Mestrado em Engenharia QuímicaO objectivo deste trabalho foi verificar o efeito do pré-tratamento da madeira por alta
pressão para o cozimento kraft. Foi também estudado o efeito desse mesmo prétratamento
no branqueamento e nas propriedades físico-mecânicas das pastas
celulósicas.
Para se atingir este objectivo sujeitou-se aparas de Eucalyptus globulus a um prétratamento
hiperbárico de 400MPa durante 30minutos, procedendo-se à secagem ao ar
livre e ao cozimento kraft com diferentes tempos de cozimento. Foi realizado um
estudo sequencial (cozimento, branqueamento e propriedades físico-mecânicas) para
um tempo de cozimento de 210min nas condições pré-definidas, ou seja alcali activo,
A.A., de 15,2%, índice de sulfureto, I.S., de 30,8% e hidromódulo de 4L/kg.
O pré-tratamento hiperbárico melhorou a aptidão para o cozimento kraft. Os resultados
demonstraram que a pasta obtida apresentava um rendimento inferior à pasta padrão,
mas conseguia-se retirar uma maior quantidade de lenhina durante o cozimento kraft.
Isso foi demonstrado pelo valor do índice kappa, IK, sendo o IK de 17,9 para o
cozimento padrão e de 16,9 para o cozimento A.P. com pré-tratamento hiperbárico pois
durante o cozimento a difusão dos reagentes é mais fácil bem como a difusão dos
produtos de degradação. Os valores da viscosidade foram praticamente iguais nos dois
tipos de amostra, padrão e pré-tratada por alta pressão.
Quando a pasta foi sujeita ao primeiro estágio do branqueamento, o IK reduziu-se em
ambas as pastas, IK de 12,3 para a pasta padrão e 11,6 para a pasta A.P. Quanto à
viscosidade, esta diminuiu com o branqueamento em ambas as pastas, existindo assim
uma degradação parcial da pasta. Quanto aos valores de OXE, equivalentes de
oxidação, estes mantiveram-se praticamente iguais nas duas pastas, o que nos indica
que o efeito da alta pressão não influenciou o branqueamento, pois não se reduziu a
quantidade de reagentes de branqueamento, ficando a estrutura fibrilar inalterada.
Em relação às propriedades físico-mecânicas, estas foram avaliadas sem
refinação para os dois tipos de pasta. Verificou-se que a pasta obtida do cozimento
sujeito a pré-tratamento hiperbárico apresentou melhorias em algumas propriedades
mecânicas, nomeadamente o índice de rebentamento e a rigidez. Existiu uma
diminuição do índice de mão, tornando as fibras mais moldáveis devido à quantidade
de lenhina diminuir. Os valores não são conclusivos para se saber se a alta pressão
afectou as propriedades físico-mecânicas da pasta.The aim of the current work was to study the effect of high pressure wood pretreatment,
previous to the kraft pulping. The influence of this pre-treatment, on the
bleaching and physic-mechanical properties on the pulp, were also target of study.
In order to accomplish these purposes, Eucalyptus globulus chips suffered a 400 MPa
high pressure pre-treatment, during 40 minutes. After this procedure the wood chips
were dried and suffered a kraft pulping process, with different time ranges of cooking.
Considering the sample subjected to a 210 minutes pulping process, under predefined
conditions, such as, 15,2% active alkali 30,8% sulfidity and a 4L/kg hydromodule a
sequential study (kraft pulping, bleaching and physical and mechanical properties) was
applied.
The high pressure treatment improved the kraft cooking. The attained results for the
pulping, with the wood high pressure pre-treatment, resulted in an inferior pulp yield,
but with higher lignin removal, comparing with a standard sample. The improved lignin
removal was proved by the kappa number. For the standard pulp, the achieved kappa
number was 17,9 whereas for the pulp affected by the wood high pressure pretreatment,
the kappa number was 16,9. This improvement on the kraft pulping made by
means of the already referred pre-treatment, can be explained by the easier diffusion of
the reactants and resulting byproducts, during the pulping process. The viscosity values
attained for both pulping procedures, with and without pre-treatment, where the same.
Concerning the first stage of bleaching, the kappa number decreased in both cases, with
and without pre-treatment, the kappa number for the standard pulp was 12,3, while the
pulp with the pre-treatment yielded a 11,6 kappa number. As regards viscosity, this
one decreased in both pulps, with the bleaching process. A partial degradation of the
pulp was verified. The OXE, oxidation equivalent, values were kept nearly alike in both
cases, which means that the high pressure did not affected the bleaching, leaving the
fiber structure unchanged.
The physical and mechanical properties were analyzed without refining, in both cases.
The pulp pre-treated with the high pressure procedure, presented some improvements
in some of these properties, namely the burs and stiffness. The bulk decreased, hence
rendering more malleable fiber, due to the lower amount of lignin in the pulp. The
values from the physical and mechanical tests were not conclusive as regards the effect
of high pressure on the pulp's physical and mechanical properties
