El blanqueo es un proceso de múltiples etapas que refina y abrillanta la pulpa cruda. El objetivo es disolver (pastas químicas) o modificar (pastas mecánicas) la lignina de color marrón que no se eliminó durante el despulpado, manteniendo la integridad de las fibras de la pulpa. Una planta produce pulpa personalizada variando el orden, la concentración y el tiempo de reacción de los agentes blanqueadores.
Cada etapa de blanqueo está definida por su agente blanqueador, pH (acidez), temperatura y duración (tabla 1). Después de cada etapa de blanqueo, la pulpa se puede lavar con sosa cáustica para eliminar los productos químicos de blanqueo gastados y la lignina disuelta antes de pasar a la siguiente etapa. Después de la última etapa, la pulpa se bombea a través de una serie de filtros y limpiadores para eliminar cualquier contaminante como suciedad o plástico. Luego se concentra y se transporta al almacenamiento.
Tabla 1. Agentes blanqueadores y sus condiciones de uso
|
Símbolo |
Concentración |
pH |
Consistencia* |
Temperatura |
Tiempo (h) |
|
|
Cloro (Cl2) |
C |
2.5-8 |
2 |
3 |
20-60 |
0.5-1.5 |
|
Hidróxido de sodio (NaOH) |
E |
1.5-4.2 |
11 |
10-12 |
<80 |
1-2 |
|
Dióxido de cloro (ClO2) |
D |
~1 |
0-6 |
10-12 |
60-75 |
2-5 |
|
Hipoclorito de sodio (NaOCl) |
H |
1-2 |
9-11 |
10-12 |
30-50 |
0.5-3 |
|
Oxígeno (O2) |
O |
1.2-1.9 |
7-8 |
25-33 |
90-130 |
0.3-1 |
|
Peróxido de hidrógeno (H2O2) |
P |
0.25 |
10 |
12 |
35-80 |
4 |
|
El ozono (O3) |
Z |
0.5-3.5 |
2-3 |
35-55 |
20-40 |
<0.1 |
|
Lavado con ácido (SO2) |
A |
4-6 |
1.8-5 |
1.5 |
30-50 |
0.25 |
|
ditionito de sodio (NaS2O4) |
Y |
1-2 |
5.5-8 |
4-8 |
60-65 |
1-2 |
* Concentración de fibra en solución acuosa.
Históricamente, la secuencia de blanqueo más común utilizada para producir pulpa kraft blanqueada de calidad comercial se basa en el proceso CEDED de cinco etapas (consulte la tabla 1 para ver la definición de los símbolos). Las primeras dos etapas de blanqueo completan el proceso de deslignificación y se consideran extensiones de la reducción a pulpa. Debido a las preocupaciones ambientales sobre los compuestos orgánicos clorados en los efluentes de las plantas de celulosa, muchas plantas sustituyen el dióxido de cloro (ClO2) por una porción del cloro (Cl2) utilizado en la primera etapa de blanqueo (CDEDED) y usar oxígeno (O2) pretratamiento durante la primera extracción cáustica (CDEODED). La tendencia actual en Europa y América del Norte es hacia la sustitución completa con ClO2 (por ejemplo, DEDED) o eliminación de ambos Cl2 y ClO2. donde ClO2 se utiliza, dióxido de azufre (SO2) se agrega durante la etapa final de lavado como un "anticloro" para detener el ClO2 reacción y controlar el pH. Las secuencias de blanqueo sin cloro recientemente desarrolladas (p. ej., OAZQP, OQPZP, donde Q = quelación) usan enzimas, O2, ozono (O3), peróxido de hidrógeno (H2O2), perácidos y agentes quelantes como el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). El blanqueo totalmente libre de cloro se había adoptado en ocho plantas de todo el mundo en 1993. Debido a que estos métodos más nuevos eliminan los pasos de blanqueo ácido, el lavado ácido es una adición necesaria a las etapas iniciales del blanqueo kraft para permitir la eliminación de los metales adheridos a la celulosa.
Las pulpas al sulfito son generalmente más fáciles de blanquear que las pulpas kraft debido a su menor contenido de lignina. Se pueden utilizar secuencias de blanqueo cortas (p. ej., CEH, DCEHD, P, HP, EPOP) para la mayoría de los grados de papel. Para las pulpas al sulfito de grado disolvente utilizadas en la producción de rayón, celofán, etc., se eliminan tanto la hemicelulosa como la lignina, lo que requiere secuencias de blanqueo más complejas (p. ej., C1C2ECHDA). El lavado ácido final es tanto para el control de metales como para el anticloro. La carga de efluentes para pulpas al sulfito de grado de disolución es mucho mayor porque se consume gran parte de la madera en bruto (rendimiento típico del 50%) y se usa más agua.
El término iluminacion se utiliza para describir el blanqueo de pulpas mecánicas y otras pulpas de alto rendimiento, porque se blanquean destruyendo los grupos cromóforos sin disolver la lignina. Los agentes abrillantadores incluyen H2O2 y/o hidrosulfito de sodio (NaS2O4). Históricamente, el hidrosulfito de zinc (ZnS2O4) se usaba comúnmente, pero se eliminó en gran medida debido a su toxicidad en los efluentes. Los agentes quelantes se agregan antes del blanqueo para neutralizar los iones metálicos, evitando así la formación de sales coloreadas o la descomposición de H2O2. La efectividad del blanqueo mecánico de la pulpa depende de la especie de madera. Las maderas duras (p. ej., álamo y álamo) y las maderas blandas (p. ej., abeto y bálsamo) con bajo contenido de lignina y extractivos se pueden blanquear a un nivel de brillo más alto que el pino y el cedro, que son más resinosos.