El propósito del blanqueo
La meta del blanqueo
Términos
Abreviaciones
Historia
Teoría

El propósito del blanqueo

El objetivo del blanqueo es mejorar la blancura y la limpieza de la pulpa. Esto se logra ya sea removiendo o blanqueando las sustancias coloreadas en la pulpa. La lignina residual es el mayor factor contribuyente al color por lo que debe ser removida o blanqueada . Dependiendo del propósito, hablamos de blanqueo para remover lignina o del blanqueo para preservar la lignina.

Las pulpas químicas típicamente se blanquean con remoción de lignina, y las pulpas mecánicas a través de blanqueo con preservación de lignina. El brillo dura mucho más con remoción de lignina, eso significa que se produce mucho menos amarilleo.

En el blanqueo, la limpieza de la pulpa se mejora cuando las fibras se liberan de los conglomerados de fibras, o lascas, a la vez que se remueve la lignina residual de la pulpa y se disuelve cualquier residuo de corteza. Los químicos utilizados en el blanqueo, también disuelven efectivamente extractivos contenidos en la pulpa (ej. resina).

En el blanqueo habitualmente se establecen, alguno o todos los objetivos mencionados más abajo:

• Incremento de blancura
• Mejora de la estabilidad de blancura
• Mayor limpieza
• Reducción de contenido de resina

El más importante de estos es el incremento en la blancura.

La meta del blanqueo

La meta del blanqueo de pulpa, es continuar la deslignificación y, mediante químicos de blanqueo, remover la llamada lignina residual. La lignina residual permanece en la pulpa después de la cocción y de las etapas de deslignificación con oxígeno, ya que no se puede romper ni disolver sin sacrificar rendimiento de pulpa u otras propiedades de las fibras . Los químicos utilizados para la deslignificación en el blanqueo, son más selectivos que los químicos en la etapa de cocción y de oxígeno. En otras palabras, estos químicos pueden romper la lignina residual en pequeñas partes solubles en agua o en álcali, con el mínimo efecto sobre los carbohidratos (esto es, sobre el rendimiento y la resistencia).

Una parte esencial del blanqueo es el lavado posterior a la etapa de blanqueo, para remover la lignina disuelta de la pulpa .

La blancura objetivo no puede lograrse en un único paso de blanqueo, sin sacrificar resistencia de pulpa. Por eso, la pulpa se blanquea en varias etapas , y se la lava entre dichas etapas. El blanqueo multi-etapas produce los mejores resultados de calidad y economía . Hay etapas de blanqueo alcalinas y ácidas. La blancura objetivo no se logrará sólo con etapas alcalinas o ácidas, por lo tanto en el blanqueo siempre se usan ambas.

Durante el blanqueo las propiedades de las fibras se cambian en la dirección deseada:

• En el blanqueo no se cambia el largo de la fibra, pero debido a la pérdida de rendimiento, se reduce la densidad lineal de la fibra. Así que hay más fibras por unidad de peso en la pulpa blanqueada. Esto tiene un efecto favorable por ejemplo en la resistencia al rasgado. Gracias a la remoción de lignina, la fibra se dilata más fácilmente y se incrementa la plegabilidad y la flexibilidad de la fibra. Esto facilita la cohesión de la red de fibras. Por otro lado, una pérdida de hemicelulosa muy grande, puede empeorar la capacidad de adhesión de los puntos de contacto, de tal forma que el resultado final puede incluso ser una pulpa de baja resistencia.
• A medida que las cadenas de carbohidratos se rompen, se reduce la resistencia de las fibras. Sin embargo, como un resultado de los factores contradictorios mencionados más arriba, un debilitamiento moderado de la viscosidad no es considerado un deterioro en las propiedades de resistencia de pulpa.
• La refinabilidad generalmente se mejora en el blanqueo.
• Hay grandes diferencias en la pulpa blanqueada, de muchas formas, entre la estabilidad de blancura y la durabilidad de la absorbancia. La blancura de pulpa disminuye durante el almacenamiento y el refinado, inclusive más tarde como papel terminado bajo los efectos del calor, la humedad y la luz.

Términos

El blanqueo puede dividirse en Libre de Cloro Elemental (ECF) y Totalmente Libre de Cloro (TCF) .

Las descargas ambientales en el blanqueo, usualmente se miden en términos de AOX y COD.

Los siguientes términos son usados en el blanqueo a la hora de dosificar los productos químicos y de evaluar la pulpa:

• Cloro activo

Las dosis de químicos conteniendo cloro, generalmente se expresan en kilos de "cloro activo" por tonelada de pulpa. Esto es debido al hecho de que los diferentes agentes de blanqueo, tienen un efecto de blanqueo de diferente magnitud. Por ejemplo, la capacidad oxidante de un kilo de dióxido de cloro es 2,63 veces que la de un kilo de cloro, eso significa que se necesita menos para alcanzar el mismo efecto de blanqueo.

Así también, el efecto de blanqueo de los químicos de oxígeno, puede también compararse con el efecto del cloro.

• Factor Kappa

La dosis de dióxido de cloro D0 se expresa habitualmente usando el factor Kappa. Cuanto mayor sea la cantidad de lignina removida en la etapa, mayor es el factor Kappa que se usa. El factor Kappa generalmente es 1-2.

= (Cloro activo, kg/tonelada de pulpa) / (Número Kappa de la pulpa entrando al blanqueo)

• Blancura

La blancura de la pulpa se mide como la capacidad de una hoja de pulpa de reflejar la luz que se dirige sobre ella. Esto es afectado por, tanto la absorción de luz como por la dispersión de la luz de la pulpa. En la medida se usa una longitud de onda de 457 nm.

Abreviaturas

Aquí hay algunas abreviaturas que se usan para los químicos del blanqueo:

Historia

En general, la blancura total no puede alcanzarse en una sola etapa de blanqueo, en cambio deben usarse varias etapas consecutivas. Tradicionalmente, el blanqueo ha sido hecho con químicos conteniendo cloro: con cloro (elemental o gaseoso) (C), hipoclorito (H) o con dióxido de cloro (D). Entre las etapas, la lignina disuelta ha sido extraída con álcali. Las secuencias de blanqueo habitualmente tradicionales eran CEHDED y CEDED.

La regla era que la gran mayoría de la lignina residual se removía con el producto químico más barato i.e. cloro, y sólo los vestigios finales de lignina se removían con dióxido de cloro más caro.

Cuando se hizo la transición al reciclado de los filtrados de plantas de blanqueo, de forma de reducir los efluentes de aguas residuales de las plantas de blanqueo, la temperatura de la etapa de cloro comenzó a subir, que provocó un detrimento de la resistencia de pulpa. Para prevenir esto, se agregó dióxido de cloro a la etapa de cloro, i.e. la secuencia usada se transformó en (DC)EDED.

El reactor presurizado (EO) o pre-reactor (EO) ha hecho posible mezclar pequeñas cantidades de oxígeno gaseoso dentro de la pulpa en la etapa alcalina, donde el oxígeno mejora la deslignificación. También se pueden usar pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno en la etapa de álcali para mejorar la deslignificación. El peróxido no requiere reactores presurizados.

El método dominante por un largo tiempo fue el blanqueo convencional incluyendo una etapa de cloro elemental. Inclusive recientemente alrededor de 1990, aprox. el 94% de las pulpas blanqueadas era producida por blanqueo con cloro. A partir de allí, sin embargo, la situación ha cambiado, principalmente por razones ambientales, y así las descargas de AOX y dioxinas en aguas residuales se redujeron. El blanqueo ECF, donde se usa dióxido de cloro pero no cloro gaseoso, rápidamente se volvió común, los países nórdicos abandonaron completamente el uso de cloro gaseoso en el blanqueo de pulpa en 1994, y desde ese momento el método dominante ha sido el blanqueo ECF.

La pulpa puede también blanquearse totalmente sin químicos a base de cloro. Este tipo de blanqueo químico a base de oxígeno es normalmente conocido por la abreviatura TCF. Los químicos de blanqueo en el blanqueo TCF son químicos conteniendo oxígeno, tales como oxígeno, peróxido de hidrógeno y ozono. Los últimos compuestos químicos a ser usados son los perácidos. Estos son también químicos que contienen oxígeno.

Teoría

La mayoría de la lignina (encima del 90%) se disuelve en la cocción de la pulpa al sulfato. Sin embargo, los químicos de cocción alcalinos, reaccionan con la lignina , tiñéndola de un color marrón oscuro. De esta manera, la blancura del material de madera se reduce considerablemente al comienzo de la cocción al sulfato, a pesar de que la lignina se disuelve. Al final de la cocción al sulfato, el color de la materia de la madera disminuye significativamente a medida que la lignina se disuelve. Después de la cocción, la pulpa de coníferas tiene 3-4,5 % de lignina y la madera dura 2-3 % de lignina. La mayoría del color de la pulpa se origina de esta lignina.

La pulpa es blanqueada por la remoción de la lignina residual. Sin embargo, es comparativamente problemática la determinación del monto de lignina, es así que en la práctica, el número Kappa se usa como una medida de la cantidad de lignina. El número Kappa describe la capacidad de la pulpa de consumir permanganato, y se correlaciona con la cantidad de lignina.

Algunos de los químicos usados en las plantas de pulpa se producen in-situ. La planta de producción de químicos es provista por el proveedor de químicos, que también supervisa las operaciones de la planta. A este tipo de planta se le llama una "planta in-situ". Los químicos del blanqueo que se degradan rápidamente, son difíciles o caros de transportar, etc., deben ser producidos en la planta.

La eficacia y la naturaleza química de los químicos del blanqueo deben conocerse por el blanqueo exitoso y también , en función de lograr el resultado deseado, por su reactividad con la lignina y los carbohidratos.

La reacción entre la pulpa y los químicos del blanqueo es habitualmente químicamente compleja, debido a que hay un montón de diferentes tipos de grupos reactivos en la pulpa, que pueden tomar parte en la reacción.

Muchas veces sólo se necesita un cierto tipo de reacción química en función del resultado del blanqueo. Conjuntamente, pueden ocurrir varias reacciones secundarias , que consumen innecesariamente los químicos de blanqueo o son incluso generadoras de un detrimento en el resultado del blanqueo deseado. Por supuesto, cuando se seleccionan las condiciones de blanqueo, el objetivo es favorecer las reacciones de blanqueo y restringir las reacciones secundarias dañinas.

En el blanqueo final, cuando el contenido de lignina en la pulpa es bajo, los químicos del blanqueo deben, aparte de remover la lignina residual, oxidar los grupos coloreados y decolorarlos.

Los químicos de blanqueo pueden dividirse en tres grupos, de acuerdo a su función :