Uso de antraquinona na deslignificação Kraft como forma de minimizar o impacto ambiental causado pelos compostos de enxofre

Abstract

Resumo: A produção de polpa celulósica é de grande importância nas indústrias de celulose e papel e na economia brasileira, uma vez que o Brasil se destaca mundialmente por sua elevada produção e exportação de papel. Dentre as várias operações unitárias que constituem o processo de obtenção de celulose, a mais crítica é com certeza a que envolve as reações químicas no reator, pois é principalmente nessa etapa que se define a qualidade da polpa produzida, assim como pode tornar mais fácil as etapas posteriores, ou seja, o branqueamento e a recuperação química dos produtos residuais. A recuperação química é constituída pelos processos de evaporação do licor negro, pela queima de sólidos na caldeira de recuperação e a etapa de caustificação. No Brasil, o método mais utilizado para a produção de celulose é o processo Kraft, o qual apresenta como vantagens a alta qualidade da polpa produzida e o fato de ser possível a recuperação de produtos químicos residuais. Como desvantagem desse processo tem-se o baixo rendimento e o considerável impacto ambiental causado pela utilização do sulfeto de sódio no licor de cozimento, o qual leva à formação de gases a base de enxofre, sendo estes grandes poluentes. Nesse sentido foi desenvolvido um esquema experimental constando de um digestor com câmeras individuais e um analisador de gases. Utilizou-se como aditivo a antraquinona, em substituição parcial ao sulfeto de sódio, no cozimento da madeira de Eucalyptus grandis, com diversos teores de sulfeto de sódio (0%, 14%, 21% e 28%) para verificar o efeito desta adição no grau de deslignificação, e nos rendimentos bruto e depurado do processo. O Fator H mantido constante em todos os cozimentos foi definido para se atingir valores aproximados de número kappa igual a 30. Para o grau de deslignificação observou-se que para o mesmo teor de sulfeto de sódio houve uma redução no número kappa e que conforme se aumentava o teor de sulfeto de sódio essa tendência se tornava menor. Quanto ao rendimento bruto observou-se que ocorreram ganhos com a adição de antraquinona em todos os níveis de sulfeto de sódio. Para o rendimento depurado houve a mesma tendência, ou seja, houve ganhos. O menor teor de sulfeto de sódio aplicado no licor de cozimento mostrou ser uma possibilidade interessante para diminuir o impacto ambiental do processo Kraft, pois se conseguiu uma redução significativa na formação dos gases, SO2 e H2S, que são os principais responsáveis pelo odor característico das indústrias de papel e celulose. Foi verificado ainda que para valores de Fator H constante, a carga de antraquinona aplicada e a respectiva redução no teor de sulfeto de sódio influenciaram os parâmetros avaliados do processo Kraft, podendo dessa forma obter polpas celulósicas no padrão desejado causando um menor impacto ambiental com a redução dos gases derivados do enxofre.

Abstract: The production of pulp is very important in pulp and paper industries. Brazil stands out worldwide for its high production and export of paper. Among the various unit operations that constitute the process of obtaining cellulose, the most critical is certainly the one involving chemical reactions in the reactor, it is mainly at this stage that defines the quality of pulp produced, and may make it easier for later stages, ie, bleaching and chemical recovery of waste products. The chemical recovery process consists of the evaporation of black liquor, in the burning of the solids in the recovery boiler and causticizing step. In Brazil, the most widely used method for the production of pulp is the Kraft process, which has advantages such as high-quality pulp produced and the fact that it is possible to regenerate residual chemicals. The disadvantage of this process is the low yield and considerable environmental impact caused by the use of sodium sulfide in the cooking liquor, which leads to the formation of sulfur-based gases, which are major polluters. So, an experimental scheme was developed consisting of a digester with individual cameras and a gas analyzer. It was used as an additive to Anthraquinone in the partial replacement of sodium sulfide in the cooking of Eucalyptus grandis with various concentrations of sodium sulfite (0%, 14%, 21% and 28%) to determine the effect of this addition the degree of delignification, yield and the screened yield. The Factor H kept constant in all cooking was set to achieve approximate values of kappa number equal to 30. For the degree of delignification was observed that for the same amount of sodium sulfide was a reduction in kappa number and as it increased the sodium sulfide content this trend became less. The yield showed that gains occurred with the addition of anthraquinone at all levels of sodium sulfide. For the screened yield the same trend, ie, there were gains. The lower content of sodium sulfide used in cooking liquor proved to be an interesting possibility to reduce the environmental impact of the Kraft process, because it was possible a significant reduction in the formation of gases, SO2 and H2S, which are primarily responsible for the characteristic odor of pulp and paper industries. It was also verified that for values of factor H in the load applied and its anthraquinone reduction in the sodium sulfide content influenced the evaluated parameters of the Kraft process and can thereby obtain the desired pattern pulps causing less environmental impact by reducing gas sulfur derivatives.