Polpa

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Polpação SuperBatchpara Pinus taedaSuperBatch
Pulping for Pinus taeda (Loblolly pine)
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola Superior de
Agricultura Luiz de Queiroz Departamento de
Ciências Florestais Laboratório de Química
Celulose e Energia
Fernando Soares Ribeiro de Vasconcelos,
M.Sc. Francides Gomes da Silva Jr., Ph.D
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Polpação SuperBatchpara Pinus taedaSuperBatch
Pulping for Pinus taeda (Loblolly pine)
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola Superior de
Agricultura Luiz de Queiroz Departamento de
Ciências Florestais Laboratório de Química
Celulose e Energia
Fernando S. R. de Vasconcelos, M.Sc. fernando.vasc
oncelos_at_storaenso.com Francides Gomes da Silva
Jr., Ph.D
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Introdução

• Desenvolvimento de cozimentos modificados
  descontínuos
• - eficiência energética
• - melhora da seletividade
• Uso da antraquinona
• Desenvolvimento do setor nacional

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• Pinus taeda
• uso múltiplo da madeira
• madeira serrada
• painéis de madeira
• compensados
• MDF
• OSB
• outros
• polpa celulósica

manejo florestal diferenciado
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• Pinus taeda - polpação
• deslignificação
• - kappa de 20 100
• polpa branqueável
• polpa não branqueável
• - extensível
• - board

estratégias de polpação equipamentos
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O Processo SuperBatch
www.metsopaper.com
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O Processo SuperBatchProfile
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Objetivo

• Estudar a deslignificação de Pinus taeda ao longo
  do processo SuperBatch comparando-o com o
  processo convencional
• base para modelagem matemática de processos
• simulação
• Estudo da eficiência da antraquinona na polpação
  de Pinus taeda

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Material

• Pinus taeda
• 9 anos de idade
• - fazenda Monte Alegre, Telêmaco Borba/PR
• - espaçamento 2,5 x 2,5 m

• Dispersão de antraquinona
• Aditivo LQCE-USP

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Métodos

• Caracterização do material
• - classificação dos cavacos
• - dimensões dos cavacos
• - densidade básica
• - composição química
• - caracterização morfológica dos traqueídes

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Métodos

• Cozimentos testemunhas
• - SuperBatch? e convencional
• - numero kappa 582 (não branqueável)
• - carga de AQ 0,00 e 0,10 base madeira seca
• - em duplicata

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Cozimentos Testemunhas

• SuperBatch

Álcali ativo (Na2O) 22 Relação licormadeira
51
Distribuição AA
Sulfidez
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Cozimentos Testemunhas

• Convencional

Parâmetro Valor
Álcali ativo, como Na2O
Sulfidez, base madeira seca 25
Relação licormadeira 5
Temperatura máxima, C 170
Tempo aquecimento, min 90
Tempo a temperatura máxima, min. 120
Fator H 2300
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Deslignificação

• Cozimentos modificado e convencional foram
  interrompidos a cada 15 minutos para amostragem
  de cavaco/polpa e licor
• No processo modificado, as condições de cozimento
  foram as mesmas descritas nos cozimentos
  testemunhas.

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PRINCIPAISRESULTADOS
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• Características da madeira

Parâmetro Valor Desvio padrão
Densidade básica (g/cm3) 0,423 0,013
Extrativos totais () 4,50 0,49
Lignina total, () 28,40 0,49
Holocelulose, () 67,10 0,96
Comprimento dos traqueóides, (mm) 4,22 0,85
Largura dos traqueóides, (µm) 48,53 11,05
Diâmetro do lume, (µm) 32,20 13,52
Espessura da parede, (µm) 8,16 3,13
Fração parede, () 34 -
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• Cozimentos testemunhas

Parâmetro SuperBatch SuperBatch Convencional Convencional
Carga AQ ( base mad.) 0,00 0,10 0,00 0,10
Carga alcalina () 22,0 22,0 14,5 14,0
Fator-H 1037 1037 2300 2300
Número kappa 56,80 52,75 56,20 57,00
Rend. bruto () 57,79 54,15 55,38 56,74
Rend. depurado () 52,31 48,35 43,34 43,09
Rejeitos () 5,48 5,80 12,05 13,65
Seletividade 1,017 1,027 0,985 0,995
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• Cozimentos testemunhas
• consumo de álcali

Processo Kraft Kraft Kraft-AQ Kraft-AQ
SuperBatch g g
Impregnação 7,0 19,9 5,2 14,9
Licor Negro Quente 24,8 70,8 21,8 62,4
Cozimento 19,6 56,1 23,3 65,8
Total 51,4 146,8 50,4 144,1
Processo Kraft Kraft Kraft-AQ Kraft-AQ
Convencional g g
Cozimento 73,6 138,8 73,1 135,5
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Deslignificação

• Modelo matemático logístico

• Estimativa dos parâmetros

Processo a ? H
SuperBatch kraft 1083,2 -0,1248 11,8391
SuperBatch kraft-AQ 169,6 -1001 14,1328
Convencional kraft 65,7 -0,0865 15,8277
Convencional kraft-AQ 313,5 -0,1269 20,9382
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• Polpação SuperBatch

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• Polpação convencional

Liberação dos traqueides
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Liberação dos traqueides
SuperBatch Com e sem AQ
Conv. com AQ
Conv. sem AQ
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Conclusões

• O processo SuperBatch é uma tecnologia adequada
  para a produção de polpa celulósica a partir de
  Pinus taeda plantado no Brasil
• O álcali ativo total foi cerca de 55 maior no
  processo SuperBatch em comparação ao processo
  convencional, contudo o consumo de reagentes foi
  praticamente o mesmo nos dois processos
• No processo SuperBatch o fator H foi 45 menor
  em relação ao processo convencional.
• O processo SuperBatch resultou em uma
  substancial redução do teor de rejeitos,
  provavelmente devido a sua melhor impregnação.
• A aplicação de AQ no processo SuperBatch
  promoveu a redução de 3,8 pontos no número kappa,
  contudo sem ganhos na seletividade. Já no
  processo convencional a aplicação de antraquinona
  permitiu a redução de 0,5 na carga inicial de
  álcali ativo.

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Conclusões

• O modelo matemático logístico se ajustou bem aos
  quatro conjuntos de dados
• Três fases de deslignificação foram
  identificadas nos dois processos inicial,
  principal e residual
• No processo SuperBatch durante a fase de
  impregnação a deslignificação da madeira é
  praticamente inexistente e a maior parte da
  deslignificação ocorre na fase de Licor Negro
  Quente (LNQ) e na fase de cozimento.
• A adição de antraquinona acelerou a
  deslignificação do processo SuperBatch

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Agradecimentos

• FAPESP suporte financeiro
• Klabin S.A. fornecimento dos cavacos
• Universidade de São Paulo
• Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz
• Laboratório de Química, Celulose e Energia