La biotecnología en la industria del papel

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las astillas obtenidas tienen tamaños muy variables y el proceso de preparación de pasta de papel requiere unas dimensiones específicas, es necesario realizar un proceso de cribado para clasificarlas según su longitud y grosor (1).

2.2. Elaboración de la pasta

En lo que a la elaboración de la pasta se refiere hay que destacar que existen diferentes tipos de pasta, las cuales reciben su nombre según el proceso de producción (Figura 2).

Figura 2: Esquema general de los tipos de pasta y los procesos más importantes por los cuales se elaboran.

2.2.1. Pasta mecánica en molinos de piedra

El proceso consiste en la acción mecánica de frotamiento de un disco giratorio (molino), originariamente de piedra, sobre los troncos de madera (2).

Los troncos se someten a la acción abrasiva del molino (que está parcialmente sumergido y rociado con agua para evitar sobrecalentamientos), que a su vez hace elevar su temperatura hasta los 150 °C. Con esta temperatura se consigue fluidificar la lignina y permite la separación de las fibras, las cuales pasan a través de unas ranuras situadas en el propio molino, consiguiendo así una suspensión de fibras en agua (2).

La lignina que une la celulosa a la hemicelulosa no se disuelve, simplemente se ablanda, permitiendo que las fibras se asientes fuera de la estructura de la madera (1). Con este procedimiento no es posible separar la lignina completamente, debido a esto, los rendimientos de pulpa a madera son muy altos, del orden del 90 al 95% (2).

Actualmente es un proceso apenas utilizado ya que el papel que se puede obtener es de mala calidad (resistencia y blancura). Sin embargo es un proceso barato y relativamente poco contaminante (en comparación a métodos químicos) (2).

2.2.2. Pasta mecánica con refinadores mecánicos

Este proceso se basa en la separación de las fibras de la madera por medio de fuerzas de cizalladura en un molino de discos de fricción, denominados refinadores mecánicos. Para introducir la madera en los refinadores, es necesario primero someter a los troncos de árbol a un proceso de astillado, el cual consiste en el corte y molienda de la madera hasta reducirla a partículas de pequeño tamaño (astillas), del orden de centímetros. Una vez obtenidas las astillas, éstas se introducen en los refinadores (2).

La pasta obtenida por el proceso con refinador mecánico es de mayor calidad que la pasta de molino de piedra ya que las fibras que la componen es más uniforme en tamaño y forma (2).

Como el proceso en molinos de piedra, éste con refinadores mecánicos produce una pulpa con un alto rendimiento 90 % (2). En este caso la lignina tampoco se separa de las fibras celulósicas dando como resultado un papel con poca resistencia mecánica.

2.2.3. Procesos semiquímicos de pulpa

Los procesos de producción de pulpa de papel por medios semiquímicos implican aquellos procedimientos donde se utilizan etapas de tratamientos químicos y etapas de procesado mecánico (2).

Con tal de mejorar las propiedades de la fibra (recuérdese que el papel obtenido por medios puramente mecánicos era de poca resistencia mecánica) es imprescindible recurrir a métodos de pretratamiento químico (2).

En la actualidad son métodos en su mayoría en desuso, sin embargo, conviene señalar algunas características de los mismos.

2.2.3.1. Procesos a la sosa fría

Consiste en el refinado mecánico de las astillas una vez remojadas en una disolución de sosa, durante un período de tiempo de entre 30 y 120 min. De esta forma, las astillas se ablandan debido a la absorción acelerada que experimenta la hemicelulosa y las zonas amorfas de la estructura celulósica, produciendo una hinchazón de las mismas que debilita la estructura de la madera (2).

El rendimiento del proceso está entre 85 y 92 %, y el consumo de sosa es de 60 kg por cada tonelada de pulpa para la producción de papel de periódico (2).

2.2.3.2. Proceso al sulfito básico

El licor empleado para la extracción está compuesto de sulfito sódico (Na2SO3) y por una serie de productos que consigan regular el pH del medio a valores de entre 9 y 12; estos compuestos son Na2CO3, NaOH y Na2S. La acción del sulfito en medio básico es similar a la de la sosa, es decir, acelera el proceso de hidratación de la celulosa, y por consiguiente ablanda la madera, pero presenta la ventaja frente a ésta de producir pulpas más blancas y generar papeles más resistentes (2).

El rendimiento del proceso, expresado en porcentaje de pulpa obtenido por cantidad de madera empleada, se sitúa en torno al 60 % (2).

2.2.3.3. Proceso al bisulfito

Como su nombre indica, el proceso emplea bisulfito sódico para promover la separación de la lignina de las fibras celulósicas en una etapa previa al refinado mecánico final. El bisulfito sódico sobre la lignina produce la sulfonación de las moléculas de lignina, generando ácidos lignosulfónicos, que son más hidrofílicos, de manera que la fibra puede hincharse por la absorción de agua (2).

Dependiendo del tiempo de impregnación al que se someta la madera al bisulfito sódico, se podrá regular el rendimiento y la calidad de la pulpa resultante. Con tiempos altos de impregnación se obtienen bajos rendimientos (45 a 60%) pero buena calidad y resistencia mecánica. A tiempos cortos de impregnación, los resultados son opuestos, altos rendimientos pero baja calidad y resistencia.

2.2.3.4. Proceso al sulfito ácido

En este proceso se emplea una disolución de sulfito sódico a la que se le agrega cierta cantidad de SO2. Esta mezcla, sobre la madera, produce el mismo efecto que el bisulfito sódico, es decir hace, la madera absorba más agua y la lignina puede separarse con mayor facilidad (2).

La ventaja principal sobre el anterior proceso (bisulfito sódico) es el tiempo global del proceso, ya que éste puede ser hasta tres veces menor. Además se obtiene mayor blancura de la pasta (2).

2.2.3.5. Proceso al sulfato

Es un proceso similar al de la sosa fría, pero se utiliza una mezcla llamada Kraft o licor Kraft. Como resultado se obtienen