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https://hdl.handle.net/20.500.12008/28810
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Title: | Valorización de la madera de Pino mediante la producción de pulpa para papel de embalaje |
Authors: | Palombo, Viviana |
Obtained title: | Magíster en Ingeniería Química |
University or service that grants the title: | Universidad de la República (Uruguay). Facultad de Ingeniería |
Tutor: | Clavijo, Leonardo Cabrera, María Noel Dieste, Andrés |
Type: | Tesis de maestría |
Keywords: | Pinus taeda, Kraft, Pulpa marrón, Propiedades papeleras |
Issue Date: | 2021 |
Abstract: | En el año 2017, la Oficina de Planeamiento y Presupuesto (OPP) llevó adelante un trabajo con el fin de conseguir un mejor desarrollo del complejo industrial maderero-forestal-celulósico, en el cual el grupo de Ingeniería de Procesos Forestales participó como contrapartida técnica. En dicho estudio se encontró que para potenciar el desarrollo de la madera de pino es necesario un procesamiento integral. Como una de las opciones se evaluó que es económicamente rentable la instalación de una planta de papel de embalaje, que produzca 330.000 toneladas anuales de pulpa de celulosa marrón a partir de madera de pino con el método kraft. La madera de pino fue seleccionada como materia prima debido a que existe acumulación en las plantaciones sin destino comercial. Actualmente se emplea una pequeña fracción de ellas (turno final), para la producción de madera aserrada y productos de ingeniería de madera, como láminas de contrachapado con bajo valor agregado. Las industrias de transformación mecánica de madera producen un gran volumen de subproductos en forma de chips, con valor agregado casi nulo, los cuales son utilizados exclusivamente como biomasa para la producción de energía eléctrica. El 85% de estos chips, presentan una distribución de tamaño adecuado para ser utilizados como materia prima del proceso kraft. La madera de raleo, generada propiamente del manejo forestal, tampoco presenta destino comercial. La madera de raleo, los chips subproductos de aserradero y la madera de turno final, presentan composiciones químicas similares. La producción de papel de embalaje se ve incrementada por el aumento en el consumo de los productos a nivel mundial. Esto se debe a una mejora en la calidad de vida, que permite el acceso a nuevos productos y el desarrollo del mercado internacional, en el cual se utiliza un volumen importante de empaques, sumado a una tendencia hacia el uso de materiales biodegradables. Esta tesis hace foco en analizar condiciones de cocción y las propiedades mecánicas de la pulpa marrón, como principal insumo para la producción de papel de embalaje, a partir de madera de pino uruguaya. En los siguientes ítems se analiza el mercado de pulpa y papel mundial, así como la disponibilidad de madera y la matriz energética en Uruguay. Finalmente se estudian distintas condiciones de cocción, seleccionando aquellas que permitan obtener pulpa marrón y se realizarán pruebas a escala de laboratorio para definir cuál e las condiciones ensayadas produce una pulpa con mejores propiedades. El trabajo experimental demuestra que es posible producir pulpa kraft marrón (valor de número kappa 80) a partir de las tres materias primas mencionadas. Los chips subproducto de aserradero y la madera de raleo requieren las mismas condiciones de pulpeo (carga de álcali 14% como Na2O y factor H 1.260) mientras que la madera de turno final requiere condiciones más leves (carga de álcali 14% como Na2O y factor H 1.080). Al comparar las muestras de pulpa obtenidas experimentalmente con muestras comerciales, se observa que presentan propiedades papeleras similares. Los grados de refino utilizados (expresados como revoluciones del PFI) permitieron obtener valores de índice de resistencia a la tracción e índice de resistencia al desgarro en las hojas producidas con pulpas experimentales, comparables con valores de las hojas comerciales. In 2017, the Planning and Budget Office (OPP) carried out a study in order to improve the development of the wood-forestry-cellulosic industrial complex, in which the Forest Process Engineering group participated as a technical counterpart. In this study, it was found that to enhance the development of pine wood, comprehensive processing is necessary. As one of the options, the installation of a wrapping paper plant, which produces 330,000 tons per year brown pulp from pine wood with the kraft method, was evaluated as economically profitable. Pine wood was selected as a raw material because there is accumulation in plantations with no commercial destination. Currently a small fraction is used (final shift), for the production of sawn wood and wood engineering products, such as plywood sheets with low added value. The mechanical wood transformation industries produce a large volume of by-products in the form of chips, with almost zero added value, which are used exclusively as biomass for the production of electrical energy. 85% of these chips have a suitable size distribution to be used as raw material in a kraft process. The thinning wood, generated properly from forest management, does not present a commercial destination either. Thinning wood, sawmill by-product chips, and end-shift wood have similar chemical compositions. It is possible to produce brown kraft pulp (kappa number value 80) from the three raw materials. Sawmill by-product chips and thinner wood require the same pulping conditions (14% alkali loading as Na2O and 1,260 H factor) while final shift wood requires milder conditions (14% alkali loading as Na2O and factor H 1,080).The production of wrapping paper is intensified or expanded by the increase in the consumption of the product worldwide. This is due to an improvement in the quality of life, which allows access to new products and the development of the international market, in which a significant volume of packaging is used, added to a trend towards the use of biodegradable materials. When comparing the experimentally obtained pulp samples with commercial samples, they were found to have similar paper-making properties. The refining grades used (expressed as PFI revolutions) made it possible to obtain values of the tensile strength index and the tear resistance index in the sheets produced with experimental pulps, comparable with values of the commercial sheets. This thesis focuses on analyzing cooking conditions and the mechanical properties of brown pulp, as the main input for the production of packaging paper, from Uruguayan pine wood. The following items analyze the world pulp and paper market, as well as the availability of wood and the energy matrix in Uruguay. Finally, different pulping conditions will be analyzed, selecting those that will obtain brown pulp and laboratory-scale tests will be carried out to define which of the tested conditions will produce a pulp with better properties. |
Publisher: | Udelar.FI. |
ISSN: | 1688-2792 |
Citation: | Palombo, V. Valorización de la madera de Pino mediante la producción de pulpa para papel de embalaje [en línea]. Tesis de maestría. Montevideo : Udelar. FI. IIQ, 2021. |
License: | Licencia Creative Commons Atribución - No Comercial - Sin Derivadas (CC - By-NC-ND 4.0) |
Appears in Collections: | Tesis de posgrado - Instituto de Ingeniería Química |
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