Proceso de la elaboracion de papel

Para la obtención del papel, es necesaria la obtención de la suspensión de fibras celulósicas con unas características determinadas en cuanto a tamaño de fibras, distribución de tamaños, composición, flexibilidad, resistencia,... Para obtener estas características, se aplicará sobre las materias primas diferentes procedimientos encaminados a obtener una pulpa de características adecuadas, tratando siempre de obtener el mayor rendimiento posible, es decir, cantidad de pulpa obtenida por tonelada de madera empleada y cantidad de reactivos empleados para obtener una tonelada de pulpa. Existen muchos procedimientos, los cuales se han ido desarrollando y mejorando a lo largo del tiempo, los cuales presentan ventajas e inconvenientes que han de ser evaluados conforme al tipo de producto final que se desea obtener, teniendo en cuenta parámetros tales como resistencia mecánica del papel a la rotura, al rasgado, al rozamiento, al plegado, rugosidad, blancura, deteriorabilidad, etc. Además de costo unitario del proceso, impacto medioambiental de la producción, tipo de materia prima disponible, etc.

Ya que la materia prima más utilizada en la fabricación del papel son las pulpas de madera virgen, se describirá el proceso de fabricación de pulpa a partir de fibras vegetales madereras.

Transporte de madera hasta la fábrica

Los troncos de madera son transportados desde la explotación forestal en la que han sido talados hasta la fábrica en la que se van a tratar para la obtención del papel.

Acondicionamiento de materias primas

Cualquiera que sea el método utilizado en el procesamiento de la madera para obtener la pulpa, ésta necesita unas operaciones previas que tienen como fin que en el proceso de deslignificación (separación de la fibras celulósicas) no se introduzcan impurezas que puedan perjudicar el proceso. Éste es un tratamiento estándar para todo tipo de maderas, aunque dependiendo del tipo específico empleado, cada uno de los tratamientos será más o menos crítico.
Lavado de la madera

Este tratamiento se realiza mediante aspersión de agua a presión para tratar de retirar cualquier partícula adherida a la madera, de forma natural o durante el transporte, para evitar impurezas en la línea de proceso.

Descortezado de madera

Los troncos son llevados a unos grandes cilindros huecos giratorios. El rozamiento que se produce entre ellos y entre los troncos y la pared interior del cilindro, hace que la corteza se separe del núcleo del tronco.

La importancia de esta operación radica en que la cantidad de corteza que debe utilizarse tiene que ser mínima, ya que produce un efecto debilitador indeseable en la pasta de papel. Durante este proceso se pierde una mínima fracción de madera, pero esto es admisible en aras de la superior calidad de la pulpa obtenida.

El objetivo que se busca en esta parte del proceso es la separación de las fibras (celulosa) que constituyen el núcleo del tronco. Para ello se deben romper las uniones entre fibras constituidas por ligninas y otros elementos. Se pueden seguir dos grandes métodos para conseguir este objetivo:

Una vez acondicionada la madera, se introduce en la unidad correspondiente para separar las fibras que constituyen el esqueleto de la madera.

Existen tres grandes grupos de procesado de la madera para la separación de las fibras y la lignina, que se clasifican en función de la naturaleza de la separación; estos son:

Procesos mecánicos:

La única acción separadora es la aplicación de fuerzas mecánicas de compresión y cizalladura para conseguir la separación de las fibras. Se emplea un procedimiento similar al empleado en un molino. En una gran cámara se hace girar sobre su eje a una piedra que es la que se encarga, por fricción, de separar las fibras de las que esta compuesto el tronco del árbol.


Proceso de la elabracion del papel

Procesos semiquímicos:

Se utiliza una combinación de tratamientos mecánicos con la adición de ciertos reactivos químicos que aceleran y optimizan la separación.

Procesos químicos:

Están basados en tratamientos puramente químicos, adicionando a la madera reactivos químicos que producen por sí solos la separación de la lignina de la celulosa. Normalmente son llevados a cabo a alta temperatura y presión.

La madera reducida a la granulometría adecuada se cuece en un un gran recipiente a presión añadiéndole diversos productos químicos tales como sosa cáustica, bisulfito sódico etc. (dependiendo del sistema elegido) y vapor de agua .

Blanqueo de pasta:

Dependiendo de la blancura inicial de las fibras, de la blancura que se quiera obtener en el papel y del proceso empleado para la obtención de la pasta es necesario aplicar el sistema de blanqueo adecuado. En general la pasta se trata con productos químicos tales como: cloro, hipoclorito sódico, dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno, sosa cáustica etc.

Proceso de laminación de la pasta en máquina:

Consiste en poner las fibras en una suspensión acuosa con consistencias comprendidas entre 4 y 12 gr/l. para que puedan unirse convenientemente y posteriormente secarse por sistemas gravimétricos, mecánicos y térmicos para obtener una lámina de papel con una proporción de humedad comprendida entre el 7% y 9%.

Ilustración de la secuencia de procesos en las operaciones de fabricación de pasta y de papel.

informacion

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Proceso de obtención de pulpa al sulfato o Kraft

El proceso Kraft fue descubierto por Dahl en 1879, que cuando observó que el álcali perdido en el proceso a la sosa era sustituido por sulfato de sodio, en vez de por carbonato de sodio, el sulfato se reduce a sulfuro durante la incineración del licor gastado, por lo que realmente los agentes activos en el proceso son el sulfuro sódico y el hidróxido sódico, y no el sulfato (el sobrenombre Kraft proviene del alemán, donde significa fuerte, debido a las buenas características de la pulpa obtenida).

El avance en el uso de este método ha sido imparable desde su invención, pues ya en los años 30, la producción mundial de pulpa Kraft igualaba al método del sulfito, y a partir de ahí, fue aumentando hasta nuestros días, donde es el proceso de producción mayoritario.

Las reacciones que tienen lugar durante la digestión Kraft no son totalmente conocidas, ya que la multiplicidad de compuestos presentes en el medio reactivo, y la complejidad de la lignina dificultan la determinación de las reacciones determinantes de la velocidad global; pero se sabe que la presencia de sulfuro acelera la disolución de la lignina sin que aumente la degradación de la celulosa, y que el ataque a las moléculas de lignina implica la formación de grupos que hacen a la lignina más soluble en el álcali.

Durante la digestión es importante obtener una alta densidad de masa de madera en relación al licor, es decir, es aconsejable que la mezcla de astillas y licor sea íntima. Para conseguirlo, se introducen las astillas y el licor simultáneamente, para así mejorar las propiedades lubricantes del licor y que las astillas resbalen entre sí y se asienten bien en el recipiente digestor. Además, es importante una perfecta mezcla en el interior del reactor, ya que de lo contrario la cocción sería desigual en todo el volumen, y el producto final sería heterogéneo, lo que se traduce en un elevado rechazo de la fracción de pulpa de tamaño más grueso en la etapa de cernido, lo que supone un aumento en el coste del proceso. Es por ello que la convección natural no es suficiente para obtener el grado de mezcla deseado, y se recurra a la convección forzada, inducida por la reducción súbita de presión en la parte alta del digestor, produciéndose entonces la ebullición generalizada de la masa reaccionante, con lo que la mezcla está asegurada.

En cuanto a los requerimientos tecnológicos, el proceso al sulfato presenta la gran ventaja de ser mucho menos corrosivo que el empleado en el proceso al sulfito, por lo que los materiales empleados en la construcción de los equipos pueden ser más económicos y duran más tiempo en activo (un tiempo típico para un digestor es de 20 años).

El procedimiento de operación en una fábrica de pulpa de tipo Kraft es similar al proceso del sulfito. Primero se cargan en el digestor las astillas y el licor blanco4, simultáneamente para obtener una buena mezcla de ambos, y en proporción adecuada para la obtención del ratio licor/madera elegido. A continuación se calienta el digestor por vaporización directa hasta llegar a temperaturas de entre 160 y 180ºC, manteniéndose estas condiciones hasta alcanzar el grado deseado de cocción. Una vez terminada la cocción la mezcla de pulpa y astillas no digeridas salen del digestor y se separan por cernido, siendo devueltas al digestor las partículas de mayor tamaño, y se separa la pulpa, que a continuación pasa a una etapa de lavado.

El licor gastado, denominado licor negro, se pasa al ciclo de regeneración; allí, se mezcla con sulfato sódico y se oxida, para evitar olores indeseables (provenientes de compuestos sulfurosos). Una vez oxidado se incinera en un horno de recuperación, produciéndose una ceniza que contiene carbonato sódico y sulfuro sódico, los cuales se caustifican por agregado de cal apagada; de aquí se obtiene carbonato cálcico, que se regenera a cal viva por combustión. Además, el calor generado en los hornos se aprovecha para calentar la caldera, precalentar el vapor y para evaporar disolvente en la etapa de concentración del licor negro.

Para el proceso Kraft se pueden utilizar todo tipo de maderas, pero las que mejor resultado dan son las maderas duras. El rendimiento obtenido es bajo para la pulpa no blanqueable (sobre 52%), ya que se separa mucha cantidad de lignina (hasta el 90%), pero la resistencia de la pulpa es muy alta. El color de las pulpas obtenidas en el proceso normal es más oscura que las obtenidas por el procedimiento del sulfito, con lo que no pueden ser empleadas para fabricar papel de impresión, por lo que las pulpas sin blanquear se utilizan para la fabricación de papel de envolver y cartón, debido a su gran resistencia. Aún así, el proceso de blanqueo es fácil y eficiente para las pulpas Kraft, y su mayor aplicación es la fabricación de papel de imprimir.

Como características del proceso, que lo han llevado a ser el más empleado, pueden citarse, en resumen:

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Posibilidad de utilización de cualquier especie de madera, por lo que se consigue una gran flexibilidad al suministro de madera
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Buena tolerancia en las astillas de una cantidad relativamente grande de corteza
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Tiempos de cocción breves, con lo que aumenta la velocidad del proceso
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Menores problemas de deposiciones sólidas (alquitrán)
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Excelente resistencia de la pulpa, debido a la alta concentración de lignina residual
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Buen conocimiento y eficiencia del proceso de recuperación del licor gastado
* Obtención de productos secundarios valioso: trementina y tall oil.

Como inconveniente más notable cabe citar la dificultad de control de olores sulfurosos, los cuales aparecen a concentraciones de incluso partes por mil millones, y que son difíciles de evitar.

Diagrama de flujo para el proceso papel kraft


papel

Aquí les dejo un vídeo muy ilustrativo acerca de la fabricación del papel:






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