Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1343369 bytes, checksum: 2a6229ec53b7135013d3024cb0472c30 (MD5) Previous issue date: 2011-07-21 / Neste trabalho, pretende-se mostrar as alterações feitas no processo de polpação do digestor contínuo de uma das linhas na Planta Arauco, a partir dos resultados alcançados pretende-se fornecer dados para o desenvolvimento de um modelo preditivo do número kappa no digestor contínuo Down Flow Lo-Solid. O cozimento Lo-sólido que estava em operação desde 2000, foi deficiente na área de lavagem, o que levou ao desenvolvimento de um novo processo chamado Downflow Lo-Solid. A partir desse processo conseguiu-se reduzir significativamente os níveis DQO na linha de fibra, incluindo a entrada de branqueamento que diminuiu 24%, atingindo valores de 10,8 (kg DQO / tas), porém este não se traduz em poupança dióxido de na área de branqueamento. As melhorias na lavagem da polpa permitiram reduzir o consumo de antiespumante 42%, reduzindo o consumo a um valor especifico de 0,81 (kg AE / tsa). Com relação à qualidade da polpa obtida, esta apresenta diminuição nas propriedades físico-mecânicas, embora essa característica seja atribuída ao fato de o digestor receber uma mistura de cavacos com diferentes tempos de armazenamento, o que alterou diversos parâmetros analisados neste trabalho. Foi definido que era necessário para modelar o comportamento do número kappa no digestor, devido à importância desta variável, como ele define todo o processo de cozimento. Obtiveram-se modelos que preveem um coeficiente de correlação de 0,817 para uma rede neural artificial com controle de Bayesian e uma camada. / En el presente trabajo se muestran las modificaciones efectuadas al proceso de cocción del digestor continuo de línea 2 en Planta Arauco, los resultados alcanzados y adicionalmente entregar las bases para el desarrollo de un modelo predictivo del número kappa en la línea de soplado del digestor continuo con la cocción Down Flow Lo-Solid. El proceso de cocción Lo-Solid que se encontraba en operación desde el año 2000, presentaba deficiencias en la zona de lavado que impulsaron el desarrollo de la modificación al proceso denominado DownFlow Lo-Solid. Se consigue disminuir de manera importante los niveles de DQO en la línea de fibra, en particular a la entrada de blanqueo disminuyó cerca de un 24% alcanzando valores de 10,8 (kg DQO/tas), sin embargo esto no se traducen en ahorros de dióxido en el área de blanqueo. Las mejoras en el lavado de la pulpa permitieron reducir el consumo de antiespumante en un 42% en el área de lavado llegando a un especifico de 0,81 (kg AE/tsa). Con respecto a la calidad de la pulpa obtenida esta presenta descensos en la propiedades físico-mecánicos, aunque esto se atribuye al hecho de utilizar un porcentaje de madera de alto tiempo de almacenamiento en la mezcla de astillas al digestor, lo cual alteró varios de los parámetros analizados en este trabajo. Se definió modelar el comportamiento del número kappa en la línea de soplado del digestor por la importancia de esta variable, ya que define completamente el proceso de cocción. Consiguiendo modelos que predicen con un coeficiente de correlación de 0,817 para una red neuronal artificial con regulación bayesiana y una capa.

Submitted by FELIPE MANENTE GARCIA null (gualepa@fca.unesp.br) on 2017-07-25T03:58:15Z No. of bitstreams: 1 Tese Felipe.pdf: 1724714 bytes, checksum: 3df945db807a5add72d1ee13c5fff1cf (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-26T16:55:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_fm_dr_bot.pdf: 1724714 bytes, checksum: 3df945db807a5add72d1ee13c5fff1cf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T16:55:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_fm_dr_bot.pdf: 1724714 bytes, checksum: 3df945db807a5add72d1ee13c5fff1cf (MD5) Previous issue date: 2017-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A indústria papeleira vem focando em estudos atuais, alternativas para separar a madeira em seus componentes, celulose, hemiceluloses, lignina e extrativos, pois eles que restringem as diversas oportunidades da biorrefinaria integrando processos produtivos de combustíveis e produtos químicos a partir da biomassa. A solubilização das hemiceluloses por auto hidrólise tem sido proposta como o primeiro passo da biorrefinaria, e os materiais extraídos com a auto hidrólise podem ser usados na produção de produtos químicos e biocombustíveis. Assim, este trabalho avaliou o efeito da temperatura (120°C,140°C,160°C) na auto hidrólise, e posteriormente no rendimento da polpação Kraft em diferentes cargas de álcali ativo (12%,13%,14%) em cavacos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis. Os resultados da pesquisa mostraram que com o incremento da temperatura no processo de auto hidrólise o rendimento apresenta alteração para ambas espécies; reações com maiores valores de temperaturas afetam negativamente o rendimento do processo de auto hidrolise; a utilização da Eucalyptus grandis mostrou mais eficaz no processo de auto hidrolise quando comparado ao híbrido E. grandis x E. urophylla. Conclui-se que, a auto hidrólise apresentou eficácia removendo a maior parte das hemiceluloses e apenas atacando ligeiramente a lignina e a celulose. / The paper industry has been focusing on current studies alternatives for separating wood into its components, cellulose, hemicellulose, lignin and extractives, as they that hide the various biorefinery opportunities integrating production processes of fuels and chemicals from biomass. The solubilization of hemicelluloses by auto-hydrolysis has been proposed as the first step in biorefinery. And the materials extracted with the Auto-hydrolysis can be used in the production of chemicals and biofuels. Thus, this study evaluated the effect of temperature (120 ° C, 140 ° C, 160 ° C) in the auto-hydrolysis and Kraft pulping yield in different loads of active alkali (12%, 13%, 14%) in Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis chips. The survey results showed that with the increase of temperature in the process of hydrolysis yield self presents to both species; reactions with highest rates of temperatures affect negatively the performance of the hydrolysis process; the use of Eucalyptus grandis showed more effective in hydrolysis process when compared the hibrid E. grandis x E. urophylla and concluded that , the hydrolysis showed effectiveness by removing most of the hemicelluloses and attacking only slightly the lignin and cellulose.

A indústria de papel e celulose passa por constantes desafios para solucionar problemas relacionados ao alto consumo de água industrial. Uma alternativa é utilizar ferramentas como a Integração de Processos, onde é possível aplicar técnicas gráficas como o \"Water Pinch\" ou técnicas com programação matemática para otimizar o circuito de água. Para contribuir com o setor, as técnicas foram aplicadas no presente trabalho utilizando-se dados reais coletados em uma unidade produtora de polpa termomecânica e papel imprensa. Com os dados, um caso base em um simulador foi desenvolvido para iniciar a análise por Integração de Processos. A análise é baseada no aproveitamento das correntes de águas residuais em outras etapas do processo sob restrições na concentração limite de contaminantes, especificamente finos e sólidos dissolvidos. Diferentemente dos trabalhos apresentados na literatura que alegam que a solução encontrada trata-se de valores otimizados, os resultados mostram que os valores encontrados através da programação matemática e do método Pinch são teoricamente corretos, porém, quando novamente simuladas sob estas novas condições obtidas por Integração de Processos, as condições operacionais da unidade industrial mostram-se inadequadas. As concentrações limites de contaminantes previamente estabelecidos pelas técnicas utilizadas são frequentemente ultrapassadas nos resultados de recálculo por simulação, e portanto, as soluções de Integração de Processos devem ser corrigidas antes de implantação. Por isso, os valores previstos, por exemplo, de redução de consumo de até 38% no projeto realístico atinge o valor de 23%, o que ainda é um bom resultado. O trabalho ainda mostra que a programação matemática é eficaz e rápida para encontrar soluções com múltiplos contaminantes, enquanto o método Pinch é mais voltado para casos com contaminante simples. / The Pulp and Paper industry has constantly struggled to solve problems related to high water consumption. One alternative is to use tools like Process Integration, where graphical methods and mathematical programming can be applied to optimize the water circuit. To contribute to the Pulp and Paper sector, the methods were applied in the present work using real process data that have been collected in an integrated thermomechanical and newsprint mill. With these data, a base case simulation was developed to initiate the analysis by Process Integration. The analysis is based on residual water reuse in other process stages under propriety constraints like contaminants concentration limits, specifically the dissolved solids and fine fibers. Differently from works presented in the references that claim that solutions found are optimized values, the results of this work show that values found by mathematical programming and pinch method are theoretically correct, however, the operational conditions of the mill become inadequate when simulated under new conditions achieved by Process Integration. The concentration limits of contaminants previously established for the methods have their values frequently exceed after recalculation by simulation, and thus, the solutions by Process Integration must be corrected before using them. So, if the predicted value for reduction of fresh water consumption is, for example, 38%, in the realistic project this value will reach only 23%, which is still a good result. The work also shows that mathematical programming is efficient to find solutions when there are multiple contaminants, while pinch method is more adequate for those cases with single contaminant.

Orientador: Leila Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Deniltonda_D.pdf: 3140539 bytes, checksum: 167c6095412deb4ab1d9dd96d26efcb7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Na indústria de papel e celulose os processos de separação por membranas, como a ultrafiltração (UF) e a nanofiltração (NF), são utilizados para a recuperação de diversas espécies presentes nos resíduos da digestão da madeira que são atrativos para outras aplicações, tais como a lignina e açúcares, e em especial os lignossulfonatos, auxiliando também na recirculação de água do processo e na redução do teor poluente do efluente. Devido à sua gama de aplicações, existe hoje um mercado próprio de industrialização de lignossulfonatos obtidos a partir de subprodutos da indústria de papel, contexto em que se insere o interesse deste trabalho que teve como objetivo o estudo da recuperação por nanofiltração, no retentado, da fração de lignossulfonatos de baixa massa molar (<5000 g/mol) que não é recuperada pelo processo prévio de ultrafiltração do efluente de indústria de papel com processo sulfito, empregando membranas poliméricas comerciais NF e NF270, fornecidas pela Filmtec, Dow Liquid Separations, EUA. Os experimentos e as análises foram realizados de acordo com um planejamento experimental fatorial 2² (duas variáveis, dois níveis), em duplicata, onde as variáveis de processo estudadas foram: tipo de membrana e a pressão. As variáveis de resposta estudadas foram: fluxo de permeado, retenção baseada nos sólidos totais e na absorbância UV-VIS, massa molar média, condutividade e pH. A temperatura utilizada foi de 45°C e a placa suporte com 43,7% de área perfurada. O planejamento experimental possibilitou a determinação de modelos matemáticos para a previsão do fluxo de permeado de água pura e fluxo de permeado de amostra de lignossulfonato em função das variáveis estudadas, e para estes parâmetros os melhores resultados foram alcançados com as variáveis em nível superior: membrana NF270 e pressão 24 bar. A avaliação da retenção de lignossulfonatos, tanto através da análise de sólidos totais (diminuição de até 51,79% no teor de sólidos totais), bem como através da leitura de absorbância UV 280 nm (diminuição de até 84,26%, na absorbância), apresentou os melhores resultados com as variáveis em nível inferior: membrana NF e pressão 18 bar, como era esperado. Na análise da massa molar média de lignossulfonatos, realizada por Cromatografia de Permeação em Gel (GPC), o processo de nanofiltração apresentou capacidade de fracionamento, com Massa Molar Ponderal Média ( w M ) de 1994 g/mol para a alimentação, 2327 g/mol para o retentado e 1043 g/mol para o permeado. Para o estudo do conteúdo iônico (condutividade e pH) os resultados não apresentaram significância estatística. Estudo preliminar também foi realizado com o objetivo de avaliar a influência da área perfurada da placa-suporte da membrana no fluxo de permeado e permeabilidade hidráulica, utilizando-se três diferentes tipos de placa metálica como suporte para as membranas, todas com área total filtrante de membrana de 15,90 cm², mas com diferentes áreas perfuradas em relação à área total filtrante: 25,3%, 36,5% e 43,7% de área perfurada, respectivamente. Este estudo apresentou melhores resultados de fluxo para a maior área perfurada, indicando que para comparações entre valores de fluxo de permeado obtidos em células de fluxo perpendicular, é fundamental a informação da área perfurada da placa-suporte / Abstract: Membrane separation processes like ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) are used in the pulp and paper industry to the recovery of several species present in the wood digest waste that are interesting to other applications as lignin, sugars and specially lignosulfonates, improving the recirculation of the water in the pulping process and the reduction of the pollutants in the waste water as well. Due to their wide range of applications, there is presently a specific market for lignosulfonates obtained from paper industry as byproducts, context where this study is inserted. The main objective is to recover by nanofiltration (NF) the low molecular weight lignosulfonates fraction (<5000 g/mol) from the permeate produced in a previous current ultrafiltration process of the paper industry effluent with sulphite process, using polymeric membranes NF and NF270, supplied by Filmtec, Dow Liquid Separations, USA. The assays and the analysis where conducted according to a 22 full factorial design (two variables, two levels), where the studied independent variables were: type of membrane and pressure. The studied dependent variables were: permeate flux, retention based on total solids and on UV-VIS absorbance, average molecular weight, conductivity and pH. The temperature used was 45°C and the perforated area of the support plate was 43.7%. The used full factorial design enabled the determination of mathematical models to predict the permeate flux of pure water and of lignosulfonate samples as a function of the studied variables. The best results to these parameters were achieved with the variables at the superior level values: membrane NF270 and pressure of 24 bar. The evaluation of the lignosulfonates retention using the total solids data (decrease of up to 51.79% in total solids in the permeate) or using the UV 280 nm absorbance data (decrease of up to 84.26% in absorbance in the permeate), as expected presented the best results with the variables at the inferior level values: membrane NF and pressure of 18 bar. In the analysis of the averaged molecular weight of lignosulfonates obtained by Gel Permeation Chromatography (GPC), the nanofiltration process presented fractioning capacity with Averaged Molecular Weight ( w M ) of 1994 g/mol to the sample, 2327 g/mol to the concentrated and 1043 g/mol to the permeated. The results have not presented statistical significance to the ionic content (conductivity and pH). Preliminary study were also conducted to estimate the influence of perforated area (%) of metallic plates used to support the membranes in the permeate flux and hydraulic permeability, using three different types of metallic support plates, each one with a total filtration membrane area of 15.90 cm2, but with different perforated areas (%) related to the total filtration area: 25.3%, 36.5% and 43.7%. This study presented better water permeate flux results to the biggest perforated area, indicating that when comparing permeate flux values obtained in perpendicular flux cells, the information of the perforated area (%) of the support plate is important / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar os processos de polpação sodaantraquinona e bissulfito base magnésio para Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade oriundos de plantios comerciais no Maranhão Brasil visando a produção de polpa celulósica branqueável e não branqueável (números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente). A matéria-prima foi caracterizada com relação à densidade básica, composição química e dimensões de fibras; para aos processos de polpação avaliou-se o tempo total de cozimento, o fator H, o rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, carga de reagentes químicos e propriedades físicomecânicas das polpas. Os resultados obtidos mostram que a matéria-prima apresentou valores típicos para a espécie em questão no que diz respeito à densidade básica, dimensões e índices morfológicos das fibras e composição química. Para o processo de polpação soda-antraquinona os níveis de deslignificação determinados (números kappa) foram obtidos com cargas alcalinas de 15 e 19% (base NaOH) respectivamente e fator H de 1218; para o processo bissulfito base magnésio as polpas celulósicas com os níveis de deslignificação estabelecidos foram obtidas com uma mesma carga de reagentes químicos 26% (base SO2) e fator H de 1218 para polpas com número kappa 30±2 e 828 para polpas com número kappa 50±2; o tempo total de cozimento para o processo soda-antraquinona necessário para obtenção das polpas celulósicas desejadas são, em média, 3,8 vezes menores aos do processo bissulfito base magnésio. Adicionalmente os rendimentos depurados foram 3,0 e 4,6 pontos porcentuais superiores para as polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona. Os ensaios físicomecânicos mostram as diferenças entre as polpas tanto no que diz respeito ao processo de polpação empregado quanto no nível de deslignificação, sendo este último um fator de diferenciação dos produtos (papel) que podem ser obtidos a partir das polpas celulósicas. Comparando-se os processos de polpação no que diz respeito às propriedades físico-mecânicas observa-se a superioridade das polpas soda-antraquinona exceto nos parâmetros de drenabilidade e densidade aparente. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que para a produção de polpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris o processo soda-antraquinona é superior ao processo bissulfito base magnésio tanto nos aspectos de engenharia de processo (quantitativos) como nos aspectos relacionados à qualidade da polpa obtida. / The present study had as objective evaluates and to compare the soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes for Bambusa vulgaris Schrad. with 2 years old originating from commercial plantings in Maranhão Brazil seeking the production of bleachable and unbleachable cellulosic pulp grade\'s (kappa numbers 30±2 and 50±2 respectively). The raw material was characterized regarding the basic density, chemical composition and dimensions of fibers; for to the pulping processes was evaluated the total time of cooking, H factor, total yield, screened yield, rejects, load of chemical reagents and physicalmechanical properties of the pulps. The obtained results show that the raw material presented typical values for the species in subject in what says respect to the basic density, dimensions and morphologic indexes of the fibers and chemical composition. For the soda-antraquinone pulping process the certain levels of delignification (kappa numbers) were obtained with alkaline loads of 15 and 19% (NaOH base) respectively and a H factor of 1218; for the magnesium base bisulfite process the cellulosic pulps with the established levels of delignification were obtained with a fix load of chemical reagents 26% (SO2 base) and H factor of 1218 for pulps with kappa number 30±2 and 828 for pulps with kappa number 50±2; the necessary total time of cooking to the sodaantraquinone process to obtain the wanted cellulosic pulps are, on average, 3,82 time less when compared with the bisulfite process. Additionally the screened yields were 3 and 4,63 percent superior for the pulps with numbers kappa 30±2 and 50±2 respectively in the soda-antraquinone process. The physical-mechanical tests show the differences among the pulps in what says respect to the used pulping process as in the delignification level, being this last one a factor of differentiation of the products (paper) that can be obtained starting from the cellulosic pulps. Comparing the pulping processes as what concerns of physical-mechanical properties the superiority of the soda-antraquinone pulps is observed except in freeness and density parameters. The results obtained in this work show that for the production of cellulosic pulp from Bambusa vulgaris the soda-antraquinone process it is superior than the magnesium base bisulfite process as much in the aspects of engineering process (quantitative) as in the aspects related to the quality of the obtained pulp.

A madeira é a principal variável de custo na produção de polpa celulósica. A polpa celulósica obtida a partir da madeira de folhosas é principalmente utilizada para produção de papéis de escrita e impressão assim como, a produção de papéis para fins sanitários; para estes usos normalmente a polpa celulósica deve ser branqueada. Mundialmente, várias espécies de madeira de folhosas são utilizadas para produção de polpa celulósica de fibra curta, estando entre as principais o híbrido Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla (Brasil), Betula pendula (Finlândia) Eucalyptus globulus (Portugal). Este projeto teve por objetivo: i-avaliar e comparar o desempenho de madeiras de principais espécies utilizadas mundialmente, para produção de polpa celulósica de fibra curta, considerando os aspectos relacionados à qualidade da madeira e polpa, o consumo de reagentes químicos na polpação e também os aspectos relacionados ao rendimento e a capacidade de produção de polpa celulósica; ii-fornecer informações estratégicas para o setor celulósico nacional com relação as possíveis ameaças e as oportunidades apresentadas pelos materiais não utilizados no Brasil, visando o conhecimento e posicionamento em competitividade destas madeiras no mercado mundial de celulose e papel; iii-fornecer subsídios para o programa genético e de melhoramento florestal; iv-posicionar a polpa celulósica de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla em relação as suas principais concorrentes. Para realização deste trabalho foram coletadas 5 árvores de todas as espécies, sendo considerado o diâmetro médio do povoamento, transportando a madeira em forma de discos e transformadas em cavacos de forma manual; com relação à madeira foram determinadas, densidade básica, dimensões de fibras, composição química e análise anatômica através da microscopia eletrônica de varredura; as condições de cozimento foram ajustadas visando à obtenção de polpa branqueável (número kappa de 17&#177;0.5). Os resultados obtidos mostraram que as espécies de Eucalyptus globulus e E. grandis x E. urophylla 2 apresentaram melhor desempenho no processo de polpação; atingiram a mesma intensidade deslignificação (expressa como número kappa), sendo necessário menor nível de álcali ativo. As matériasprimas citadas apresentaram maior rendimento, maior viscosidade e menor teor de ácidos hexenurônicos. As diferentes matérias-primas estudadas neste trabalho apresentaram características bastante distintas que implicam em diferentes eficiências nos processos de polpação e branqueamento. / Wood is the main variable in the cost of pulp production, besides being a strong component in the final quality of the paper product. Pulps obtained from hardwoods are mainly used in the production of printing and writing papers as well as tissue papers; for these uses, the pulp must be bleached. Several species of hardwoods are used in the production of pulp worldwide. The main ones are the hybrid Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla (Brazil), E. globulus (Portugal), Betula pendula (Finland). The objectives of this research was: 1) to evaluate and compare the performance of woods from the main species used worldwide for hardwood cellulose pulp production, considering the aspects regarding the quality of the wood and pulp, chemicals consumption during pulping, and aspects related to the yield and capacity pulp production; 2) to supply strategic information for the Brazilian pulp and paper sector regarding possible threats and opportunities presented by materials which are not used in Brazil in order to know and compete with these woods in the world market of pulp and paper. In order to accomplish this work, chips were manually obtained from disks. Regarding the wood, the basic density, fibers dimensions, chemical composition and anatomic analysis were conducted. The cooking conditions were adjusted in order to obtain the bleachable pulp (kappa number 17&#177;0.5). The results had shown that the species of Eucalyptus globulus from Portugal and hybrid of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla 2 had better performance in the kraft pulping process; they had reached the same delignification level, as number kappa, requiring lesser active alkali. The mentioned raw materials showed higher yield, greater viscosity and minor levels of acid hexenurônicos. The raw-materials considered in the research showed clearly distinct characteristics that lead to differences in the pulping and bleaching processes efficiencies and strategies.

O presente trabalho teve por objetivo estudar a influência da carga alcalina no processo de polpação kraft modificado Lo-SolidsÒ para madeiras de eucalipto, considerando parâmetros como rendimento, teor de rejeitos, geração de sólidos e características da polpa tais como número kappa, viscosidade, composição polissacarídica e morfologia de fibras. Híbridos de E. grandis x E. urophylla com 7 anos e densidade básica de 500 e 560kg/m 3 foram avaliados e os cozimentos Lo-Solidsâ foram realizadas aplicando-se álcali ativo (como Na2O) de 13%, 15%, 17%, 19%, 21%, 23%, 25%, 27% e sulfidez de 30%. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado. Os resultados obtidos indicam que variando a carga alcalina no processo de polpação é possível obter polpa não branqueada apresentando valores de kappa de 8 a 30, rendimento depurado de 46 a 53%, viscosidade de 10 a 80 cP, solubilidade em NaOH 5% (S5) de 7 a 13%, teor de pentosanas de 11 a 16% e ácidos hexenurônicos de 10 a 65 µ mol/g. O aumento da carga alcalina nos cozimentos proporcionou maior geração de finos e, consequentemente, menor comprimento médio ponderado de fibras e espessura de parede. Embora os materiais estudados apresentassem diferentes densidade básica, os resultados de polpação foram semelhantes indicando que ambas matérias-primas podem ser empregadas na obtenção de polpa celulósica utilizando o processo de cozimento Lo-Solids®, o qual não se mostrou sensível a densidade básica, o que possivelmente está associado a boa impregnação dos cavacos correspondente à etapa de impregnação. O híbrido de maior densidade produziu polpa com fibras de maior espessura de parede, maior coarseness e menor número de fibras por grama que o híbrido de menor densidade básica. As análises do licor negro mostraram que o de pH, o álcali efetivo residual e o teor de sólidos dissolvidos apresentam maiores valores para dosagens de álcali também superiores, porém observa-se um perfil uniforme para essas variáveis, evidenciando a homogeneidade do processo de polpação Lo-SolidsÒ. / The main objective of this work was to study the influence of the alkali charge on Lo-Solidsâ modified kraft pulping process for eucalyptus, considering parameters as yield, rejects content, total dissolved solids materials and the pulp characteristics as kappa number, viscosity, carbohydrate composition and fibers dimensions. Woods from hybrids of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla 7 years old and presented basic density of 0,499 and 0,559g/cm 3 were evaluated and the pulping process was conducted applying active alkali charge (as Na2O) of 13%, 15%, 17%, 19%, 21%, 23%, 24%, 25%, 27% and sulfidity of 30%. The results showed that varying the alkali charge is possible to obtain unbleached pulp with kappa number from 8 to 30, pulp yield from 46 to 53%, viscosity from 10 to 80cP, alkali solubility (S5) from 7 to 13%, pentosans content from 11 to 16% and hexenuronic acids content from 10 to 65µmol/g. It was verified that the higher is the alkali charge the higher is the fines generation leading to a decreased of fiber length and the cell wall thickness. Although the hybrids studied presented different wood basic density, the pulping results obtained were not different showing that both raw-materials could be used to pulp production with Lo-SolidsÒ pulping process, which seems not to be so affect by wood basic density. The pulp obtained from hybrid with higher basic density showed higher cell wall thickness, higher fiber coarseness and lower number of fibers per gram than the hybrid with lower basic density. The analysis of black liquor showed that the pH, the effective residual alkali and the total dissolved solids materials increased when the alkali charge applied is higher too, however a uniform profile is noted for these variables, showing the homogeneity of Lo-SolidsÒ pulping process.

O presente estudo analisou a influência de clones do híbrido de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, com densidades básicas e cargas de álcali ativo diferentes, no processo de polpação e branqueamento. As características e propriedades das polpas não-branqueadas, licor preto residual, branqueamento, morfologia e propriedades físico-mecânicas das polpas branqueadas foram analisadas para avaliar os efeitos dos fatores clone e carga de álcali ativo. As polpações foram realizadas aplicando-se cargas de álcali ativo de 12,5%, 13,5% e 14,5%. Em seguida, as polpas não-branqueadas foram submetidas a uma pré-deslignificação com oxigênio e branqueadas através da seqüência D0EOPD1. As polpas branqueadas foram refinadas em moinho PFI e analisadas quanto às resistências físico-mecânicas. Os resultados obtidos indicam que a madeira do clone G-31 apresentou menor densidade básica e teor de holocelulose, e maiores teores de extrativos totais e lignina Klason comparativamente à madeira do clone C-41. Os clones mostraram rendimentos bruto e depurado semelhantes. O clone G-31 produziu polpa com menor número kappa na menor carga alcalina e polpa com maior número kappa na maior carga alcalina revelando uma importante interação significativa clone x álcali ativo. Os fatores álcali ativo, clone e interação clone x álcali ativo tiveram influências nos parâmetros avaliados na polpação. Os licores residuais dos clones apresentaram valores semelhantes de pH, teor de sólidos solúveis, densidade e álcalis residuais. O clone G-31 consumiu mais álcali ativo residual. O fator que exerceu maior influência nestes parâmetros foi a carga de álcali ativo. O branqueamento mostrou para o clone G-31 maior eficiência na prédeslignificação com oxigênio e menor número kappa. A viscosidade intrínseca da celulose branqueada e a alvura foram mais elevadas para o clone C-41. O aumento da carga alcalina reduziu ligeiramente a alvura do clone G-31 e elevou a alvura do clone C-41. Os fatores álcali ativo, clone e interação clone x álcali ativo tiveram influências nos parâmetros avaliados no branqueamento. A fibra da polpa branqueada do clone G-31 apresentou, significativamente, maiores comprimento, espessura da parede, índice de enfeltramento, fração parede e índice de Runkel; e menores diâmetro do lume, coeficiente de flexibilidade e “coarseness”. O menor valor de “coarseness” mostrou fibras mais leves na polpa do clone G-31. O fator clone exerceu a maior influência nas propriedades físicas e mecânicas da polpa branqueada. A polpa branqueada do clone G-31 apresentou, significativamente, menor número de revoluções no moinho PFI para atingir o índice de tração de 70 N.m/g, baixo grau Schopper Riegler para atingir este nível de tração e gerou folhas com valores mais elevados de volume específico e opacidade. Estas características e propriedades permitiram concluir que a polpa do clone G-31 foi a mais atrativa e indicada para a fabricação de papéis de imprimir e escrever. A polpa branqueada do clone C-41 apresentou valores mais elevados de volume específico aparente e ascensão capilar Klemm quando analisadas sem refino. Estas propriedades foram mais evidentes nas cargas alcalinas mais elevadas. A polpa do clone C-41 mostrou características mais favoráveis para a fabricação de papéis para fins sanitários. / The present study has analyzed the influences of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla hybrid clones with different specific gravity and active alkali charges in the bleaching and pulping process. The characteristics and properties of unbleached pulp, residual black liquor, bleaching, bleached fiber morphology and bleached pulp physical-mechanical properties were analyzed to evaluate the effects of the active alkali charge and clone factors. The pulping were realized applying active alkali charges of 12,5%, 13,5% and 14,5%. Then, the unbleached pulps were submitted to an oxygen delignification and bleached with the sequence D0EOPD1. The bleached pulps were refined using PFI mill and the physical-mechanical properties were analyzed. The results showed that G-31 wood clone presented lower specific gravity and holocellulose content and higher total extractives and Klason lignin contents when compared to C-41 wood clone. Both of them showed similar pulp yield total and screening. The G-31 clone produced pulp with lower kappa number in the lowest alkaline charge and pulp with higher kappa number in the highest alkaline charge showing an important significant interaction between clone and active alkali. The factors active alkali, clone and clone x active alkali interaction influenced in the evaluated parameters in the pulping. The clones residual black liquor showed similar values of pH, soluble solids content, density and residual alkalis. The G-31 clone consumed more residual active alkali. The factor that exerted the highest influence in these parameters was the active alkali charge. The bleaching showed that the G-31 clone has higher efficiency in the oxygen delignification and lower kappa number. The bleached pulp viscosity and brightness were higher for C-41 clone. The increase in the alkaline charge reduced slightly the G-31 clone brightness and elevated the C-41 clone brightness. The factors active alkali, clone and clone x active alkali interaction influenced in the bleaching parameters evaluated. The fiber of the G-31 bleached pulp showed, significantly, higher length, wall thickness, felting index, wall ratio and Runkel index, and lower lumen diameter, flexibility coefficient and coarseness. The lowest value of coarseness showed lighter fibers in the G-31 pulp. The factor clone exerted the highest influence in the physical and mechanical properties of the bleached pulp. The G-31 bleached pulp showed, significantly, lowest revolutions number in the PFI mill to reach tensile index of 70 N.m/g, low Schopper Riegler degree to reach this tensile index and generated sheets with higher values to bulk and opacity. These characteristics and properties allow to conclude that G-31 pulp was the most attractive and indicated to produce printing and writing papers. The bleached pulp of C-41 clone showed higher values of bulk and capillarity Klemm when analyzed without refining. These properties were more evident in the highest alkaline charges. The C-41 pulp showed characteristics more favorable to the production of tissue papers.

Neste trabalho, foi realizada a caracterização de ligninas de palha de cana-de-açúcar. O isolamento das ligninas se deu por acidólise branda e por polpação soda, precedida ou não por pré-tratamento com ácido diluído ou por explosão a vapor. A palha de cana e as ligninas foram caracterizadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), Espectrometrias no Infravermelho (FT-IR) e no Ultravioleta (UV), por Ressonância Magnética Nuclear de Prótons (1H RMN), Cromatografia de Permeação em Gel (GPC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Calorimétrica (DSC), Análise Elementar e de Poder Calorífico Superior (PCS). A lignina técnica isolada por acidólise branda apresentou fórmula C9Har2,31Hal4,14O1,27(OH)ph0,58(OH)al1,19(OCH3)1,11 e relação H:G:S de 1 : 3,22 : 3,68, com 20% de condensação e massa molar média de 1908 Da. A cinética de termodegradação dessa lignina em atmosfera inerte se deu com energia de ativação de 13,90 kJ.mol-1, constante pré-exponencial 0,4799 min-1 e 42% em massa de carvão residual. Foram determinados, ainda, o coeficiente de extinção a 280 nm de 26,03 L.g-1 e o Poder Calorífico Superior de 23,72 kJ.g-1. A partir das informações obtidas em todas as análises, foi proposta uma estrutura para esta lignina. A deslignificação via polpação soda mostrou-se eficiente na remoção de lignina da matriz e foi verificado que, durante o processo, ocorre o rompimento de ligações entre a lignina e carboidratos, entretanto, algumas dessas ligações não são rompidas e o resíduo do processo, denominado lignina, contêm cerca de 17% carboidratos. A lignina soda apresentou poder calorífico superior de 25,14 kJ.g-1, 36% em massa de carvão residual e cinética de termodegradação com energia de ativação de 12,73 kJ.mol-1 e k0=0,4195 min-1. Foi verificado que as polpas soda que sofreram pré-tratamentos apresentaram um menor teor de lignina e maior solubilização de hemiceluloses. Estes tratamentos se mostraram eficientes na hidrólise dos complexos lignina-carboidrato e a ligninas obtidas apresentaram os menores teores de carboidrato residual e características estruturais diferentes das demais, mostrando-se mais condensadas em função das reações que ocorrem em meio ácido. Os coeficientes de extinção a 280 nm foram iguais a 24,2 L.g-1 e 23,3 L.g-1, respectivamente para as ligninas de explosão a vapor e pré-tratamento ácido e suas fórmulas estruturais determinadas por 1H RMN foram, respectivamente, C9Har1,59Hal4,12O0,84(OH)ph0,61(OH)al0,88(OCH3)1,51 e C9Har2,12Hal4,23O1,64(OH)ph0,83(OH)al0,58(OCH3)1,10. / In this work, the characterisation of lignins of sugarcane straw was made. The lignins were isolated by moderate acidolysis and soda process, preceded or not by either diluted acid or steam explosion pretreatments. The sugarcane straw and the lignins were characterised by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Infrared (FT-IR) and Ultraviolet (UV) Spectrometry, Proton Nuclear Magnetic Resonance (H1-RMN), Gel Permeation Chromatography (GPC), Thermogravimetrica analysis (TGA) and Differential Scattering Calormietry (DSC), Elemental Analysis and Heat Power (HP). The technical lignin isolated by moderate acidolysis has the formula C9Har2.31Hal4.14O1.27(OH)ph0.58(OH)al1.19(OCH3)1.11, H:G:S ratio of 1 : 3.22 : 3.68, is 20% condensed and its avarage molecular weight is 1908 Da. The thermal degradation kinetics analysis of this lignin in inert atmosphere was carried out, the results obtained were: activation energy of 13.80 kJ.mol-1, pre-exponential constant of 0.4799 min-1 and 42% residual char. The extinction coefficient obtained at 280 nm was 26.03 L.g-1 and the heat power 23.72 kJ.g-1. A structure was proposed for this lignin based on all the information obtained from these analyses. The delignification via soda process was efficient at removing lignin; during the process, the breaking of bonds between the lignin and carbohydrates was noticed, nevertheless, some of these bonds were not broken and the process residue, hereinafter called lignin, contains about 17% carbohydrates. The soda lignin has heat power of 25.14 kJ.g-1, 36% residual char and the thermal degradation kinetics ocurred with activation energy of 12.73 kJ.mol-1 and k0=0.4195 min-1. It was found that pretreated soda pulps have a lower lignin content and higher solubilisation of complexes, the lignins obtained had the lowest residual carbohydrates contents and different structural features from the untreated ones, being more condensed due to the reactions that occur in acid medium. The extinction coefficients at 280 nm obtained are 24.2 L.g-1 and 23.3 L.g-1, the structural formulas determined by 1H RMN are C9Har1.59Hal4.12O0.84(OH)ph0.61(OH)al0.88(OCH3)1.51 and C9Har2.12Hal4.23O1.64(OH)ph0.83(OH)al0.58(OCH3)1.10 for the steam explosion and acid pretreatment lignins, respectively.

O gênero Acacia apresenta espécies florestais de rápido crescimento, com rotações curtas (7 a 9 anos) e de grande interesse comercial para produção de polpa celulósica, painéis de madeira e energia. No Brasil a utilização de espécies do gênero Acacia na produção de celulose de fibra curta ainda é bastante restrita e são poucos os estudos que demonstram a potencialidade do uso dessa matéria-prima para a obtenção de polpa celulósica com as propriedades alcançadas pelas espécies do gênero Eucalyptus. Este trabalho teve como objetivo analisar o potencial de algumas espécies do gênero Acacia (A.aulacocarpa, A. auriculiformis, A. crassicarpa, A. mangium) plantados no Brasil, para a produção de polpa celulósica Kraft, considerando os aspectos relacionados à qualidade da madeira e da polpa, o consumo de reagentes químicos na polpação e também os aspectos relacionados ao rendimento e a capacidade de produção de polpa celulósica; adicionalmente buscou-se fornecer informações estratégicas para o setor celulósico nacional com relação as possíveis ameaças e as oportunidades apresentadas pelos materiais não utilizados no Brasil. Para realização deste trabalho foram utilizados 11 materiais genéticos distintos e cada um dos materiais genéticos foi considerado um tratamento e todos com 5 anos de idade. As características avaliadas foram: densidade básica, dimensões das fibras, composição química e parâmetros da polpação kraft (rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, número kappa e relações). Para este último objetivo, as madeiras de cada uma das espécies foram submetidas ao processo de polpação kraft, considerando-se seis níveis de álcali ativo: 18,0; 19,5; 21,0; 22,5; 24,0 e 25,5%, mantendo-se constantes as outras variáveis de cozimento. Observou-se que o modelo de variação longitudinal para densidade básica da árvore mantém uma tendência dos valores serem mais elevados na base e valores mínimos entre 25 e 50% da altura comercial. Quanto à composição química os valores foram distintos para todas as espécies e apresentaram uma variação de 60,99% para A. auriculiformis (1) e 68,79% para A. aulacocarpa (1) como valores mínimo e máximo. Os resultados obtidos quanto às dimensões das fibras não apresentaram padrões definidos de variação entre as espécies. Notou-se quanto aos parâmetros da polpação um efeito diferenciado entre as espécies de Acacia para as distintas cargas de álcali ativo. Considerando a curva de polpação para obtenção de número kappa 18 entre as espécies estudadas, obteve-se como média para a demanda carga de alcalina 23,8% e a média do rendimento depurado nestas condições foi 54,72%. A espécie A. crassicarpa procedência (1) destacou-se por apresentar a maior conversão em massa (ton/ha) de madeira na produção de celulose e a A. mangium procedências (1, 2, 3 e principalmente 4) alcançaram os melhores resultados de rendimento frente ao processo kraft de polpação comparando toas as espécies deste estudo. / The genus Acacia includes fast-growing short-rotation (7 to 9 years) forest tree species of commercial interest to produce pulp, wood panels, and energy. In Brazil, the utilization of species of the genus Acacia to produce short fiber pulp is still highly restricted and few studies are available that demonstrate the potential use of this raw material to obtain pulp presenting the properties displayed by species of the genus Eucalyptus. This study aimed at analyzing the potential of some species of the genus Acacia (A. aulacocarpa, A. auriculiformis, A. crassicarpa, A. mangium) planted in Brazil to produce kraft pulp, considering the aspects related to wood and pulp quality, consumption of chemical reagents during the pulping process, yield, and cellulose pulp production capacity. Furthermore, this work searched for strategical information for the national pulp and paper sector as to possible threats and opportunities presented by materials not used in Brazil in order to provide knowledge and discuss the potential competitiveness of these types of wood in the world market for pulp and paper. To accomplish these goals, we used 11 5-year-old distinct genetic materials, each one of them considered a different treatment. The following traits were evaluated: basic density, longitudinal variation, fiber dimensions, chemical composition, and kraft pulping process parameters (total yield, screened yield, rejects content, kappa number and relations). To carry out these evaluations, each wood species underwent the kraft pulping process considering six levels of active alkalis: 18.0, 19.5, 21.0, 22.5, 24.0, and 25.5%, keeping all other cooking variables constant. We observed that the model of longitudinal variation in the basic density maintains the trend of reaching higher values in the base of the tree and minimum values between 25% and 50% of the commercial height. The values found for the chemical composition were different for all the species studied and the holocellulose content ranged from a minimum of 60.99% found for A. auriculiformis (1) to a maximum of 68.79% found for A. aulacocarpa (1). The results obtained for fiber dimensions did not present defined patterns of variation among the species. The kraft pulping process parameters showed differences among Acacia species for the distinct levels of active alkalis. Considering the pulping process curve to get the kappa number of 18 among the species studied, the average alkali demand was 23.8% and the average depurated yield under these conditions was 54.72%. A. crassicarpa procedure 1 presented the highest conversion into wood mass (t/ha) to produce cellulose and A. mangium procedures (1, 2, 3, and mainly 4) reached the best results in terms of yield when they underwent the kraft pulping process compared to all the species studied herein.