procesamiento de celulosa - papel

8/13/2019 Procesamiento de Celulosa - Papel

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* Docente de la Facultad de Ingeniera - UP.

Fabricacin de pasta de celulosaAspectos tcnicos y contaminacin ambientalEstela Mnica Lpez Sardi *

Este estudio surge como consecuencia del conflicto de pblico conocimiento, quese ha suscitado entre Argentina y Uruguay por la construccin de dos plantasindustriales en el margen del ro Uruguay. Actualmente, una de las plantas acaba deanunciar su traslado a una locacin sobre el margen del Ro de la Plata.

La finalidad de este trabajo es enumerar los distintos aspectos tecnolgicos de lafabricacin de pasta de celulosa y los posibles problemas ambientales que derivan deesta actividad.

Fabricacin de la pasta de celulosa

La fabricacin del papel consta principalmente de dos etapas1.- Fabricacin de pasta de celulosa.2.- Elaboracin del papel.La planta que se est construyendo en el margen uruguayo del ro Uruguay, a la

altura de Fray Bentos, tendr como fin elaborar pasta de celulosa.Las materias primas para la elaboracin de la pasta de celulosa son, en un 95% pulpa

de madera y el 5 % restante trapos de lino o algodn que se reciclan.En las etapas iniciales de la elaboracin de pasta a partir de madera (troncos) se

siguen los siguientes pasos: Se descorteza los troncos en mquinas llamadas descortezadoras. Se los troza y tritura en mquinas troceadotas y trituradoras. La pasta resultante est compuesta de celulosa y lignina. Se trata la pasta en una etapa llamada blanqueo para eliminar la lignina.

En la pasta de papel se encuentran como componentes principales dos clases de fibras fibras de celulosa. fibras de lignina.

La celulosa, un hidrato de carbono, es el constituyente ms abundante de esta pasta. Est formada por unidades de glucosa, al igual que el almidn. La diferencia esten el tipo de unin qumica existente entre dichas unidades. Mientras que en el almidnexiste un tipo de unin glicosdica entre unidades de glucosa llamada 1- 4 que puedeser degradada por nuestras enzimas digestivas a glucosa y ser asimilada como nutriente


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C&T - Universidad de Palermo

en la celulosa las unidades de glucosa estn unidas por enlaces 1- 4 que no puedenser degradados por las enzimas humanas. En los animales herbvoros la celulosa esasimilada en forma indirecta en el tubo digestivo por accin de las enzimas desarrolladas por microorganismos naturalmente presentes en el.

La lignina (25 % de la madera) es un tipo de celulosa compuesta, combinada conmolculas de otras sustancias qumicas llamadas pentosanos y compuestos quimicosaromticos cclicos. Esta composicin la vuelve rgida y ms oscura, por lo que debeser separada y/o blanqueada para poder obtener una pasta de papel de calidad adecuada.

Los procesos de blanqueo de la pasta de papel pueden ser de dos tipos:

PROCESO TMP (papel termomecnico)Es el proceso ms simple. Con l se fabrica papel de baja calidad, por ejemplo el

papel para peridicos (diarios)

MADERA SE DESCORTEZA SE TRITURA SE BLANQUEA CON AIREU OXIGENO SE FILTRA, SECA Y PROCESA EN LOS RODILLOS PAPEL

Solo se pueden usar en este proceso maderas blandas como las de pino, no aseucaliptos que son maderas duras.

Ventaja de este proceso: se emplea toda la madera excepto la corteza.Desventaja: Debido a que se forman fibras cortas se obtiene un papel de propiedades

mecnicas pobres y baja calidad de reciclado. Parte de la lignina que permanece en el papelTMP, aunque blanqueada, se vuelve rpidamente amarilla cuando se expone a la luz.

Esto no supone un problema para los peridicos que solo deben sobrevivir un da, pero no es til para papel destinado a otros usos tales como: papel blanco para libros, papel resistente para cartn.

PROCESO KRAFT:Este proceso combina buena calidad con bajo costo. Pueden usarse tanto maderas

blandas como duras (pinos eucaliptos).

MADERA SE DESCORTEZA SE ASTILLA COCCIN EN SOSACAUSTICA (NaOH, HIDRXIDO DE SODIO) PARA SEPARAR LA LIGNINA

La pulpa obtenida hasta aqu es de gran resistencia debido a la calidad y longitud desus fibras, pero an es oscura, aunque puede usarse as para la fabricacin de cartn.

En cuanto a la sosa custica utilizada en el proceso se la obtiene por lo generalmediante el mtodo llamado caustificacin, a partir de soda Solvay (carbonato de sodio) Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2 NaOH


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Pero tambin se la puede obtener por electrlisis a partir de una salmuera (solucinacuosa de sal comn, cloruro de sodio), este segundo mtodo permite obtener en lamisma planta el cloro, elemento controversial que se emplea en el blanqueo posterior dla pasta.

NaCl (acuoso) proceso de electrlisis 2 NaOH + Cl2 + H2

El proceso de electrlisis en s mismo, puede llevarse a cabo mediante dos tecnologadistintas:

celdas de diafragma poroso celda con ctodo de mercurio. Este segundo procedimiento resulta altamente

contaminante por las filtraciones de mercurio (Hg) al ambiente a travs de losefluentes (aguas residuales) por ser un metal pesado con alto grado de toxicidad.

En la etapa de coccin de la pasta se usan tambin (para favorecer la disolucin dela lignina) sulfato de sodio, Na2SO4, y carbonato de calcio, CaCO3, trabajando a 200Cy alta presin para formar la pulpa. Se generan en este proceso gases sulfhdricos, H2S,caractersticos por su mal olor (a huevos podridos). Liberados al ambiente, estos gaseson contaminantes atmosfricos, precursores de lluvia cida (con consecuencias daina para estructuras de edificios, maquinarias, daos a la vegetacin, suelos y cursos deagua), y tambin a partir de ciertos niveles de concentracin, estos gases son txicos para el ser humano causando cefaleas, nuseas y trastornos hepticos. Estos gases por lo tanto, no deberan ser vertidos al ambiente sin tratamiento. En muchos casos selos incinera para su oxidacin, lo que disminuye los sulfuros, se los filtra o trata pormedios electrostticos.

La segunda etapa del blanqueo en el mtodo Kraft se puede llevar a efecto utilizandocloro, Cl2, dixido de cloro, ClO2 , ozono, O3, y/o agua oxigenada H2O2.

BLANQUEO CON CLOROSon necesarios entre 30 y 80 kg de cloro para fabricar una tonelada de pasta Kraft,

dependiendo de la calidad de la pulpa utilizada. Este mecanismo proporciona el mejor

resultado con respecto a la calidad del papel porque disuelve toda la lignina sin que seataque a la celulosa y el resultado es un papel blanco brillante que mantiene su aspectodurante dcadas. Se procede de la siguiente manera:

PULPA ENJUAGUE CON AGUA PASTA SE FILTRA Y ESPESAQUITANDO AGUA UNIDAD DE BLANQUEO

En la unidad de blanqueo se alternan fases de cloracin con fases de lavados consosa custica (extraccin) para retirar lignina.

El cloro utilizado (en estado gaseoso) en un 90% se transforman en iones cloruroCl- , (no txicos), 0,5 % queda retenido en la pasta, y el 9,5% restante se convierte encompuestos qumicos organoclorados (AOX: Halgenos orgnicos absorbibles) de


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los que mas tarde hablaremos en detalle, y entre los que se incluyen las dioxinas. Unamuy pequea proporcin de estos AOX queda en el papel y la gran parte de los mismosqueda en los residuos que la planta debera reciclar, tratar o retener antes de volcar losefluentes al medio ambiente.

El uso de dixido de cloro, ClO2 o de hipoclorito de sodio, NaClO, permiten obtener una calidad de papel similar pero no modifican el problema de los AOX.

MTODO ECF (parcialmente exento de cloro)Fue desarrollado por cooperacin entre fbricas de papel y distintas universidades,

especialmente en Suecia y Finlandia.Este mtodo propicia tiempos de coccin ms prolongados y una etapa de preblanqueo

con oxgeno seguido de otra etapa ms corta de blanqueo con dixido de cloro.Con este mtodo no aparecen niveles detectables de dioxina ni en la pulpa ni en el

efluente y se redujo la cantidad de AOX de 5 kg/ tonelada de pulpa a 800 g/ tonelada de pulpa.

El uso del oxgeno constituye un paso delicado en el proceso, puesto que existe la posibilidad de que ste degrade la celulosa, por lo que es necesario encontrar un puntode equilibrio para que el proceso sea rentable.

MTODO TCF (totalmente exento de cloro)Es el mtodo menos discutido por las distintas entidades ecologistas. Se usa agua

oxigenada u ozono para el blanqueo. Este proceso incrementa el brillo de la pulpa perono separa lignina adicional, por lo que es necesario el uso de un 10% ms de madera para la obtencin de la misma cantidad de papel. La pasta obtenida est constituida por fibras ms cortas lo cual limita las posibilidades de reciclado. No se detectan ni dioxinasni AOX en el efluente, pero los niveles de dioxinas retenidos por el papel son ms altosque en los mtodos anteriores. Este mtodo fue desarrollado por la empresa suecaSODRA, mayor productora europea de pasta de celulosa, y es el que aplica ENCE en su planta de Pontevedra.

Este mtodo permite cerrar el ciclo de las aguas residuales de la planta, al no existir

AOX en los vertidos.Curiosamente se conocen estudios que indican que el papel procesado por el mtodoTCF presentara un nivel de dioxinas residuales en el propio papel que es mayor al nivelde dioxinas residuales en el papel Kraft obtenido por otras tecnologas. La pregunta esde donde proviene el cloro?

En primer lugar se pens que el cloro provena de los tratamientos potabilizadoresdel agua utilizada en la planta, pero esta posibilidad se descart porque el nivel dedioxinas presentes en el papel tiene una cantidad de cloro superior a la que aparece enel agua potable al inicio del proceso. Esta pregunta seguira sin respuesta y eninvestigacin, pero actualmente se analiza la posibilidad de la formacin del cloro duranteel proceso a partir de la sal NaCl, presente ya sea en la materia prima (en la sodacustica) o como componente contaminante habitual. Esta sal sufrira un proceso de


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oxidacin a cloro por reaccin qumica de tipo redox con el agua oxigenada en la etapde blanqueo.

2 Cl- Cl2 + 2 e

RECICLADO DEL PAPELAl fabricar pulpa se recurre, no solo a la incorporacin de madera nueva, sinotambin al reciclado aadiendo a la pasta telas de lino y algodn y gran cantidad de papel viejo. El reciclado genera un 11% en masa de desechos contaminados con metale pesados que provienen tanto de las tintas usadas anteriormente como del caoln utilizad para absorberlas.

PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES ASOCIADOS A LA PRODUCCIN DE PAPEL1. Consumo de madera: se consumen bosques enteros, generalmente de pino o

eucaliptos, este problema se reduce hoy por la reforestacin de las zonas conespecies destinadas a este fin.

2. Liberacin de CO2 (gas con efecto invernadero) por quema de la hojarasca,ramas y otras partes del rbol que no se usan.

3. Elevado consumo de agua (hasta 60 m3/ tonelada de pasta).4. Vertidos. Presentan distintos tipos de contaminacin:

Partculas sedimentables y en suspensin. Sustancias que consumen oxgeno modificando DBO y DQO. Compuestos rganoclorados. Colorantes. Nutrientes (nitrgeno y fsforo) que conducen a la eutrofizacin de los

cursos de agua. Sustancias txicas. Modificacin del pH de los cursos de agua. Aumento de la temperatura del agua vertida. Compuestos de la madera (cidos de la resina y cidos grasos insaturados

como oleico, linoleico, palmitoleico, etc)

5. Emisiones atmosfricas: xido sulfuroso, SO2 ,precursor de lluvia cida, malosolores por sulfuros, partculas de holln,monxido de carbono, CO, compuestosorgnicos voltiles, compuestos clorados,xidos de nitrgeno, NOx.

SISTEMAS DE DEPURACIN QUE DEBEN EMPLEAR LAS PLANTAS Se debera optimizar el proceso de filtrado y lavado de la pulpa para recuperar los

licores de coccin. Es conveniente luego purificar y reutilizar los condensados. Tratamiento integral de los vertidos al exterior de la planta:

1. Tratamiento primario: sedimentacin.2. Tratamiento secundario: biolgico aerobio por lagunaje, por lodos activados

o por filtros de percolacin.3. Tratamiento terciario de precipitacin qumica de materia disuelta o en suspensin


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Tratamiento de las emisiones atmosfricas por filtros de mangas o precipitadoteselectrostticos.

COMPUESTOS ORGANOCLORADOS

Son sustancias que resultan de la unin de uno ms tomos de cloro a un compuestoorgnico. Son varias las industrias qumicas en las que tiene lugar este proceso: Fabricacin de pesticidas (DDT, lindano) Fabricacin de plsticos (PVC) Fabricacin de disolventes (CCl4) Fabricacin de refrigerantes (CFC)

Se conocen ms de 11000 productos organoclorados diferentes. Las dioxinas y losfuranos resultan ser los ms txicos.

Los compuestos qumicos organoclorados emitidos al aire al agua en los vertidosindustriales tienen la propiedad de ser fotoactivos, reaccionando con la luz junto aotros agentes qumicos o biolgicos del medio ambiente, volviendo a generar ms productos de este tipo. Presentan las siguientes caractersticas:

Son muy estables. Pueden permanecer en aire agua y suelo durante cientos deaos, resistiendo tanto a la degradacin fsica como qumica.

Por no existir estos compuestos en la naturaleza, los seres vivos no handesarrollado mecanismos para la biodegradacin metablica de los mismos. Por lo tanto resisten a la degradacin biolgica.

Son liposolubles por lo que tienden a acumularse en los tejidos grasos de losseres vivos.

Segn el informe de la EPA (Environment Policy Agency de los EEUU) sobre lasdioxinas (9/94) estas:

Producen cncer en el ser humano. Dosis inferiores a las asociadas con cncer ocasionan alteraciones en el sistema

inmunitario, reproductor y endcrino. Los fetos y embriones de peces, aves, mamferos y seres humanos son muy

sensibles a sus efectos txicos. No existe un nivel seguro de exposicin a las dioxinas.El mismo informe afirma que las principales fuentes de produccin de dioxinas son,

por orden de importancia:-La incineracin de residuos.-Las fbricas de pasta de papel.-La fabricacin del PVC.

ALGUNOS EPISODIOS ANTERIORES RELACIONADOS CON DIOXINAS1976, accidente de Seveso, Italia, escape de 34 a 126 kg de dioxina de la planta

Hoffman-La Roche. Se liberaron al ambiente emanaciones txicas que contenan dioxinas.


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El accidente mat a 73000 animales domsticos, la zona debi ser evacuada y cerradaSe documentaron aumentos en la incidencia de cncer de la sangre y sistema linfticoentre la poblacin afectada.

Blgica. La contaminacin de huevos, pollos y carnes por dioxinas an no ha sido

aclarada. Se sospecha que existira contaminacin de los piensos empleados paraalimentar a los animales por PCB (compuestos organoclorados presentes en distintotipos de aceites refrigerantes para transformadores) esto ha provocado un aumento denivel de dioxinas en la leche de distintas especies, siendo curiosamente, la leche maternla que presenta mayor nivel de dioxinas (10 veces ms que la leche de vaca). Serecomienda a las madres alimentar a los bebes con leche de vaca, dejando de lado lalactancia natural. Luego de serios estudios acerca de los posibles daos sobre los bebes de la lactancia con un alto contenido de dioxina y PCB en la leche materna, seconcluye que produce en los nios un desarrollo motor ligeramente inferior a lo normaa los 7 meses de edad, a los 18 meses estos nios ya no presentan diferencias.

Francia. Se detect mayor contenido de dioxinas en la leche de vaca en la zona deLille, esto oblig a suspender temporalmente su consumo, y al cierre de tres incineradorade residuos de la regin, sospechosas de haber contaminado la atmsfera y el entornovegetal en muchos km a la redonda de sus puntos de emisin.

Las dioxinas son tan txicas debido a que actan como si fueran hormonas naturalessiendo aceptadas por las clulas en unos receptores conocidos como receptores Ah(de compuestos armticos), pero a diferencia de las hormonas, cuya actividad seregula de unas a otras, y cesa cuando ya no son necesarias, la actividad de las dioxinacontina indefinidamente durante aos y aos.

Los efectos estudiados son:Aves, peces y tortugas: disminucin del xito en la incubacin, graves deformidades

de nacimiento, anormalidades del comportamiento, desmasculinizacin y feminizacinde los machos, desfeminizacin y masculinizacin de las hembras.

Aves y mamferos: anormalidades metablicas, dao al sistema inmunitario.A estos txicos se los conoce como disruptores endcrinos, porque interfieren en

el sistema hormonal, ya sea: Suplantando a las hormonas naturales. Bloqueando su accin. Aumentando o disminuyendo los niveles de las hormonas naturales.Todas estas acciones se observan a muy bajos niveles de dioxinas absorbidas.

Evaluacin del impacto ambiental

Los reclamos de las poblaciones argentinas de Gualeguaych y Coln, puestos demanifiesto mediante el corte de los puentes internacionales que vinculan la Argentinay el Uruguay, hacen hincapi en la realizacin de una seria y responsable Evaluacin deImpacto Ambiental.


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A continuacin sigue un detalle, a grandes rasgos, de los pasos a seguir pararealizar una Evaluacin de Impacto Ambiental.

Este tipo de estudios comenzaron a realizarse a partir de los aos 50 en los EEUU ,en relacin a la industria de la Energa Nuclear. A partir de los aos 60 grupos

polticamente activos de muchos pases del primer mundo comenzaron a exigir laoportunidad de participar en la toma de decisiones sobre proyectos con impactoambiental significativo. A partir de los 70, la prctica de llevar a cabo una Evaluacin deImpacto Ambiental (EIA) frente a la instalacin de una gran obra de ingeniera se instalen pases como los EEUU, Canad, Japn, Australia y la mayora de los pases europeos.

ELEMENTOS DEL PROCESO DE EIASe deben analizar los elementos propios del medio ambiente elementos adyacentes,

que se presentan como Medio inerte: aire, tierra, agua. Medio bitico: fauna y flora. Medio perceptual: paisaje.A continuacin se deben establecer los elementos intrnsecos o propios del proceso

de evaluacin: Se debe fijar claramente el marco jurdico- administrativo en el cual encuadra el

proceso, al cual suscriben las partes, y el grado de vnculo o compromiso decada una de las partes frente a las conclusiones finales del proceso.

En el caso que nos preocupa, las partes que deben suscribir a este compromisoseran: Los gobiernos de los dos pases, las dos empresas involucradas,comisiones de ciudadanos de cada una de las poblaciones, en ambas mrgenesdel ro, que se ven involucradas, de forma positiva o negativa, por el emprendimiento.

Luego se debe llevar adelante:- Un estudio del impacto ambiental (EsIA)- Valoracin del impacto ambiental (VIA)- Manifiesto o Declaracin del impacto ambiental (MIA)- Incorporacin de la EIA a los planes y proyectos del emprendimiento.

Para todos estos estudios es necesario identificar y medir los distintos tipos deimpactos positivos y negativos que el emprendimiento genera en la regin, medianteel estudio de una gran cantidad de indicadores que pueden pertenecer a distintosmbitos:

Factores fsico qumicos. Factores biolgicos. Factores paisajsticos. Factores econmicos. Factores sociales, culturales y humanos.Los impactos se deben clasificar segn su tipologa. Algunos ejemplos de

clasificacin son:


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Positivos o negativos.De valor alto, medio o bajo.De carcter fugaz, reversible, irreversible, irrecuperable, mitigable.De orden puntual, parcial o total.

De duracin temporal o permanente.Por el dao que provocan, los impactos pueden ser simples, acumulativos,sinrgicos, moderados, severos o crticos.

La metodologa para la evaluacin de los impactos y la asignacin de un puntaje o valonumrico a cada uno de ellos ya est establecida por distintos sistemas como el del BancMundial, Mtodo Sorensen, Mtodo Bereano, Mc Harg, Tricart, Falque, del MOPU, etc.

Finalmente se debe estudiar la posibilidad de implantar medidas de mitigacin ocorrectoras a cada uno de estos impactos, para hacer viable al proyecto.

El MIA final de la EIA debe ser abierto al escrutinio pblico y revisado en audiencia pblicas.

Finalmente los gobiernos y las empresas deben llegar a una decisin de tipo polticoque satisfaga a las partes, la cual puede ser

Seguir adelante con el emprendimiento como est planteado. Corregir el proyecto del emprendimiento. Acepar una propuesta alternativa para el emprendimiento. Rechazar y suspender el emprendimiento.La elaboracin de una EIA completa es costosa, se calcula que el valor ronda el 0,1

% del costo total del emprendimiento, en emprendimientos importantes se su valor seacercara, normalmente, al milln de dlares. El posterior rediseo del emprendimiento para su adaptacin a los requerimientos de la EIA suele elevar los costos de instalacidel proyecto hasta en un 10%.

Cuando se trata, como en este caso, de acciones que causan efectos ambientales enms de un pas, las EIA terminan siendo tratados interesantes, pero de difcil aplicacin. Polo general en estos casos, las ventajas del proyecto corresponden a un pas y las desventajaal otro, y suele ocurrir que los estndares ambientales son distintos en la legislacin decada pas que participa del conflicto. Adems, por lo general, los tribunales internacionale

citados para mediar no se identifican con la problemtica de las partes afectadas.Lo ideal sera: Poner nfasis en mantener la factibilidad econmica de la operacin, preservando

al mismo tiempo la capacidad sustentable de la regin y con el mnimo daoambiental posible.

Adoptar el compromiso de realizar auditoras posteriores a la puesta en marchadel proyecto, monitoreando que las partes involucradas cumplan loscompromisos ambientales suscriptos.

Frente a problemas como estos es necesaria la creacin de MARCOSINTERGUBERNAMENTALES que regulen la creacin de pautas y prioridades en laelaboracin de las EIA.


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Referencias

Qumica Orgnica, Morrison y Boyd, Fondo educativo Interamericano.Practical Environmental Anlisis, RADOJEVIC, M y BASHKIN, V. Cambridge, 1999.

Ecologa y medio ambiente. MILLER, G.T. Grupo Editorial Iberoamrica. Mxico. 1994.Global Alert: The ozone pollution crisis. FISHMAN,A y KALISH, R. Plenum Press. New York, 1990.Ecology in the 20th century. BRAMWELL, A. Yale University Press. New Haven. 1989.Manejo de residuos de la industria qumica y afn, Vega de Kuyper, Editorial Alfaomega,1999.

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