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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-06102020-113308
Document
Auteur
Nom complet
Marina Zanão
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2020
Directeur
Jury
Silva Junior, Francides Gomes da (Président)
Jankowsky, Ivaldo Pontes
Milagres, Flaviana Reis
Segura, Tiago Edson Simkunas
Titre en portugais
Avaliação do potencial da madeira de Pinus maximinoi para produção de celulose kraft em diferentes proporções com Pinus taeda e Eucalyptus spp.
Mots-clés en portugais
Branqueamento
Mistura de madeiras
Polpação kraft
Tecnologia da madeira
Testes físico-mecânicos
Resumé en portugais
A proposta desse trabalho foi avaliar o potencial da madeira de Pinus maximinoi (M), para produção de celulose kraft, em diferentes proporções com Pinus taeda (T) - para um número kappa 65 ± 2,0 - e em diferentes proporções com Pinus taeda e Eucalyptus spp. (E) - para um número kappa 19 ± 1,0. As madeiras dessas espécies foram caracterizadas quanto à sua composição química e densidade básica dos cavacos. Para a polpação química de alto rendimento - kappa 65 ± 2,0 - a madeira de Pinus maximinoi foi avaliada nas proporções 100T/0M; 75T/25M; 50T/50M; 25T/75M e 0T/100M - sendo 100T/0M o tratamento adotado como referência. Para esse grupo de tratamentos foram avaliadas as características da polpa marrom, do licor negro resultante dos cozimentos e dos testes físico-mecânicos da polpa celulósica. Para a polpação de número kappa 19 ± 1,0 a proporção adotada para as madeiras dos gêneros Eucalyptus e Pinus foi de 70 e 30%, respectivamente. Portanto, as misturas de Pinus taeda e Pinus maximinoi variaram dentro dos 30%. Os blends utilizados para esse número kappa foram 70E + 30(100T/0M); 70E + 30(75T/25M); 70E + 30(50T/50M); 70E + 30(25T/75M) e 70E + 30(0T/100M) - sendo o blend 70E + 30(100T/0M) adotado como o tratamento referência. As polpas celulósicas resultantes desse grupo de tratamentos foram submetidas ao processo de deslignificação com oxigênio e posteriormente ao branqueamento, utilizando a sequência D(EOP)D1, com alvura objetivo de 84% ISO. Foram avaliadas as características da polpa marrom, do licor negro resultante dos cozimentos e dos testes físico-mecânicos da polpa branqueada. Os processos de polpação com kappa objetivo de 65 ± 2,0 demandaram cargas alcalinas que variaram de 21,6 a 22,1%, ou seja 0,5% ponto percentual entre as proporções, valores que não diferiram entre si estatisticamente. Os resultados obtidos para o rendimento bruto não apresentaram uma tendência que evidenciasse o impacto da redução/aumento da madeira de Pinus maximinoi nas proporções, as médias obtidas para este parâmetro não diferiram ente si estatisticamente. Na caracterização dos licores negros foi possível inferir que não houve interferência no aumento e/ou redução da quantidade de Pinus maximinoi nas proporções, uma vez que os valores médios de sólidos totais foram muito semelhantes, assim como a proporção de matéria orgânica e inorgânica nos mesmos. Referente aos testes físico-mecânicos, ficou evidenciado um aumento nos valores de índice de tração, índice de estouro e resistência de passagem ao ar à medida em que aumentou a quantidade de Pinus maximinoi nas misturas, sendo o tratamento 100M o que apresentou valores mais significativos para esses parâmetros. Essa tendência não foi observada para o índice de rasgo, em que o tratamento referência - 100T/0M - foi o que apresentou valores mais altos. Os processos de polpação com kappa objetivo de 19 ± 1,0 demandaram cargas alcalinas que variaram de 23,5 a 25,6%, valores que não diferiram estatisticamente entre si. O rendimento depurado variou de 49,6 a 49,9%, ou seja, 0,3% pontos percentuais entre as proporções, valores que não diferiram entre si estatisticamente. Essa mesma inferência pode ser feita para os resultados obtidos na caracterização dos licores negros resultantes dos cozimentos, em que os valores médios de sólidos totais e a porcentagem de compostos orgânicos e inorgânicos não variaram significativamente entre as amostras. A deslignificação com oxigênio foi mais eficiente nas proporções 70E + 30(75T/25M); 70E + 30(50T/50M) e 70E + 30(100T/0M), com valores equivalentes a 46,4; 46,3 e 46,2%, respectivamente. No branqueamento os tratamentos 70E + 30(75T/25M); 70E + 30(100T/0M) e 70E + 30(0T/100M) foram os que demandaram menor aplicação de reagentes químicos para atingir a alvura desejada, com valores de cloro ativo total (CAT) iguais a 33,1; 33,2 e 33,5 kg/tsa, respectivamente. Os resultados para os testes físico-mecânicos indicam um comportamento similar entre os tratamentos para os índices de tração, estouro e rasgo, não evidenciando portanto impacto da redução/aumento da madeira de Pinus maximinoi nas proporções. Os resultados alcançados nesse trabalho demonstram que a madeira de Pinus maximinoi apresenta características tecnológicas atratativas para a indústria de celulose e papel, e portanto, pode compor o grupo de espécies de coníferas para produção de celulose sem impactar negativamente o andamento de uma unidade industrial.
Titre en anglais
Evaluation of the potential of Pinus maximinoi wood to produce kraft pulp in different proportions of Pinus taeda and Eucalyptus spp.
Mots-clés en anglais
Bleaching
Kraft pulping
Physical-mechanical tests
Wood blend
Wood technology
Resumé en anglais
The propose of this study was to evaluate the potential of Pinus maximinoi (M) to produce kraft pulp using different proportions of Pinus taeda (T) - kappa number 65 ± 2,0 - and different proportions of Pinus taeda and Eucalyptus spp. (E) - kappa number 19 ± 1,0. The wood characterization of these species comprised chemical composition and basic density of wood chips. For the high yield chemical pulping - kappa 65 ± 2,0 - Pinus maximinoi wood was evaluated in the proportions 100T/0M; 75T/25M; 50T/50M; 25T/75M and 0T/100M - the proportion 100T/0M was used as a standard treatment. The characteristics of brownstocks, black liquor resulted from the cooking process, and physical-mechanical tests of kraft pulp were evaluated for these group of treatments. For the pulping with kapa number of 19 ± 1,0, the proportions used for Eucalyptus spp. and Pinus spp. genus was 70 and 30%, respectively. Therefore, the blend between Pinus taeda and Pinus maximinoi varied within 30%. The proportions used for this kappa number were 70E + 30(100T/0M); 70E + 30(75T/25M); 70E + 30(50T/50M); 70E + 30(25T/75M) and 70E + 30(0T/100M) - the proportion 70E + 30(100T/0M) was the reference treatment. The pulping obtained from these groups of treatments were subjected to oxygen delignification followed by bleaching, using D(EOP)D1 sequence, with a brightness of 84% ISO. The characteristics of brownstocks, bleached pulp, black liquor resulted from the cooking process, and physical- mechanical tests of bleached pulp were evaluated for these groups of treatments. The pulping process with kappa 65 ± 2,0 demanded similar alkali charge, varying between 21,6 and 22,1%, with a difference of 0,5% percentage points between the proportions, which was not statistically significant. The results obtained suggest that reducing/increasing the proportion of Pinus maximinoi wood in the blend did not affect the total yield of kraft pulp, as there was no statistical difference between the tested proportions. In addition, reducing/increasing the proportion of Pinus maximinoi wood in the blend had no impact in the black liquor, as the average of total solids and the proportion of organic and inorganic matters were very similar within treatments. The results of physical-mechanical tests highlight an increase in tension index, burst index and air resistance, with the increased proportion of Pinus maximinoi wood in the blends, with the treatment 100M showing the most significant values for these parameters. This trend did not occur for the tear index, in which the standard treatment - 100T/0M - had the highest values. The pulping process with kappa 19 ± 1,0 demanded alkali charge varying between 23,5 and 25,6%, with no statistical difference within the treatments. The screened yield of kraft pulp varied between 49,6 and 49,9%, with a difference of 0,3% percentage points between the proportions, indicating that reducing/increasing the proportion of Pinus maximinoi wood did not influence the treatments. The same inference can be made for the results obtained for the characterization of the black liquor resulted from the cooking process, as the average of total solids and the proportion of organic and inorganic matters were very similar within treatments. The oxygen delignification was more efficient in the proportions 70E + 30(75T/25M); 70E + 30(50T/50M) and 70E + 30(100T/0M), with values of 46,4; 46,3 and 46,2%, respectively. In the bleaching process, the treatments 70E + 30(75T/25M); 70E + 30(100T/0M) and 70E + 30(0T/100M) demanded less chemical reagents to rich the desired brightness, with total chlorine-free (TCF) of 33,1; 33,2 e 33,5 kg/tsa, respectively. The results of this study demonstrated that Pinus maximinoi wood has promising technological properties for pulp and paper industry, and therefore can compose the group of conifer species for the production of long fibre without negatively impacting the progress of an industrial unit.
 
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Date de Publication
2020-10-07
 
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