El uso de restos de producción o de papel reciclado como materia prima para la preparación de pasta ha aumentado en el transcurso de las últimas décadas, hasta el punto de que algunas papeleras dependen casi exclusivamente del papel de desecho.
La utilización de adhesivos, agentes de encolado, resinas de resistencia en húmedo, impermeabilizantes, tintas, papeles estucados, etc. dificultan el proceso de repulpeado en la recuperación de la fibra -reciclada o recortes propios- pudiendo originar pastillas de recorte sin desfibrilar, debido a los contaminantes insolubles; además de introducir basura aniónica, materia coloidal disuelta y stickies secundarios y white pitch.
El proceso de repulpeado siempre tiene un componente mecánico, que por medio de la energía mecánica del pulper se consigue romper las uniones entre las fibras de celulosa. El pulper puede ser de baja (4-8%) o alta (12-20%) consistencia. El repulpeado a alta consistencia permite mejorar la capacidad general de la desintegración, aportando ahorros sustanciales en químicos, consumo eléctrico y tiempos de pulpeado; facilitando la separación de los contaminantes de la fibra. Por otro lado, el proceso de repulpeado puede ser en modo continuo o en batch, permitiendo el modo discontinuo un mejor control de los químicos empleados, y en consecuencia un menor coste y una mayor adaptabilidad del sistema a los distintos tipos de materiales fibrosos a recuperar.
A menudo, no es posible la desintegración únicamente mediante la acción mecánica del pulper, sino que se requiere de la adición de químicos o incluso temperatura.
La reutilización de papel recuperado con tratamientos de resistencia en húmedo puede presentar serias dificultades para su reutilización, y en función del tipo de resina utilizado se requiere de mayores tiempos de repulpeado, un aumento del pH mediante la adición de hidróxido sódico y el uso de agentes oxidantes para una desintegración efectiva.
Las resinas de resistencia en húmedo basadas en poliaminoamida-epiclorhidrina (PAE) son las predominantes en la industria papelera. Como consecuencia de su estructura, una cadena principal de poliaminoamida -obtenida por condensación del ácido adípico con dietilentriamina- reticulada como consecuencia de la reacción de adición con epiclorhidrina, proporciona una estructura polimérica con una cantidad significativa de grupos funcionales, entre los cuales los anillos de azetidinio, que confieren a la resina PAE una alta carga catiónica, necesaria para la retención del polímero en las fibras de celulosa y la capacidad de autorreticulación; formando una barrera al agua alrededor de los puntos de contacto fibra a fibra, lo que evita que el agua hidrolice los enlaces de hidrógeno e iónicos. Precisamente por su estabilidad estructural, los materiales fibrosos que contienen agentes de resistencia en húmedo base poliamida son muy difíciles de reprocesar, y los papeles a menudo no se reciclan. Por lo tanto, se hace necesario disponer de método que permita su repulpeado. En estos casos, el proceso de desintegración mecánica requiere de la presencia de agentes químicos y es precisamente su combinación lo que permite una desintegración efectiva. El uso de pHs alcalinos -superiores a 11- y agentes oxidantes permiten romper la resina de PAE reticulada.
Entre los oxidantes más habituales se encuentran el hipoclorito sódico, cada vez más limitado su uso, peróxidos, persulfatos y/o percarbonatos. No obstante, la utilización de agentes químicos oxidantes y condiciones más agresivas (pH y temperatura elevada), pueden provocar un deterioro de la fibra repulpeada, lo que afectará negativamente a las propiedades del papel finalmente producido; además, las temperaturas elevadas son indeseables porque habitualmente aumentan los costos de energía del proceso.
La necesidad de poder trabajar con recortes cada vez más críticos y en condiciones más suaves, que permitan garantizar la calidad del material fibroso recuperado; así como la necesidad de evitar la formación de subproductos indeseados (AOX) o condiciones operacionales con efectos negativos, como corrosión o conductividad muy elevada, hacen necesario disponer de una tecnología alternativa a los procesos tradicionales de repulpeado químico.
La introducción de enzimas en el proceso de repulpeado o biopulping es una tecnología alternativa respetuosa con el medio ambiente que permite trabajar en condiciones más suaves y que confiere una serie de ventajas al proceso papelero global, entre las cuales:
- Reducción de químicos oxidantes – Menor coste y menor degradación de la fibra recuperada
- Trabajar a temperatura ambiente – Reducción de costes
- Reducir el tiempo de repulpeado – Reducción de costes y aumento del número de pulpadas
- Reducción del uso de hidróxido sódico – Reducción de costes por necesidades de ajuste de pH, disminución de problemas asociados a trabajar a un pH alcalino (conductividad elevada, colmatación de fieltros, mayores tiempos de drenaje…)
- Mayor hidratación de la fibra – Reducción de álcali
- Aumento de la fibrilación – Mejora del drenaje, menor consumo de vapor, reducción de la potencia específica en refinos, aumento de características…
Las enzimas utilizadas para hidrolizar la resina de resistencia en húmedo pueden introducirse en el proceso de repulpeo convencional usando el mismo equipo, en una operación continua o discontinua, y pueden emplearse de forma individual o pueden ser usadas en combinación con agentes químicos tradicionales de desintegración, siempre y cuando la mezcla no afecte negativamente a la acción hidrolizante de la enzima. Las condiciones de repulpeo deberán adaptarse a la naturaleza de la enzima, la resina de resistencia en húmedo a hidrolizar y el papel o cartón que se vuelve a procesar. En este sentido, pH, temperatura, fuerza iónica o la presencia de cofactores enzimáticos específicos (p.e.: iones calcio) que permitan una mayor eficacia, serán factores decisivos en el rendimiento óptimo de la enzima; incluso, en algunos casos, puede ser deseable una combinación de enzimas, cuyo efecto sinérgico, permita una operación de repulpeo más eficiente.
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