país, tal como se indica en la Figura 3.

A continuación un cuadro que resume la situación actual de la industria pape-lera venezolana en cifras:

Destinos de Exportación hasta el 2006

Norteamérica Estados Unidos, México

CentroaméricaPuerto Rico, El Salvador, Guatemala, Republica

Dominicana, Honduras, Panamá y Costa Rica

Suramérica Colombia y Ecuador

El Caribe Antigua jamaica, Trinidad, Barbados y Grenada

Fuente: Apropaca.

FIGURA 3. Industrias Papeleras Venezolanas.

1. Cartonera Del Caribe C.A.

2. Papeles Maracay. C.A.

3. Manufactura de Papel MANPA C.A.

4. Smurfit. Cartón de Venezuela. S.A.

5. PAVECA. 6. CARTONAL. 7. LE CARTIERE.

Aragua. Carabobo. Yaracuy. Miranda

1


Situacion de la Industria Papelera. Cuadro comparativo (Fuente Apropaca 2007)

Rubros 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Número de Máquinas 31 29 28 30 28 28 28

Inversión Total (millones de Bs.)

372.970.944.000 589.442.814.000 899.385.988.084 438.192.507.484 438.192.507.484 476.344.784.441 433.950.732.484

Capacidad de Producción de Papel y Cartón T.M

842.890 789.000 685.000 700.000 596.000 581.000 603.000

Producción de Papel y Cartón T.M

433.942 426.239 238.109 302.100 439.465 404.778 4.431.330

Exportación de Papel y Cartón T.M:

102.031 81.543 55.897 38.827 59.510 40.411 10.101

Importación de Papel y Cartón T.M.

189.671 265.268 256.450 232.750 318.925 195.340 415.950

Producción de Pulpa T.M 172.719 176.359 92.106 95.980 108.263 107.860 94.055

Importación de Pulpa T.M. 54.466 30.172 3.596 126.399 126.399 18.755 82.945

Recolección Nacional de Fibras Reciclables T.M.

241.589 220.456 214.269 149.720 210.938 219.578 235.608

Importación de Fibras Reciclables T.M.

142.269 96.211 78.209 51.791 109.615 79.232 80.458

Personal Empleado 3.776 3.394 3.646 3.553 3.011 3.641 3.538

Remuneración Anual Bs. 24.040.552.205 41.148.677.118 38.347.773.821 34.080.250.450 60.788.760.000 58.259.532.206 98.181.918.859

Principales indicadores macroeconomicos de Venezuela

2003 2004 2005 2006

Producto interno bruto 8,00% 7,00% 9,42% 10,30%

Inflación 9,40% 7,40% 13,50% 17,00%

Tipo de cambio (31/12) bs./ Us $ 1.920,00 1.920,00 2.150,00 2.150,00

Desempleo 16,20% 13,90% 11,40% 15,00%

ANEXO II

La Red Iberoamericana en Celulosa y Papel es un instrumento de carácter científico–técnico, autónomo, independiente, abierto y permanente, constituido por integrantes de la comunidad científico–técnica de organizaciones de investi-gación públicas o privadas y empresas relacionadas con el área de Celulosa y Papel de Iberoamérica.

Su Objetivo General es fomentar el diálogo y la cooperación, promoviendo iniciativas y proyectos iberoamericanos de investigación y formación en el área de Celulosa y Papel, dando origen a programas de carácter multilateral, a fin de buscar soluciones a problemas comunes, potenciando el desarrollo de sus miembros y au-mentando sus capacidades de investigación, formación y vinculación tecnológica.

Sus objetivos específicos son: 1. Identificar líneas directrices de investigación en el área de Celulosa y Papel. 2. Promover la coordinación e integración entre organismos de la Red y otros

externos, tanto públicos como privados, que posean objetivos afines. 3. Fomentar el intercambio de experiencias e información, por medio de consul-

tas permanentes y la organización de foros sobre temáticas del área. 4. Facilitar la formación y especialización de recursos humanos, fomentando la

movilidad entre los grupos de investigación. 5. Elaborar una agenda común de trabajo, definiendo las metas e identificando

los logros alcanzados, a fin de dar credibilidad a la Red. 6. Fortalecer las capacidades técnicas de las instituciones, identificando proble-

mas y potencialidades, buscando soluciones adecuadas y la utilización eficiente de los recursos.

7. Realizar bienalmente el Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulo-sa y Papel (CIADICYP).

8. Publicar y difundir los trabajos de los grupos pertenecientes a la Red. 9. Fomentar la relación RIADICYP–Industria, a través de Servicios, Consultoría,

Desarrollo tecnológico, Transferencia de tecnología, otros.

La RIADICYP tiene por finalidad, mediante el intercambio de experiencias y de conocimientos entre países, utilizando básicamente sus propios recursos técni-

RED IBEROAMERICANA DE DOCENCIA E INVESTIGACIÓN EN CELULOSA Y PAPEL

María Cristina Area


cos, humanos y financieros, aumentar progresivamente el desarrollo científico–tec-nológico de los países en el área de su incumbencia.

Reúne destacados grupos de investigación y miembros de empresas de 16 países. Cuenta actualmente con 85 miembros institucionales procedentes de 32 instituciones formalmente adheridas y 29 miembros individuales (114 miembros en total).

La red posee una gran capacidad de comunicación, lo que garantiza una in-teracción inmediata. Esto facilita el intercambio de conocimientos y experiencias, ampliando el espectro de capacidades de comunicación científica y vinculación tecnológica. Las consultas ya no se restringen a unos pocos expertos conocidos localmente, sino a más de 100 expertos regionales abarcando una amplia gama temática de importancia para el sector.

Qué es el CYTEDEl Programa de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo de Iberoamérica es un

Programa de cooperación multilateral establecido por un Acuerdo signado en 1984 por las Cancillerías de los 21 países iberoamericanos.

Participan del mismo más de 10.000 investigadores en las más variadas ramas de la ciencia y la tecnología a través de proyectos de I + D y de Redes de expertos.

Asimismo, el CYTED es responsable de redactar en forma anual la Agenda de Ciencia y Tecnología de la Cumbre de Jefes de Estado Iberoamericanos.

El CYTED está organizado en Seis Areas: 1) Agroalimentación, 2) Salud, 3) Promoción del Desarrollo Industrial, 4) Desarrollo Sostenible, Cambio Global, Ecosistemas, 5) Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, 6) Ciencia y Sociedad.

La RIADICYP se enmarca en el Área: 3. Promoción del Desarrollo Industrial, (Código de la Acción: 305RT0276).

HistoriaEn el año 1999, a través de contactos entre diferentes centros de investigación,

surgió la intención de convocar a los máximos representantes de la investigación Iberoamericana en Celulosa y Papel en un Congreso, para discutir sobre sus acti-vidades, intercambiar ideas, tomar conocimiento de las temáticas de cada grupo y marcar un rumbo entre todos. Esto pudo viabilizarse a partir de un Proyecto finan-ciado por SECYT (Argentina) y CAPES (Brasil), basado en el intercambio docente y de investigación entre el Programa de Investigación en Celulosa y Papel de la Universidad Nacional de Misiones, Argentina, PROCYP–UNaM y la Escuela Poli-técnica de la Universidad de Sao Paulo. La realización de un Congreso Iberoameri-cano se encontraba entre los objetivos del proyecto y se acordó que se realizaría en Iguazú, Misiones, Argentina.

Así surgió el 1º Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel (CIADICYP 2000), realizado en octubre de 2000, organizado por la Dra. María

Anexo II. Red Iberoamericana de Docencia e Investigación en Celulosa y Papel | 521

Cristina Area, de la PROCYP, Universidad Nacional de Misiones (UNaM), con apoyo del Dr. Song Won Park de la Universidad de Sao Paulo, el Dr. Jose Mangoli-ni Neves del Instituto de Pesquisas Tecnológicas de Sao Paulo y que contó con más de 100 participantes.

Dentro del Congreso se realizó una reunión de representantes de instituciones universitarias y centros de investigación, en forma autoconvocada. En la misma se analizaron diferentes posibilidades de integración y mecanismos de formación de algún mecanismo que permitiera la cooperación, generándose finalmente la RED IBEROAMERICANA DE DOCENCIA E INVESTIGACIÓN EN CELULOSA Y PA-PEL (RIADICYP). También se realizaron una serie de mesas redondas para discutir las líneas directrices de investigación en el tema en Iberoamérica.

La Red se consolidó a través de las comunicaciones realizadas en estos dos años y como consecuencia del CIADICYP 2002, organizado en Campinas, Brasil, por el Dr. Song Won Park de la Universidad de Sao Paulo, el Dr. Jose Mangolini Neves del Instituto de Pesquisas Tecnológicas de Sao Paulo, y el Dr. Nivaldo Santos de la Universidad de Las Villas, Cuba.

El CIADICYP 2004 fue realizado en Córdoba, España, en noviembre de 2004, organizado por el Dr. Juan Carlos Villar Gutiérrez (INIA, Madrid) y el Dr. Luis Jiménez Alcalde (Universidad de Córdoba), con la colaboración del Dr. Ricardo Silva (UCh, Chile) y el Dr. Paulo Ferreira (UC, Portugal).

El IV Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel (CIA-DICYP–2006) se celebró en Santiago y Valdivia (Chile) entre los días 23 y 27 de octubre de 2006. Fue organizado por los Dres. Javier González Molina y Ricardo Silva Soto (UCh, Chile) y la MSc. Silvana Mariani (UA, Chile).

El V Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel (CIADI-CYP–2008) se realizará en Guadalajara, México, del 21 al 23 de octubre de 2008. Es organizado por el Dr. José Turrado Saucedo y colaboradores, de la Universidad de Guadalajara.

Síntesis de los resultados obtenidos por la cooperación 2005–2006FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS (TUTORÍA CONJUNTA DE DOCTORANDOS, MAESTRANDOS Y PASANTES POR MIEMBROS DE LA RIADICYP DE DISTINTAS INSTITUCIONES). –9 Doctorados (1 premiado) –2 Maestrías –12 Trabajos finales de grado –3 Cursos internacionales dictados –1 Programa de master interuniversitario –1 Programa de doctorado interuniversitario

INTERCAMBIO DE INVESTIGADORES, EL DESARROLLO DE INVESTIGACIONES CONJUNTAS Y EL AUMENTO DE CAPACIDADES DE INVESTIGACIÓN. –4 convenios entre centros para utilización de infraestructura


–45 artículos publicados o presentados en Congresos –3 proyectos de cooperación interinstitucionales –2 proyectos de cooperación binacionales –2 proyectos de cooperación multinacionales

Detalle de los resultados obtenidos por la cooperación2004–2005. PUBLICACIONES (EN LAS QUE PARTICIPARON MIEMBROS DE VARIOS LABORATORIOS DE LA RIADICYP)Capítulo libro (INIA, Madrid – U. Córdoba, España) Juan Carlos Villar; Luis Jiménez Alcalde, Biopulping en “The encyclopedia of

bioresource technology”, Ed. A. Pandey. Haworth Press – New York – 2005.

Trabajos conjuntos publicados en revistas o presentados en Congresos 1. Thiago Alessandre da Silva, Paulina Mocchiutti, Miguel Zanuttini, Luiz Ra-

mos, “Caracterizaçao Química de Polpas Kraft Nao Branqueada Apos o Tra-tamento com Lacases”, “VIII Simposium on enzimatic hydrolisis of biomass”. Maringá, PR, Brasil. 5–9 diciembre 2005. (Brasil – Argentina).

2. Amaro, B. J.; Mendes, A. H.; Park, S. W.; Ferreira, P. J. “Studies of hygroexpan-sivity along a paper machine”. Poster. VII Congreso Venezolano de la Indus-tria de Celulosa y Papel. Maracay – Venezuela. Del 30/11 al 03 de Diciembre 2005. (Brasil – Portugal).

3. Br. Belkis Sulbaran, MSc. Gladis Mogollon, Dr. José Turrado y MSc Alma Sau-cedo, “Estudio sobre el comportamiento de microstickies en medio acuoso con diferente potencial de carga eléctrica, “VII Congreso Venezolano de la Indus-tria de Celulosa y Papel. Maracay – Venezuela. Del 30/11 al 03 de Diciembre 2005. (Venezuela – México).

4. Venica, A. D.; Area, M. C.; Felissia, F. E. “Blanqueo de Papeles Reciclados. Adi-ción de Quelantes: Ventajas y Resultados Prácticos”, Aceptado para presentar en el VIII Congreso Técnico de Celulosa y Papel y IV Seminario de la Conver-sión del Papel y el Cartón. Maracay – Venezuela. Del 30/11 al 03 de Diciembre 2005. (Grupos de Argentina).

5. López F.; Díaz M.J.; Eugenio M.E.; Caparrós, S.; Vidal T.; Jiménez, L. “Totally Chlorine free bleaching of kaft pulp from olive tree residues”, 2005, Internatio-nal Pulp Bleaching Conference, Póster, Estocolmo, Suecia, 14–16 de junio de 2005, 227–229. (grupos de España).

6. Valls, C.; Pastor, F. I. J.; Torres, A. L.; Vidal, T.; Colom, J. F.; Díaz, P.; Molins, A.; Mª Moreno, J.; Roncero, M. B. “Elimination of hexenuronic acid by xyla-nases in ecf bleaching of industrial eucalyptus kraft pulps”, 2005, International Pulp Bleaching Conference. Póster. Estocolmo, Suecia, 14–16 de junio de 2005, 230–232. (Grupos de España).

7. Valls, C.; Torres, A. L.; Pastor, F. I. J.; Colom, J. F.; Díaz, P.; Vidal, T.; Molins, A.; Moreno, M. J.; Sánchez, R.; Roncero, M. B. “Influence of xylanases on the


contents of hexenuronic acids in chemical Eucalyptus kraft pulp”. Biotechno-logy for Pulp and Paper Manufacture: From Tailor–Made Biocatalysts to Mill Application. COST E23 Action: BIOTECHNOLOGY in the PULP & PAPER INDUSTRY. Póster. Baiona, España, 26–29 abril, 2005, 119–120. (Grupos de España).

8. Pastor, F. I. J.; Sánchez, M. M.; Irwin, D. C.; Wilson, D. D.; Vidal, T.; García, O.; Torres, A. L.; Díaz, P. “Synergism among cellulases Cel9B and Cel48C from Paenibacillus barcinonensis. Application in paper biotechnology.” 6th Carbo-hydrate Bioengineering meeting (CBM6). Póster. Barcelona, España, 3–6 de abril, de 2005, P45. (Grupos de España).

9. Carbajo, J. M.; Villar, J. C.; Mogollón, G.; Araujo, G. A.; Gómez, N.; Revilla, E.; De La Macorra, C. “Evaluación de tres hongos basidiomicetos de podredum-bre blanca para su aplicación al biopulpeo mecánico de pino radiata”, Actas del III Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel. Ed. INIA. Madrid; 2004. (Venezuela – España).

10. Villar, J. C.; Mogollón, G.; Carbajo, J. M.; Gil, M. A.; Gómez, N.; Revilla, E.; Terrón, M. C. “Aplicación de lacasas comerciales al blanqueo de pasta kraft de Pinus caribaea”, Actas del III Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel Ed. INIA, Madrid; 2004. (Venezuela – España).

11. Terrón, M. C.; Silva, R.; Arana–Cuenca, A.; López–Fernández, M.; Carbajo J. M.; Téllez, A.; Yagüe, S.; González, T.; Villar J. C.; González, A. E. “Alternativas limpias al blanqueo de pasta Kraft mediante procesos basados en enzimas pro-ducidas por hongos basidiomicetos”, Actas del III Congreso IberoAmericano de Investigación en Celulosa y Papel Ed. INIA, Madrid; 2004. (Chile–España).

12. Area M. C.; Felissia F. E., Clermont J. E.; Núñez C. E.; Venica A. D. “Estudio comparativo de especies de Eucalyptus y su respuesta al pulpado NSSC”. Congreso Ibero Americano de Investigación en Celulosa y Papel (CIADICYP 2004). Córdoba, España, Nov. 2004. Trabajo completo publicado en CD y en Libro Técnico. (Grupos de Argentina).

13. Area, M. C.; Felissia, F. E.; Núñez, C. E.; Gavazzo, G. B.; Aguilar, S. E., Lozano, L. A., Morales, M. “Pulpado hidroalcohólico de alto rendimiento de bagazo de caña para la fabricación de cartones”, CIADICYP, 2004. Córdoba, España. Nov. 2004. Trabajo completo publicado en CD y en Libro Técnico. (Argentina – Colombia).

14. Monteoliva, S.; Area, M. C.; Felissia, F. E. “Pulpados CMP de sauces. Parte 1. Evaluación de las pulpas para su uso en papel periódico”. CIADICYP 2004. Córdoba, España. Nov. 2004. Trabajo completo publicado en CD y en Libro Técnico. (Grupos de Argentina).

15. Monteoliva, S.; Area, M. C.; Felissia, F. E.; “Pulpados CMP de sauces. Parte 2. Relaciones entre características de la madera y propiedades de las pulpas”. CIADICYP, 2004. Córdoba, España. Nov. 2004. Trabajo completo publicado en CD y en Libro Técnico. (Grupos de Argentina).


Realizados en 2005 y aceptados para presentar al IV Congreso Iberoamericano de In-vestigación en Celulosa y Papel (CIADICYP – 2006), que se celebrará en Santiago y Valdivia (Chile) entre los días 23 y 27 de Octubre de 2006. 1. García, Juan Carlos, Colodette, Jorge Luiz, Mutjé, Pere., Pèlach, Mª Angels,

Barberà, Laura. “Uso de ozono como alternativa para el aumento del rendi-miento en el blanqueo ECF de pulpas kraft de eucalipto”. (Brasil – España).

2. Area, M. C.; Carvalho, M. G.; Ferreira, P. J.; Felissia, F. E.; Jorge, C. S.; Vilalba, L. “Relaciones entre las condiciones de procesamiento y las propiedades de pulpas kraft de Eucalyptus grandis”. Aprobado (Argentina – Portugal).

3. Molina Tirado, Liliana B.; Area, Ma. Cristina; Vélez, Hugo. “Variación del encolado alcalino en reciclos sucesivos de pulpa de bagazo”, (grupos de Argen-tina).

4. Molina Tirado, Liliana B.; Area, Ma. Cristina; Vélez, Hugo. “Influencia del reciclo y la humedad relativa sobre las propiedades de papeles liner y onda”, (grupos de Argentina).

5. Velho, José; Ferreira, Paulo; Santos, Natércia. “Ângulo de contacto: uma ferra-menta para a avaliação da eficiência de revestimento de papéis finos”, (grupos de Portugal).

6. Villegas, Ma. Silvina, Area, Ma. Cristina, Marlats, Raúl M. “Caracterización y variaciones de la madera de sauces implantados en tres sitios de producción”, (grupos de Argentina).

7. Villegas, Ma. Silvina; Area, Ma. Cristina. “Relaciones entre características y propiedades ópticas de la madera de dos clones de Salix”, (grupos de Argenti-na).

8. Monteoliva, Silvia; Area, Ma. Cristina. “Análisis multivariados para relacionar las propiedades de la madera de Salix con sus pulpas CMP”, (grupos de Argen-tina).

9. Cadena, E. M.; Vidal, T.; Colom, J. F.; Pastor, F. I. J.; Díaz, P.; Torres, A. L. “Aplicación de celulasa CEL9B en refinado de pasta de eucalipto ECF”, (grupos de España).

10. Carbajo, José Mª; Revilla, Esteban, Santos, Sara; Gómez, Nuria; Terrón, Mª Carmen; González, Aldo E.; Villar, Juan Carlos. “Biopulpeo mecánico de Pino radiata con 10 hongos basidiomicetos. evaluación de parámetros químicos y papeleros”, (grupos de España).

11. Mogollón, Gladis; Colodette, Jorge; Aguilera, Antonio; Gutiérrez, llvania, Monasterio, Isaac; Osuna, María. “Blanqueo de pulpas quimicas de Eucalyptus grandis, con varias secuencias en el proceso”, (Brasil – Venezuela).

ELABORACIÓN DE TRABAJOS DE TITULACIÓN ACADÉMICA REALIZADOS CONJUNTAMENTE ENTRE LOS PARTICIPANTES EN LA RED TEMÁTICA. Tesis de Doctorado • Universidad Central de Las Villas, Cuba


– Felissia, Fernando E. “Estrategia metodológica de aplicación de fosfonatos en el pulpado kraft y blanqueos TCF y ECFde eucaliptus y pino”. Tutor: Dr. Erenio González Suárez (UCLA, Cuba). Co–Tutora: Dra. María Cristina Area (UNaM, Argentina). Defensa tesis: 20 de febrero 2006.

• Universidad Nacional del Litoral, Argentina – Mocchiutti, Paulina. “Análisis de acciones químicas oxidativas sobre pulpas

kraft recicladas de coníferas”. Director: Miguel Zanuttini (UNL, Argentina). Co–Director: Dr. Luiz Ramos (UFPR, Brasil). Finalización prevista: 2006.

Doctorado Interuniversitario UPC–UdG, España • UPC – Espinosa, Iván Arjona. “Optimización del proceso de reciclado del papel. Apli-

cación de métodos biotecnológicos. Influencia en las propiedades de las pastas, papeles y su permanencia. 8 Julio 2005. Tribunal: J. F. Colom (UPC), M. A. Pèlach (UdG), M. B. Roncero (UPC).

– Fillat Latorre, Úrsula. “Blanqueo de pastas de alta calidad de fibras no made-reras. Estudio comparativo del blanqueo con ozono y del sistema lacasa me-diador”. 8 Julio 2005. Tribunal: J. F. Colom (UPC), M. A. Pèlach (UdG), M. B. Roncero (UPC).

– Valls Vidal, Cristina. “Avaluació de mètodes biotecnològics pel blanqueig de pasta kraft d’eucaliptus. Influència en les propietats de les pastes i papers, en la seva permanència i en els efluents”. 8 Julio 2005. Tribunal: J. F. Colom (UPC), M. A. Pèlach (UdG), M. B. Roncero (UPC).

• UdG – Tomàs, Remei Aldrich. “Anàlisi de les emisions de CO2 d’una fàbrica pape-

rera” 15 julio 2005. Tribunal: M. A. Pèlach (UdG), Llauró (UdG), T. Vidal (UPC).

– Vallejos, María Evangelina. “Aprovechamiento integral del Cannabis sativa como material de refuerzo/carga en polímeros termopásticos”. 15 julio 2005. Tribunal: MA Pèlach (UdG), Llauró (UdG), T. Vidal (UPC).

Tribunales de tesis – El Dr. José F. Colom y el Dr. Antonio Torres fueron Presidente y Vocal res-

pectivamente del tribunal de tesis doctoral “Aspectos físicos y Químicos del destintado del papel revista mediante tensoactivos catiónicos”, Pere Sarquella Geli, Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Girona. Gerona, 11 de marzo de 2005 (grupos de España).

– El Dr. Antonio L. Torres fue Vocal del Tribunal de la Tesis Doctoral “Aplicació d’algoritmes genètics en l’optimització dels processos de fabricació de paper”, Xavier Turon Casalprim. Departamento de Ingeniería Química y Tecnología Alimentaria. Universitat de Girona. 11 de marzo de 2005. (Grupos de España).


– Jurados de doctorado: Mirtha Maximino, Miguel Zanuttini. Silvia (UNL, Arg.). Tesis de Silvia Estela Monteoliva: “Propiedades de la madera de seis clo-nes de salíx y su relación con el pulpado quimimecánico”, presentada para la obtención del grado de Doctor de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales de la Univ. Nac. de La Plata, octubre 2005 (Resolución Fac. 097/05). Director: M Cristina Area. (Grupos de Argentina).

Tesis de Maestría • Universidad Federal de Paraná – da Silva, Thiago. “Caracterizaçao química do emprego de lacases na reciclagem

de polpas kraft nao branqueadas” Fecha de defensa: 11 de noviembre 2005, UFPR. Orientador: Luiz Ramos. Coorientador: Miguel Zanuttini. (Argentina – Brasil)

– Colaboración no formalizada entre DEQ (Departamento de Engenharia Quí-mica da Universidade de Coimbra – Portugal) y USP (Escola Politécnica da Universidade de S. Paulo – Brasil), en el ámbito de la tesis de Maestría de Afon-so Mendes. Orientador: Dr. Song Won Park (USP), involucrando estudios de higroexpansibilidad de papeles de impresión y escritura, por el equipo del Dr. Paulo Ferreira (DEQ). (Portugal – Brasil).

Tesis de Grado 2005 • Pasantías en la Universidad de Guadalajara, México, de estudiantes de la Uni-

versidad de los Andes (ULA, Merida, Venezuela), para realizar el trabajo de tesis de grado (obtención del grado de Ingeniero Forestal en la ULA). Tutores: Dra Gladys Mogollon B. y Dr. José Turrado S–MenC. Alma R. Saucedo C.

– Br. Luis Gerardo Castillo Moreno. Trabajo: “Tipificación de la fibra secundaria utilizada en algunas industrias venezolanas de pulpa y papel”. Actualmente ini-cia estudios de Maestría en Ciencias en Productos Forestales en la Universidad de Guadalajara, México y se postula a una beca del DAAD /Aleman.

– Br. Belkis Sulbaran R. Trabajo: “Estudio del comportamiento de stickies en medio acuoso con diferente potencial decarga electrica”.

• Estadía en el INIA, (Madrid, España) de estudiantes de la Universidad de los Andes (ULA, Merida, Venezuela), para realizar el trabajo de tesis de grado (obtención del grado de Ingeniero Forestal en la ULA). Tutores: Dra Gladys Mogollon B. y Dr. Juan Carlos Villar.

– Gerardo Araujo. – Millic Gil. – Claver Pino. – Gustavo Gutiérrez. • Estadía en el Laboratorio de Celulosa y Papel, Universidad Federal de Viçosa,

(Brasil) de estudiantes de la Universidad de los Andes (ULA, Merida, Venezue-la), para realizar el trabajo de tesis de grado (obtención del grado de Ingeniero


Forestal en la ULA). Tutores: Dra Gladys Mogollon B. y Dr. Jorge Luiz Colo-dette.

–Isaac Monasterio. –María Teresa Osuna. –Daniel Calderón. • Estadía en la Universidad de Guadalajara, México, de estudiante de la Univer-

sidad de Girona, España, para desarrollar su trabajo final de carrera. El trabajo estará concluido en marzo del 2006. Tutores: Dr. José Turrado S.–MenC. Alma R. Saucedo C. /Univ. de Guadalajara y Dr. Pere Mutje /Universidad de Girona

–MenC Nuria Fores.

USO COMÚN DE INFRAESTRUCTURAS PARA CAPACITACIÓN

2005 • INIA y CIB–CSIC (España) –Tiene firmado un convenio para el uso conjunto de infraestructuras y la par-

ticipación en proyectos de investigación. Responsables: J. Carlos Villar y Aldo González.

• INIA (España) y U. Los Andes (Venezuela) –Mantienen colaboración para el uso conjunto de infraestructuras y la forma-

ción de personal y alumnos de la ULA en los laboratorios de pasta y papel del CIFOR–INIA. Responsables: J. Carlos Villar y Gladys Mogollón.

CURSOS DE FORMACIÓN, TALLERES Y JORNADAS CYTED (ADJUNTAR UN BREVE INFORME) –Cursos de Formación de Formadores: “Tecnología de la fabricación de pasta

y papel” Organizado por la AECI y el INIA. Profesorado: J. Carlos Villar (coordinador, España), M. Cristina Area (Argen-

tina) y Gladys Mogollón (Venezuela). Lugar: Cartagena de Indias, Colombia. Fecha: 19 al 23 de abril de 2004. –Cursos de Formación de Formadores: “Tecnología de la fabricación de pasta

y papel” Organizado por la AECI y el INIA. Profesorado: J. Carlos Villar (coordinador, España); M.Cristina Area (Argenti-

na) y Gladys Mogollón (Venezuela). Lugar: Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Fecha: 5 al 9 de setiembre de 2005. –“Taller para una acción estratégica regional de celulosa y papel en México,

América Central y el Caribe”. Organizado por RIADICYP Conferenciastas: Puntos focales y Coordinadores de Grupos Temáticos de la red. Lugar: Mérida, Venezuela. Fecha: 29 de noviembre de 2005.


PROGRAMA DE DOCTORADO INTERUNIVERSITARIO UPC–UDG.La novedad de estos dos cursos ha sido la realización, en la Fase de Docencia

del Programa de Doctorado referente al sector Papelero y Gráfico de la Universidad Politécnica de Cataluña y de la Universidad de Girona, de Cursos de Doctorado conjuntos, lo que ha dado lugar a un Programa de Doctorado Interuniversitario UPC–UdG. (Grupos de España).

Cursos de Doctorado Se han ofertado los siguientes Cursos de Doctorado dentro del campo de Pastas

y Papel: –“Caracterización de fibras, pastas y papeles”. Profs: J. A. García Hortal, P.

Mutjé, T. Vidal, J. F. Colom. Terrassa – Gerona (España), febrero–junio (Cur-so 2004–2005).

–“Aspectos medioambientales de las industrias Textil y Papelera”. Profs: J. F. Colom, M. Crespi, A. Pèlach, P. Mutjé, M. Vilaseca. Terrassa – Gerona (Espa-ña), febrero–junio (Curso 2004–2005).

–“Química y Tecnología de los procesos de obtención de fibras celulósicas”. Profs: J. F. Colom, J. A. García Hortal, J. C. García. Terrassa – Gerona (Espa-ña), febrero–junio (Curso 2004–2005).

–“Aspectos Físicos y Químicos de la fabricación de productos papeleros”. Pro-fs: A. L. Torres, P. Mutjé, Llauró. Terrassa – Gerona (España), febrero–junio (Curso 2004–2005).

–“Química y Tecnología del blanqueo de fibras celulósicas”. Profs: M. B. Ron-cero (Curso 2004–2005).

–“Métodos instrumentales en la evaluación de propiedades y estructura del pa-pel”. Profs: J. F. Colom, M. Pèlach, A. L. Torres. Terrassa – Gerona. (España), febrero–junio. (Curso 2004–2005).

–“Análisis instrumental aplicado a las industrias Textil, Papelera y Medio-ambiente”. Profs: D. Cayuela, J. A. García Hortal, Mª. C. Gutiérrez. Terrassa – Gerona (España), febrero–junio (Curso 2004–2005).

Los siguientes alumnos han cursado asignaturas del curso de doctorado (2004–2005):

Laura Barberá Rodríguez Martí Janoher Deulofeu Juan P. López Olmedo Edith M. Cadena Chamorro Nuria Cañigueral Carreras Joan Cos Derouard Laura Mercado Velásquez Miquel A. Riera Torres Ferran Parés Sabatés


DIPLOMA DE ESTUDIOS AVANZADOS (DEA) (GRUPOS DE ESPAÑA) • UPC Tribunal: T. Vidal (UPC), MA Pèlach (UdG), FX Carrión (UPC) Julio 2005 Alumnos: –Iván Arjona Espinosa –Úrsula Fillat Latorre –Cristina Valls Vidal • UdG Tribunal: MA Pèlach (UdG), T. Vidal (UPC), Llauró (UdG) Julio 2005 Alumnos: –Remei Aldrich Tomàs –María Evangelina Vallejos

PROYECTOS DE COOPERACIÓN

Proyecto SECYT (Argentina) – CAPES (Brasil). Tema: “Análisis de acciones químicas oxidativas sobre pulpas kraft recicladas

de coníferas”. Director en Argentina: Dr. Miguel Zanuttini (Profesor Titular FIQ–Investiga-

dor Independiente CONICET) Instit. de Tecnología Celulósica – FIQ – Uni-versidad Nacional del Litoral – Santa Fe).

Director en Brasil: Dr. Luis Pereira Ramos (Profesor Adjunto –Departamento de Química– Universidad Federal de Paraná – Curitiba).

El proyecto está orientado hacia la formación de recursos humanos e incluye el dictado de cursos en Santa Fe y en Curitiba y el intercambio de estudiantes de posgrado (Beca Sandwich) para la realización de parte de sus tesis. Período 2005–2006.

Proyecto SECYT (Argentina) – GRICES (Portugal). Tema: “Influencia de las condiciones de pulpado kraft y de blanqueo ECF de

Eucalyptus grandis en las características superficiales de las hojas destinadas a papeles de impresión”.

Director en Argentina: Dra. María Cristina Area (Profesor Adjunto, Investi-gador Categoría I) Programa de Investigación de Celulosa y Papel, FCEQyN, Universidad Nacional de Misiones, Misiones).

Director en Portugal: Maria da Graça Videira Sousa Carvalho, Centro de In-vestigação em Engenharia dos Processos Químicos e dos Produtos da Floresta (CIEPQPF) – DEQ, FCT, Universidade de Coimbra, Coimbra).

Subvención durante 2 años (2005–2006) para intercambio de docentes, con el fin de realizar investigaciones en forma conjunta.


Proyecto INIA (Espanha) – DEQ–FCTUC (Portugal) Tema: Caracterização da superfície de papéis. Existe uma colaboração, não formalizada, entre as 2 entidades. Neste âmbito,

a investigadora Núria Gómez, do INIA, deslocou–se ao DEQ–FCTUC (Coim-bra, Portugal), em Julho de 2005, para efectuar ensaios de caracterização da superfície de papéis de fibra reciclada–medição de ângulos de contacto, energia de superfície e porosidades. Já foi elaborado um primeiro relatório com os re-sultados obtidos. Está prevista para 2006 uma estadia de 2 semanas da investi-gadora Nuria Gómez em Coimbra. No final do projecto prevê–se a publicação de um artigo em revista da especialidade.

Proyecto UPC y UB (grupos de España) Título del proyecto: Estudio y optimización de nuevos procesos de refinado y

blanqueo de pastas de papel reciclado aplicando métodos biotecnológicos. Entidad financiadora: MEC CTQ2004–07560–C02–01/PPQ. Duración, desde: 28–12–2004, hasta: 27–12–2007.

Proyecto UPC y UB–Microbiología (grupos de España) Título del proyecto: Biodegradació de xenobiotics i productes naturals: aspec-

tes bàsics i aplicacions a tecnologies netes. Entidad financiadora: CIRIT 2005SGR 00327. Duración, desde: 2005, hasta: 2008.

Proyecto DEQ–USP(Brasil) – DEQ–FCTUC (Portugal) Tema: H/igroexpansibilidade de Papel Reprográfico Produzido com Fibras de

Eucalipto em Máquina Industrial. Existe uma colaboração, não formalizada, entre o Prof. Doutor Song Won

Park, do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de S. Paulo (Brasil) e o Prof. Doutor Paulo Ferreira, do Depar-tamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra (Portugal), a qual conduziu à apresentação de uma dissertação de mestrado pelo licenciado Afonso Mendes, no Departamento de Engenharia Química da Escola Politéc-nica da Universidade de S. Paulo, em 10 de Março de 2006 (2004–2006).

CONFERENCIAS/CURSOS INTERNOS

• La Dra. María Cristina Area (Argentina) presentó a la Red Iberoamericana de Celulosa y Papel durante el acto de apertura del VIII Congreso Técnico de Ce-lulosa y Papel y IV Seminario de la Conversión del Papel y el Cartón. Expo–Pa-pel, 2005, “Reto a la Excelencia”, Maracay, Venezuela, el 1º de diciembre de 2005.

• La Dra. Laura Lidia Villaba, de la Universidad Nacional de Misiones, Argenti-na, dictó en Noviembre de 2005 la conferencia: “Biological treatment of wood,


pulp and effluents in the pulp and paper industry” en la Universidade de Coimbra, Portugal.

• El Prof. Jorge Luis Colodette, de la Universidad de Vicosa, Brasil, dictó en Sep-tiembre de 2005 varias conferencias en el Departamento de Madera, Celulosa y Papel de la Universidad de Guadalajara, México, sobre el tema de blanqueo de pulpas.

• La Dra. Maria da Graca Videira Sousa Carvalho, de la Universidade de Coim-bra, Portugal, dictó en Septiembre de 2005 dos conferencias en el Programa de Investigación de Celulosa y Papel, de la Universidad Nacional de Misiones, Argentina:

–Surface energy analysis by using contact angle measurements. –Surface characterization by using inverse gas chromatography: application to

fibres (pulp) and paper. • Workshop “Aspectos químicos de la fabricación del Papel” Terrassa, España,

ETSEIT del 28 al 29 de junio de 2005. Curso organizado por la Especialización Papelera y Gráfica e impartido por el Dr. Orlando J. Rojas de North Carolina State University (USA). Asistieron unos 30 técnicos de la Industria Papelera y afines.

• El Dr. José Turrado Saucedo, de la Universidad de Guadalajara/ Mexico, dictó el 9 de Junio 2005 una conferencia sobre “Tendencias del reciclado y destinta-do de papel post consumo”, al Grupo de Investigación en Celulosa y Papel de la Facultad de Ciencias Forestales y Medioambientales de la Univesidad de Los Andes, Mérida, Venezuela.

• Workshop “Progresos en el blanqueo de pastas kraft de eucalipto”, Terrassa, España, ETSEIT, 6 de junio de 2005. Curso organizado por la Especialización Papelera y Gráfica e impartido por el Prof. Jorge L. Colodette de la Universi-dade Federal de Viçosa (Brasil). Asistieron unos 15 técnicos de la Industria Papelera y afines, así como los doctorandos del Programa de Doctorado.

2006 –La RIADICYP posee un Boletín virtual de la red, de publicación mensual. El

último fue el Boletín número 37, de enero de 2007. En el boletín se publica información enviada por los miembros y otras de interés de la RIADICYP y de CYTED. Se adjuntó un número como modelo.

–Los contenidos del IV Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel, CIADICYP 2006, se encuentran publicados en CD y en la página web de la RIADICYP. Se adjunta un archivo que muestra como acceder a los artí-culos.

–Se realizará en febrero de 2007 una publicación especial de la RIADICYP en la revista O Papel (Brasil). Para ello se reunió una comisión evaluadora (miem-bros de Argentina, España y Portugal) y seleccionaron artículos de miembros de la red, presentados en el CIADICYP 2006.


–Se realizará en abril de 2007 una publicación especial de la RIADICYP de la revista Bioresources (USA). Para ello se reunió una comisión evaluadora (miembros de Argentina, España y Portugal) y seleccionaron artículos de miembros de la red, presentados en el CIADICYP 2006. Los artículos se en-cuentran actualmente en proceso de traducción.

–Se avanzó en el libro “La industria de pulpa y papel en Ibero–América”. La versión preliminar estará lista en mayo de 2007.

TRABAJOS REALIZADOS ENTRE GRUPOS DE LA RIADICYP PRESENTADOS EN EL IV CONGRESO IBEROAMERICANO DE INVESTIGACIÓN EN CELULOSA Y PAPEL (CIADICYP–2006), SANTIAGO Y VALDIVIA (CHILE), 23 Y 27 DE OCTUBRE DE 2006. –García, Juan Carlos; Colodette, Jorge Luiz; Mutjé, Pere; Pèlach, Mª Angels;

Barberà, Laura. “Uso de ozono como alternativa para el aumento del rendi-miento en el blanqueo ECF de pulpas kraft de eucalipto”. (UFV Brasil – UdeG España).

–Area, M. C.; Carvalho, M. G.; Ferreira, P. J.; Felissia, F. E.; Jorge, C. S.; Vilalba, L. “Relaciones entre las condiciones de procesamiento y las propiedades de pulpas kraft de Eucalyptus grandis”. Aprobado (UNaM Argentina–UC Portu-gal).

–Molina Tirado; Liliana, B.; Area, Ma. Cristina; Vélez, Hugo. “Variación del encolado alcalino en reciclos sucesivos de pulpa de bagazo”. (INTI Argentina, UNaM Argentina).

–Molina Tirado; Liliana B.; Area, Ma. Cristina; Vélez, Hugo “Influencia del reciclo y la humedad relativa sobre las propiedades de papeles liner y onda”. (INTI Argentina, UNaM Argentina).

–José Velho; Paulo Ferreira; Natércia Santos. “Ângulo de contacto: uma fe-rramenta para a avaliação da eficiência de revestimento de papéis finos”. (UA Portugal, IPT Portugal).

–Villegas, Ma. Silvina; Area, Ma. Cristina; Marlats, Raúl M. “Caracterización y variaciones de la madera de sauces implantados en tres sitios de producción”. (UNLP Argentina, UNaM Argentina).

–Villegas, Ma. Silvina; Area, Ma. Cristina. “Relaciones entre características y propiedades ópticas de la madera de dos clones de Salix”. (UNLP Argentina, UNaM Argentina).

–Monteoliva, Silvia; Area, Ma. Cristina. “Análisis multivariados para relacio-nar las propiedades de la madera de Salix con sus pulpas CMP”. (UNLP Argen-tina, UNaM Argentina).

–Cadena, E. M.; Vidal, T.; Colom, J. F.; Pastor, F. I. J.; Díaz, P.; Torres, A. L. “Aplicación de celulasa CEL9B en refinado de pasta de eucalipto ECF”. (UPC España, UB España).

–Carbajo, José Mª; Revilla, Esteban; Santos, Sara; Gómez, Nuria; Terrón, Mª Carmen; González, Aldo E.; Villar, Juan Carlos. “Biopulpeo mecánico de pino


radiata con 10 hongos basidiomicetos. evaluación de parámetros químicos y papeleros” (INIA, España, CIB, España).

–Mogollón, Gladis; Colodette, Jorge; Aguilera, Antonio; Gutiérrez, llvania; Monasterio, Isaac; Osuna, María. “Blanqueo de pulpas químicas de eucalyptus grandis, con varias secuencias en el proceso”. (UFV Brasil – ULA Venezuela).

OTROS

1. Ferreira, P. J. T.; Carvalho, M. G. V. S.; Barbeiros, N.; Felissia, F. E.; Área M. C. “Estudo de tratamentos alternativos no processo de branqueamento de pastas kraft de eucalipto –caracterização da superfície das folhas por técnicas não convencionais”. XX Encontro Nacional da Tecnicelpa, Tomar, 2007. (UNaM Argentina – UC Portugal).

2. Area, M. C.; Carvalho, M. G.; Ferreira, P. J.; Felissia, F. E.; Barboza, O. M.; Bengoechea, D. I., “The influence of pulping and washing conditions on the properties of Eucalyptus grandis kraft pulps” (en preparación). (UNaM Ar-gentina – UC Portugal).

3. Villalba, L. L.; Carvalho, M. G.; Evtuguin, D. V. “Effect of white rot fungi treatment on loblolly pine wood by instrumental and chemical analyses”, (en preparación). (UNaM Argentina – UC Portugal).

4. Carbajo, J. M.; Revilla, E.; González A. E.; Villar, J. C. “Efecto de los compo-nentes minoritarios de la madera en el biopasteado”. (IX reunión de la red de biodegradación lignina y hemicelulosa. Sevilla, 19 y 20 de Junio (INIA España CIB – CSIC España).

5. Felissia, F. E.; González Suárez, E.; Area, M. C. “Estrategia Experimental de Aplicación de Fosfonatos en el Pulpado Kraft y Blanqueos TCF Y ECF”, Centro Azúcar, Número 1 – 2006, Pp. 54–58. (UNaM Argentina – UCLV Cuba).

6. Area, M. C.; Felissia, F. E.; Núñez, C. E.; Gavazzo, G. B.; Aguilar, S. E., Morales, M., “Pulpado hidroalcohólico de alto rendimiento de bagazo de caña. iii: Fa-bricación de cartones”, Centro Azúcar, Número 3 – 2006, Pp.40–48. (UNaM Argentina – UCLV Cuba).

7. Téllez–Jurado, A.; Arana–Cuenca, A.; González Becerra, A.E.; Viniegra–Gon-zález, G.; Loera, O. (2006) Expression of a heterologous laccase by Aspergillus niger cultured by solid–state and submerged fermentations. Enzyme Microbial Technology 38:665–669. (México – CIB–CSIC España)

8. Terrón, M. C.; López María; Carbajo JM; Pisabarro G.; Ramírez L.; González A. E. (2006) Enzimatic characterization of a monokaryon population of the edible mushroom Pleurotus ostreatus with a view to genetic improvement. 8th European Conference on Fungal Genetics, Wien Austria 8–11 april. (INIA España –CIB–CSIC España).


ELABORACIÓN DE TRABAJOS ACADÉMICOS REALIZADOS CONJUNTAMENTE ENTRE LOS PARTICIPANTES EN LA RED TEMÁTICA: TESIS, TESINAS, PROYECTOS FIN DE CARRERA, ETC. Tesis de Doctorado • Universidad Central de Las Villas, Cuba –Fernando E. Felissia: “Estrategia metodológica de aplicación de fosfonatos

en el pulpado kraft y blanqueos TCF y ECF de eucaliptus y pino” Tutor: Dr. Erenio González Suárez (UCLA, Cuba). Co–Tutora: Dra. María Cristina Area (UNaM, Argentina). Defensa tesis: 20 de febrero 2006. Se adjunta resumen e índice.

• Universidad Nacional del Litoral, Argentina –Paulina Mocchiutti: “Análisis de acciones químicas oxidativas sobre pulpas

kraft recicladas de coníferas”. Director: Miguel Zanuttini (UNL, Argentina). Co–Director: Dr. Luiz Ramos (UFPR, Brasil). Finalización prevista: marzo 2007. Se adjunta resumen e índice.

Tesis de Maestría • Universidad nacional de Misiones, Argentina –Liliana Molina: “Influencia del reciclo sobre las propiedades de papeles en-

colados componentes de cartón corrugado”. Director: María C. Area (UNaM, Argentina). Co–Director: Ing. Hugo Vélez (INTI, Argentina). Finalización: diciembre 2006. Se adjunta resumen e índice.

Tesis de Grado –Estadía en la Universidad de Guadalajara, México, de estudiante de la Univer-

sidad de Girona, España, para desarrollar su trabajo final de carrera. El trabajo estará concluido en marzo del 2006. Tutores: Dr. Josçe Turrado S. –MenC. Alma R. Saucedo C./Univ. de Guadalajara y Dr. Pere Mutje /Universidad de Girona.

–MenC Nuria Fores. –Estadia en la Universidad de São Paulo, Escola Superior de Agricultura “Luiz

de Queiroz” – Departamento de Ciências Forestales e Escola Politécnica – De-partamento de Engenharia Química, Brasil, de estudiantes de la Universidad de Los Andrés, Venezuela, para desarrolar su trabalho final de carrera. O tra-balho estará concluído em fevereiro de 2007. Tutores: Dr. Francides Gomes e Dr. Song Won Park – Universidade de São Paulo e Dra. Gladys Mongollón–Universidad de Los Andes.

USO COMÚN DE INFRAESTRUCTURAS PARA CAPACITACIÓN

INIA y CIB–CSIC (España) Tiene firmado un convenio para el uso conjunto de infraestructuras y la par-

ticipación en proyectos de investigación. Responsables: J. Carlos Villar y Aldo González.


INIA (España) y U. Los Andes (Venezuela) Mantienen colaboración para el uso conjunto de infraestructuras y la forma-

ción de personal y alumnos de la ULA en los laboratorios de pasta y papel del CIFOR–INIA. Responsables: J. Carlos Villar y Gladys Mogollón.

INIA (España) y U. de Coimbra (Portugal) Mantienen una colaboración en el marco de la cual se realizó una estancia

de Nuria Gómez en el laboratorio del Prof. Dr. Paulo Ferreira (del 9 al 25 de mayo) a objeto de formarse en técnicas de caracterización de superficies de productos papeleros.

DEQ–USP (Brasil) – DEQ–FCTUC (Portugal) Tema: Higroexpansibilidade de Papel Reprográfico Produzido com Fibras de

Eucalipto em Máquina Industrial. Existe uma colaboração, não formalizada, entre o Prof. Doutor Song Won

Park, do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de S. Paulo (Brasil) e o Prof. Doutor Paulo Ferreira, do Depar-tamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra (Portugal), a qual conduziu à apresentação de uma dissertação de mestrado pelo licenciado Afonso Mendes, no Departamento de Engenharia Química da Escola Politéc-nica da Universidade de S. Paulo, em 10 de Março de 2006 (2004–2006).

ACTIVIDADES DE FORMACIÓN ORGANIZADAS POR LA RED

Master en ingeniería Textil, Papelera y Gráfica. Especialidad Papelera y Gráfica http://www.upc.edu/etp/ Se trata de un Master oficial en el marco del Espacio Europeo de Educación

Superior (EEES) impartido como Interuniversitario por la Universidad Po-litécnica de Cataluña (UPC) y la Universidad de Girona (UdG), puesto en marcha por un convenio específico entre ambas universidades y firmado por los Rectores de ambas el 12 de septiembre de 2006.

Cursos de Formación de Formadores: “Tecnología de la fabricación de pasta y papel” Organizado por la AECI y el INIA–Auspiciado por la RIADICYP Profesorado: J. Carlos Villar (coordinador, INIA España); M.Cristina Area

(UNaM Argentina) y Gladys Mogollón (ULA Venezuela).Lugar: La Antigua, Guatemala.Fecha: 18 al 24 de marzo de 2006.

IV Congreso Ibero–Americano de Investigación en Celulosa y Papel (CIADICYP 2006) Se desarrolló en Chile, en las ciudades de Santiago y Valdivia, entre el 23 y 27

de Octubre de 2006. En esta cuarta versión fue organizado por la Universidad de Chile y la Universidad Austral de Valdivia.


Este congreso, que se realiza cada dos años, forma parte de las actividades per-manentes que desarrolla la Red Iberoamericana de Investigación en Celulosa y Papel, RIADICYP.

Taller para una acción estratégica regional de celulosa y papel en el MERCOSUR Organizado por RIADICYP. En esta 2º versión, el tema central fue “La indus-

tria de pulpa y papel y el medio ambiente”. Conferencistas: Puntos focales y Coordinadores de Grupos Temáticos de la red. Lugar: Valdivia, Chile. Fecha: 28 de octubre de 2006.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN GENERADOS POR LA RED (TÍTULO Y NÚMERO)APOYO ECONÓMICO DE OTROS ORGANISMOS A LA RED

Proyecto SECYT (Argentina)–GRICES (Portugal) Tema: “Influencia de las condiciones de pulpado kraft y de blanqueo ECF de

Eucalyptus grandis en las características superficiales de las hojas destinadas a papeles de impresión”.

Director en Argentina: Dra. María Cristina Area (Profesor Adjunto, Investi-gador Categoría I) Programa de Investigación de Celulosa y Papel, FCEQyN, Universidad Nacional de Misiones, Misiones).

Director en Portugal: Maria da Graça Videira Sousa Carvalho, Centro de In-vestigação em Engenharia dos Processos Químicos e dos Produtos da Floresta (CIEPQPF)–DEQ, FCT, Universidade de Coimbra, Coimbra).

Subvención durante 2 años (2005–2006) para intercambio de docentes, con el fin de realizar investigaciones en forma conjunta.

Proyecto UPC y UB (grupos de España) Título del proyecto: Estudio y optimización de nuevos procesos de refinado y

blanqueo de pastas de papel reciclado aplicando métodos biotecnológicos. Entidad financiadora: MEC CTQ2004–07560–C02–01/PPQ. Duración, desde: 28–12–2004, hasta: 27–12–2007.

Proyecto UPC y UB–Microbiología (grupos de España) Título del proyecto: Biodegradació de xenobiotics i productes naturals: aspec-

tes bàsics i aplicacions a tecnologies netes. Entidad financiadora: CIRIT 2005SGR 00327. Duración, desde: 2005, hasta: 2008.

Proyecto DEQ–USP(Brasil) – DEQ–FCTUC (Portugal) Tema: H/igroexpansibilidade de Papel Reprográfico Produzido com Fibras de

Eucalipto em Máquina Industrial.


Existe uma colaboração, não formalizada, entre o Prof. Doutor Song Won Park, do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de S. Paulo (Brasil) e o Prof. Doutor Paulo Ferreira, do Depar-tamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra (Portugal), a qual conduziu à apresentação de uma dissertação de mestrado pelo licenciado Afonso Mendes, no Departamento de Engenharia Química da Escola Politéc-nica da Universidade de S. Paulo, em 10 de Março de 2006 (2004–2006).

Proyecto INIA–CIB (grupos de España) El equipo de investigación del INIA (investigador principal Juan Carlos Villar)

obtuvo financiación del Ministerio de Educación y Ciencia para el desarrollo del proyecto “Combinación de tratamientos químicos y biológicos para la pro-ducción de pastas de celulosa con bajo consumo energético”. Aldo González, investigador del CIB–CSIC forma parte del grupo de investigación.

OTROS RESULTADOS CUANTIFICABLES

Conferencias –Dra. María Cristina Area (UNaM, Argentina)– Conferencia: “Industria De

Pulpa Y Papel Y Medio Ambiente”. Anfiteatro Nobre–Departamento de Engenharia Química–Universidade de

Coimbra–Portugal. 22 de noviembre de 2006. –Dr. Paulo Ferreira (UC, Portugal)–Conferencia: “The Influence of the Coating Colour on the Print Quality of Ink–Jet Papers” “Avaliação da qualidade de impressão”. Aula A– FCEQyN–Universidad Nacional de Misiones–Argentina. 8 de sep-

tiembre de 2006.

Cursos El INIA (España), junto con la AECI, organizó el “I curso internacional sobre

productos forestales”. Las clases del módulo de celulosa y papel fueron impar-tidas por el personal del INIA y por Luis Jiménez Alcaide (U. de Córdoba, Es-paña). La RIADICYP ha colaborado eficazmente en la difusión del curso. Entre los asistentes se encontraron alumnos de instituciones que forman parte de la red como: UNaM, Argentina; LATU, Uruguay; U. Huelva, España; U. Chile, Chile; U. Concepción, Chile y ULA, Venezuela).

Premios Dr. Fernando Esteban Felissia et al. “Estrategia Experimental de Aplicación de

Quelantes en los Procesos de Pulpeo y Blanqueo en la Industria del Papel”. Pre-mio Provincial Academia de Ciencias de Cuba. Delegación Villa Clara. Enero 2007 (UNaM, Argentina–UCLA, Cuba).


Página web La RIADICYP posee una página web: www.riadicyp.org.ar Recibe aproximadamente 10.000 visitas mensuales. Sus contenidos de la página se actualizan periódicamente. En ella pueden en-

contrarse: –Información sobre la RIADICYP. –Información sobre los miembros y links a las instituciones a que pertenecen. –Todos los boletines de la RIADICYP. –Todos los trabajos presentados en los Congresos Iberoamericanos, en forma-

to pdf. –Las presentaciones de los conferencistas de los Talleres de la RIADICYP. –Fotos de todos los eventos de la red. –Carga de fichas de membresía on–line. –Otros.

Resultados 2007 –Seminario “Parte húmeda de la máquina de papel” con participación de ex-

pertos iberoamericanos e internacionales (Girona y Terrassa, España, 28–30 de mayo de 2007).

–Reunión de coordinación 2007 (Terrassa, España, el 31 de mayo de 2007). –Publicaciones de trabajos de miembros de la RIADICYP en la revista Biore-

sources, (NCSU, Raleigh, NC).

Emprendimientos 2008 –Seminario “Reciclado del Papel”, Guadalajara, México, 20 y 21 de octubre de

2008. –V Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel–CIADI-

CYP 2008, Guadalajara, México, del 21 al 23 de octubre de 2008. –Reunión de coordinación de la RIADICYP, 24 de octubre de 2008 en Guada-

lajara, México.

Acciones permanentes –Página web de la RIADICYP (www.riadicyp.org.ar) –Boletín virtual de la RIADICYP (número 51, abril de 2008). La RIADICYP se ha asociado con el Ing. Celso Foelkel para la divulgación

del “Eucalyptus Online Book & Newsletter” (http://www.eucalyptus.com.br/index.html).


Estructura de la redCOORDINADORA GENERAL

María Cristina Area, PhD, MSc, Ing. Qco. Programa de Investigación de Celulosa y Papel. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales – Universidad Nacional de Misiones. Félix de Azara 1552 (3300) Posadas, Misiones, Argentina. TE: 54–3752–422198, Fax: 54–3752–422198//425414. [email protected].

GRUPOS Y COORDINADORES DE GRUPO

Grupo Coordinador Temas incluidos

1) Biotecnología Dr. Juan Carlos Villar (INIA, España) Biopulpado y Bioblanqueo

2) BlanqueoDra. Teresa Vidal (UPC, España)

Dr. Jorge Colodette (UV, Brasil)

Blanqueo de Pulpas Químicas

y de Alto Rendimiento

3) Reciclado Dr. Pere Mutjé (UG, España) Reciclado y Destintado

4) QuímicaDr. Luiz Pereira Ramos (UFP, Brasil).

Dra. Mirtha Maximino (UNL, Argentina).

Química de los materiales fibrosos

y Técnicas Analíticas

5) PulpadosDr. Francides Gomes Da Silva (USP, Brasil)

Dra. María Graça Carbalho (UC, Portugal)

Pulpados Químicos, Semiquímicos,

de Alto Rendimiento y Organosolv

6) Materias primasProf. Gladys Mogollón

(ULA, Venezuela)

Recursos leñosos y

Residuos agroindustriales

7) Tecnología papeleraDr. José Turrado Saucedo

(UDG, México)

Fabricación de papel, Impresión,

Recubrimientos, Corrugado, otros

8) CalidadDr. Miguel Zanuttini

(UNL, Argentina)

Propiedades de pulpas y papeles,

Control de calidad y Gestión de calidad

9) Tecnologías limpiasDr. Erenio González Suárez

(UCLA, Cuba)

Ingeniería de procesos de PyP, utilización de

productos amigables al y aprovechamiento de

subproductos de la industria de PyP

10) Medio ambienteDra. María Cristina Area

(UNaM, Argentina)Medio ambiente, tratamiento de efluentes

PUNTOS FOCALES

Los puntos focales por país son:

Argentina Dra. Mirtha Maximino (UNL)

Brasil Dr. Song Won Park (USP)

Chile MSc. Silvana Mariani (ATCP)

Colombia Dr. Jorge Velásquez (UPB)

Cuba Dr. Agustín García Rodríguez (UCLA)

España Dr. Juan Carlos Villar Gutiérrez (INIA)

México Dr. José Turrado Saucedo

Portugal Dr. Paulo Ferreira

Uruguay Dr. Luis Soria

Venezuela Prof. Gladys Mogollón


Nº miembro Apellido Nombre País e-mail Institución

1 González Suárez Erenio Cuba [email protected]. Ing. Qca., Fac. de Química y Farmacia,

Universidad Central de Las Villas

2 Mogollón Gladys Venezuela [email protected] Nacional de Productos

Forestales. Universidad de Los Andes

3 Neto Carlos Pascoal Portugal [email protected] Dpto. de Química. Universidade de Aveiro

4 Becerra Aguilar Bruno México [email protected] de Madera, Celulosa y Papel,

Universidad de Guadalajara

5 González Aldo España [email protected] Centro de investigaciones biológicas

6 Pavlik Claudio Argentina [email protected] Nacional

de Misones

7 Lopes Velho José António G. Portugal [email protected] Universidade de Aveiro

8 da Silva Curvelo Antonio Aprigio Brasil [email protected]. Química de Sao Carlos-Universidade

de Sao Paulo

9 Park Song Won Brasil [email protected] Escola Politécnica-Universidade de Sao Paulo

10 Pastor Blasco Francisco Javier España [email protected] Universidad de Barcelona

11 Diaz Lucea Pilar España [email protected] Universidad de Barcelona

12 Rodríguez Somolinos Francisco España [email protected] Universidad Complutense de Madrid

13 Villar Gutiérrez Juan Carlos España [email protected] Nacional de Investigación y

Tecnología Agraria y Alimentaria

14 Barboza Olga Marina Argentina [email protected]

Nacional de Misones

15 Marzocchi Víctor Ángel Argentina [email protected] ITC-FIQ- Universidad Nacional del Litoral

16 Núñez Carlos E. Argentina [email protected]

Nacional de Misones

17 Perissotto Danyella Brasil [email protected] Universidade Federal do Paraná

18 Soria Luis Uruguay [email protected] de Agronomía. Universidad

de la República

19 Zanuttini Miguel Argentina [email protected] ITC-FIQ- Universidad Nacional del Litoral

INVESTIGADORES PARTICIPANTES

La RIADICYP es avalada por sus miembros y los organismos que la componen, todos de reconocidos antecedentes en el sector. La lista de miembros abarca prácti-camente la totalidad de grupos de I+D de los países involucrados.

Pueden encontrarse trabajos de investigación de los diferentes grupos en los Congresos Iberoamericanos de Celulosa y Papel, CIADICYP 2000, 2002 y 2004, página: http://www.riadicyp.org.ar/

Se aprecia que los artículos abarcan investigación básica, aplicada, y vincula-ción tecnológica, demostrando el nivel científico y la gran capacidad de transferen-cia al sector industrial de los grupos participantes.

LISTA DE MIEMBROS


20 Carmona Cerda René Julio Chile [email protected] Universidad de Chile

21 Vidal Teresa España [email protected]. Politécnica de Cataluña. Esc. Técn. Sup.

de Ing. Industrial y Aeronáutica de Terrassa

22 Fritzler Miguel Aníbal Argentina [email protected] Alto Parana S.A.

23 Matta Elías Jorge Argentina [email protected] ITC-FIQ- Universidad Nacional del Litoral

24 Igartúa Dora Virginia Argentina [email protected]. Ciencias Agrarias y Forest. - Univ. Nac.

de Mar del Plata

25 Colom Pastor José F. España [email protected]. Politécnica de Cataluña. Esc. Técn. Sup.


26 Molina Tirado Liliana Beatriz Argentina [email protected] y Papel - Instituto Nacional de

Tecnología Industrial

27 Barrichelo Luiz E.G. Brasil [email protected]. Agricultura “Luiz de Queiroz-

Universidade de Sao Paulo

28 Ferreira Dos Santos Natércia Maria Portugal [email protected] Instituto Politécnico de Tomar

29 Tavares Ferreira Paulo Jorge Portugal [email protected] de Engenharia Química–

Universidade de Coimbra

30 Videira Sousa Carvalho Maria da Graça Portugal [email protected] de Engenharia Química–


31 Gavazzo Graciela B. Argentina [email protected] Nacional de

Misones

32 Maximino Mirtha G. Argentina [email protected] ITC-FIQ- Universidad Nacional del Litoral

33 Monteoliva Silvia Estela Argentina [email protected]. Ciencias Agrarias y Forestales - Univ.

Nac. de La Plata

34 Venâncio Egas Ana Paula Portugal [email protected] de Engenharia Química–


35 Lopes Figueiredo Maria Margarida Portugal [email protected] de Engenharia Química–


36 Ramos Quirarte Juan México [email protected] de Madera, Celulosa y Papel,


37 Venica Alberto Daniel Argentina [email protected] Massuh S.A.

38 Gomes da Silva Francides Brasil [email protected]. Agricultura “Luiz de Queiroz-

Universidade de Sao Paulo

39 Colodette Jorge Luiz Brasil [email protected] Universidade Federal de Viçosa

40 Gomide José Lívio Brasil [email protected] Universidade Federal de Viçosa

41 López Angel España [email protected] Politécnica Superior. Universidad

de Girona

42 Llop Miquel España [email protected] Politécnica Superior. Universidad

de Girona

43 Mutjé Pujol Pere España [email protected] Politécnica Superior. Universidad

de Girona

44 Pèlach Serra María Àngels España [email protected] Politécnica Superior. Universidad

de Girona


45 Puig Josep España [email protected] Politécnica Superior. Universidad

de Girona

46 Vilaseca Fabiola España [email protected] Politécnica Superior. Universidad

de Girona

47 Silva Isabel Cristina Brasil [email protected] Solutia Brasil Ltda

48 Turrado Saucedo José México [email protected] de Madera, Celulosa y Papel,


49 Pereira Ramos Luiz Brasil [email protected] Universidade Federal de Paraná

50 Villalba Laura L. Argentina [email protected] Nacional de

Misones

51 Pérez López Miguel D. Cuba [email protected]ón de Investigación Producción de la

Celulosa del Bagazo Cuba-9

52 Area María Cristina Argentina [email protected] Nacional de

Misones

53 Rodrigues Alirio Egidio Portugal [email protected] LSRE-FEUP. Universidade de Porto

54 Jiménez Alcaide Luis España [email protected] Universidad de Córdoba

55 García Rodríguez Agustín Cuba [email protected]. Ing. Qca., Fac. de Química y Farmacia,


56 Mariani Alvarez Silvana Elena Chile [email protected] Asociación Técnica de la Celulosa y el Papel

57 Formento Juan Carlos Argentina [email protected] ITC-FIQ- Universidad Nacional del Litoral

58 Felissia Fernando E. Argentina [email protected] Nacional de

Misones

59 Sansígolo Cláudio Angeli Brasil [email protected]. Ciências Agronômicas da Universidade

Estadual Paulista– UNESP

60 López Baldovín Francisco España [email protected] Universidad de Huelva

61 Irulegui Rodríguez Agustín Cuba [email protected]ón de Investigación Producción de la


62 González Molina Javier Chile [email protected] Universidad de Chile

63 López Calvo Daniel España [email protected] Universidad Politécnica de Cataluña

64 Antúnez Carlos Rubén Argentina [email protected] Papel Misionero S.A.C.Y.F.

65 Silva de Araujo Marcia Brasil [email protected]

66 Coelho Duarte Ana Paula Portugal [email protected] de Ciência e Tecnologia do

Papel. Universidade da Beira Interior

67 Matos Ramos Ana María Portugal [email protected] de Ciência e Tecnologia do


68 Barreiro María Filomena Portugal [email protected] Superior de Tecnologia e Gestao

-Instituto Politécnico de Bragança

69Nunes de Almeida Alves

da CostaAna Paula Portugal [email protected]

Departamento de Ciência e Tecnologia do


70 Campos Vaz Alvaro Frederico Portugal [email protected] de Ciência e Tecnologia do



71 da Costa Cabral Amaral Maria Emilia Portugal [email protected] de Ciência e Tecnologia do


72 dos Santos Simoes Rogério Manuel Portugal [email protected] de Ciência e Tecnologia do


73 de Melo Correia Baptista Cecília Portugal [email protected] Instituto Politécnico de Tomar

74 García Hortal José A. España [email protected]. Politécnica de Cataluña. Esc. Técn. Sup.


75 Torres López Antonio L. España [email protected]. Politécnica de Cataluña. Esc. Técn. Sup.


76 Hernández Gutiérrez Aracelia Cuba [email protected] Unión de Investigación Producción de la


77 Monnroy Almengor Mariel Elayne Chile [email protected] Universidad de cConcepción

78 Bernal Peña Alexander Colombia [email protected] Cenpapel

79 Oliet Palá Mercedes España [email protected] Universidad Complutense de Madrid

80 Abril Alejandro Cuba [email protected]ón de Investigación Producción de la


81 Velásquez Jiménez Jorge Colombia [email protected] de Inv.de Pulpa y Papel-Fac. Ing.

Quím.-Universidad Pontificia Bolivariana

82 Pérez Ot Ildefonso España [email protected] Universidad Pablo de Olavide - Sevilla

83 Santos Cuba Nivaldo Cuba [email protected]. Qca., Fac. de Química y Farmacia,


84 Argyropoulos Dimitri EEUU [email protected] North Carolina State University

85 Rojas Orlando EEUU [email protected] North Carolina State University

86 Quintana Martín Germán camilo Colombia [email protected] de Inv.de Pulpa y Papel-Fac. Ing.

Quím.-Universidad Pontificia Bolivariana

87 Villegas María Silvina Argentina [email protected]. Ciencias Agrarias y Forestales -

Univ. Nac. de La Plata

88 Silva Soto Ricardo Antonio Chile [email protected] Universidad de Chile

89 Revilla Estéban España [email protected] Nacional de Investigación y


90 Carbajo José María España [email protected] Nacional de Investigación y


91 Gómez Hernández Nuria España [email protected] Nacional de Investigación y


92 Achard Santiago Uruguay [email protected] Tile Forestal

93 de Castro Raúl Uruguay [email protected] Laboratorio Tecnológico del Uruguay LATU

94 Blanco Rojas María Lorena Costa Rica [email protected] Universidad de costa Rica

95 Miranda Moscoso Alvaro Esau Guatemala [email protected] Papelera internacional S.A.

96 Montalvo José Luis El Salvador [email protected] Rua SA de CV

97 González Cortés Meilyn Cuba [email protected]. Qca., Fac. de Química y Farmacia,



98 Martín Parra Juan Antonio España [email protected] Instituto Nacional de Investigación y


99 Eugenio Martín Maria Eugenia España [email protected] Instituto Nacional de Investigación y


100 Gardil Alberto Uruguay [email protected] Pamer

101 Vallejos María Argentina [email protected] Nacional de

Misones

102 Vélez Hugo Enrique Argentina [email protected] y Papel - Instituto Nacional de

Tecnología Industrial

103 Ventura Oscar Uruguay [email protected] CCPG - DETEMA - Fac. Chemistry - UDELAR

104 Aguilar Susana E. Argentina [email protected] Nalco

105 Kovasin Kari Finlandia [email protected] Botnia

106 Saucedo Alme Rosa México [email protected]. de Madera, Celulosa y

Papel, Univ. de Guadalajara

107 Ruuttunen Kyösti Finlandia [email protected] Universidad Politécnica de Helsinki

108 Hernández Touset Juan Pedro Cuba [email protected]. Qca., Fac. de Química y Farmacia,


109 Nava Zambrano Adner Eved Venezuela [email protected] Nacional de Productos


110 Gutiérrez Gotera Ilvania Josefina Venezuela [email protected] Nacional de Productos


111 Albarrán Molina Eyra María Venezuela [email protected] Nacional de Productos


112 Mocchiutti Paulina Argentina [email protected] ITC-FIQ- Univ. Nacional del Litoral

113 Inalbón María Cristina Argentina [email protected] ITC-FIQ- Univ. Nacional del Litoral

114 Silva Deusanilde J.Estados

[email protected] North Carolina State University

En itálica: responsables institucionales.

ANEXO III

MAPAS


Mayores plantas productoras de pasta celulósica en Argentina

Empresa Provincia

1 Alto Paraná Misiones

2 Celulosa Puerto Piray Misiones

3 Papel Misionero Misiones

4 Celulosa Argentina Santa Fe

5 Papel Prensa Buenos Aires

6 Massuh Buenos Aires

7 Productos Pulpa Moldeada Rio Negro

8 Papelera de Tucumán Tucumán

9 Papelera del NOA Jujuy

10 Ledesma Jujuy

ARGENTINA

Anexo III. Mapas | 547

♦ Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Misiones

Nombre del Centro de Investigación: Programa de

Investigación de Celulosa y Papel (FCEQyN).

Nombre del contacto: Dra. María Cristina Area.

Función: Directora.

email: [email protected].

Dirección: Félix de Azara 1552.

Código Postal: 3300.

Teléfono: +54-3752-422198.

Telefax: +54-3752-425414.

Ciudad/Estado/País: Posadas, Misiones, Argentina.

Sitio en internet del Centro: http://

procyp.unam.edu.ar/

♦ Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Litoral

Nombre del Centro de Investigación: Instituto de

Tecnología Celulósica.

Nombre del contacto: Dra. Mirtha Graciela Maximino.

Función: Directora.


Dirección: Santiago del Estero 2654.


Teléfono: +54-(¿ ?).

Telefax: +54-342-4520019.

Ciudad/Estado/País: Santa Fe, Santa Fe, Argentina

Sitio en internet del Centro: (¿ ?).

Outros membros: Miguel Angel Zanuttini (mzanutti@fiq.

unl.edu.ar), Juan Carlos Formento ([email protected].

ar), Elías Jorge Matta ([email protected]).

♦ Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) Nombre del Centro de Investigación: Centro de

Investigación para el Estudio de la Celulosa y el Papel

(CICELPA).

Nombre del contacto: Dr. Hugo Enrique Vélez.

Función: Director.


Dirección: Av. General Paz e/Albarellos y Av. de los

Constituyentes C.C. 157.


Teléfono: +54-(¿ ?).

Telefax: +54--11-4713-4330.

Ciudad/Estado/País: San Martín, Buenos Aires,

Argentina.

Sitio en internet del Centro: (¿ ?).


Principais Indústrias de Papel e Celulose41 Aracruz, Espírito Santo ES42 Suzano, Suzano SP43 Cenibra, Belo Oriente MG44 Ripasa, Americana SP45 IP Brasil, Mogi-Guaçu SP46 Veracel, Eunápolis BA47 Votorantim, Piracicaba SP48 Jari, Monte Dourado PA49 Lwarcel, Lençóis Paulista SP50 Klabin, Telêmaco Borba PR51 Melhoramentos, Caieiras SP52 Bahia Pulp, Camaçari BA53 Voith Paper, São Paulo SP

Principais Academias25 UFV, Viçosa MG26 EEL-USP, Lorena SP27 IQSC-USP, São Carlos SP28 ESALQ-USP, Piracicaba SP29 FCA-UNESP, Botucatu SP30 IPT, São Paulo SP31 EP-USP, São Paulo SP32 EE-UFMG, Belo Horizonte MG33 ICE-UFMG, Belo Horizonte MG34 DEQ-UFPR, Curitiba PR35 DQ-UFPR, Curitiba PR36 SP-SENAI, São Paulo SP37 CETCEP-SENAI, Telêmaco Borba PR

BRASIL


EEL-USP

♦ Instituição: Escola de Engenharia de Lorena da

Universidade de São Paulo Nome do centro de

pesquisa: Departamento de Biotecnologia.

IQSC-USP

♦ Instituição: Instituto de Química de São Carlos da USP.

Nome do centro de pesquisa: Grupo de Físico-

Química Orgânica.

ESALQ-USP

♦ Instituição: Escola Superior de Agricultura “Luiz de

Queiroz” Universidade de São Paulo.

Nome do Centro de pesquisa: Laboratório de

Química, Celulose e Energia.

FCA-UNESP

♦ Instituição: Faculdade de Ciências Agronômicas,

UNESP.

Nome do centro de pesquisa: Celulose e Papel.

IPT

♦ Instituição: Instituto de Pesquisas Tecnológicas do

Estado de São Paulo SA.

Nome do centro de pesquisa: Centro de Produtos

Florestais.

EP-USP

♦ Instituição: Escola Politécnica da Universidade de São

Paulo.

Nome do centro de pesquisa: Departamento de

Engenharia Química.

EE-UFMG

♦ Instituição: Escola de Engenharia da Universidade

Federal de Minas Gerais.

Nome do centro de pesquisa: Laboratório de

Desenvolvimento de Processos Químicos (Celulose)

do Departamento de Engenharia Química da UFMG.

ICE-UFMG

♦ Instituição: Universidade Federal de Minas Gerais


Química, Instituto de Ciências Exatas.

DEQ-UFPR

♦ Instituição: Universidade Federal do Paraná.


Engenharia Química.

DQ-UFPR

♦ Instituição: Universidade Federal do Paraná.


Química.

SP-SENAI

♦ Instituição: Serviço Nacional de Aprendizagem

Industrial, SENAI.

Nome do centro de pesquisa: Escola SENAI

Theobaldo De Nigris.

CETCEP-SENAI

♦ Instituição: Senai.

Nome do centro de pesquisa: Senai-Cetcep Centro

de Tecnologia em Celulose e Papel.

ARACRUZ

♦ Empresa: Aracruz Celulose S.A.

Nome do centro de pesquisa: Centro de Pesquisa e

Tecnologia-CPT.

SUZANO

♦ Empresa: Cia de Papel e Celulose.

Nome do centro de pesquisa: Pesquisa e

Desenvolvimento Área Industrial.

CENIBRA

♦ Empresa: Celulose Nipo-Brasileira S.A.


Controle de Qualidade, DEQUA.

RIPASA

♦ Empresa: Ripasa S.A. Celulose e Papel.

Nome do centro de pesquisa: Centro deTecnologia e

Desenvolvimento.

IP-BRASIL

♦ Empresa: International Paper do Brasil.

Nome do centro de pesquisa: Tecnologia de

Aplicações.


BRASIL

VERACEL

♦ Empresa: Veracel Celulose SA.

Nome do centro de pesquisa: Diretoria Industrial.

VCP

♦ Empresa: Votorantim Celulose e Papel SA.

Nome do centro de pesquisa: CDTC, Centro de

Desenvolvimento e Tecnologia de Celulose (Pulp

Technical Development Center).

JARI

♦ Empresa: Jari Celulose SA.

Nome do centro de pesquisa: Gerencia de Tecnologia

(Technology Management).

LWARCEL

♦ Empresa: Lwarcel Celulose e Papel LTDA.


Tecnologia (Research and Technology Center).

KLABIN

♦ Empresa: Klabin Papeis Monte Alegre, KLABIN S.A.


Desenvolvimento.

MELHORAMENTOS

♦ Empresa: Melhoramentos Papéis Ltda.


Pesquisa e Desenvolvimento.

BAHIA PULP

♦ Empresa: Bahia Pulp SA.

Nome do centro de pesquisa: Centro de Tecnologia

e Desenvolvimento (Technology and Development

Center).

VOITH PAPER

♦ Empresa: Voith Paper Máqs. e Equipamentos Ltda.

Nome do centro de pesquisa: Tissue Process

Technology Center.


CHILE

Pricipales plantas de celulosa y papel

Empresa Ciudad

1 Papeles Cordillera (CMPC S.A.) Puente Alto

2 Papeles Industriales (PISA) Lampa, Santiago

3 Constitución (ARAUCO S.A.) Constitución

4 Licancel (Arauco S.A.) Licantén

5 Maule (CMPC S.A.) Linares

6 Laja (CMPC S.A.) Laja

7 Santa Fe (CMPC S.A.) Nacimiento

8 Inforsa (CMPC S.A.) Nacimiento

9 Nueva Aldea (Arauco S.A.) Nueva Aldea

10 ARAUCO I (Arauco S.A.) Arauco

11 Arauco Línea II (Arauco S.A.) Arauco

12 Norske Skog BioBio Concepción

13 Pacífico (CMPC S.A.) Mininco

14 Valdivia (Arauco S.A.) San José de la

Mariquina

15 CMPC Cartulinas (CMPC S.A.) Valdivia

CHILE

♦ Facultad de Ciencias Florestales, Universidad de Chile

Nombre del Centro de Investigación: Departamento

de Ingeniería de la Madera.

Nombre del contacto: Dr. Javier Gonzáles Molina.

Función: Director Industria de Celulosa y Papel.


Dirección: Santa Rosa 11315, La Pintada.

Casilla Postal: 9206.

Teléfono: +56-2-9785906.

Telefax: +56-2-5414131.

Ciudad/Estado/País: Santiago / / Chile.

Sitio en internet del Centro:

♦ Universidad Austral de Chile Nombre del Centro de Investigación: Instituto de

tecnología de Productos Florestales.

Nombre del contacto: MsC Silvana Elena Mariani

Alvarez.

Función:


Dirección: Edificio Pulpa y Papel Avenida Eduardo

Tallmann, Campus Isla Teja.

Código Postal:

Teléfono: +56-63-221223.

Telefax: +56-63-221224.

Ciudad/Estado/País: Valdívia / / Chile.

Sitio en internet del Centro: www.uach.cl.

CUBA

♦ Universidad Central de Las Villas Nombre del Centro de Investigación: Centro de

Innovación Tecnológica CITEC.

Nombre del contacto: Dr. Erenio González Suárez.

Función: Director.


Dirección: Calle Cuba 364 e/Carretera Central y

Serafín Sánchez.

Casilla Postal:

Teléfono: +53-422-72333.

Telefax: +53-422-3878.

Ciudad/Estado/País: Las Villas/ /Cuba.



ESPAÑA

Ubicación de las fábricas de papel y celulosa en España. Distribución por regiones.*

Fábricas de papel: 116 Fábricas de celulosa: 16

*Fuente: Aspapel documento: “Memoria de sostenibilidad.

Sector papel” Marzo 2005.


ESPAÑA. CENTROS DE ACADEMIA

♦ Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria INIA

Nombre del Centro de Investigación: Centro de

Investigación Forestal Laboratorio de Celulosa y Papel

CIFOR.

Nombre del contacto: Dr. Juan Carlos Villar Gutiérrez

Función: Director.


Dirección: Carretera de La Coruña km 7.5.


Teléfono: +34 91 347 67 61.

Telefax: +34 91 357 67 61.

Ciudad/Estado/País: Madrid / / España.

Sitio en internet del Centro: http://www.inia.es.

♦ Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Cataluña


Textil y Papelero.

Nombre del contacto: Prof. Dr. José F. Colom Pastor.

Función: Director.

email: [email protected]

Dirección:

Código Postal: E-08222.

Teléfono: +93 739 81 72.

Telefax: +93 739 8101.

Ciudad/Estado/País: Terrasa / Barcelona.


♦ Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Córdoba


de Química Inorgánica e Ingeniería Química.

Nombre del contacto: Dr. Luis Jiménez Alcaide.

Función:


Dirección: Campus de Rabanales C-3.


Teléfono: +

Telefax: +34 957 218658.

Ciudad/Estado/País: Córdoba/ /España.


♦ Universidad Pablo de Olavide Nombre del Centro de Investigación: Facultad de

Ciencias Químicas.

Nombre del contacto: Dr. Ildefonso Pérez Ot.

Función:


Dirección:

Código Postal:

Teléfono: +

Telefax: +

Ciudad/Estado/País: Sevilla/ /España.


♦ Universidad de Huelva Nombre del Centro de Investigación: Facultad de

Ciencias Experimentales.

Nombre del contacto: Dr. Francisco López Baldovín.

Función:


Dirección:

Código Postal:

Teléfono:

Telefax:

Ciudad/Estado/País: Huelva/ /España.


♦ Universidat di Girona Nombre del Centro de Investigación: Laboratorio de

Ingeniería Papelera y Materiales Poliméricas.

Nombre del contacto: Dr. Pere Mutjé Pujol.

Función: Director.


Dirección: Edifici Politècnica I, Campus Montilivi.


Teléfono: +34 972 41 8463.

Telefax: +34 972 41 8399.

Ciudad/Estado/País: Girona/ Catalunya /España.



ESPAÑA

♦ Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid


de Ingeniería Química.

Nombre del contacto: Dr. Francisco Rodríguez

Somolinos.

Función:

email: [email protected] o

[email protected].

Dirección:


Teléfono: +

Telefax: +

Ciudad/Estado/País: Madrid/ /España.


ESPAÑA. CENTROS DE EMPRESAS

♦ Grupo empresarial ENCE - S.A. Dirección: Avda. de Burgos, 8 bis, Edificio Génesis.

28036. Madrid.

Tel.: 91 337 8500 .

Fax: 91 337 8603.


Sitio en internet: www.ence.es.

♦ S.A. Industria celulosa aragonesa - SAICA Cantín y Gamboa, 20, 50002, Zaragoza.

Papel y cartón (cartón ondulado).

Tel.: 976 10 3101.

Fax: 976 10 3237.

Sitio en internet: www.saica.es.

♦ Torraspapel - S.A. Gran Via Corts Catalanes, 678, 08010, Barcelona.

Pulpa y Papel.

Tel.: 93 482 1000.

Fax: 93 482 0910.

Sitio en internet: www.torraspapel.es.


MÉXICO

Localización de las plantas productoras de celulosa y papel en la República Mexicana

1 Baja California 10 Querétaro

2 Sonora 11 Michoacán

3 Chihuahua 12 Veracruz

4 Coahuila 13 Oaxaca

5 Durango 14 Edo. México

6 Nuevo León 15 Distrito Fedreral

7 San Luis Potosi 16 Morelos

8 Jalisco 17 Tlaxcala

9 Guanajuato 18 Puebla

♦ Universidad de Gaudalajara Nombre del Centro de Investigación: Ciencia y

Tecnología del Papel. Departamento de Madera,

Celulosa y Papel “Ing. Karl Augustin Grellmann”.

Nombre del contacto: Dr. José Turrado Saucedo.

Dirección:

Tel: (52+) (33) 3682-0110 ext 118/122.

Fax: (52+) (33) 3682-0643.



PORTUGAL

Principais fábricas de Pasta e de Papel

Empresa Cidade

1 Portucel - Viana Deocriste - Viana do Castelo

2 Grupo Portucel-Soporcel – Cacia Cacia, Aveiro

3 Celulose Beira Industrial (CELBI) – Grupo Altri Leirosa, Figueira da Foz

4 Grupo Portucel-Soporcel – Figueira da Foz Lavos, Figueira da Foz

5 Prado Cartolinas da Lousã Lousã

6 Prado Karton Tomar

7 Renova – Fábrica de Papel do Almonda Torres Novas

8 Caima – Companhia Celulose do Caima – Grupo Altri Constância

9 Celtejo – Empresa de Celulose do Tejo – Grupo Altri Vila Velha de Ródão

10 Nisa – Indústria Nisa, Benavente

11 Grupo Portucel-Soporcel - Setúbal Mitrena, Setúbal


♦ RAIZ – Instituto de Investigação da Floresta e Papel

Nome do centro de pesquisa:

Nome de contato: Eng. Serafim Tavares.

Função: Director.

Nome de contato: Eng. José Luís Amaral.


Endereço: Quinta de São Francisco Apartado 15.

CEP: 3801-501.

Telefone: +351.234.920.130.

Telefax: +351.234.931.359.

Cidade/estado/pais: Eixo / / Portugal.

Homepage do centro: http://www.raiz-iifp.pt/

♦ Instituto Politécnico de Tomar, Escola Superior de Tecnologia de Tomar


Engenharia Química e do Ambiente.

Nome de contato: Engº Rui da Costa Marques

Sant’Ovaia.


Endereço: Quinta do Contador, Estrada da Serra.

CEP: 2300.

Telefone: +351.249.328.160.

Telefax: +351.249.328.160.

Cidade/estado/pais: Tomar / / Portugal.

Homepage do centro: http://www.ipt.pt/

♦ Universidade da Beira Interior Nome do centro de pesquisa: Departamento de

Ciência e Tecnologia do Papel.

Nome de contato: Prof. Ana Paula Duarte.


Endereço: Rua Marquês d’Ávila e Bolama.

CEP: 6201-001.

Telefone: +351.275.319.700.

Telefax: +351.275.319.740.

Cidade/estado/pais: Covilhã / / Portugal.

Homepage do centro: http://www.ubi.pt/2006/

departamentos/departamento.php?dep=PAP.

♦ Universidade de Aveiro Nome do centro de pesquisa: Departamento de

Geociências, Unidade de Minerais Industriais e Argilas.

Nome de contato: Prof. Fernando Tavares Rocha.


Endereço: Campus Universitário de Santiago.

CEP: 3810-193.

Telefone: +351.234.370.357.

Telefax: +351.234.370.605.

Cidade/estado/pais: Aveiro / / Portugal.

Homepage do centro:

♦ Universidade de Aveiro Nome do centro de pesquisa: Departamento de

Química, Grupo de Tecnologia Química.

Nome de contato: Prof. José Joaquim Costa Cruz

Pinto.


Nome de contato: Prof. Carlos de Pascoal Neto.


Endereço: Campus Universitário de Santiago.

CEP: 3810-193.

Telefone: +351.234.370.360.

Telefax: +351.234.370.084.

Cidade/estado/pais: Aveiro / / Portugal.

Homepage do centro:

♦ Universidade de Coimbra Nome do centro de pesquisa: Departamento de

Engenharia Química – Centro de Investigação em

Engenharia dos Processos Químicos e dos Produtos

da Floresta.

Nome de contato: Prof. Maria Helena Gil.


Endereço: Campus Polo II Rua Sílvio Lima.

CEP: 3030-790.

Telefone: +351.239.798.700.

Telefax: +351.239.798.703.

Cidade/estado/pais: Coimbra / / Portugal.

Homepage do centro:

♦ Universidade Técnica de Lisboa Nome do centro de pesquisa: Instituto Superior de

Agronomia Centro de Estudos Florestais.

Nome de contato: Prof. Helena Pereira.


Endereço: Tapada da Ajuda.

CEP: 1399.

Telefone: +351.213.602.016.

Telefax: +351.213.635.031.

Cidade/estado/pais: Lisboa / / Portugal.

Homepage do centro:


URUGUAY

Industria de la Celulosa, Papel y Cartón en Uruguay

1 Fanapel 4 Cicssa 7 Botnia

2 Pamer 5 Urukor 8 Ence

3 Ipusa 6 Pianalto 9 Stora Enso♦ Facultad de Agronomía, Universidad de La

República Nombre del Centro de Investigación: Departamento

Forestal y Tecnología de la Madera.

Nombre del contacto: Dr. Luis Soria.

Función: Director.


Dirección: Garzón 780.


Teléfono: + 5982-354 95 63.

Telefax: + 5982-354 95 63.

Ciudad/Estado/País: Montevideo / Uruguay.

Sitio en internet del Centro: www.fagro.edu.uy.

♦ Laboratorio Tecnológico del Uruguay Nombre del Centro de Investigación: Área de Pulpa y

Papel.

Contacto: Raúl De Castro, Javier Doldán.

email: Raúl De Castro ([email protected]), Javier

Doldán ([email protected].).

Dirección: Avenida Italia 6201.


Teléfono: + 5982-601 3724.

Telefax: + 5982-6002291.

Ciudad/Estado/País: Montevideo / Uruguay.

Sitio en internet del Centro: www.latu.org.uy.


VENEZUELA

Industrias papeleras venezolanas

1 Cartonera Del Caribe

C.A.

5 Smurfit. Cartón de

Venezuela S.A.

2 Papeles Maracay C.A. 6 Paveca

3 Manufactura de Papel

MAMPA C.A.7 Cartonal

4 MOCARPEL 8 Le Cartiere

♦ Universidad de Los Andes Nombre del Centro de Investigación: Laboratorio

Nacional de Productos Forestales.

Nombre del contacto: Prof. MSc. Gladys Mogollón

Briceño.

Función: Jefe Departamento de Celulosa y Papel.


Dirección:

Casilla Postal:

Teléfono: +58-274-2442606.

Telefax: +58-274-2401656.

Ciudad/Estado/País: Mérida / Venezuela.


Date post:	24-Feb-2021
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