O branqueamento é um processo de vários estágios que refina e ilumina a polpa crua. O objetivo é dissolver (pastas químicas) ou modificar (pastas mecânicas) a lignina de cor marrom que não foi removida durante a polpação, mantendo a integridade das fibras da polpa. Uma fábrica produz celulose personalizada variando a ordem, a concentração e o tempo de reação dos agentes de branqueamento.
Cada etapa de branqueamento é definida pelo seu agente de branqueamento, pH (acidez), temperatura e duração (tabela 1). Após cada estágio de branqueamento, a polpa pode ser lavada com soda cáustica para remover os produtos químicos usados no branqueamento e a lignina dissolvida antes de passar para o próximo estágio. Após o último estágio, a polpa é bombeada através de uma série de peneiras e limpadores para remover quaisquer contaminantes como sujeira ou plástico. Em seguida, é concentrado e encaminhado para armazenamento.
Tabela 1. Agentes clareadores e suas condições de uso
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Símbolo |
Concentração |
pH |
Consistência* |
Temperatura |
Tempo (h) |
|
|
Cloro (Cl2) |
C |
2.5-8 |
2 |
3 |
20-60 |
0.5-1.5 |
|
Hidróxido de sódio (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 sódio (NaOCl) |
H |
1-2 |
9-11 |
10-12 |
30-50 |
0.5-3 |
|
Oxigênio (O2) |
O |
1.2-1.9 |
7-8 |
25-33 |
90-130 |
0.3-1 |
|
Peróxido de hidrogênio (H2O2) |
P |
0.25 |
10 |
12 |
35-80 |
4 |
|
O ozônio (O3) |
Z |
0.5-3.5 |
2-3 |
35-55 |
20-40 |
<0.1 |
|
Lavagem ácida (SO2) |
A |
4-6 |
1.8-5 |
1.5 |
30-50 |
0.25 |
|
ditionito de sódio (NaS2O4) |
Y |
1-2 |
5.5-8 |
4-8 |
60-65 |
1-2 |
* Concentração de fibra em solução aquosa.
Historicamente, a sequência de branqueamento mais comum usada para produzir celulose kraft branqueada de qualidade comercial é baseada no processo CEDED de cinco estágios (consulte a tabela 1 para a definição dos símbolos). As duas primeiras etapas do branqueamento completam o processo de deslignificação e são consideradas extensões da polpação. Devido a preocupações ambientais sobre orgânicos clorados em efluentes de fábricas de celulose, muitas fábricas substituem o dióxido de cloro (ClO2) para uma porção do cloro (Cl2) usado na primeira etapa do clareamento (CDEDED) e usar oxigênio (O2) pré-tratamento durante a primeira extração cáustica (CDEODE). A tendência atual na Europa e na América do Norte é a substituição completa por ClO2 (por exemplo, DEDED) ou eliminação de ambos Cl2 e ClO2. Onde ClO2 é usado, dióxido de enxofre (SO2) é adicionado durante a fase final de lavagem como um “anticloro” para parar o ClO2 reação e controlar o pH. Sequências de branqueamento sem cloro recém-desenvolvidas (por exemplo, OAZQP, OQPZP, onde Q = quelação) usam enzimas, O2, ozônio (O3), peróxido de hidrogênio (H2O2), perácidos e agentes quelantes, como o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). O branqueamento totalmente sem cloro foi adotado em oito fábricas em todo o mundo em 1993. Como esses métodos mais novos eliminam as etapas de branqueamento ácido, a lavagem ácida é uma adição necessária aos estágios iniciais do branqueamento kraft para permitir a remoção de metais ligados à celulose.
As polpas de sulfito são geralmente mais fáceis de branquear do que as polpas kraft devido ao seu menor teor de lignina. Sequências curtas de branqueamento (por exemplo, CEH, DCEHD, P, HP, EPOP) podem ser usadas para a maioria dos tipos de papel. Para polpas de sulfito de grau solúvel usadas na produção de rayon, celofane e assim por diante, tanto a hemicelulose quanto a lignina são removidas, exigindo sequências de branqueamento mais complexas (por exemplo, C1C2ECHDA). A lavagem ácida final é tanto para controle de metais quanto para propósitos de anticloro. A carga de efluentes para polpas de sulfito de grau de dissolução é muito maior porque grande parte da madeira bruta é consumida (rendimento típico de 50%) e mais água é usada.
O termo brilho é usado para descrever o branqueamento de polpas mecânicas e outras polpas de alto rendimento, porque elas são branqueadas pela destruição de grupos cromóforos sem dissolução da lignina. Os agentes clareadores incluem H2O2 e/ou hidrossulfito de sódio (NaS2O4). Historicamente, o hidrossulfito de zinco (ZnS2O4) era comumente usado, mas foi amplamente eliminado por causa de sua toxicidade no efluente. Agentes quelantes são adicionados antes do branqueamento para neutralizar quaisquer íons metálicos, evitando assim a formação de sais coloridos ou a decomposição de H2O2. A eficácia do branqueamento mecânico da pasta depende da espécie de madeira. Madeiras duras (por exemplo, álamo e choupo) e madeiras macias (por exemplo, abeto e bálsamo) com baixo teor de lignina e extrativos podem ser branqueadas para um nível de brilho mais alto do que o pinho e o cedro, mais resinosos.