Influência da composição e estrutura dos componentes da pasta kraft na sua branqueabilidade

Abstract

Este trabalho teve como principais objectivos estudar a influência das condições de cozimento na branqueabilidade de pastas kraft de E. globulus e perceber como é que a composição e estrutura dos constituintes das pastas, nomeadamente a lenhina, extractáveis e os grupos ácido hexenurónico, determinam a resposta ao branqueamento ECF. Estes objectivos foram concretizados através de um trabalho experimental, onde se analisou o efeito da variação do tempo (150-210 minutos) e temperatura (150-170ºC) de cozimento, da carga alcalina activa (14-24%, como Na2O), do índice de sulfureto (15-37%) e da razão licor/madeira (3,5-8) na branqueabilidade das pastas. A variação do tempo de cozimento permitiu obter pastas kraft com um grau de deslenhificação diferente, ou seja com um índice kappa diferente; enquanto que a variação independente dos restantes parâmetros permitiu obter pastas kraft com um índice kappa semelhante, 14 ± 0,3, sendo para tal, ajustado o tempo de cozimento. Verificou-se que a branqueabilidade das pastas kraft de E. globulus é significativamente afectada pelas condições de cozimento utilizadas. De forma a estudar a influência da composição e estrutura dos constituintes químicos das pastas na resposta ao branqueamento, isolou-se a lenhina residual das pastas produzidas, por acidólise. Os grupos ácido hexenurónico foram quantificados utilizando dois métodos: hidrólise ácida e dissolução em cadoxeno. Verificou-se que, para as pastas kraft obtidas com um valor de índice kappa diferente (entre 17,7 e 11,6) a diminuição da branqueabilidade estava associada a uma diminuição do teor de lenhina residual e a um aumento da quantidade de grupos ácido hexenurónico. A análise da estrutura da lenhina residual por RMN, oxidação com permanganato e GPC, permitiu verificar que a diminuição da reactividade da lenhina está relacionada com o aumento do teor de estruturas condensadas e com a diminuição de estruturas eterificadas (β-O-4). Por outro lado, para as pastas kraft obtidas com índice kappa semelhante, verifica-se que a branqueabilidade aumenta com a diminuição do teor de lenhina residual e com o aumento da quantidade de grupos ácido hexenurónico. No entanto, os resultados obtidos na análise da estrutura da lenhina residual isolada destas pastas não permitiu estabelecer uma relação entre a branqueabilidade e a composição e estrutura da lenhina.

The main objectives in this work were to study the influence of the pulping conditions on the bleachability of E. globulus Kraft pulps and to understand how the composition and structure of pulp constituents, as lignin, extractives and hexenuronic acid groups, determine the ECF bleaching response. These objectives had been achieved through an experimental work, where the effect of the variation of pulping time (150-210 minutes) temperature (150-170ºC), active alkali (14-24%, as Na2O), sulphidity (15-37%) and liquor to wood ratio (3.5-8) on the bleachability of pulps were investigated. The variation of pulping time allowed to obtain Kraft pulps with a different degree of delignification, and consequently with a different kappa number; while the independent variation of the remaining parameters allowed to obtain Kraft pulps with a similar kappa number, 14 ± 0,3, by pulping time adjustment. It was observed that the bleachability of E. globulus Kraft pulps is significantly affected by the pulping conditions. In order to study the influence in the bleaching response of the composition and structure of chemical pulps constituents, the residual lignin was isolated from pulps by acidolysis. The hexenuronic acid groups were quantified using two methods: cadoxen dissolution and acid hydrolysis. It was observed that, for Kraft pulps with a different kappa number (between 17.7 and 11.6) the decrease in bleachability was associated with the reduction in the amount of lignin and with an increase of the amount of hexenuronic acid groups. The analysis of residual lignin structure by RMN, permanganate oxidation and GPC, allowed verifying that the reduction in the reactivity of lignin is related with the increase in the amount of condensed structures and the reduction of etherified structures (β-O-4). On the other hand, for the kraft pulps with similar kappa number, it was observed that the bleachability increases with the reduction in the amount of residual lignin and with the increase of the amount of hexenuronic acid groups. However, the results obtained by structure analysis of the isolated residual lignin of these pulps did not allow establishing any relationship between the bleachability and lignin structure and composition