Composição da madeira de clones de Eucalyptus globulus e sua influências na aptidão ao cozimento Kraft

Abstract

O presente trabalho teve como principal objectivo contribuir para o aprofundamento do conhecimento da composição química da madeira de clones de E. globulus e em que medida esta contribui para uma maior ou menor aptidão ao cozimento kraft. A tese encontra-se dividida em quatro partes principais. A primeira constitui a revisão bibliográfica incluindo uma breve descrição da estrutura da madeira, de uma forma mais aprofundada, a composição química da madeira, a análise do comportamento dos componentes da madeira de E. globulus durante os processos de produção de pasta para papel, e, finalmente, uma breve descrição da técnica analítica Py-GC/MS e sua aplicação à análise dos componentes da madeira. Na segunda parte é feita uma descrição da metodologia experimental utilizada. Na terceira parte apresentam-se e discutem-se os principais resultados, por fim, são efectuadas diversas tentativas de relacionar a aptidão ao cozimento kraft, entendida como alcali activo necessário para o cozimento kraft até IK 16 e rendimento em pasta, com a abundância relativa de lenhina, celulose, xilanas, extractáveis e ainda com a estrutura da lenhina. Na quarta parte são resumidas as principais conclusões do trabalho. Concluiu-se que é o teor em lenhina que maior influência exerce sobre a percentagem de alcali activo necessária para se obter um determinado grau de deslenhificação e rendimento em pasta. Da mesma forma, o teor de celulose encontra-se indirectamente relacionado com este facto, uma vez que, quanto maior o teor de celulose menor o de lenhina, conduzindo, consequentemente, a menores cargas de alcali activo e rendimentos em pasta mais elevados. Verificou-se ainda que a proporção relativa celulose/xilana contribui para a aptidão ao cozimento, quanto maior a proporção menor será a carga de alcali activo e consequentemente maior será o rendimento em pasta. Ao contrário do que seria de esperar, no grupo de amostras em análise, a estrutura da lenhina não exerce uma influência significativa sobre os parâmetros tecnológicos, carga de alcali activo necessária para o cozimento kraft e rendimento em pasta. Pelo facto de se tratar de um grupo de madeiras com elevadas razões S/G e diferenças pouco significativas, este parâmetro estrutural deixa de contribuir para a aptidão ao cozimento kraft, sendo o teor de lenhina o factor determinante da aptidão ao cozimento kraft. A fracção de extractáveis lipofílicos revelou uma composição semelhante à obtida em estudos anteriores. Os principais compostos identificados pertencem à família dos esteróis nomeadamente, o β-sitosterol e o sitostanol, e dos ácidos gordos de cadeia longa, nomeadamente, os ácidos hexadecanóico, oleico e linoléico e por fim o hidroxiácido 22-hidroxidocosanóico. Constatou-se que a fracção de extractáveis não contribui de modo significativo para uma maior ou menor aptidão ao cozimento.

ABSTRACT: The aim of the present work is to contribute to the knowledge of Eucalyptus globulus wood clones chemical composition and of how this can affect their behaviour during kraft cooking. The thesis is divided in four main chapters. A first one, where the main theoretical issues are presented, namely, a brief description of the wood structure and a deeper description of wood chemical composition as well as the analysis of its components during kraft cooking and finally a brief description of the analytical technique Py-GC/MS and its application in the analysis of wood components, in order to allow a better comprehension of the experimental data. The second chapter describes the experimental methods used in the technological and chemical characterization of the E. globulus wood clones. The discussion of the results appears in the third part in which a comparative study is done between the different E. globulus wood clones by using the experimental data as a result of their technological and chemical characterization. Finally, several attempts were made in order to correlate the alkaline charge necessary to obtain a kappa number of 16 and pulp yields with the lignin, cellulose, xylan and extractives contents and also with the lignin structure. The main conclusions take place in the fourth part. The lignin content is the main responsible either for the alkaline charge needed to achieve a certain kappa number and also for the pulp yield. The cellulose content is indirectly connected with this fact; a higher amount of this monosaccharide implies a lower lignin content and, as a consequence, a lower quantity of alkaline charge. Moreover, higher pulp yields will be obtained. The ratio cellulose/xylan is also responsible for the alkaline charge and pulp yield. Higher ratios lower alkaline charges and higher pulp yields. Opposite to what would be expected the lignin structure doesn’t seem to influence the values of alkaline charge and pulp yields. This behaviour may be due to the fact that all the analysed samples present high values of S/G ratios. Thus, we conclude that the structural parameter doesn’t interfere in the performance of E. globulus wood clones during kraft cooking. Finally, the results of the lipophilic extractives analysis were similar to previously published results. The main components identified belong to the sterols (mainly β-sitosterol and sitostanol) and fatty acids (mainly hexadecanoic, oleic acid, linoleic acid and 22-hidroxydocosanoic acid) families. Lipophilic extractives amounts and composition, do not contribute significantly to alkaline charges required to achieve the desired kappa number and pulp yields.