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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-12112021-160834
Documento
Autor
Nome completo
Marina Ulian Coêlho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2021
Orientador
Banca examinadora
Silva Junior, Francides Gomes da (Presidente)
Gonçalez, Joaquim Carlos
Jankowsky, Ivaldo Pontes
Segura, Tiago Edson Simkunas
Título em português
Impacto da densidade básica da madeira de Eucalyptus na eficiência dos processos de polpação kraft estendidos.
Palavras-chave em português
Consumo específico de madeira
Eucalipto
Polpa celulósica
Processo estendido de polpação
Resumo em português
Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a influência da densidade básica da madeira de Eucalyptus nos processos de polpação kraft estendidos. Para a realização do estudo em questão, foram utilizados seis materiais genéticos selecionados de florestas plantadas comerciais, provenientes de três estados brasileiros: E. urophylla x E. grandis (U x G) e E. urophylla x E. tereticornis (U x T) Maranhão; E. urophylla (Ur) e E. grandis híbrido (HGr) Bahia; E. grandis x E. urophylla (G x U) e E. grandis (Gr) São Paulo. Os materiais foram caracterizados tecnologicamente quanto à densidade básica da madeira, composição química e dimensões das fibras. Em seguida, os materiais foram submetidos a dois processos de polpação: convencional (C): cozimento referência e estendido (E): simulação laboratorial simplificada aos processos modificados de polpação. Ambos os processos visaram obter polpas celulósicas com número kappa 18±5%, com álcali efetivo residual do licor negro entre 5 e 8 gNaOH/L, tendo como variáveis de controle a carga alcalina aplicada e a temperatura máxima de cozimento. A caracterização física das madeiras demonstrou que as mesmas apresentaram densidades básicas dos cavacos estatisticamente distintas, variando entre 0,416 g/cm3 (Gr) e 0,610 g/cm3 U x T. A madeira com menor densidade básica Gr apresentou características químicas mais favoráveis aos processos de polpação, se comparada aos demais materiais: maior teor de holocelulose (69,37%), menores teores de extrativos (1,46%) e de cinzas (0,21%). A madeira mais densa U x T apresentou propriedades das fibras discrepantes, com maior fração parede (60%) e menor diâmetro de lúme (6,76 μm). A variabilidade da caracterização tecnológica das madeiras estudadas refletiu no comportamento das mesmas frente aos processos de polpação, com vantagens observadas para o processo estendido em relação ao convencional: 5,9% de incremento médio nos rendimentos depurados, 50% de redução média nos teores de rejeitos, 5,7% de redução média nos consumos específicos de madeira, 35,0% de incremento médio nas viscosidades das polpas e 7,0% de redução média dos teores de sólidos totais, com destaque para as madeiras mais densas. O processo estendido de polpação estudado se apresentou como uma alternativa simplificada de execução laboratorial e mais factível com a realidade industrial, quando se trata em analisar madeiras para produção de polpa celulósica. Para os estudos de qualidade da madeira que objetivam a produção de polpa celulósica, não se recomenda a análise isolada da densidade básica da madeira.
Título em inglês
Impact of Eucalyptus wood basic density on the efficiency of extended kraft pulping processes
Palavras-chave em inglês
Eucalypt
Extended pulping process
Pulp
Specific wood consumption
Resumo em inglês
This research aimed to evaluate the influence of Eucalyptus wood basic density on the extended kraft pulping processes. For that, it was used six different genetic materials, chosen of commercial planted forests, from three Brazilian states: E. urophylla x E. grandis (U x G) and E. urophylla x E. tereticornis (U x T) Maranhão; E. urophylla (Ur) and E. grandis híbrido (HGr) Bahia; E. grandis x E. urophylla (G x U) and E. grandis (Gr) São Paulo. These materials were characterized in terms of wood basic density, chemical composition, and fiber dimensions. Then, the materials were subjected to two pulping processes: conventional (C): pulping process reference and extended (E): a simplified laboratory simulation for modified pulping processes. Both processes were carried out targeting kappa number in brownstock pulp of 18±5%, and effective residual alkali concentration between 5 and 8 gNaOH/L. To achieve these premises, the applied alkali charge and the maximum temperature were adjusted. Wood physical characterization showed wood chips basic density values statistically distinct, between 0.416 (Gr) to 0.610 g/cm3 (U x T). The wood with the lowest basic density (Gr) presented chemical properties most favorable to the pulping processes, if compared to the other materials: higher holocellulose content (69.37%), lower extractives content (1.46%), and ash content (0.21%). The wood with the highest basic density showed fibers properties distinct, with a higher wall fraction (60%) and lower lumen diameter (6.76 μm). The variability in woods characterization reflected in their behavior toward the pulping processes, with advantages observed for the extended pulping process in relation to the conventional one: 5.9% average increase in screened yield, 50% average reduction in reject content, 5.7% average reduction in specific wood consumption, 35% average increase in pulp viscosities, and 7.0% average reduction in the black liquor solids, with emphasis on the denser woods. The extended pulping process studied presented itself as a simplified alternative for laboratory execution, and more feasible with the industrial reality when it comes to analyzing woods for pulping. For wood quality studies aiming at pulping production, isolated analysis of the wood basic density is not recommended.
 
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Data de Publicação
2021-11-16
 
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