Molecular mass distribution of materials solubilized by xylanase treatment of Douglas-Fir kraft pulp

Irgazyme, a commercial xylanase preparation from Trichoderma longibrachiatum, and xylanase D a purified enzyme from Trichoderma harzianum E58 were tested for their ability to enhance peroxide bleaching of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii) kraft pulp. A treatment with Irgazyme caused a much larger increase in brightness than did xylanase D. A double xylanase treatment with Irgazyme, before and after peroxide bleaching, resulted in the highest final brightness. Alkaline extraction increased the brightness of Douglas-fir brownstock. Treatment with Irgazyme released more lignin and carbohydrates than did xylanase D. The molecular mass of the lignin extracted from Irgazyme-treated brownstock was much larger than that from the control pulp. The lignin-like macromolecules directly solubilized from peroxide bleached pulps were substantially larger than those solubilized from the brownstock, irrespective of whether they were produced during xylanase or control treatments. This indicates that different kinds of materials were solubilized when a xylanase treatment was applied at different points in the bleaching sequence and raises concerns about the role of lignin entrapment in the mechanism by which xylanase enhances peroxide bleaching.

Betrachtung der Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage vergleichend mit Energiespeicherlösung und einer Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage

[s.c.]

Estudi de la tractabilitat d'efluents procedents del blanqueig de polpa kraft

L’objectiu d’aquest projecte és centra en l’estudi de la tratabilitat dels efluentsprocedents del blanqueig de polpa kraft per tal de poder-los reutilitzar de nou a lafàbrica.

Synthesis and characterization of kraft lignin-based epoxy resins

Epoxidization is an interesting way to develop a new application of lignin and therefore to improve its application potential. In this work, kraft lignin-based epoxy resins were obtained by the epoxidization reaction, using the kraft lignin recovered directly from pulping liquor and modified by a methylolation reaction. The methylolated lignins were obtained by the reaction of original kraft lignin with formaldehyde and glyoxal, which is a less volatile and less toxic aldehyde. 1H-NMR spectroscopy showed that methylolated kraft lignin has more hydroxymethyl groups than glyoxalated kraft lignin. For the epoxidization reaction we studied the influence of the lignin:NaOH (w/w) ratio, temperature, and time of the reaction on the properties of the prepared epoxidized lignins. The structures of lignin-based epoxy resins were followed by epoxy index test and FTIR spectroscopy. Optimal conditions were obtained for lignin-based epoxy resin produced at lignin/NaOH = 1/3 at 70 ºC for 3h. Thermogravimetry analysis (TGA) revealed that the epoxidization enhances the thermal stability of lignins and may allow a wider temperature range for applications with lignin epoxy-PF blends

Propriedades físicas e químicas de solos incubados com resíduo alcalino da indústria de celulose

A indústria de celulose e papel descarta toneladas de resíduos com composição química variada. Certos resíduos estão sendo utilizados por produtores rurais para correção da acidez do solo, pois apresentam hidróxido em sua composição. Contudo, nenhum critério é adotado para quantificar a dose a ser utilizada, bem como para sua reaplicação, o que pode acarretar problemas de dispersão da argila, redução da estabilidade dos agregados e desbalanço de nutrientes, comprometendo, dessa forma, propriedades físicas e químicas dos solos. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades físicas e químicas de dois solos incubados com resíduo alcalino (dregs) da indústria de celulose. Foram utilizadas amostras da camada superficial de um Latossolo Bruno distrófico e de um Cambissolo Húmico alumínico incubadas com doses de resíduo alcalino equivalentes a 0, 12, 25, 35 e 50 % de carbonato de cálcio necessário para elevar o pH da camada de 0-20 cm para 6,0. Foram analisados: a estabilidade de agregados, argila dispersa em água, cátions trocáveis, pH e o ponto de efeito salino nulo (PESN). O resíduo alcalino reduziu o teor e a saturação por alumínio e aumentou o pH e os teores de cálcio, magnésio, potássio e sódio trocáveis. Aumentou o potencial elétrico negativo de ambos os solos, mas reduziu o grau de floculação da argila apenas do Cambissolo Húmico alumínico. Nesse solo, o grau de floculação foi negativamente relacionado com o potencial elétrico negativo (r = -0,93**). A redução do grau de floculação da argila se deve, provavelmente, à maior repulsão das partículas que apresentam carga variável com o pH. A estabilidade dos agregados não foi alterada pela adição do resíduo alcalino.

Influência da adição de um resíduo alcalino da indústria de papel e celulose na lixiviação de cátions em um solo ácido

Os subprodutos alcalinos gerados nas indústrias de papel e celulose podem ser utilizados como corretivos da acidez do solo. Entretanto, eles possuem pouco Mg e médio teor de Na e, por isso, podem afetar negativamente a biodisponibilidade de alguns nutrientes, assim como alguns atributos do solo. Antes de recomendá-los, portanto, é importante avaliar seus efeitos. Este trabalho teve por objetivo quantificar a composição química do solo e a mobilidade vertical de cátions decorrente de formas de aplicação de um desses resíduos em relação ao calcário dolomítico. O experimento foi realizado em laboratório, sobre um Cambissolo Húmico, entre 2005 e 2006, utilizando-se colunas de lixiviação (30 x 10 cm de diâmetro). Os tratamentos consistiram de um fatorial 4 x 2 x 2, incluindo dois valores prévios de pH do solo com uma testemunha cada, dois corretivos de acidez (subproduto industrial ou calcário dolomítico) e dois métodos de aplicação (superficial ou incorporado). Foram realizadas 10 percolações, espaçadas em intervalos de sete dias, num volume de 300 mL de água destilada por semana, totalizando o equivalente a 380 mm de chuva. A incorporação do resíduo industrial ao solo causou a lixiviação de 60 % do Na adicionado, porém essa perda diminuiu para 12 % quando o corretivo foi aplicado sobre a superfície. O resíduo alcalino não ocasionou lixiviação de Ca, Mg ou K, e o calcário dolomítico lixiviou apenas 2,4 % do Ca e 7,2 % do Mg adicionados, comprovando a baixa mobilidade vertical desses cátions quando aplicados por meio de produtos alcalinos a solos com carga variável. A elevação prévia do pH diminuiu substancialmente a lixiviação dos cátions em decorrência do aumento das cargas elétricas negativas no solo. Nas condições pluviométricas da região Sul do Brasil, o Na adicionado pelo resíduo industrial lixiviará da camada arável em menos de um ano após sua aplicação e, portanto, não deverá prejudicar os atributos químicos e físicos do solo.

Calagem superficial com resíduo alcalino da indústria de papel e celulose em um solo altamente tamponado

Solos dos planaltos subtropicais do Brasil são pobres em nutrientes e têm alta necessidade de calagem, o que encarece e pode limitar a correção da acidez. O objetivo deste estudo foi avaliar modificações químicas e físicas de um Cambissolo Húmico alumínico e a resposta da cultura do trigo ao resíduo alcalino da indústria de papel e celulose (Dregs) em comparação com um corretivo convencional. Os tratamentos foram doses de resíduo (Res) de 25, 50 e 100 % da recomendação indicada pelo método SMP, visando elevar o pH para 6,0, que correspondem a 2.625, 5.250 e 10.500 kg ha-1, respectivamente. Essas doses se comparam a 50 e 100 % SMP de calcário dolomítico (Cal), e correspondem a 5.600 e 11.200 kg ha-1, respectivamente, além do solo sem correção (testemunha, sem resíduo e, ou, corretivo). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repetições. Os corretivos foram aplicados superficialmente em duas épocas: primeira metade em junho de 2004 e o restante em junho de 2006, em uma área de campo nativo pastejado, sem revolvimento do solo. As amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0 a 5, 5 a 10, e 10 a 15 cm para caracterização química e física do solo. Em 2006, foram avaliados os teores foliares de nutrientes e a produtividade de grãos de trigo. A aplicação superficial do resíduo alcalino melhorou os atributos químicos do solo, principalmente na camada superficial, com aumento do pH e dos teores de Ca e Mg, da relação molar entre Ca e Mg e do teor de Na, sem, entretanto, atingir o valor crítico de saturação da CTC por Na. A calagem superficial com resíduo ou calcário reduziu linearmente o grau de floculação das argilas na camada superficial do solo. Os teores de nutrientes nas plantas e a produtividade de grãos foram semelhantes entre os tratamentos com calcário ou resíduo, com respostas crescentes às doses dos corretivos.

Características anatômicas para produção de celulose do lenho de reação de árvores inclinadas de eucalipto

O objetivo deste trabalho foi avaliar as características anatômicas para produção de celulose dos lenhos normal e de reação (de tração e oposto), do clone de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, com fuste inclinado por ação de ventos. As árvores foram agrupadas em quatro faixas de inclinação, que variaram de 0 a 50º. Foram analisadas as características anatômicas dos elementos de vasos e das fibras no sentido longitudinal do tronco, nos lados superior e inferior à inclinação, nos lenhos de tração e oposto, respectivamente. A frequência e o diâmetro tangencial dos vasos, bem como as dimensões das fibras e os seus respectivos índices de qualidade, foram influenciados pela inclinação. Nos lenhos de tração e oposto, os vasos apresentaram diâmetro reduzido e aumento da frequência. Observou-se diferença no comprimento das fibras, entre os lenhos de tração, oposto e normal, com influência nos índices de qualidade de fibra. A grande variabilidade na dimensão das fibras e dos vasos no lenho de reação contribui para reduzir a qualidade da madeira dos fustes inclinados, para obtenção de polpa celulósica.

The effect of oxygen delignification on fiber properties in kraft pulp production - a review

Fiber damages comprise fiber deformations, characterized as fiber curl, kink, dislocations and strength losses as well as some yet unidentified factors. This recently discovered phenomenon is especially evident in mill scale kraftpulps. Laboratory produced pulps tend to have less damages and superior strength properties compared to those produced in pulp mills. Generally fiber damages pose a problem in the production of reinforcement pulp because they tend to decrease the ability of fibers to transmit load. Previous studies on fiber damage have shown that most of the fiber damages occur during brown stock processing starting from cooking and discharging. This literature review gives an overall picture on fiber damages occurring during softwood kraft pulp production with an emphasis on the oxygen delignification stage. In addition the oxygen delignification stage itself is described in more detailed extent in order to understand the mechanisms behind the delignification and fiber damaging effect. The literature available on this subject is unfortunately quite contradictory and implicates a lotof different terms. Only a few studies have been published which help to understand the nature of fiber damages. For that reason the knowledge presented in this work is not only based on previous studies but also on research scientist and mill staff interviews.

Prediction of heat transfer on kraft recovery boiler

Työssä tutkittiin Andritz-Ahlstrom toimittamien soodakattiloiden lämmönsiirtoa ANITA 2.20- suunnitteluohjelmalla feedback- laskentaa apuna käyttäen. Data laskentaan saatiin kattiloiden takuukokeissa mitatuista arvoista. Mittaukset on suoritettiin Andritz-Ahlstromin henkilökunnan toimesta tehdashenkilökunnan avustuksella. Feedback -laskenta tapahtui mittaustulosten perusteella, joten tiettyä virhettä luonnollisesti esiintyi. Aluksi laskettiin taseet molempien ekojen yli erikseen sekä molemmat yhdessä Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Täältä saatiin oletettu savukaasuvirtaus kattilassa. Tämän jälkeen lämpöpintoja muokattiin todellisuutta vastaaviksi yleislikaisuuskerrointa muuttamalla (overall fouling factor). Kertoimet ovat liikkuivat noin 0.4 ja 1.6 välillä riipuen kattilan tyypistä ja ANITAn oletuksesta lämpöpintojen likaisuudelle. Havaittin että yhtä varsinaista syytä lämpöpintojen eroavaisuuteen oletetusta ei saatu. Syitä toiminnan poikkeamiseen oli monia. Mm. etukammion koolla havaittiin olevan suurtakin vaikutusta tulistimien, etenkin savukaasuvirrassa ensimmäisen tulistimen toimintaan. Yleisesti todettiin muiden tulistimien vastaavan oletettua toimintaa. Keittopinnan ja ekonomiserien toimintaa tutkittiin hivenen suppeammin ja havaittiin niiden toimivan huomattavasti stabiilimmin kuin tulistimien. Likaisuus kertoimet oletetusta vaihtelivat noin ±20 %.

Measurement Problems and Problem-Solving in Kraft Pulping

Tämän työn tarkoituksena on koota yhteen selluprosessin mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat ongelmien ratkaisemiseksi. Pääpaino on online-mittaustekniikoissa. Työ koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa on kirjallisuustyö, jossa esitellään nykyaikaisen selluprosessin perusmittaukset ja säätötarpeet. Mukana on koko kuitulinja puunkäsittelystä valkaisuun ja kemikaalikierto: haihduttamo, soodakattila, kaustistamo ja meesauuni. Toisessa osassa mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat on koottu yhteen ”tiekartaksi”. Tiedot on koottu vierailemalla kolmella suomalaisella sellutehtaalla ja haastattelemalla laitetekniikka- ja mittaustekniikka-asiantuntijoita. Prosessikemian paremmalle ymmärtämiselle näyttää haastattelun perusteella olevan tarvetta, minkä vuoksi konsentraatiomittaukset on valittu jatkotutkimuskohteeksi. Viimeisessä osassa esitellään mahdollisia mittaustekniikoita konsentraatiomittausten ratkaisemiseksi. Valitut tekniikat ovat lähi-infrapunatekniikka (NIR), fourier-muunnosinfrapunatekniikka (FTIR), online-kapillaarielektroforeesi (CE) ja laserindusoitu plasmaemissiospektroskopia (LIPS). Kaikkia tekniikoita voi käyttää online-kytkettyinä prosessikehitystyökaluina. Kehityskustannukset on arvioitu säätöön kytketylle online-laitteelle. Kehityskustannukset vaihtelevat nollasta miestyövuodesta FTIR-tekniikalle viiteen miestyövuoteen CE-laitteelle; kehityskustannukset riippuvat tekniikan kehitysasteesta ja valmiusasteesta tietyn ongelman ratkaisuun. Työn viimeisessä osassa arvioidaan myös yhden mittausongelman – pesuhäviömittauksen – ratkaisemisen teknis-taloudellista kannattavuutta. Ligniinipitoisuus kuvaisi nykyisiä mittauksia paremmin todellista pesuhäviötä. Nykyään mitataan joko natrium- tai COD-pesuhäviötä. Ligniinipitoisuutta voidaan mitata UV-absorptiotekniikalla. Myös CE-laitetta voitaisiin käyttää pesuhäviön mittauksessa ainakin prosessikehitysvaiheessa. Taloudellinen tarkastelu pohjautuu moniin yksinkertaistuksiin ja se ei sovellu suoraan investointipäätösten tueksi. Parempi mittaus- ja säätöjärjestelmä voisi vakauttaa pesemön ajoa. Investointi ajoa vakauttavaan järjestelmään on kannattavaa, jos todellinen ajotilanne on tarpeeksi kaukana kustannusminimistä tai jos pesurin ajo heilahtelee eli pesuhäviön keskihajonta on suuri. 50 000 € maksavalle mittaus- ja säätöjärjestelmälle saadaan alle 0,5 vuoden takaisinmaksuaika epävakaassa ajossa, jos COD-pesuhäviön vaihteluväli on 5,2 – 11,6 kg/odt asetusarvon ollessa 8,4 kg/odt. Laimennuskerroin vaihtelee tällöin välillä 1,7 – 3,6 m3/odt asetusarvon ollessa 2,5 m3/odt.

Cost-Efficiency of Birch Sprinkling in Kraft Pulping

Työn tavoitteena oli selvittää koivun kasteluvarastoinnin kannattavuus selluteollisuudessa. Lisäksi tutkittiin, kuinka kastelu vaikuttaa puuaineeseen varastoinnin aikana ja kuinka koivun kasteluvarastointi vaikuttaa puun kuorintaan ja haketukseen, keitettävyyteen, vaalenevuuteen sekä sellun laatuun. Enocellin puukentälle rakennettiin kasteluvarasto, jossa varastoitiin 40,000 m3sob koivua. Kastelu oli päällä huhtikuusta lokakuuhun asti. Kastelun vaikutusta puuaineen muutoksiin arvioitiin lahotutkimusten avulla. Tehdaskoeajoissa verrattiin tuoretta, kasteluvarastoitua ja kuivavarastoitua koivua. Puuaines säilyi lähes muuttumattomana yhden kesän kasteluvarastoinnissa. Kastellulla koivulla terveen puun osuus oli yli 85 % kesän lopussa, kun se oli alle 20 % kuivavarastoidulla koivulla. Kuorinnan puuhäviö laskee selvästi kastelukoivulla ja myös hakkeen laatu oli parempaa kuin kuivavarastoidulla koivulla. Kastelukoivulla hakkeen kuoripitoisuus oli vain 0.13 %. Kuoren kuiva-aine oli 12 prosenttiyksikköä alhaisempi kuin kuivalla koivulla, mutta kuoren lämpöarvossa ero oli vain 1 €/ADt. Varastointimenetelmällä ei ollut vaikutusta hakkeen keitettävyyteen, mutta tuoreella puulla keitettävyys oli parempi kuin varastoidulla puulla. Sellun asetoniuutepitoisuus oli samalla tasolla tuoreella ja kastellulla puulla. Kuivalla syyspuulla uutetaso oli korkeampi, vaikka hartsisaippuan annostusta nostettiin 10 kg/ADt. Betulinolitaso oli kastellulla puulla erittäin alhainen puun hyvän kuoriutuvuuden vuoksi. Kastellun ja tuoreen puun vaalenevuus oli parempi kuin kuivalla puulla. Aktiivikloorin kulutus oli 3 – 4 kg/ADt alhaisempi kuin kuivalla syyspuulla. Puun varastoinnilla ei ollut vaikutusta sellun laatuun. Koivun kasteluvarastoinnin kannattavuus on erittäin hyvä. Tuotantokustannukset määritettiin tuoreelle, kastellulle, kierrätetylle sekä kuivalle koivulle. Kasteluvarastointi laskee tuotantokustannuksia noin 10 €/ADt verrattuna kierrätettyyn koivuun. Kuivavarastoidun puun käyttö nostaa tuotantokustannuksia noin 5 €/ADt verrattuna kastelukoivuun. Kierrätetyn ja kuivavarastoidun puun kustannusero johtuu kierrätyskustannuksista. Kasteluvarastolle, jota käytettiin kesällä 2004, takaisinmaksuaika on vain 0.4 vuotta. Jos tavoiteltu takaisinmaksuaika olisi kaksi vuotta, niin perusinvestointi 80,000 m3sob varastolle voisi maksaa noin 370 k€.

Remediação de efluentes derivados da indústria de papel e celulose: tratamento biológico e fotocatalítico

The contribution of the industrial activities to the environmental contamination phenomena is evident. Great efforts are dedicated to the establishment of methodologies which permits an adequate treatment of the produced effluents, as a manner of minimizing the environmental impact of these wastes. The methodologies based on photocatalytic processes are very promise alternatives, because permits degradation of a great number of chemical substances of high toxic potential, without the use of other chemicals. The present work is an overview about the principal environmental aspects related with the paper and cellulose industry and the main alternatives employed for the reduction of environmental impact produced for its residues. The principal results of the photocatalytic treatment of this kind of effluents using metallic semiconductors is also showed.

Ozonólise das ligninas organossolve e kraft eucalipto. Parte II: cinética nos meios ácido e básico

Organosolv and kraft lignins were treated with ozone both in basic and acid media and the reaction was studied kinetically. In contrast to reported studies, ozone was more efective in basic medium. Kraft lignin was degraded faster than organosolv lignin in both media but in the basic medium the rate of reaction was very much faster than in the acid one: for kraft lignin, the observed degradation was 93% for 2 min of reaction in the basic medium and 56% for 10 min of reaction in the acid medium; for organosolv lignin, 47% and 25%, respectively, in the same times. Higher phenolic hydroxyl groups contents increase the reaction rate.