ES2372379A1 - Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos. - Google Patents

Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos. Download PDF

Info

Publication number
ES2372379A1
ES2372379A1 ES201031000A ES201031000A ES2372379A1 ES 2372379 A1 ES2372379 A1 ES 2372379A1 ES 201031000 A ES201031000 A ES 201031000A ES 201031000 A ES201031000 A ES 201031000A ES 2372379 A1 ES2372379 A1 ES 2372379A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
mlc
treatment
delignification
bleaching
application
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201031000A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2372379B1 (es
Inventor
Maria Eugenia Eugenio Martin
Juan Carlos Villar Gutierrez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Instituto Nacional de Investigacion y Tecnologia Agraria y Alimentaria INIA
Original Assignee
Instituto Nacional de Investigacion y Tecnologia Agraria y Alimentaria INIA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instituto Nacional de Investigacion y Tecnologia Agraria y Alimentaria INIA filed Critical Instituto Nacional de Investigacion y Tecnologia Agraria y Alimentaria INIA
Priority to ES201031000A priority Critical patent/ES2372379B1/es
Priority to BR112012033734A priority patent/BR112012033734A2/pt
Priority to PCT/ES2011/070461 priority patent/WO2012001195A1/es
Priority to UY0001033471A priority patent/UY33471A/es
Publication of ES2372379A1 publication Critical patent/ES2372379A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2372379B1 publication Critical patent/ES2372379B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/006Pulping cellulose-containing materials with compounds not otherwise provided for
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10Bleaching ; Apparatus therefor
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/12Bleaching ; Apparatus therefor with halogens or halogen-containing compounds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/147Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications
    • D21C9/153Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications with ozone
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/16Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
    • D21C9/163Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds with peroxides

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

La presente invención hace referencia a un procedimiento para deslignificar una pasta de fibras de celulosa o cualquier otro material lignocelulósico (MLC) que comprende, al menos, un pre-tratamiento de dicho MLC mediante su refinación, junto con un pre-tratamiento de dicho MLC con urea o alguno de sus compuestos derivados. Se consigue con ello facilitar el acceso, tanto a enzimas como a reactivos químicos, al interior de las fibras celulosa, consiguiendo una mayor deslignificación y blanqueado, reduciéndose a la vez la cantidad de reactivos y la contaminación en efluentes.

Description

Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Campo de la invención
La presente invención hace referencia a un procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos (en adelante, MLC) aplicable, entre otros procesos, en el blanqueo de pastas de papel, y más concretamente en la deslignificación de pastas kraft de celulosa, mediante una combinación de pre-tratamientos físicos y químicos.
Antecedentes de la invención
Entre las diferentes técnicas conocidas para la fabricación industrial de papel, una de las más utilizadas en la actualidad es la producción de pastas mediante el proceso "kraft". Dicho proceso comprende la conversión de madera en una pasta compuesta por fibras de celulosa.
Es bien conocido que uno de los procesos más sensibles en la fabricación de pastas de celulosa mediante el proceso kraft es el blanqueo de dichas pastas, durante el cual las fibras, parcialmente deslignificadas en el pasteado previo, son sometidas a varias etapas de deslignificación para extraer la lignina residual que aún contienen, para obtener finalmente un papel que cumpla con los requisitos deseados de resistencia, homogeneidad y blancura, entre otras propiedades. Los diversos tratamientos conocidos para llevar a cabo la deslignificación de la pasta de celulosa hacen uso, habitualmente, de reactivos químicos basados en compuestos de cloro o compuestos oxigenados y, en técnicas más recientes, de enzimas xilanasas o lacasas.
Si bien los citados tratamientos son capaces de reducir el contenido en lignina de las pastas, existen, todavía, importantes problemas derivados de su utilización. Por una parte, a pesar de su eficacia, el blanqueo realizado mediante compuestos de cloro causa problemas medioambientales por la generación de cloroligninas tóxicas. Por otra, la sustitución de compuestos de cloro por compuestos oxigenados tampoco resulta completamente satisfactoria, dado que dichos compuestos oxigenados son menos selectivos que los clorados, degradando parcialmente las cadenas de celulosa y tienen, además, altos costes de producción. Por su parte, dentro de los tratamientos enzimáticos, la introducción de enzimas del tipo de la xilanasa en el blanqueo, muy empleada en el estado de la técnica, sólo es una solución parcial que mejora los resultados del blanqueo químico, pero que es aplicable sólo a algunas especies vegetales, tales como el eucalipto. Otro tipo de enzimas, tales como las lacasas, tienen la ventaja de ser más selectivas con la lignina, pero presentan
el inconveniente de su poca accesibilidad a la lignina residual, localizada mayoritariamente en el interior de la fibra.
La presente invención está orientada a resolver los problemas anteriormente citados, mediante el uso de una combinación de, al menos, un pre-tratamiento físico basado en la refinación de las pastas (entendida dicha refinación como el proceso mecánico para modificar la estructura de la fibra y provocar su hinchamiento, mediante un refinador de discos o sistemas similares), junto con un pre-tratamiento químico basado el uso de urea o uno de sus derivados, o en cualquier reactivo químico capaz de hinchar las fibras de celulosa, aplicándose dichos pre-tratamientos previamente al empleo de técnicas de blanqueo, ya sean dichas técnicas químicas o biológicas. Si bien el uso de urea, un producto conocido y de fabricación consolidada, ya ha sido propuesto como paso previo al blanqueo químico de pastas de celulosa (ver, por ejemplo, la solicitud de patente CA 1192704 A1), no se conoce referencia alguna sobre su uso previo a una etapa enzimática o en combinación con otros pre-tratamientos, como es el caso de la presente invención.
Tampoco se conoce la aplicación de esta combinación de pre-tratamientos para facilitar la deslignificación en la obtención de productos distintos de la pasta de celulosa, como es el caso de la obtención de etanol celulósico o del fraccionamiento de la biomasa lignocelulósica en un esquema de biorrefinerías para la fragmentación de biomasa.
Descripción breve de la invención
Un objeto de la presente invención es un procedimiento para deslignificar una pasta de fibras de celulosa o cualquier otro material lignocelulósico (MLC) que comprende, al menos, un pre-tratamiento de dicho MLC mediante su refinación, junto con un pre-tratamiento de dicho MLC con urea, o alguno de sus compuestos derivados. Se consigue con ello facilitar el acceso posterior del agente de blanqueo, ya sea éste un enzima o un reactivo químico, al interior de las fibras de celulosa, consiguiendo una mayor deslignificación y blancura, reduciéndose a la vez la cantidad de reactivos blanqueantes necesarios y, por ende, la contaminación de los efluentes.
Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo químico basado en la aplicación de cloro o alguno de sus compuestos derivados, tales como el hipoclorito de sodio o el dióxido de cloro.
Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo químico basado en la aplicación de uno o más compuestos oxigenados, tales como el oxígeno (O_{2}) o el ozono.
Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo químico basado en la aplicación de uno o más de los siguientes compuestos: peróxido de hidrógeno, perborato sódico, ácido peracético.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento de las fibras de celulosa mediante un blanqueo enzimático basado en la aplicación de uno o más tipos de enzimas y/o agentes mediadores de la oxidación de la lignina (preferentemente, acetosiringona).
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde el blanqueo enzimático comprende el uso de lacasa.
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde el blanqueo enzimático comprende el uso de xilanasa.
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la refinación comprendida en el pre-tratamiento de la pasta de celulosa se realiza aplicando una energía específica igual o inferior a 100000 Kwh/t de pasta seca.
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la aplicación de urea o de sus derivados en el pre-tratamiento del MLC se realiza con una concentración igual o inferior a 2 M.
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la aplicación de urea o de sus derivados en el pre-tratamiento del MLC se realiza con una concentración entre 2 M y 5 M.
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la aplicación de urea o de sus derivados en el pre-tratamiento del MLC se realiza con una concentración entre 5 M y 8 M.
Otro objeto de la invención es un procedimiento donde, adicionalmente, se realiza una extracción alcalina sobre la pasta sometida a tratamiento enzimático.
El campo de aplicación más inmediato de la presente invención es el blanqueo de pastas de celulosa, pero otras aplicaciones, tales como el fraccionamiento de biomasa lignocelulósica para biorrefinerías o para la producción de etanol celulósico se presentan como interesantes alternativas de aplicación del procedimiento de la invención.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción de la invención que sigue.
Descripción detallada de la invención
La presente invención comprende la combinación y la aplicación conjunta de, al menos, dos pre-tratamientos para el hinchamiento de las fibras del material lignocelulósico: un pre-tratamiento físico que comprende la refinación de las fibras (entendida dicha refinación como el proceso mecánico para modificar la estructura de la fibra y provocar su hinchamiento, mediante, por ejemplo, los refinadores de discos empleados en el estado de la técnica) y un pre-tratamiento químico que comprende la aplicación de uno o más agentes de hinchamiento, tales como, por ejemplo, la urea o alguno de sus derivados, tales como la tiourea, sobre dichas fibras. El empleo de la citada combinación de pre-tratamientos es aplicable tanto a procesos de blanqueo químico como de blanqueo enzimático, mejorando los rendimientos de cada uno de dichos procesos, utilizados individualmente o en combinación, y resulta efectiva para aumentar el acceso de los agentes de blanqueo al interior de las fibras de celulosa, optimizando así la eficacia del blanqueo y reduciendo su impacto medioambiental.
Si bien una aplicación directa de la presente invención se refiere al blanqueo de pastas de celulosa, otras realizaciones de la misma contemplan su aplicación a otras materias primas lignocelulósicas, tales como residuos agrícolas, residuos forestales o los de las industrias de su transformación. La invención es igualmente aplicable en aquellos casos en los que el producto a obtener no es una pasta de celulosa blanqueada, sino un material que deba ser deslignificado para la obtención del producto final, como es el caso del etanol celulósico o de cualquier otro derivado del esquema de biorrefinerías de biomasa.
El pre-tratamiento físico que comprende la invención consiste en la refinación de las fibras de celulosa, o de cualquier otro MLC, para provocar su hinchamiento. Dicha refinación se puede llevar a cabo con distinta intensidad, en función del tipo de papel que se desea obtener (opacidad, resistencia, porosidad, etc.). Preferentemente, el refinamiento comprende el uso de un refinador de discos o de cualquier otro equipo equivalente con el que se pueda aplicar distintas intensidades de refinación.
El pre-tratamiento químico que comprende la presente invención consiste en la aplicación de urea o de alguno de sus compuestos derivados, tales como la tiourea, a la pasta de celulosa (o a cualquier otro MLC) como etapa previa a la deslignificación y en combinación con el pre-tratamiento físico anteriormente descrito. De nuevo, en función de las necesidades de cada proceso concreto de deslignificación o blanqueo, el pre-tratamiento con urea se puede realizar en distintas concentraciones, durante diferentes periodos de tiempo, y para distintas consistencias de la pasta de celulosa/MLC.
La combinación de ambos pre-tratamientos (refinación y aplicación de urea o sus derivados) y su uso previo a la deslignificación o blanqueo del material, contribuye eficazmente a mejorar el rendimiento en la deslignificación/blanqueo, lo que reduce, por una parte, el consumo de reactivos, abaratando además los costes de producción y limitando su impacto medioambiental.
Ejemplos de las realizaciones de la invención
Como ejemplo de las posibles realizaciones de la invención, se describen a continuación diferentes técnicas de blanqueo que hacen uso de la combinación de pre-tratamientos antes descritos, partiendo de una pasta industrial obtenida mediante el proceso kraft, a partir de astillas de eucalipto.
En primer lugar, con el objetivo de determinar cuáles son las condiciones óptimas para la aplicación de la combinación de pre-tratamientos de la invención, aplicados al blanqueo químico y/o enzimático de la pasta de celulosa, se estudia previamente cuáles son las condiciones óptimas de cada uno de dichos pre-tratamientos, aplicados individualmente. También se estudian cuáles son las condiciones óptimas de los procesos de blanqueo químico y enzimático empleados posteriormente, analizados también de forma individual. El conjunto de los resultados individuales obtenidos
determina las condiciones que se emplean en la combinación de los pre-tratamientos con los procesos de blanqueo.
Para provocar el hinchamiento mecánico de las fibras, se recurre a refinarlas empleando un refinador de discos de laboratorio tipo PFI (Paper and Fiber Research Institute). Posteriormente a la refinación, se determinan las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, al estallido y al desgarro) y ópticas (blancura) de las pastas, refinándolas a 1000, 2000 y 3000 revoluciones, empleando la norma UNE-EN ISO 5264-2 (Internacional Organization for Standardization) o normas equivalentes. En la Tabla 1, a continuación, se incorporan las citadas propiedades mecánicas y ópticas, donde R1, R2 y R3 corresponden, respectivamente, a pastas refinadas a 1000, 2000 y 3000 revoluciones, correspondientes a una energía específica igual o inferior a 100000 Kwh/t de pasta seca, comparándolas con la pasta original sin refinar.
TABLA 1 Propiedades mecánicas y ópticas de las pastas obtenidas al refinar una pasta kraft industrial de eucalipto
1
Con el objetivo de determinar el efecto individual de la refinación sobre un blanqueo químico, tras dicha etapa de refinación (denotada en las Tablas del presente documento como "R"), se realiza un blanqueo con peróxido de hidrógeno, (denotado como "P"), de acuerdo a las siguientes condiciones: 5% de consistencia de la pasta (definida dicha consistencia como la cantidad en gramos de pasta seca por cada 100 gramos de reactivos totales), 90 minutos de procesado, 90ºC de temperatura, una concentración de peróxido de hidrógeno de 2% sobre pasta seca (denominada dicha concentración como s.p.s., y definida como la concentración en gramos sobre 100 gramos de pasta seca procesada), 1% s.p.s. de ácido dietilén triamino pentaacético (DTPA), 0,2% s.p.s. de MgSO_{4}, 1.5% de NaOH. El DTPA se emplea como agente complejante habitual en el estado de la técnica, para la eliminación de metales en la pasta de celulosa. Por su parte, el MgSO_{4} se utiliza como estabilizador del peróxido de hidrógeno y el NaOH tiene por función el mantenimiento de la disolución a un pH básico. Una vez establecidas las condiciones de la pasta, Se analizan las características del blanqueado midiendo su número kappa (siendo dicho número una medida indirecta del contenido de lignina de la pasta, definido mediante la norma UNE-50734 o norma equivalente), blancura (definida mediante norma UNE-57061 o norma equivalente) y viscosidad (definida mediante norma UNE-57039 o equivalente), así como la concentración del peróxido de hidrógeno residual existente en los efluentes para la determinación del consumo de peróxido de hidrógeno durante el proceso de blanqueo (Tabla 2).
TABLA 2 Características de las pastas y consumo de peróxido de hidrógeno tras los experimentos R+P
2
Por su parte, la determinación de las condiciones óptimas para el hinchamiento de las fibras por medios químicos se realiza añadiendo urea (denotado en la Tablas del documento como "U") y variando la concentración de urea, el tiempo de tratamiento y la consistencia de la pasta, de acuerdo a un diseño experimental factorial 3^{3} (27 experimentos). Las variables consideradas en dicho diseño son: concentración de urea 2 M, 5 M y 8 M, tiempo de tratamiento 2 h, 25 h y 48 h y consistencia de la pasta 5%, 10% y 15%. La temperatura se fija a 80ºC. Con objeto de evaluar en qué condiciones el tratamiento con urea, según el diseño antes propuesto, hace más eficaz un posterior blanqueo químico, se realiza un blanqueo con peróxido de hidrógeno en las mismas condiciones que aquéllas empleadas anteriormente para el pre-tratamiento físico por refinación: 5% consistencia, 90 minutos de tiempo de blanqueo, 90ºC de temperatura, 2% s.p.s. de peróxido de hidrógeno, 1% s.p.s. de DTPA, 0,2% s.p.s. de MgSO_{4} y 1,5% de NaOH. Posteriormente se evalúan las pastas blanqueadas (determinando su número kappa, blancura y viscosidad), así como los efluentes del blanqueo químico (peróxido de hidrógeno residual). Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 3, a continuación.
TABLA 3 Características de las pastas y consumo de peróxido de hidrógeno tras los experimentos U+P
3
Para evaluar el efecto de la combinación de los pre-tratamientos físicos y químicos sobre un blanqueo enzimático, se evalúa, como para el caso de un blanqueo exclusivamente químico, cuáles son las condiciones óptimas de realización. Dicho tratamiento enzimático se efectúa, preferentemente, mediante lacasa comercial (denotado en las Tablas como "L"), en las condiciones habitualmente aplicadas a este tipo de procesos (10% consistencia, 17,5% s.p.s. de lacasa, 1,5% s.p.s. de acetosiringona como mediador de la oxidación de la lignina, un pH de 6 y 6 kg/cm^{2} de oxígeno como activador de la oxidación), pero variando la temperatura y tiempo de procesado (40ºC durante 120 min y 65ºC durante 30 minutos), atendiendo a la estabilidad de la enzima. Tras el tratamiento enzimático, se realiza una extracción alcalina (designada como "E") para disolver toda la lignina modificada en el tratamiento previo (5% consistencia, 2 h de procesado, 90ºC y 1,5% s.p.s. de NaOH). Finalmente, para comprobar la mejora que aportan estos tratamientos enzimáticos a un posterior blanqueo químico, se realiza un blanqueo con peróxido de hidrógeno (5% consistencia, 90 minutos de tratamiento, 90ºC de temperatura, 2% s.p.s. de peróxido de hidrógeno, 1% s.p.s. de DTPA, 0,2% s.p.s. de MgSO_{4}, 1,5% s.p.s. de NaOH), se caracterizan las pastas y se mide el consumo de reactivo químico (ver Tabla 4, a continuación).
TABLA 4 Características de las pastas y consumo de peróxido de hidrógeno tras los experimentos LE+P
4
De todos los resultados anteriormente mostrados, se concluye que el efecto sobre el blanqueo con peróxido de hidrógeno de la combinación de pre-tratamientos de hinchamiento comprendidos en la presente invención, es el siguiente:
\bullet
Pre-tratamiento físico: Refinadas las pastas a 1000, 2000 y 3000 revoluciones y sometidas a blanqueo con peróxido de hidrógeno, se observa que el pre-tratamiento físico, por sí solo y sin combinar con más pre-tratamientos provoca una leve deslignificación respecto a las pastas no sometidas a refinación. No obstante, las pastas pre-tratadas presentan menor blancura. Adicionalmente, las características físicas de las hojas de papel obtenidas a partir de pastas refinadas mejoran al aplicarse la refinación, aunque este hecho es bien conocido en la industria de celulosa. Concretamente, la pasta refinada a 3000 revoluciones es la pasta que presenta mejores resultados globales.
\bullet
Pre-tratamiento químico: Tras el blanqueo posterior con peróxido de hidrógeno de las pastas obtenidas según el diseño experimental, se observa deslignificación en todas las pastas que han sido pre-tratadas con urea. Sin embargo, tiempos de pre-tratamiento prolongados suponen mayor oscurecimiento de las pastas que sus respectivos controles, mientras que a tiempos cortos, se consiguen aumentos de blancura de hasta 5%ISO respecto a la pasta blanqueada sin el pre-tratamiento. Las consistencias altas (10%-15%) hacen que tanto la deslignificación como la blancura mejoren. Dentro de los intervalos de variables estudiados, las mejores condiciones para obtener pastas blancas y bien deslignificadas son 120 minutos de pre-tratamiento, consistencia 15% y concentración de urea 8 M.
\vskip1.000000\baselineskip
Por otro lado, en cuanto a los ensayos enzimáticos, se puede concluir que los mejores resultados en cuanto a propiedades ópticas, deslignificación y consumo de peróxido de hidrógeno se obtienen a 40ºC (baja temperatura) durante 120 minutos (tiempo largo), donde no se registran pérdidas importantes de viscosidad (sin merma en la calidad de la celulosa).
Una vez establecidas las condiciones óptimas de cada pre-tratamiento (refinación a 3000 revoluciones y aplicación de urea durante 120 minutos a concentración 8 M y con el 15% de consistencia) empleado individualmente, se prueban, a modo de ejemplo, las siguientes secuencias de pre-tratamientos y tratamientos de blanqueo en combinación, para evaluar el efecto conjunto de dichos pre-tratamientos, tanto sobre un blanqueo químico como uno enzimático:
\bullet
Combinación "RULEP": Refinación, aplicación de urea, tratamiento enzimático con lacasa, extracción alcalina y blanqueo por peróxido de hidrógeno.
\bullet
Combinación "RLEUP": Refinación, tratamiento enzimático con lacasa, extracción alcalina, aplicación de urea, y blanqueo por peróxido de hidrógeno.
\bullet
Combinación "RUP": Se elimina la deslignificación con lacasa y su extracción alcalina y se comprueba el efecto del resto de pre-tratamientos sobre el blanqueo con peróxido de hidrógeno exclusivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
En la primera secuencia (RULEP), el hinchamiento químico (realizado mediante la aplicación de urea) se antepone a las etapas de deslignificación biológica (LE) y química (P). En la segunda secuencia, la etapa enzimática se antepone a la etapa de urea para verificar si ésta inactiva el tratamiento enzimático. La última secuencia, de la que se ha eliminado la etapa enzimática, tiene por objeto conocer el efecto que el hinchamiento (R+U) tiene exclusivamente sobre la etapa de deslignificación química.
Las condiciones aplicadas durante el blanqueo químico (mediante peróxido de hidrógeno) son 5% de consistencia, 90 minutos de tratamiento, 90ºC de temperatura, 2% s.p.s. de peróxido de hidrógeno, 1% s.p.s. de DTPA, 0,2% s.p.s. de MgSO_{4}, y 1,5% s.p.s. de NaOH. En cuanto al blanqueo enzimático, según las condiciones óptimas descritas en párrafos anteriores, se aplica un tiempo de procesado de 120 minutos a 40ºC de temperatura.
Los resultados obtenidos en las características de las pastas blanqueadas y en el consumo de peróxido de hidrógeno son los siguientes (Tabla 5):
TABLA 5 Características de las pastas y consumo de peróxido de hidrógeno tras las diferentes secuencias propuestas (R (refino), U (urea), L (lacasa), E (extracción alcalina), P (blanqueo con H_{2}O_{2}))
5
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en las Tablas 1-5, puede concluirse que un pre-tratamiento únicamente físico es capaz de mejorar la deslignificación y la blancura de un posterior blanqueo enzimático. Dicho pre-tratamiento, combinándose con un pre-tratamiento con urea, mejora la deslignificación de un posterior blanqueo químico. Por otro lado, puede también concluirse que un pre-tratamiento únicamente químico con urea mejora de forma más significativa la deslignificación y la blancura de un posterior blanqueo químico que de uno enzimático. Finalmente, a la luz de los resultados mostrados en la Tabla 5, se demuestra que la combinación de pre-tratamientos (refinación y pre-tratamiento con urea) aumenta la eficacia de la deslignificación tanto en blanqueos químicos convencionales como de blanqueos enzimáticos, respecto a los resultados obtenidos con cada pre-tratamiento utilizado individualmente. En particular, la secuencia RLEUP, que comprende un pre-tratamiento físico sobre el blanqueo enzimático y un pre-tratamiento químico sobre el blanqueo con peróxido de hidrógeno, es la secuencia que obtiene los mejores resultados en deslignificación y blancura.
Una vez descrita la presente invención y algunas de sus realizaciones preferentes, cabe resaltar que dichas realizaciones no han de ser consideradas como limitativas frente a variaciones de su diseño o en la combinación de los elementos empleados para el procesado de las pastas, así como frente a modificaciones en las condiciones físico-químicas de los procedimientos, tales como los tiempos de procesado, temperaturas, condiciones de pH, consistencia de la pasta, etc., siempre que dichas modificaciones no alteren la esencia de la invención, así como el objeto de la misma.

Claims (19)

1. Procedimiento para deslignificar un material lignocelulósico (MLC) que comprende, al menos, un pre-tratamiento de dicho MLC mediante su refinación mecánica, junto con un pre-tratamiento de dicho MLC con urea, o alguno de sus compuestos derivados.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante una deslignificación química basada en la aplicación de cloro o alguno de sus compuestos derivados.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante una deslignificación química basada en la aplicación de uno o más compuestos oxigenados.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante una deslignificación química basada en la aplicación de uno o más de los siguientes compuestos: oxígeno, ozono, peróxido de hidrógeno, perborato sódico, ácido peracético.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo enzimático basado en la aplicación de uno o más tipos de enzimas.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, donde el blanqueo enzimático comprende el uso de lacasa.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, donde el blanqueo enzimático comprende el uso de xilanasa.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-7, donde el blanqueo enzimático comprende un mediador de oxidación de la lignina.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, donde el mediador de oxidación de la lignina comprende la acetosiringona.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde la refinación comprendida en el pre-tratamiento de la pasta de celulosa se realiza aplicando una energía específica igual o inferior a 100000 Kwh/t de pasta seca.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la aplicación de urea o de sus derivados se realiza a una concentración igual o inferior a 2 M.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la aplicación de urea o de sus derivados se realiza a una concentración superior a 2 M e inferior a 5 M.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la aplicación de urea o de sus derivados se realiza con una concentración igual o superior a 5 M e igual o inferior a 8 M.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-9, donde, adicionalmente, se realiza una extracción alcalina sobre la pasta sometida a tratamiento enzimático.
15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde el MLC es una pasta de celulosa.
16. Método de obtención de papel que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
17. Método de obtención de etanol celulósico que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
18. Método de fraccionamiento de biomasa que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
19. Método de obtención de biocombustibles que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
ES201031000A 2010-06-28 2010-06-28 Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos. Expired - Fee Related ES2372379B1 (es)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201031000A ES2372379B1 (es) 2010-06-28 2010-06-28 Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos.
BR112012033734A BR112012033734A2 (pt) 2010-06-28 2011-06-27 processo para deslignificar um material lignocelulósico e métodos de obtenção de papel, de obtenção de etanol celulósico, de fracionamento de biomassa e de obtenção de biocombustíveis.
PCT/ES2011/070461 WO2012001195A1 (es) 2010-06-28 2011-06-27 Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos
UY0001033471A UY33471A (es) 2010-06-28 2011-06-28 Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201031000A ES2372379B1 (es) 2010-06-28 2010-06-28 Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2372379A1 true ES2372379A1 (es) 2012-01-19
ES2372379B1 ES2372379B1 (es) 2012-11-27

Family

ID=45401427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201031000A Expired - Fee Related ES2372379B1 (es) 2010-06-28 2010-06-28 Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos.

Country Status (4)

Country Link
BR (1) BR112012033734A2 (es)
ES (1) ES2372379B1 (es)
UY (1) UY33471A (es)
WO (1) WO2012001195A1 (es)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1192704A (en) * 1982-11-23 1985-09-03 Macmillan Bloedel Limited Process for bleaching chemical pulp
WO2003023142A1 (en) * 2001-09-10 2003-03-20 Codexis Inc. Enhancing laccase activity using pro-oxidants and pro-degradants

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1192704A (en) * 1982-11-23 1985-09-03 Macmillan Bloedel Limited Process for bleaching chemical pulp
WO2003023142A1 (en) * 2001-09-10 2003-03-20 Codexis Inc. Enhancing laccase activity using pro-oxidants and pro-degradants

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAMARERO S. ET AL. "Paper pulp delignification using laccase and natural mediators". Enzyme and Microbial Technology 40 (2007)1264-1271. *
CASTRO MARTINEZ, C. ET AL. "Biocombustibles: biomasa lignocelulósica y procesos de producción". Ide@s CONCYTEG. 02.12.2009. 54 (4): 1246-1270. ISBN: 978-607-95030-5-5. *
EUGENIO, M.E. ET AL. "Kraft pulp biobleaching using an extracellular enzymatic fluid produced by Pycnoporus sanguineus". Bioresource Technology. Available online: 25.10.2009. 101 (2010) 1866-1870. *

Also Published As

Publication number Publication date
UY33471A (es) 2012-01-31
ES2372379B1 (es) 2012-11-27
BR112012033734A2 (pt) 2016-11-22
WO2012001195A1 (es) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2008150426A (ru) Усовершенствованный способ производства целлюлозы, бумаги и картона
CN102174760A (zh) 一种沙柳化学机械法制浆工艺
CN105431586B (zh) 降低纤维素纸浆中的己烯糖醛酸含量
Torres et al. Effect of a novel enzyme on fibre morphology during ECF bleaching of oxygen delignified Eucalyptus kraft pulps
Moldes et al. Laccase–HBT bleaching of eucalyptus kraft pulp: Influence of the operating conditions
Dhiman et al. ‘Single lay out’and ‘mixed lay out’enzymatic processes for bio-bleaching of kraft pulp
JPH03174079A (ja) パルプ製造方法
Nguyen et al. Bleaching of kraft pulp by a commercial lipase: Accessory enzymes degrade hexenuronic acids
ES2392063T3 (es) Método de blanqueamiento de pulpas químicas de papel mediante tratamiento final de ozono a alta temperatura
SE0004438D0 (sv) Enviormentally-friendly fiberline for producing bleached chemical pulp
Gangwar et al. An eco-friendly approach: incorporating a xylanase stage at various places in ECF and chlorine-based bleaching of eucalyptus pulp
ES2372379A1 (es) Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos.
CN104611965A (zh) 一种桉木高白度半化学浆的制浆方法
Akgül et al. Effect of xylanase pretreatment on the kraft pulping of poplar
Maximino et al. Application of hydrolytic enzymes and refining on recycled fibers
Çiçekler et al. Effects of sodium borohydride on peroxide bleaching of Pinus brutia Ten. and wheat straw pulps
Santiago Improvements in ECF bleaching: Use of activated oxygen species and xylanase
CN104611964B (zh) 一种相思木亚硫酸盐法高白度半化学浆的制浆方法
Gangwar et al. Amenability of Acacia and Eucalyptus Hardwood Pulps to Elemental Chlorine-Free Bleaching: Application and Efficacy of Microbial Xylanase.
CA1129156A (en) Bleaching stilbene yellow dyed wood pulp
Zhou et al. How do xylanase and hot acid stages differ at enhancing elemental chlorine-free bleaching of hardwood kraft pulp?
ES2403371T3 (es) Blanqueo de pasta papelera
García-Fuentevilla et al. Refining and urea pretreatments to enhance biobleaching of eucalyptus kraft pulp
Moriya et al. Enzymatic bleaching of organosolv sugarcane bagasse pulps with recombinant xylanase of the fungus Humicola grisea and with commercial Cartazyme HS xylanase
Agnihotri et al. Effect of xylanases from C. disseminatus SW-1 NTCC-1165 on pulp and effluent characteristics during CEHH bleaching of soda-AQ bagasse pulp

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2372379

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20121127

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20211202