Influência do álcali efetivo residual do cozimento kraft de eucalipto no rendimento, na branqueabilidade e na composição química da polpa e da lignina residual

Abstract

O impacto do álcali efetivo residual (AER) e do grau de deslignificação da polpa no rendimento da polpa kraft de eucalipto, branqueabilidade, e na sua composição química, particularmente para os grupos hidroxílicos e carboxílicos da lignina, analisados por espectroscopia de RMN de 31 P, foi investigado neste estudo. Foram avaliados neste estudo as madeiras de Eucalyptus globulus x Eucalyptus nitens hybrid, Eucalyptus nitens, Eucalyptus globulus e Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis hybrid. As madeiras de eucalipto foram cozidas com números kappa de 14 ± 1, 18 ± 1, 22 ± 1 e 26 ± 1, utilizando duas faixas diferentes de álcali efetivo residual(AER): baixo-AER (1-2 g L -1 ) e alto-AER (8-9 g L -1 ). Em geral, os cozimentos com baixo teor de AER levam a polpas com maior rendimento, maior viscosidade, maior teor de xilanas, e menor teor de ácido hexenurônico (HexA) e menor alvura, em relação as polpas cozidas emalto-AER. Além disso, os cozimentos com baixo teor de AER requereram cerca de 20% menos de álcali efetivo para atingir o número kappa alvo, apesar de demandarem cerca de 50% mais fator-H. Tendências semelhantes foram observadas para todas as madeiras e os números kappa avaliados, mas o grau de deslignificação variou substancialmente entre as madeiras;E. globulus foi a madeira mais fácil de deslignificar. Houve uma tendência de maior rendimento de polpa marrom para os cozimentos terminados em um elevado número kappa, na faixa de 14-26, mas o rendimentodepurado livre de lignina e HexA foram aproximadamente semelhantes na faixa de kappa de 18-26 para um dado tipo de madeira. A lignina remanescente nas polpas a partir do cozimento do híbrido de E. urophylla x E. grandis em baixo-AER (1-2 g L -1 ) e alto- AER (8-9 g L -1 ) foi analisada para os grupos hidroxílicos e carboxílicos. Em ambos os cenários, as comparações foram feitas com polpas de número kappa variando na faixa de 14-26. As ligninas residuais da polpa foram isoladas por lignina enzimática celulolítica (CEL) e suas distribuições de grupos funcionais foram examinadas usando a espectroscopia de RMN de 31 P. Análises de ligninas residuais indicaram que as polpas a partir dos cozimento combaixo-AER possui altos teores de grupos hidroxílicos alifáticos, exceto para as polpas de númerokappa 14, maiores teores de grupos hidroxílicos fenólicos e grupos carboxílicos em relação as polpas derivadas de cozimentos com alto-AER.As polpas de cozimento com baixo teor de AERem relação às de alto-AER apresentarameficiência do estágio-O ligeiramente maior (2% a 4%), apesar de exigirem 5% a 10% mais cloro ativo total (CAT) para alcançar a alvura desejada de 90% ISO quando branqueada pela sequência D(EP)D. No entanto, a estabilidade de alvura da polpa foi pouco afetada. A branqueabilidadedas polpas produzidas a partir de cozimentos em baixo-AERforam menores do que para as polpas produzidas a partir de cozimentos em alto-AER, principalmente quando considerado o intervalo de número kappa de 22 a 26, para um determinado tipo de madeira.

The impact of residual effective alkali (REA) and pulp delignification degree on Eucalyptus kraft pulp yield, bleachability, and in the chemical composition, particularly for lignin hydroxyl and carboxyl groups analyzed by quantitative 31 P- NMR spectroscopy was investigated in this study. Itwas evaluated in this study the woods of Eucalyptus globulus x Eucalyptus nitens hybrid, Eucalyptus nitens, Eucalyptus globulus and Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis hybrid. The eucalypt woods were cooked to kappa numbers of 14±1, 18±1, 22±1 and 26±1 using two different ranges of REA, namely: Low-REA (1-2 g L -1 ) and High-REA (8-9 g L - ). In general, the low-REA cooks lead to pulps of higher yield, viscosity and xylans content and lower brightness and hexenuronic acid (HexA) content, in relation to the high-REA cooks. In addition, the low-REA cooks required about 20% less effective alkali to achieve the target kappa, in spite of demanding about 50% more H-factor. Similar trends were observed for the other woods and kappa values evaluated, but the level of gains varied substantially among woods and delignification degrees. Among the various woods, E. globulus was the easiest to delignify. There was a trend of higher brown pulp yield for the cooks terminated at higher kappa in the range of 14-26, but the lignin-HexA free screen yields were about similar in the kappa range of 18-26 for a given wood type. The lignin remaining in the pulps fromE. urophylla x E. grandis hybrid cooked in Low-REA (1-2 g L -1 ) and High- REA (8-9 g L -1 ) were analyzed for hydroxyl and carboxyl groups. In both case scenarios, the comparisons were done with pulps of kappa number varying in the range of 14-26. The pulp residual lignins were isolated by cellulolytic enzyme lignin (CEL) and their functional group distributions examined using quantitative 31P-NMR. Analysis of residual lignins isolated from Low-REA and High-REA cooking of kappa number 14, higher contents of phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups in relation to the high-REA pulps.The pulps from low-REA cooks showed slightly higher O-stage efficiency (2%-4%), in spite of demanding about 5% to 10% more total active chlorine (TAC) for attaining the target brightness of 90% ISO when bleached by D(EP)D sequence.Howeveer,pulp brightness stability was somewhat affected. Bleachability for the pulps produced from low-REA were smaller than those from high-REA cooks,mainly in the kappa number range of 22 to 26, for a given wood type.