OBTENCION DE FIBRA DE MADERA

OBTENCION DE FIBRA DE MADERA PARA PAPEL

I. OBJETIVO

- Conocer el proceso de la obtención de fibra de madera para la elaboración del papel.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

El papel es una delgada hoja elaborada con pasta de fibras vegetales que son molidas, blanqueadas, diluidas en agua, secadas, y posteriormente endurecidas; a la pulpa de celulosa, normalmente, se le añaden sustancias como el polipropileno o el polietileno con el fin de proporcionar diversas características. Las fibras están aglutinadas mediante enlaces por puente de hidrógeno. También se denomina papel, hoja, o folio, a su forma más común como lámina delgada.

El proceso básico de la fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2.000 años, e implica dos etapas:

1. Trocear (desmenuzar) la materia prima en agua para formar una suspensión de fibras individuales y

2. Formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha suspensión sobre una superficie porosa adecuada que pueda filtrar el agua sobrante.

En la fabricación manual de papel, la materia prima (paja, hojas, corteza, trapos u otros materiales fibrosos) se coloca en una tina o batea y se golpea con un mazo pesado para separar las fibras.

Durante la primera parte de la operación, el material se lava con agua limpia para eliminar las impurezas, pero cuando las fibras se han troceado lo suficiente se mantienen en suspensión sin cambiar el agua de la tina. En ese momento, el material líquido, llamado pasta primaria, está listo para fabricar el papel.

La principal herramienta del papelero es el molde, una tela metálica reforzada con mallas cuadradas o rectangulares. El dibujo de las mallas puede apreciarse en la hoja de papel terminada si no se le da un acabado especial.

El molde se coloca en un bastidor móvil de madera, y el papelero sumerge el molde y el bastidor en una tina llena de esta pasta. Cuando los saca, la superficie del molde queda cubierta por una delgada película de pasta primaria.

El molde se agita en todos los sentidos, lo que produce dos efectos: distribuye de forma uniforme la mezcla sobre su superficie y hace que las fibras adyacentes se entrelacen, lo que proporciona resistencia a la hoja. Mientras se agita el molde, gran parte del agua de la mezcla se filtra a través de la tela metálica.

A continuación se deja descansar el molde, con la hoja de papel mojado, hasta que ésta tiene suficiente cohesión para poder retirar el bastidor.

Una vez retirado el bastidor del molde, se da la vuelta a este último y se deposita con suavidad la hoja de papel sobre una capa de fieltro. Después se coloca otro fieltro sobre la hoja, se vuelve a poner una hoja encima y así, sucesivamente.

Cuando se han colocado unas cuantas hojas de papel alternadas con fieltros, la pila de hojas se sitúa en una prensa hidráulica y se somete a una gran presión, con lo que se expulsa la mayor parte del agua que queda en el papel. A continuación, las hojas de papel se separan de los fieltros, se apilan y se prensan. El proceso de prensado se repite varias veces, variando el orden y la posición relativa de las hojas. Este proceso se denomina intercambio, y su repetición mejora la superficie del papel terminado.

La etapa final de la fabricación del papel es el secado. El papel se cuelga de una cuerda en grupos de cuatro o cinco hojas en un secadero especial hasta que la humedad se evapora casi por completo.

La pulpa de celulosa o pasta de celulosa es el material más común utilizado para la fabricación de papel. Las maderas utilizadas para este fin son conocidas como maderas pulpables, que generalmente son maderas blandas como la picea, el pino, el abeto y el alerce, pero también maderas duras como el eucaliptus y el abedul.

Los efectos ambientales más evidentes de la producción de la pulpa de celulosa vienen del impacto sobre los bosques y los subproductos generados en el blanqueo. El número de árboles consumidos depende del tipo del papel a fabricar y del proceso de producción utilizado. Se estima que se necesita aproximadamente 24 árboles para producir una tonelada de papel utilizando el proceso Kraft. No es tan eficiente como otros procesos, pero tiene la gran ventaja de producir energía eléctrica en excedente, la cual por haber sido producida a partir de biomasa, no genera un aporte neto de dióxido de carbono a la atmósfera, una de las fuentes del calentamiento global.

Blanqueo

Cuando la pulpa de celulosa es blanqueada utilizando cloro elemental, se forman subproductos no deseados como las dioxinas y los furanos. Altas concentraciones de estas sustancias han sido la causa del cierre de varias factorías de pescado en la Columbia Británica en 1992.

Sin embargo, las mejoras en el proceso de blanqueo permiten la eliminación total de la utilización de cloro elemental, al desarrollarse las tecnologías Libre de Cloro Elemental (Elemental Chlorine Free, ECF) o Totalmente Libre de Cloro (Totally-Chlorine Free, TCF), combinado con delignificación con oxígeno. Estas tecnologías reducen significativamente la cantidad de compuestos clorados librados en el ambiente.

Efluentes

Los efluentes líquidos son en potencia la mayor causa de contaminación, ya que en estado bruto contienen lignina, alta demanda biológica de oxígeno, así como alcoholes, cloratos, metales pesados y agentes quelantes. Este impacto es reducido a su mínima expresión en la medida que en las plantas modernas se trabaja en ciclo cerrado con los productos químicos, y cualquier agua que sale de las plantas es tratada biológicamente.

Las fábricas más modernas operan con procesos de pulpeado (o cocción) prácticamente cerrados y procesos de blanqueo abiertos. En los procesos de blanqueo se maximiza el aprovechamiento del agua. Sin embargo el blanqueo significa la mayor parte del consumo de agua de una fábrica de pulpa de celulosa. El agua es tomada del ambiente natural, procesada para hacerla apta para el proceso de blanqueo, utilizada en el proceso de blanqueo, y por último se la acondiciona para poder devolverla al ambiente con un mínimo impacto ambiental. La razón para la operación del proceso de blanqueo en circuito abierto de agua es para eliminar del sistema los cloruros (sal de mesa) y los cromóforos, es decir, las substancias orgánicas que en pequeñas cantidades dan color a la pulpa de celulosa.

En el proceso Kraft, el efluente que se produce en mayor proporción es el licor negro, que contiene químicos de pulpeado y la lignina de los árboles. Este es concentrado para producir el llamado licor negro concentrado, usando evaporadores multiefecto. Este último es quemado en las calderas de la planta, recuperándose en el fondo de la misma los productos químicos del pulpeo, que se reciclan posteriormente para producir el licor blanco (licor usado en la cocción de la madera).

El papel producido de pasta de celulosa puede ser reciclado de cuatro hasta siete veces, el límite lo impone el largo de las fibras, que se va haciendo cada vez menor cada vez que se reprocesa. Para resolver este problema, el papel reciclado generalmente se mezcla con papel virgen, para asegurar un papel de calidad adecuada.

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

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