Produção de celulose microcristalina a partir de pasta sulfito ácido

Abstract

O principal objectivo deste trabalho consistiu na produção de celulose microcristalina (CMC) por hidrólise ácida diluída de pasta de Eucalyptus globulus branqueada, obtida pelo processo sulfito ácido. De modo a averiguar os efeitos da hornificação, submeteu-se esta pasta a diferentes métodos de secagem e estudou-se a possibilidade de superar esse fenómeno através do tratamento das pastas a altas pressões. Este tipo de processamento tem-se revelado muito eficaz na modificação de biopolímeros, pelo que foram analisados os efeitos que este poderia exercer sobre as propriedades da celulose. Os resultados obtidos mostram que ao final de 3h de hidrólise se obtêm fibras de CMC brancas, com um grau médio de polimerização (GP) entre 310 a 330 unidades de glucopiranose e um grau de cristalinidade (GC) de ~77%, sendo a pasta seca a 140ºC (à semelhança da obtida ao nível das indústrias papeleira) a que se revelou mais eficiente para esta obtenção. Quando previamente à reacção de hidrólise se sujeita esta pasta a uma pressão de 4000 atm durante 10 minutos, obtém-se um GP~300 e verifica-se um aumento do GC da CMC de 2%. Confirmou-se que o tratamento de pastas a altas pressões provoca um aumento significativo da largura média de cristalito e conduz à incorporação de água na estrutura das amostras, originando fibras mais flexíveis. Este processo revela-se capaz de superar alguns dos problemas causados pela hornificação, visto conseguir aumentar a capacidade de absorção de água das pastas tratadas. São no entanto necessários mais estudos complementares neste campo, de modo a optimizar o valor de pressão a aplicar, assim como outros parâmetros processuais.

The aim of this work was the production of microcrystalline cellulose (MCC) by diluted acid hydrolysis of bleached acid sulphite Eucalyptus globulus chemical pulp. In order to evaluate the effects on swelling induced by hornification, pulp was submitted to the drying under different conditions, trying to overcome the hornification consequences by the treatment at a high hydraulic pressure. Due to the previous success in the modification of biopolymers with high pressure treatments, part of this work was devoted to the application of this new technique on the cellulosic fibres. Results showed that after 3 hours of hydrolysis, white colour MCC fibres are obtained, with a levelling-off degree of polymerisation (LODP) between 310 to 330 units of glucopiranose and a degree of crystallinity (DC) of about 77%. During MCC production, pulp dried at 140ºC (similar to those obtained at mill conditions) has proven to be the most effective. MCC with LODP of 300 and DC of 79% was obtained when the high pressure treatment was applied before acid hydrolysis. It was confirmed that high pressure treatment of pulp causes a significant increase in the average width of crystallites and leads to the incorporation of bounded water into the samples structure, leading to more flexible cellulosic fibres, more accessible for the acid hydrolysis. This process has proved to be capable of overcoming some of the hornification issues, because it increases the water absorption capacity of treated fibres. However, more studies are needed in order to optimize the value of pressure to apply, as well as other process parameters.