INDUSTRIAS

1. LA INDUSTRIA PAPELERA
1.- Introducción
La celulosa es el componente fundamental de la pared de
las células vegetales en plantas, madera y fibras naturales,
y se encuentra combinada, generalmente, con sustancias
como la lignina, hemicelulosas (carbohidratos más cortos
principalmente pentosanos), pectinas y ácidos grasos. En el
algodón y en el lino las fibras de celulosa son de gran
pureza (90-95%) y tienen aplicación textil. En el papel, las
fibras de celulosa individuales se conforman en una red, tal
como se puede ver en el borde roto de una hoja. Estas
fibras se adhieren unas a otros por enlaces de hidrógeno.
Estos enlaces son débiles comparados con los enlaces
iónicos y los enlaces covalentes.

2. 2.- Tecnología de la celulosa.
La fabricación del papel tiene su origen en China, hacia el año 100 antes de Cristo. Como materia prima se utilizaban
trapos, cáñamo, paja y hierba, que se golpeaban contra morteros de piedra para separar la fibra original. En el siglo VIII,
tras la batalla de Samarcanda, los árabes entraron en contacto con la técnica de elaboración del papel e iniciaron su
fabricación en Bagdad, Damasco, El Cairo, Marruecos y finalmente España, que fue la introductora del papel en Occidente.
La primera fábrica europea de papel de la que hay constancia histórica, se instaló en Játiva, en el siglo XI.
2.1.- Descortezado y triturado de la madera.
El proceso de elaboración del papel se inicia con el
descortezado y triturado de la madera. Este proceso se
realiza mediante tambores rotatorios, cilindros dentro de
los cuales los troncos se golpean contra las paredes o
contra otros troncos, y como consecuencia del impacto se
desprende la corteza.
Tras el descortezado, la madera se astilla y se tamiza. El
parámetro a controlar en el tamizado es el espesor, ya que
su correcta elección facilita que en el posterior proceso de
cocción, las astillas se impregnen adecuadamente con los
reactivos. El espesor de las astillas resultantes ha de debe
oscilar entre 3 y 4 mm, aunque en la práctica hasta 7-8 mm
son aceptables.

3. 2.2.- Aislamiento de la celulosa.
El paso siguiente es la fabricación de la pasta de celulosa. Para ello hay que disolver la lignina que mantiene unidas las
fibras de celulosa de la madera. Esta operación se puede realizar por procedimientos mecánicos, químicos o
semiquímicos. De este modo se obtienen diferentes tipos de pastas papeleras, adecuadas para la fabricación de distintas
variedades de papel.
La celulosa mecánica se obtiene a partir de un proceso en el cual la madera, una vez molida y triturada, se somete a altas presiones y a
una temperatura de unos 140 ºC, que es la temperatura de transición vítrea de la lignina. Este proceso requiere un elevado consumo de
energía, 1600 kw-h/Tm producida. La celulosa mecánica se caracteriza por su alto rendimiento, normalmente entre un 85% y un 95%.
Esto significa que en el producto final (fibras de celulosa) queda de un 85 a un 95% del material original (madera). Un inconveniente que
deriva de este hecho es que la lignina remanente en el producto es susceptible de oxidarse, generando el color amarillo que caracteriza a
los diarios viejos. Los principales usos de estas celulosas son la fabricación de papel para periódicos y papeles para impresión y escritura
de menor calidad. Esta celulosa es menos resistente que la química, no por la presencia de la lignina remanente, sino porque las fibras en
ella contenida se han cortado en el proceso de fabricación.
En el proceso de producción de celulosa química la mayor parte de la lignina se remueve por disolución con agentes
químicos, evitando que el papel final se vuelva amarillo por oxidación de la lignina. Para eliminar la lignina se realiza un
proceso de cocción química de la madera (astillas) a altas temperaturas y presiones. Dependiendo de los compuestos
químicos (lejías) usados en la cocción, existen celulosas químicas kraft o al sulfato y celulosas al sulfito. Actualmente la
producción de pasta de celulosa al sulfato es la más utilizada a nivel mundial. El proceso al sulfito requiere un medio
ácido y es muy contaminante, por lo que prácticamente no se utiliza en la actualidad.
Celulosa Química.
Celulosa Mecánica.

4. 3.- Proceso de fabricación de la celulosa Kraft.
Las astillas procedentes de la pila de acopio se llevan hacia la tolva de astillas, donde se impregna con vapor de agua para
eliminar su contenido de aire (vaso impregnador de alta presión). Es en esta etapa donde comienza a agregarse una
disolución acuosa de sosa (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S) denominada licor blanco o lejía blanca. Esta mezcla se introduce
en el digestor continuo que es como una gran olla a presión con forma de cilindro, dentro del cual las astillas se someten a
cocción con la lejía blanca. El rango de temperatura de cocción varía entre 130 y 170 °C, siendo más alta en la etapa inicial
(parte superior del digestor). El tiempo de cocción oscila de 1 a 2 horas dependiendo de sí la materia prima es una madera
frondosa (eucalipto, chopo) o conífera (pino, picea).
Continuamente, a través de las diversas secciones del digestor, se
agregan y se retiran líquidos de cocción. A medida que la mezcla
de astillas va descendiendo dentro del cilindro, se van liberando
las fibras de celulosa y se forma una pasta compuesta por fibras
de celulosas y lejía negra que es una mezcla de licor blanco y
lignina disuelta. Terminada la cocción la pasta obtenida se separa
de la lejía residual, que se dirige al horno de recuperación.
La pasta de celulosa obtenida se somete a una etapa de lavado a
altas temperaturas dentro del digestor, en el cual flujos a
contracorriente de agua van eliminando el licor negro de la pasta.
La operación de lavado es crítica, ya que un lavado ineficaz deja
en la pasta restos de lejías negras que consumirán más reactivos
en la etapa posterior de blanqueo. Además, una buena eficacia
en el lavado permite recuperar más reactivos de cocción, y
disminuye la cantidad de estos que es necesario introducir en el
sistema para mantener constante su concentración a lo largo del
tiempo en cada ciclo de cocción.

5. Los productos químicos utilizados para blanquear y los símbolos que los representan son los siguientes:
4.- Blanqueo de pasta de celulosa para papel.
✓ D: Dióxido de cloro (ClO2). Su acción es similar a la del Cl2, pero su efecto sobre las fibras es menos dañino, y desde el
punto de vista ambiental genera hasta un 40% menos de residuos organoclorados (1 kg. de ClO2 equivale en poder
oxidante a 2.63 kg. de Cl2). Actúa oxidando las moléculas de lignina y rompiendo sus cadenas. El 90% de los
compuestos clorados generados son de pesos moleculares elevados y, por tanto, no tóxicos. El dióxido de cloro se
produce generalmente dentro de la planta, debido a su carácter explosivo. Su obtención se produce mediante
reducción del clorato de sodio (NaClO3), el cual puede ser comprado externamente o generado internamente mediante
electrólisis de la sal (NaCl).
✓ C: Cloro (Cl2), al combinarse con la lignina, forma los compuestos clorados que se disuelven en disoluciones de sosa.
Por motivos medioambientales, el uso de Cl2 se ha eliminado prácticamente.
✓ O: Oxígeno (O2), el cual consiste en aplicar altas dosis de oxígeno a la pasta café para producir la oxidación de la
lignina, previo a las etapas de blanqueo. Con ello se reduce sustancialmente el consumo de agentes químicos de
blanqueo. El proceso consiste en introducir, después de la cocción y antes del blanqueo, una o dos etapas de
deslignificación con oxígeno en medio alcalino.
El poder oxidante del O2 es 4.4 veces al del Cl2. Es el agente menos contaminante y más barato. El proceso se realiza a
presión para aumentar la solubilidad del oxígeno en el medio de reacción y a temperaturas próximas a los 100 ºC. Se
consiguen descensos del índice kappa de aproximadamente 6 puntos, en pastas frondosas, y de hasta 10 puntos en
pasta de coníferas.

6. ✓ P: Peróxido de hidrógeno (H2O2). Se usa tanto en el blanqueo de pastas químicas como mecánicas y recuperadas. Las
condiciones más favorables para que el peróxido reaccione con la lignina y no con la celulosa es un medio básico de NaOH.
Tiene las mismas ventajas mediombientales que el oxígeno, pero presenta el inconveniente de ser caro e inestable. Hay
que añadir cationes metálicos y agentes quelantes para estabilizarlo. El problema de estos últimos radica en que son
difíciles de eliminar de las aguas residuales.
✓ Z: Ozono. Es un oxidante muy enérgico que se genera a partir de aire seco o de oxígeno por la aplicación de altos voltajes
en dos electrodos separados por el gas. Reacciona con la lignina a temperatura ambiente y presión atmosférica y es menos
agresivo que el oxígeno.
Los principales parámetros de operación para las diferentes etapas descritas se resumen en la siguiente tabla:

7. La pasta procedente de la planta de blanqueo se prepara para su secado. La consistencia (porcentaje de fibras contenida en
la pasta) inicial, a la entrada de la máquina secadora, es de aproximadamente 1 a 2%. Desde la caja de entrada, la pasta es
distribuida uniformemente sobre el fourdrinier (cinta de tela metálica que se mueve horizontalmente). Una vez en la tela,
accionada por varios rodillos, se procede a extraer el exceso de agua. Durante este proceso comienzan a producirse las
primeras uniones por puentes de hidrógeno entre las fibras para formar una hoja. Esta pasa luego por prensas de succión y
de rodillos, donde continúa la extracción de agua. La hoja, que a esta altura posee una consistencia de aproximadamente un
46%, entra a los presecadores, grandes cilindros en cuyo interior circula vapor a altas temperaturas. En este punto se
añaden varios aditivos a la pasta con objeto de obtener láminas estables.
5.- Secado y Embalado.
Posteriormente, la pasta pasa a los secadores
principales, en cuyo interior existen diversos
rodillos calientes que conducen la hoja a través de
calentadores por convección y radiadores
infrarrojos. A la salida de esta área, la hoja posee
una consistencia de 87-92% seco.
Finalmente la hoja pasa por la cortadora, dejándola
en forma de pliegos, los cuales se apilan en
montones y se prensan para que ocupen menos
volumen. También existe la posibilidad de enrollar
la hoja de celulosa sin usar la cortadora,
formándose las bobinas.