Orientador: Gustavo Ventorim / Resumo: O conceito de biorrefinaria surgiu do intuito de diminuir a dependência dos produtos oriundos do petróleo e seus consequentes problemas ambientais. Pesquisas buscam técnicas e materiais que substituam a matéria prima de origem fóssil por biomassa, agregando valor a produtos de origem renovável ou que anteriormente seriam descartados. A produção de combustíveis de 2ª geração (como bioetanol) possibilita o repasse de um custo razoável ao setor de transporte devido ao uso de matéria prima de baixo custo. A composição de forte associação entre celulose, hemicelulose e lignina exige uso de um método de pré-tratamento que atenue a interação entre os componentes da biomassa e facilite a conversão em bioprodutos. Este trabalho tem como objetivo estudar a combinação de pré-tratamentos, auto-hidrólise e polpação soda na obtenção de pasta celulósica a partir de cavacos de eucalipto. Esta polpa passa por processo de hidrólise ácida liberando açúcares que, na presença de microrganismos específicos (Saccharomyces cerevisiae) são fermentados a etanol. Cavacos de eucalipto pré-tratados por auto-hidrólise passaram por cozimentos soda em concentração de álcali ativo de 20%, 23% e 26%, estudando-se a influência da concentração de álcali no rendimento de produção de bioetanol. A polpação utilizando 20% de álcali ativo produziu rendimento de 130,30 L de etanol a partir de uma tonelada de cavacos, tendo maior impacto no rendimento que as polpações de 23% de álcali ativo, que foi responsável por um... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The concept of biorefinery appear from the idea of reducing dependence on petroleum products and their consequent environmental problems. Researches seek techniques and materials that substitute the feedstock of fossil origin for biomass, adding value to products of renewable origin or that would previously be discarded. The production of second-generation fuels (such as bioethanol) makes it possible to pass along a reasonable cost to the transportation sector due to low cost raw materials use. The strong association between cellulose, hemicellulose and lignin requires a pretreatment method that attenuates the interaction between biomass components and facilitates the conversion into bioproducts. It was studied the combination of, auto-hydrolysis and soda pulping (alkaline) pre-treatments to efficiently obtain cellulose must go through acid hydrolysis process. This pulp after being hydrolized liberates sugars that, in the presence of specific microorganisms (Saccharomyces cerevisiae), could be fermented to ethanol. Eucalyptus pretreated by auto-hydrolysis method were treated by soda pulping in active alkali concentration of 20%, 23%b and 26%, studying the influence of the alkali concentration on the yield of bioethanol. Pulping using 20% active alkali yielded 130,30L of ethanol from one ton of chips, which has better impact than the 23% active alkali pulping, which was responsible for a production of 118,8 L of ethanol and 26% active alkali pulping that produced 101,9L. All y... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-16Bitstream added on 2014-06-13T19:35:02Z : No. of bitstreams: 1 mellojunior_ja_me_guara.pdf: 2889512 bytes, checksum: d5623bfc777387eead35d67eeaafaa93 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho teve como objetivo preparar, caracterizar e avaliar diferentes polpas a partir da madeira de híbrido de Eucalyptus urograndis, objetivando elevados rendimentos e teor de alfa celulose dentro de especificações de qualidade exigidas pelo mercado internacional. O estudo baseou-se na pré-hidrólise aquosa da madeira de eucalipto em condições pré-estabelecidas, seguido do cozimento (polpação) kraft em função do álcali ativo para a obtenção de polpa com número kappa de 9±1. Após determinar a porcentagem de álcali ativo ideal, realizou-se outro estudo do cozimento kraft, com variação da sulfidez e adição de antraquinona (AQ) com o intuito de reduzir a taxa de sulfidez e avaliar o efeito da AQ para a obtenção de uma polpa com número kappa 9±1. As polpas marrons obtidas pelas diferentes condições foram caracterizadas e avaliadas quanto as suas propriedades químicas. Quanto aos resultados, verificou-se que o processo de pré-hidrólise foi extremamente eficaz, já que reduziu o teor de hemiceluloses em 61,3%. Com relação às polpações Kraft e Kraft/AQ para a obtenção de polpas com número kappa 9±1, destinadas á produção de polpa para dissolução, determinou-se as seguintes condições: a polpação Kraft foi alcançada com 17,4% de álcali ativo e com 25,0% de sulfidez. Já polpação Kraft com 0,1% de AQ foi realizada nas mesmas condições, mas com taxa de 8,8% de sulfidez. As polpas marrons obtidas apresentaram teores de hemiceluloses, alfa-celulose e rendimento satisfatórios, sendo o teor de hemiceluloses abaixo de 1%, teor de alfa-celulose acima de 97% e rendimentos acima de 40%, se mostrando acima dos valores constatados nas diversas literaturas consultadas / This study aimed to prepare, characterize and evaluate different from wood pulp from Eucalyptus hybrid urograndis aiming high incomes and levels of alpha cellulose within quality specifications required by the international market. The study was based on pre-aqueous hydrolysis of eucalyptus wood in predetermined conditions, followed by cooking (pulping) kraft depending on active alkali to obtain pulp with kappa number of 9 ± 1. After determining the percentage of active alkali ideal, there was another study of kraft cooking, ranging from sulfidity and addition of anthraquinone to obtain a pulp with kappa number of 9 ± 1. The pulps obtained by the different conditions were characterized and evaluated for their chemical, physical and morphological characteristics. In the results, it was found that the pre-hydrolysis process was extremely efficient, since it reduced the concentration of hemicelluloses in 61.3%. With respect to Kraft pulping and Kraft / AQ to obtain pulps with kappa number 9 ± 1, destined for the production of dissolving pulp, it was determined the following optimum condition. The kraft pulping was achieved with a rate of 17.4% active alkali as NaOH sulfidity 25.0%. Already kraft pulping with 0.1% anthraquinone was achieved with 17.4% active alkali, with the rate of 8.8% of sulfidity. Kraft Pulps obtained 17.4% AA and 25.0% S, Kraft / AQ and 17.4% AA 8.8% S and Kraft / AQ and 17.4% AA 25% S, showed levels of hemicelluloses, alpha cellulose and pulp yield significant, with rates below 1.0% hemicelluloses, cellulose alpha-rates above 99.0% and revenue up 40.0%, showing itself above the values found in various literature

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-29T19:14:50Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 607964 bytes, checksum: fdb46a7a071b2f719d74013d21e07ea6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T19:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 607964 bytes, checksum: fdb46a7a071b2f719d74013d21e07ea6 (MD5) Previous issue date: 2000-08-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi avaliar, para um mesmo grau de deslignificação, o rendimento, a viscosidade, as propriedades físico- mecânicas e a branqueabilidade de polpas produzidas pelo processo RDH. Para se ter o mesmo grau de deslignificação foi feita a otimização do perfil de temperatura (150, 160 e 170°C) em relação ao tempo de cozimento, mantendo-se as demais condições do processo constantes. Com a elevação da temperatura de cozimento, houve redução no rendimento depurado e na viscosidade e acréscimo no teor de rejeitos. A variação da temperatura de cozimento não afetou a branqueabilidade das polpas, para um teto de alvura de 90% ISO. A carga poluente do filtrado do branqueamento também não variou. A grande diferença entre as viscosidades das polpas marrons quase desapareceu após o branqueamento, sendo a deslignificação com oxigênio a principal responsável por esse fato. As análises de carboidratos e de pentosanas revelaram que a polpa produzida em baixa temperatura (150°C) apresentou maior teor de xilanas que as polpas produzidas em temperaturas mais elevadas (160 e 170°C). A polpa produzida a 150°C apresentou relação índice de rasgo/índice de tração menor que as polpas produzidas a 160 e 170°C, e as duas últimas apresentaram-se estatisticamente iguais. O consumo de energia para refino foi maior para a polpa produzida a 170°C, tendo as demais polpas apresentado o mesmo consumo. As propriedades de arrebentamento, volume específico aparente, drenabilidade e energia absorvida durante tração (TEA) não variaram entre as polpas. / The objective of this study was to evaluate, at a same delignification level, the yield, viscosity, physical-mechanical properties and bleachability of RDH pulps produced at different cooking temperatures (150, 160 and 170°C). Higher temperature resulted in lower screened yield, lower viscosity and higher rejects. Modification of cooking temperature did not affect pulp bleachability or pollution load in the bleaching filtrate. The large differences of viscosity among unbleached pulps produced at different cooking temperatures almost disappeared after bleaching. Oxygen delignification was considered to be the main cause for this viscosity equalization. Carbohydrates analysis indicated that pulp produced at lower cooking temperature (150°C) presented higher xylan content than pulps produced at higher temperatures (160 and 170°C). The pulp produced at 150°C showed smaller tear to tensile index ratio than pulps produced at 160 and 170°C. Pulps produced at 160 and 170°C presented statistically identical physical-mechanical properties. Refining energy consumption was higher for pulp produced at 170°C while pulps produced at 150 and 160°C presented the same energy consumption. Pulp properties such as bursts, apparent specific volume, drainability and tensile energy absorption (TEA) were not affected by cooking temperature.

Este trabalho trata da avaliação das características morfológicas das fibras e das propriedades das polpas celulósicas obtidas à partir das palhas provenientes das folhas das palmáceas Mauritia vinifera Martius e Bactrís inundata Martius pelo processo kraft, utilizando a teoria de superfície de resposta, como tratamento estatístico, para avaliar a influência das variáveis álcali ativo, temperatura máxima e tempo na temperatura máxima no cozimento, tendo em vista, as suas utilizações como matérias-primas alternativas na produção de papel. O álcali ativo foi conduzido em teores de 8,32 a 11,68 %; a temperatura máxima de 157 a 174 °C; e o tempo na temperatura variou de 13 a 47 minutos. Para a suifidez foi estabelecido um valor constante de 20 %. A relação licor/palha foi estabelecida de 6/1. As pastas celulósicas de B. inundata foram submetidas a refinações, em moinho Jokro, conduzidas em tempos de 10, 30 e 40 minutos, e de M. vinifera em tempos de 25, 50 e 75 minutos. A M. vinifera na sua caracterização morfológica apresentou fibras com comprimento médio de 1,60 mm, largura de 10,03 ¡j.m, lume de 3,42 n.m e espessura da parede de 3,30 um, classificadas como curtas. B. inundata apresentou duas fibras diferenciadas pelas suas características morfológicas. Uma, (Fibra A), com comprimento médio de 0,69 mm, largura de 10,56 ^m, lume de 2,63 um e espessura da parede de 3,97 um, classificada como curta; outra, (Fibra B), com comprimento médio de 2,33 mm, largura de 7,66 um, lume de 1,85 ¡im e espessura da parede de 2,91 p.m, classificada como longa. A fibra de M. vinifera apresentou, em termos de valores médios, um baixo coeficiente de flexibilidade (34,27%) e um alto índice de enfeltramento (165,25). A fibra "A" de B. inundata apresentou um baixo coeficiente de flexibilidade (25,12%) e um razoável índice de enfeltramento (66,85). A fibra "B" de B. inundata apresentou um baixo coeficiente de flexibilidade (24,09%) e um altíssimo índice de enfeltramento (313,59). As relações entre as dimensões das fibras indicaram valores que resultariam em papéis com altos índices de rasgos e baixos valores nas outras propriedades físico-mecânicas. Foi verificado que embora as fibras celulósicas destas palmáceas não apresentassem, em função das suas características morfológicas, bons coeficientes de flexibilidade e índice de enfeltramento, conseguiu-se bons resultados em todas as suas propriedades físicomecânicas utilizando um refino adequado. Os valores das propriedades físicomecânicas, em geral, aumentaram com o tempo de refino, observando-se que estas melhorias das propriedades se deveu ao aumento da flexibilidade das fibras e das ligações entre fibras. Estas propriedades foram acompanhadas através de microscopía eletrônica de varredura (MEV) para melhor observar as inter-relações entre as fibras. M. vinifera e B. inundata apresentaram valores máximos de rendimento de 66,46 e 60,34% respectivamente, bastante altos. Verificou-se que os altos valores de rendimento de polpa celulósica se deveu, principalmente, aos altos teores de celulose (69,41 e 65,48%, respectivamente) e pentosanas (16,10 e 7,6%, respectivamente) que estas palhas apresentaram. O tratamento estatístico demonstrou que o álcali ativo, dentro de um intervalo de confiança a um nível de 95%, é a variável mais importante na etapa de cozimento. Pelos resultados obtidos, dentro das condições adotadas nestes experimentos, as palhas obtidas à partir das folhas destas espécies, apresentaram boas características tecnológicas para a produção de celulose, sugerindo estas espécies como fontes alternativas não arbóreas de matérias-primas para a produção de celulose kraft. Palavras-chave: Polpa, Celulose, Papel, Kraft, Palmáceas, Mauritia, Bactrís, Buriti, Tucum.

A biopolpação consiste no biotratamento de madeira por fungos degradadores de lignina como etapa prévia à produção de polpa celulósica. De uma forma geral, as madeiras biotratadas facilitam os processos posteriores de polpação. Entretanto, ensaios anteriores que avaliaram a biopolpação em escala piloto mostraram que é difícil estabelecer os cultivos de basidiomicetos de interesse livre de bolores contaminantes, já que não é fácil controlar perfeitamente a assepsia durante a inoculação. Para contribuir com o avanço do processo de biopolpação, este trabalho avaliou os cultivos mistos de Ceriporiopsis subvermispora e Phanerochaete chrysosporium sobre madeira de Eucalyptus grandis e Eucalyptus urograndis em regimes de incubação em temperaturas variáveis e em condições não assépticas. A estratégia de iniciar os cultivos em temperatura mais elevada (37°C) e depois manter as culturas em temperaturas variáveis de 27°C e 37°C se mostrou eficiente para inibir o crescimento de contaminantes indesejáveis tanto nos cultivos mistos como nos individuais de cada espécie avaliada. Para avaliar o efeito do biotratamento da madeira numa etapa subsequente de polpação quimiotermomecânica (CTMP) foi feito um estudo preliminar de ajuste de variáveis de polpação por refinamento mecânico de cavacos pré-digeridos com licor alcalino contendo sulfito de sódio. Os dados mostraram que é possível simular o rendimento e as características fisico-mecânicas de polpas industriais empregando uma etapa de pré-digestão dos cavacos com 6% de Na2SO3 e 3% de NaOH a 120°C por 2 h, seguida de desfibramento e refino em refinador de discos. As curvas de refino nesse processo CTMP mostraram que os cavacos biotratados deram origem a polpas com 300 mL de Freeness (CSF) consumindo menos energia do que o observado para o refino da madeira controle. As economias de energia chegaram a 60% em alguns casos, porém não foram maximizadas pelo efeito sinérgico do cultivo misto dos dois basidiomicetos em questão. Experimentos adicionais foram desenvolvidos empregando as espécies fúngicas Pycnoporus sanguineus e Trametes versicolor que foram eficientes para competir com contaminantes mesmo a 27oC. Neste caso, as economias de energia no processo CTMP subsequente somente foram obtidas com tempos mais longos de biotratamento (30 dias) e ainda assim os valores obtidos foram inferiores àqueles obtidos com as madeiras biotratadas por C. subvermispora e P. chrysosporium. Também a combinação das espécies C. subvermispora e Pleurotus ostreatus foi avaliada. Neste caso havia informação prévia da literatura indicando um efeito sinérgico da ação das duas espécies no que diz respeito a secreção da enzima manganês-peroxidase (MnP) e na degradação de lignina. Os resultados corroboraram que os cultivos mistos de C. subvermispora e P.ostreatus proporcionam maior produção de MnP do que os cultivos individuais de cada espécie. Por outro lado, P. ostreatus foi ineficiente para promover a redução do consumo de energia no processo CTMP subsequente. Os cultivos mistos também não proporcionaram efeito superior àquele observado com o cultivo individual de C. subvermispora. / Biopulping involves the wood biotreatment by selected white-rot fungi as a pretreatment step of conventional pulping processes. In general, the biotreated wood facilitates the subsequent pulping processes. However, previous studies on pilot scale showed that the process is susceptible to contamination by molds when the inoculation and biodegradation steps are carried out under non-aseptic conditions. To contribute with the biopulping progress this study evaluated the use of mixed cultures of Ceriporiopsis subvermispora and Phanerochaete chrysosporium acting on Eucalyptus grandis and Eucalyptus urograndis wood under non aseptic conditions where incubation was performed at varied temperatures. The simple strategy of initiating the incubation at 37°C for 3 days followed by a non-controlled step where the temperature could oscillate in the range of 27°C to 37°C proved to be efficient to inhibit the growth of contaminants. To evaluate the wood biotreatment effect in a subsequent step of chemithermomechanical pulping (CTMP), a preliminary study to adjust pulping variables was performed. Wood chips were predigested with alkaline-sulfite liquor, fibrillated and refined in a disk refiner. It was possible to simulate the yield and physico-mechanical properties of industrial CTMP pulps using a pre-digestion stage with 6% of Na2SO3 and 3% of NaOH at 120°C for 2 h. The refing curves in the CTMP process showed that the biotreated chips required less energy to reach 300 mL of Freeness (CSF) in the pulps than energy required to refine the control wood chips. Energy savings reached 60% in some cases, but were not maximized by the eventual synergic effect of the mixed cultures of the two basidiomycetes. Additional experiments were developed using the fungal species Trametes versicolor and Pycnoporus sanguineus that were efficient to compete with contaminants even at 27°C. In this case, the energy savings in the subsequent CTMP process were obtained only after long biotreatment times (30 days) and these values were lower than those obtained with the biotreated wood by C. subvermispora and P. chrysosporium. The combination C. subvermispora and Pleurotus ostreatus was also evaluated. In this case, previous literature information indicated some synergic effect of the two species regarding secretion of manganese peroxidase (MnP) and lignin degradation. The results corroborated that the mixed cultures of C. subvermispora and P.ostreatus provided an increased production of MnP compared to the individual cultivation of each species. On the other hand, P.ostreatus was not efficient to promote energy savings in the subsequent CTMP process. The mixed cultures did not provide increased energy savings as compared with the individual biotreatment with C. subvermispora.

A indústria de papel e celulose convive com questões de adequação da oferta à demanda que influenciam na tomada de decisão em vários elos da cadeia produtiva. A pressão por baixos custos requer novos investimentos em tecnologia, normalmente associados ao processo e ao produto. Neste cenário, o objetivo do presente trabalho envolve o estudo da influência de variáveis de processo sobre a composição química da polpa e do licor preto, bem como sobre a formação de ácidos hexenurônicos, na polpação Kraft industrial de Eucalyptus. A metodologia proposta contemplou a realização de 36 polpações (em duplicata), sendo 3 níveis de álcali ativo (14, 17 e 19%), 2 níveis de sulfidez (20 e 30%) e 3 níveis de temperatura (150, 160 e 170oC). As polpas obtidas foram analisadas quanto à composição química, alvura e viscosidade. Os licores gerados no processo foram analisados quanto à composição química e por espectroscopia no infravermelho. Os resultados obtidos indicaram que uma maior sulfidez gera um menor teor de ácidos hexenurônicos na polpa independentemente da carga de álcali empregada. A temperatura exerce forte influência na geração destes ácidos, sendo que a 160°C foram geradas as maiores concentrações de ácidos hexenurônicos na polpa. Ainda com relação à temperatura, observou-se que o número kappa da polpa é reduzido quando a temperatura é elevada. A carga de álcali ativo leva a um aumento na quantidade de ácidos hexenurônicos gerados na polpa e a uma redução do número kappa. A alvura da polpa foi mais elevada para menores teores de ácidos hexenurônicos. A utilização da técnica de espectroscopia no infravermelho não se mostrou aplicável para a determinação dos teores de lignina nos licores de cozimento. / The pulp and paper industries have to manage issues concerning the offer of their products and the needs of different markets. To get this goal several important aspects of the productive chain has to be considered. The achievement of low costs of production requires investments in technologies for both processes and products. In this context, the aim of the present work involves the study of the influence that process parameters exerts in the chemical composition of the pulps and liquors, as well as hexenuronic acids generated in the industrial kraft pulping of Eucalyptus. The experimental work consisted in a factorial planning designed pulping reactions. 36 cookings were performed (in duplicate) with 3 levels of active alkali (14, 17 e 19%), 2 levels of sulfidity (20 e 30%) and 3 levels of temperature (150, 160 e 170oC). The obtained pulps were analyzed in relation to their chemical composition, brightness and viscosity. The black liquors were also analyzed by infrared spectroscopy. The results indicated that the higher sulfidity produced pulps with the lower content of hexenuronic acids, independently of the charge of active alkali employed in the process. The temperature of the pulping process exerted a strong influence in the production of hexenuronic acids, mainly at 160°C. Still considering the temperature, it was observed that occurs a reduction of the kappa number at higher temperatures. The active alkali charge produced an increase in the amount of hexenuronic acids and a decrease in the kappa number of the pulps. It was also observed an increase in the brightness for the pulps with lower amount of hexenuronic acids. Infrared spectroscopy showed not feasible results considering the determination of lignin content in the pulping liquors.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de polpação Lo- Solids® em relação ao processo de polpação convencional para obtenção de polpa celulósica não branqueável (número kappa 58±2). A espécie de madeira utilizada foi Pinus taeda com 9 anos de idade, que se constitui na principal espécie utilizada no Brasil para obtenção de polpa de fibra longa. Para isso foram realizados cozimentos convencionais com fator H de 2300 e carga alcalina variável visando a obtenção do número kappa especificado. Devido a complexidade de simulação do processo Lo- Solids®, utilizou-se nesse trabalho um conjunto de cozimentos Lo-Solids® com fator H de 2000 e diferentes níveis de carga alcalina visando a obtenção de polpas com diferentes números kappa. Para efeito de comparação os parâmetros relacionados as polpas referentes ao processo Lo-Solids® foram interpolados para número kappa obtido experimentalmente para processo convencional. Também foi realizado um estudo do licor negro ao longo do cozimento, para isso amostras de licor foram coletadas dos processos a cada 20 minutos; foram analisados o teor de lignina, sólidos totais, sólidos orgânicos, sólidos inorgânicos, pH e álcali ativo residual, os resultados obtidos permitem uma melhor avaliação desses parâmetros durante o processo de polpação. A análise de lignina no licor negro ao invés do método tradicional realizado na polpa se constitui em um método prático, rápido e confiável que permite um monitoramento online do processo. Os resultados da curva alcalina realizada para o processo Lo-Solids® mostraram grande sensibilidade do processo em relação a carga alcalina; o aumento de álcali no cozimento proporcionou grande redução do número kappa, decréscimo do rendimento da polpa e da formação de ácidos hexenurônicos e aumento da seletividade. Os resultados de polpação mostraram que o processo convencional apresentou maior rendimento bruto comparado ao Lo-Solids®, porém quando comparado ao rendimento depurado ambos os processos apresentaram valores similares, sem diferença significativa. Assim o teor de rejeitos foi maior para o processo de polpação convencional. Foi observado também, maior formação de ácidos hexenurônicos no processo Lo-Solids®. Em relação ao estudo do licor ao longo dos processos de polpação, foi possível a identificação das distintas fases de deslignificação: inicial, principal e residual para ambos os processos. Para o processo convencional 23% da lignina inicial da madeira foi removida durante a fase de impregnação, enquanto que aproximadamente 55% da lignina da madeira foi removida na fase de cozimento; a fase de deslignificação principal teve início ainda durante o período de impregnação. No processo de polpação Lo-Solids® com diferentes cargas alcalinas a deslignificação da madeira apresentou a mesma tendência, sendo que aproximadamente 16% da lignina inicial da madeira foi removida durante a impregnação, 46 a 56% na fase de cozimento e 6 a 12% na etapa de lavagem. A deslignificação na fase inicial de cozimento se mostrou mais eficiente para o processo Lo-Solids® quando comparado ao convencional. / The present study aimed to evaluate the efficiency of the Lo-Solids® pulping process in relation to conventional pulping process to obtain unbleachable pulp (kappa number 58±2). Pinus taeda wood with 9 years old was used, for being the main specie used in Brazil for obtaining long fiber pulp. Conventional cooking was performed with H factor of 2300 and changeable alkali charge in order to obtain specified kappa number. Due to complexity in simulating Lo-Solids® process, a set of Lo-Solids® cooking was used in this study with H factor of 2000 and several alkali charges levels in order to obtain pulps with different kappa numbers. For comparison the parameters related to pulps from Lo-Solids® process were interposed to kappa number experimentally obtained for conventional process. It was also performed a black liquor study during cooking, liquor samples were collected from the processes every 20 minutes; lignin amount, total solids, organic solids, inorganic solids, pH and residual active alkali were analyzed, the results allowed a better interpretation of these parameters during pulping process. The analysis of lignin in black liquor performed in pulp instead of the traditional method consisted of a practical, fast and reliable method, which allows on-line monitoring of the process. The results of the alkali curve performed for Lo-Solids® process showed great sensibility of the process in relation to alkali charge. Alkali increase during cooking provided great kappa number reduction, decline in pulp yield and hexenuronic acids formation, and selectivity increase. Pulping results showed that the conventional process presented greater total yield compared to Lo-Solids®, however, when compared to screened yield both process presented similar values, without significant difference. Therefore rejects amount was greater for conventional pulping process. It was also observed greater hexenuronic acids formation during Lo-Solids® process. Regarding liquor study along pulping processes, identification of the different delignification phases was possible: initial, principal and residual for both processes. For conventional process 23% of the wood initial lignin was removed during impregnation phase, while approximately 55% of the wood lignin was removed during cooking phase; the principal delignification phase initiated during impregnation period. At Lo-Solids® pulping process with diverse alkali charges wood delignification presented the same tendency; about 16% of the wood initial lignin was removed during impregnation, 46 to 56% during cooking phase and 6 to 12% at washing phase. Delignification at initial cooking phase was more efficient for Lo-Solids® process when compared to the conventional process.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de polpação Lo- Solids® em relação ao processo de polpação convencional para obtenção de polpa celulósica não branqueável (número kappa 58±2). A espécie de madeira utilizada foi Pinus taeda com 9 anos de idade, que se constitui na principal espécie utilizada no Brasil para obtenção de polpa de fibra longa. Para isso foram realizados cozimentos convencionais com fator H de 2300 e carga alcalina variável visando a obtenção do número kappa especificado. Devido a complexidade de simulação do processo Lo- Solids®, utilizou-se nesse trabalho um conjunto de cozimentos Lo-Solids® com fator H de 2000 e diferentes níveis de carga alcalina visando a obtenção de polpas com diferentes números kappa. Para efeito de comparação os parâmetros relacionados as polpas referentes ao processo Lo-Solids® foram interpolados para número kappa obtido experimentalmente para processo convencional. Também foi realizado um estudo do licor negro ao longo do cozimento, para isso amostras de licor foram coletadas dos processos a cada 20 minutos; foram analisados o teor de lignina, sólidos totais, sólidos orgânicos, sólidos inorgânicos, pH e álcali ativo residual, os resultados obtidos permitem uma melhor avaliação desses parâmetros durante o processo de polpação. A análise de lignina no licor negro ao invés do método tradicional realizado na polpa se constitui em um método prático, rápido e confiável que permite um monitoramento online do processo. Os resultados da curva alcalina realizada para o processo Lo-Solids® mostraram grande sensibilidade do processo em relação a carga alcalina; o aumento de álcali no cozimento proporcionou grande redução do número kappa, decréscimo do rendimento da polpa e da formação de ácidos hexenurônicos e aumento da seletividade. Os resultados de polpação mostraram que o processo convencional apresentou maior rendimento bruto comparado ao Lo-Solids®, porém quando comparado ao rendimento depurado ambos os processos apresentaram valores similares, sem diferença significativa. Assim o teor de rejeitos foi maior para o processo de polpação convencional. Foi observado também, maior formação de ácidos hexenurônicos no processo Lo-Solids®. Em relação ao estudo do licor ao longo dos processos de polpação, foi possível a identificação das distintas fases de deslignificação: inicial, principal e residual para ambos os processos. Para o processo convencional 23% da lignina inicial da madeira foi removida durante a fase de impregnação, enquanto que aproximadamente 55% da lignina da madeira foi removida na fase de cozimento; a fase de deslignificação principal teve início ainda durante o período de impregnação. No processo de polpação Lo-Solids® com diferentes cargas alcalinas a deslignificação da madeira apresentou a mesma tendência, sendo que aproximadamente 16% da lignina inicial da madeira foi removida durante a impregnação, 46 a 56% na fase de cozimento e 6 a 12% na etapa de lavagem. A deslignificação na fase inicial de cozimento se mostrou mais eficiente para o processo Lo-Solids® quando comparado ao convencional. / The present study aimed to evaluate the efficiency of the Lo-Solids® pulping process in relation to conventional pulping process to obtain unbleachable pulp (kappa number 58±2). Pinus taeda wood with 9 years old was used, for being the main specie used in Brazil for obtaining long fiber pulp. Conventional cooking was performed with H factor of 2300 and changeable alkali charge in order to obtain specified kappa number. Due to complexity in simulating Lo-Solids® process, a set of Lo-Solids® cooking was used in this study with H factor of 2000 and several alkali charges levels in order to obtain pulps with different kappa numbers. For comparison the parameters related to pulps from Lo-Solids® process were interposed to kappa number experimentally obtained for conventional process. It was also performed a black liquor study during cooking, liquor samples were collected from the processes every 20 minutes; lignin amount, total solids, organic solids, inorganic solids, pH and residual active alkali were analyzed, the results allowed a better interpretation of these parameters during pulping process. The analysis of lignin in black liquor performed in pulp instead of the traditional method consisted of a practical, fast and reliable method, which allows on-line monitoring of the process. The results of the alkali curve performed for Lo-Solids® process showed great sensibility of the process in relation to alkali charge. Alkali increase during cooking provided great kappa number reduction, decline in pulp yield and hexenuronic acids formation, and selectivity increase. Pulping results showed that the conventional process presented greater total yield compared to Lo-Solids®, however, when compared to screened yield both process presented similar values, without significant difference. Therefore rejects amount was greater for conventional pulping process. It was also observed greater hexenuronic acids formation during Lo-Solids® process. Regarding liquor study along pulping processes, identification of the different delignification phases was possible: initial, principal and residual for both processes. For conventional process 23% of the wood initial lignin was removed during impregnation phase, while approximately 55% of the wood lignin was removed during cooking phase; the principal delignification phase initiated during impregnation period. At Lo-Solids® pulping process with diverse alkali charges wood delignification presented the same tendency; about 16% of the wood initial lignin was removed during impregnation, 46 to 56% during cooking phase and 6 to 12% at washing phase. Delignification at initial cooking phase was more efficient for Lo-Solids® process when compared to the conventional process.

A utilização de cana-de-açúcar para geração de açúcar, energia e etanol é uma das atividades mais importantes do Brasil. Esta intensa produção gera grandes quantidades de bagaço que podem ser utilizadas para aumentar a produção de etanol. Neste sentido, é de grande interesse técnico-científico o estudo de pré-tratamentos desta matéria prima, dentre os quais se inserem os processos de polpação. No presente trabalho buscou-se estudar a utilização da polpação hidrotrópica do bagaço de cana-de-açúcar para separação de seus principais componentes macromoleculares. Para tanto foram utilizados dois hidrótropos distintos, o benzoato de sódio e xilenossulfonato de sódio. Como referência, realizaram-se também polpações apenas com água, com soluções etanol/água e com soluções de hidróxido de sódio.O estudo foi realizado a partir de planejamento fatorial de experimentos, utilizando-se a influência das variáveis temperatura e tempo de reação. As respostas consideradas foram o rendimento de polpa e a quantidade de lignina residual. Este estudo exploratório revelou que o xilenossulfonato de sódio foi mais efetivo que o benzoato de sódio. Entretanto, o uso dos agentes hidrotrópicos foram menos eficiente quando comparado aos sistemas etanol/água e hidróxido de sódio. As ligninas extraídas nos processos de polpação hidrotrópica foram analisadas por diversas técnicas de caracterização. As ligninas extraídas na polpação com benzoato de sódio apresentaram menores massas molares quando comparado ao uso de xilenossulfonato de sódio. A análise das polpas obtidas nos diferentes processos revelou que as condições de maiores tempos e temperaturas produziram polpas com maiores índices de cristalinidade. / The production of sugar, energy and ethanol from sugar cane is one of the most important activities of Brazil and generates a enormous quantity of bagasse which can be used to increase the ethanol production. In this sense, the study of sugarcane bagasse is a very important task, in both technical and scientific approaches. Thus, the pre-treatment of sugar cane bagasse by using pulping/delignification processes constitutes a important step to recovery the main macromolecular components of the vegetal tissues of this raw material. In the present work it was studied the utilization of hydrotropic agents to promote the delignification of sugarcane bagasse. The study was carried out by using two different hydrotropes: sodium benzoate and sodium xylenosulfonate. As standard for comparison, it was also studied the pulping of sugarcane bagasse by using only water and ethanol/water and sodium hydroxide solutions. The pulping processes were carried out from factorial planning experiments employing two different levels (and a central point) for reaction time and temperature. As response it was determined the correspondents pulping yield and residual lignin contents. The results indicated that sodium xylenosulfonate was more effective than benzoate sodium in the promotion of the delignification. However, the utilization of hydrotropic systems were less efficient to promote the delignification, when compared with ethanol/water or sodium hydroxide aqueous solution. The lignins extracted in the pulping with sodium benzoate presented lower molar masses when compared with the use of sodium xylenesulfonate. The analysis of the pulps showed that the higher temperatures and reaction times produced pulps with higher crystallinity.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-01Bitstream added on 2015-03-03T12:06:48Z : No. of bitstreams: 1 000807326.pdf: 456690 bytes, checksum: de0bb4981d1ade946919e5b9618494dd (MD5) / Este trabalho teve como objetivo caracterizar o bambu Guadua tagoara com 1 e 3 anos de idade e o Pinus elliottii de 12 anos quanto às propriedades químicas, físicas e anatômicas; realizar a polpação Kraft e comparar as polpas celulósicas de mesmo número kappa e grau de refino quanto às propriedades físico-mecânicas do papel produzido. Foi utilizado o bambu de 3 anos para polpação Kraft, variando a temperatura e álcali ativo. Para fins de comparação, utilizou-se a polpa de pinus, escolhendo o número kappa próximo de 27 e 23 ºSR de refino para comparar as características das polpas. Para o bambu de 1 e 3 anos de idade, os teores de lignina e cinzas não apresentaram variações expressivas, entretanto, os valores de extrativos totais, holocelulose e densidade básica apresentaram diferenças. Para os extrativos, a variação é de 15,81% a 23,25%, de 1 ano para 3 anos, respectivamente e de 66,55% e 59,46% para os teores de holocelulose. O teor de lignina permaneceu inalterado com a maturidade do bambu. A densidade básica variou de 0,250 g/cm3 para 0,460 g/cm3 com a maturidade do bambu, indicando a idade de 3 anos como mais adequada para polpação. Entre as espécies de madeira e bambu, verificou-se um maior teor de cinzas e extrativos e menores teores de holocelulose e lignina no bambu. As fibras de bambu se apresentaram menores e mais estreitas do que as de pinus. A polpação do bambu obteve rendimentos entre 40,95% a 51,75% e polpas com baixo número kappa, devido ao menor teor de lignina no bambu. Para o mesmo número kappa, o rendimento do bambu foi maior do que o do pinus. A polpa celulósica de pinus apresentou melhores propriedades físico-mecânicas em todos os ensaios realizados em comparação com a polpa de bambu / The purposes of this study were to characterize the chemical, physical and anatomical properties of 1- to 3-year-old Guadua tagoara bamboo and 12-year-old Pinus elliottii; perform Kraft pulping and compare cellulosic pulp at same kappa number and refining intensity, regarding physical and mechanical properties of manufactured paper. In order to do that, 3-year-old bamboo samples were used for Kraft pulping, varying temperature and active alkali. Slash pine pulp was used, with kappa number at around 27 and 23 ºSR to compare different pulp features. For 1- to 3-year-old bamboo, ash and lignin contents did not show any significant variation; however, total extractive content, holocellulose and specific gravity differed. Extractive content of 1- to 3-year-old specimens, ranged from 15.81% to 23.25%, respectively; holocellulose contents were 66.55% and 59.46%. Lignin contents did not change and specific gravity ranged from 0.250 g/cm3 to 0.460 g/cm3 for mature bamboo, which shows 3-year-old specimens are best suited for pulping. Bamboo specimens showed higher ash and extractive contents and lower lignin and holocellulose contents when compared with wood specimens. Bamboo fibers were shorter and finer than slash pine fibers. Bamboo pulp yield was between 40.95% and 51.75% with low kappa number due to lower lignin content in bamboo. Bamboo showed higher pulp yield when compared with slash pinus for same kappa number. Slash pine cellulosic pulp showed better physical-mechanical properties in all tests carried out when compared with bamboo pulp