Tratamento enzimático de pasta kraft de Eucalyptus globulus como estratégia inovadora no processo de branqueamento

Abstract

A indústria papeleira tem vindo a adaptar-se às várias imposições ambientais nomeadamente na área do branqueamento, devido ao uso tradicional de compostos clorados e ao seu impacte no ambiente. Por este motivo foram já desenvolvidas duas técnicas que restringem a utilização de cloro: ECF (Elemental Chlorine Free) – técnica de branqueamento livre de cloro elementar e TCF (Total Chlorine Free) - técnica de branqueamento totalmente livre de compostos clorados. Em reforço destas duas abordagens (ECF e TCF) também tem sido estudada a aplicação de enzimas como pré-tratamento para o processo de branqueamento. Este trabalho teve como objetivo explorar o efeito conjunto de dois tipos de enzimas em atuação simultânea no pré-tratamento das pastas. Realizou-se o pré-branqueamento de pastas kraft de Eucalyptus globulus recorrendo a enzimas xilanases e lacase, tendo como objetivo a redução da utilização dos reagentes químicos clorados. As xilanases são enzimas pertencentes ao grupo das hidrolases, que provocam a hidrólise das xilanas, tornando assim a lenhina mais acessível para o posterior branqueamento químico da pasta crua de celulose. Foram utilizados dois preparados enzimáticos comerciais com atividade de endo-xilanases: Serzym 90 produzida pela Sertec20 e NS-51121 produzida pela Novozymes. A lacase é uma oxiredutase que promove a oxidação da lenhina residual da pasta crua, facilitando deste modo a sua remoção posterior no branqueamento. Neste caso, foi apenas utilizado um preparado enzimático comercial fornecido pela Novozymes – NS-51003. Estas enzimas foram aplicadas como pré-tratamento, constituindo o primeiro estágio de uma sequência de branqueamento com dióxido de cloro em pastas kraft cruas de Eucalyptus globulus. Depois da aplicação das enzimas seguiu-se o estágio de oxidação do dióxido de cloro (D0) e, por último foi feita uma extração alcalina com reforço de peróxido de hidrogénio (Ep). O efeito das enzimas foi avaliado pelo ensaio padrão de brancura ISO (ISO 2470-1 2016), medindo o grau de brancura desenvolvido nas pastas e pelo ensaio do índice kappa que indica o grau de deslenhificação das pastas tratadas. O objetivo do trabalho foi cumprido, tendo-se conseguido uma diminuição do reagente oxidante, dióxido de cloro, de 25% não se reduzindo o grau de brancura final das pastas branqueadas.

The paper industry has been adapting to the increasing restrictions of the environmental legislation, particularly concerning the bleaching process and its effluents, due to the traditional use of chlorinated compounds and their impact on environment. For this reason, the pulp and paper industry has already developed two techniques that restrict the use of chlorine: ECF (Elemental Chlorine Free) – bleaching technique free of elemental chlorine and TCF (Total Chlorine Free) – bleaching technique totally free of chlorinated compounds. In reinforcement to these approaches (ECF and TCF), the industry has also been studying the application of enzymes for cellulosic pulps pre-treatment before the traditional bleaching process. The objective of this study was to study the effect of two types of enzymes acting simultaneously on the pre-treatment of the pulps. In this work xylanases and laccase were used as pre-bleaching treatment of the unbleached kraft Eucalyptus globulus pulps in order to reduce the chlorinated chemical reagents. Xylanases are enzymes belonging to the hydrolases group, which cause hydrolysis of xylans, making the lignin more accessible to the subsequent chemical bleaching process of the unbleached pulps. Two commercial products with endo-xylanases activity: Serzym 90 produced by Sertec20 and NS-51121 produced by Novozymes, were used in this work. Laccase is an oxireductase which causes oxidation of the residual lignin from the unbleached pulp, thereby facilitating its removal in the subsequent bleaching process. In this case, just one commercial enzymatic product was used – NS-51003, produced by Novozymes. These two enzymatic products were applied as a pre-treatment, constituting the first stage in a bleaching sequence with chlorine dioxide for kraft unbleached pulps of Eucalyptus globulus. After this application, chlorine dioxide was used in the oxidation stage, D0, followed by an alkaline extraction stage reinforced with hydrogen peroxide (Ep). The effect of the enzymes in the pulps was evaluated by the ISO brightness standard (ISO 2470-1 2016), measuring the degree of brightness developed in the pulps, and the kappa number assay, that indicates the degree of delignification of the treated pulps. The objective of this work was fulfilled and a decrease of 25% in the consumption of oxidizing chlorinated reagent, chlorine dioxide, was achieved without decreasing the degree of brightness of the final bleached pulps.