Módulo 3: Retos Ambientales – Industria de la Pulpa y el Papel Caroline Gaudreault



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Programa de Movilidad en Educación Superior para América del Norte Introducción a la Integración de Procesos para el Control Ambiental en la Currícula de Ingeniería

  • Módulo 3: Retos Ambientales – Industria de la Pulpa y el Papel
  • Caroline Gaudreault
  • Elaborado en:
  • École Polytechnique de Montréal &
  • Texas A&M University, 2003

Propósito del Módulo 3

  • ¿Cuál es el propósito de este módulo?
  • Este módulo trata de proveer de una visión general sobre los retos ambientales de la industria de la pulpa y el papel, y más específicamente, de la reducción de los impactos relacionados al proceso kraft de obtención de pulpa.

Estructura del Módulo 3

  • ¿Cuál es la estructura de este módulo?
  • El Módulo 3 está dividido en 3 “tiers”, cada uno con una meta específica:
    • Tier 1: Introducción básica
    • Tier 2: Caso de estudio, aplicaciones
    • Tier 3: Problema Propuesto-Resuelto (Open-ended)
  • Estos tiers deben ser completados en orden. Los estudiantes son evaluados en varios puntos, para medir su grado de comprensión del tema, antes de proceder.
  • Cada tier contiene un objetivo específico al inicio y un quiz al final.

SIMBOLOGÍA

Tier I: Información Básica

Tier I: Objetivo a lograr

  • Tier I: Objetivo a lograr
  • El propósito de este módulo es proveer una visión general de los conceptos relacionados al mínimo impacto del proceso Kraft y la introducción de la herramientas pertinentes de la IP.
  • El Tier 1 también incluye algunas lecturas seleccionadas, para ayudar al estudiante a adquirir una mayor compresión de este tema.

Tier I: Contenido

  • El Tier I está sub-dividido en tres secciones:
  • 1.1 Introducción al proceso de obtención de pulpa kraft, su relación con el impacto ambiental y las regulaciones
  • 1.2 Introducción a la manufactura de mínimo impacto
  • 1.3 Herramientas de IP relacionadas
  • Al final del Tier I se presenta un pequeño quiz de opción múltiple

1.1 Introducción al proceso kraft y su relación con el impacto ambiental y las regulaciones

Descripción General del Proceso Kraft

  • El proceso kraft es una forma química de obtención de la pulpa. Esto significa que, con el fin de degradar y disolver la lignina y conservar la mayoría de la celulosa y hemicelulosa, las astillas de madera son cocidas en soluciones acuosas con los químicos apropiados a elevada presión y temperatura. El reto principal es formar fibras fibras que estén prácticamente intactas.
  • Más específicamente, el proceso kraft involucra la cocción de las astillas usando una solución de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S)
  • Una característica importante del proceso kraft es que los químicos de cocción son regenerados en un proceso de recuperación que será estudiado más adelante.

Ventajas y Desventajas del Proceso Kraft

  • Ventajas:
  • Pulpa más fuerte
  • Emplea técnicas probadas para la recuperación química
  • Se emplea en una amplia gama de especies de madera
  • Tolera corteza en el proceso de obtención de pulpa
  • Desventajas:
  • La pulpa no blanqueada se caracteriza por un color café oscuro
  • Está asociado a gases de olor desagradable (sulfuros orgánicos)

Definiciones y Nomenclatura (1)

  • Licor Blanco:
  • Es el licor que contiene los químicos activos de cocción (NaOH y Na2S) y se emplea para cocer las astillas.
  • Licor Negro:
  • Licor residual proveniente de la cocción que contiene los productos de reacción de solubilidad de la lignina. Este licor es concentrado y quemado en un horno de recuperación y permite la fundición del Na2CO3.
  • Licor Verde:
  • Licor obtenido al disolver los productos fundidos. El licor verde es reaccionado con CaO para convertir el Na2CO3 en NaOH y regenerar el licor blanco.
  • Cocción
  • &
  • Lavado
  • Astillas
  • Pulpa
  • Evaporación
  • &
  • Quemado
  • Causterización
  • LICOR NEGRO
  • Lignina alcalina
  • Sales de Hidrólisis
  • Productos de Sulfonación
  • LICOR BLANCO
  • NAOH
  • NA2S
  • LICOR VERDE
  • Na2CO3
  • Na2S

Definiciones y Nomenclatura (2)

  • TÉRMINO
  • DEFINICIÓN
  • UNIDADES
  • Álcali Total
  • Total de todos los compuestos alcalinos de sodio viables i.e. NaOH + Na2S + Na2CO3 + Na2SO4 + Na2S2O3 + Na2SO3 (does not include NaCl)
  • g/L como Na2O
  • Álcali Titrable Total (ATT)
  • Total NaOH + Na2S + Na2CO3
  • g/L como Na2O
  • Álcali Activa (AA)
  • Total NaOH + Na2S
  • g/L como Na2O
  • Álcali Efectiva (AE)
  • Total NaOH + ½ Na2S
  • g/L como Na2O
  • Actividad
  • Razón AA / TTA
  • %
  • Causticidad
  • Razón NaOH / [NaOH + Na2CO3]
  • % (en base Na2O)
  • Sulfonación
  • Razón Na2S / AA (or TTA)
  • % (en base Na2O)
  • Eficiencia de Causticidad (Licor blanco)
  • Lo mismo que causticidad. (Sin embargo, la concentración de NaOH en el licor verde debe ser reducida de tal forma que el valor del NaOH representa sólo la porción producida por la reacción de causterización.)
  • % (en base Na2O)
  • Álcali residual (Licor Negro)
  • Concentración de álcali determinada por titración
  • g/L como Na2O
  • Eficiencia de Reducción (Licor verde)
  • Razón Na2S / (compuestos azufrados) (simplificado algunas veces como razón Na2S / [Na2S + Na2SO4 ])
  • % (en base Na2O)
  • (Fuente:Smook, 1994)
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