INTRODUCCIN

La Celulosa es la principal componente de las paredes celulares de los rboles y otras plantas. Es una fibra vegetal que al ser observada en el microscopio es similar a un cabello humano, cuya longitud y espesor vara segn el tipo de rbol o planta. Las fibras de algodn, por ejemplo, tienen una longitud de 20-25 mm, las de Pino 2-3 mm. y las de Eucalipto 0,6-0,8 mm.. De igual manera, el contenido de celulosa vara segn el tipo de rbol o planta que se considere.

Este es uno de los materiales ms abundantes en la tierra que se caracteriza por su gran disponibilidad y por ser una fuente de energa renovable.

Desde el punto de vista bioqumico, la celulosa (C6H10O5)n con un valor mnimo de n = 200, es un polmero natural, constituido por una larga cadena de carbohidratos polisacridos. La estructura de la celulosa se forma por la unin de molculas de -glucosa a travs de enlaces -1,4-glucosdico, lo que hace que sea insoluble en agua. La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen mltiples puentes de hidrgeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, hacindolas muy resistentes e insolubles al agua. De esta manera, se originan fibras compactas que constituyen la pared celular de las clulas vegetales, dndoles as la necesaria rigidez.

Lacelulosaes unbiopolmerocompuesto exclusivamente demolculasde -glucosa(desde cientos hasta varios miles de unidades), pues es unhomopolisacrido. La celulosa es labiomolculaorgnica ms abundante ya que forma la mayor parte de labiomasaterrestre

La celulosa se forma por la unin demolculasde -glucopiranosa mediante enlaces -1,4-O-glucosdico. Alhidrolizarsetotalmente se obtiene glucosa. La celulosa es una larga cadenapolimricadepeso molecularvariable, con frmula emprica (C6H10O5)n, con un valor mnimo de n= 200.

MARCO TEORICO

ESTRUCTURA DE LA CELULOSA

La celulosa se forma por la unin de molculas de -glucosa mediante enlaces -1,4-O-glucosdico. Por hidrlisis da glucosa. La celulosa es una larga cadena polimrica de peso molecular variable, con frmula emprica (C6H10O5)n, con un valor mnimo de n= 200.La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen mltiples puentes de hidrgeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, hacindolas impenetrables al agua, lo que hace que sea insoluble en agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las clulas vegetales.

Estructura de la celulosa; a la izquierda, -glucosa; a la derecha, varias -glucosa unidas.

Funcin

Enlaces de hidrgeno entre cadenas contiguas de celulosa.

La celulosa es un polisacrido estructural en lasplantas, ya que forma parte de los tejidos de sostn. Laparedde una clula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; lamaderaun 50%, mientras que el ejemplo ms puro de celulosa es elalgodn, con un porcentaje mayor al 90%.

A pesar de que est formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energa, ya que no cuentan con la celulosa, laenzimanecesaria para romper los enlaces -1,4-glucosdicos y por ello los animales no pueden digerirla. Sin embargo, es importante incluirla en ladietahumana (fibra diettica) porque al mezclarse con lashecesfacilita la digestin y ayuda con elestreimiento.

En el aparato digestivo de losrumiantes(pre-estmagos), de otrosherbvorosy determitas, existenmicroorganismos, muchos metangenos, que s poseen la celulosa y logran romper el enlace -1,4-glucosdico y cuando este polisacrido es hidrolizado quedan disponibles las molculas de glucosas como fuente de energa.

Hay microorganismos (bacteriasyhongos) que viven libres y tambin son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecolgica, pues reciclan materiales celulsicos como papel, cartn y madera. De entre ellos, es de destacar el hongoTrichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4--D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4--D-glucanasa EG I y EG II. Mediante tcnicas biotecnolgicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste econmico y la contaminacin.

USOS Y A PLICACIONES

La celulosa es la sustancia que ms frecuentemente se encuentra en la pared de las clulas vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. Tambin se utiliza en la fabricacin de explosivos (el ms conocido es la nitrocelulosa o "plvora para armas"), celuloide, seda artificial, barnices, etc.

Pulpa celulosa mecnica deshidratada (diarios, volantes)

Pulpa Celulosa Kraft blanqueada deshidratada(papeles finos)

Pulpa Celulosa Kraft cruda deshidratada(cartones, envolturas)

Fardos de celulosa blanqueada(papeles finos)

Pliegos de celulosa blanqueada(cartulinas)

Pliegos de celulosa cruda(envolturas, cartulinas)

Fardos de celulosa cruda(cartones)

TIPOS

CELULOSA QUMICA

Se obtiene a partir de un proceso de coccin qumica de la madera a altas temperaturas y presiones, cuyo objetivo es disolver la lignina contenida en la madera con una disolucin alcalina, liberando las fibras. Dependiendo de los aditivos qumicos usados en la coccin, existen celulosas qumicas kraft y al sulfito, siendo la primera ms utilizada a nivel mundial. La celulosa qumica se caracteriza por tener un rendimiento total relativamente bajo, es decir, slo entre un 40% y un 60% del material original (madera) queda en el producto final (fibras), el resto (lignina), se disuelve en la solucin alcalina para ser posteriormente quemada y generar la energa trmica y elctrica necesaria en los procesos productivos. Estas celulosas son ms resistentes, ya que las fibras quedan intactas, son ms fciles de blanquear y menos propensas a perder sus cualidades en el tiempo.

CELULOSA MECNICA

Se obtiene a partir de un proceso por el cual lamaderaes molida y triturada mecnicamente, siendo sometida a altas temperaturas y presiones. Posteriormente la pasta es clasificada, lavada y eventualmente blanqueada. Este proceso requiere un altoconsumo energtico. La celulosa mecnica, se caracteriza por tener un alto rendimiento, normalmente entre un 85% y 95% , pero la lignina remanente en el producto puede oxidarse generando el color amarillo que caracteriza a los diarios viejos. Las principales aplicaciones son la fabricacin de papel para peridicos y papeles para impresin y escritura de menor calidad. Esta celulosa es menos resistente que la qumica, no por la presencia de esta lignina sino porque las fibras que en ella estn contenidas han sido cortadas en el proceso de fabricacin . Para que nos hagamos una idea de la produccin a nivel mundial en 1998 (175 millones de toneladas) un 76% correspondieron a celulosas qumicas y slo un 24% a celulosas mecnicas.Otra forma de clasificar la celulosa es a partir de la materia prima usada para su fabricacin. Dependiendo de ella existen celulosas defibralarga (softwood pulp) y celulosas de fibra corta (hardwood pulp). Difieren principalmente en su resistencia, ya que sta depende bsicamente de las uniones moleculares que se establecen entre las fibras. La celulosa de fibra larga genera en los papeles una red de uniones ms resistentes que las de fibra corta. La longitud de las fibras largas flucta entre 2,5 y 4,5 mm, contra los 0,7 a 1,8 mm de las fibras cortas.

CLASIFICACION DE LA CELULOSADEPENDIENDO DEL PROCESO DE PRODUCCIN, LAS CELULOSAS SE DIVIDEN EN:

Celulosa Mecnica: Proceso a travs del cual la madera es molida y triturada mecnicamente

Celulosa Qumica: Coccin qumica de la madera con diferentes productos a altas temperaturas y presiones.

La pulpa mecnica: Este tipo de celulosa prcticamente no se transa en el mercado y es consumida directamente en las mismas plantas donde se produce para fabricar papel de diario.

La pulpa quimo-termo-mecnica (CTMP): Esta pulpa tiene propiedades intermedias entre la pulpa mecnica y la celulosa o pulpa qumica Kraft. A menudo es blanqueada y un porcentaje significativo de la produccin est integrada a mquinas que producen papel peridico y cartulina para envases. Sus atributos fsico-mecnicos y su bajo costo permiten que sea utilizada en la produccin de papeles blancos de impresin y escritura, sustituyendo a la celulosa qumica.La celulosa Kraft cruda: Producida principalmente de la madera de pino, Se obtiene a partir del proceso qumico especfico denominado Kraft o al sulfato. Como su nombre lo indica, no es sometida a un proceso de blanqueo. Representa alrededor de un 4% del total de las celulosas que se transan en el mercado. Se trata de un segmento con un alto grado de integracin a la produccin de papeles y cartones. Es la ms resistente de las celulosas y de hecho la palabra alemana Kraft significa fuerza.

Celulosa cruda o Kraft

La Celulosa Qumica se obtiene a partir de un proceso de coccin de las partculas de madera (chips) con diferentes productos qumicos a altas temperaturas y presiones. La Celulosa Mecnica, mejor conocida como Pulpa Mecnica, se obtiene desfibrando la madera a altas temperaturas y presiones. Entre ambas categoras est tambin la celulosa denominada Quimio-Termo-Mecnica, donde se utiliza una combinacin de los procesos anteriores. La celulosa resultante de estos procesos tiene la forma de una pasta (tiene un alto contenido de agua) y tiene an un contenido importante de lignina, que le da una tonalidad color caf, similar al color natural de la madera.

Dado que uno de los principales usos finales de la celulosa es la produccin de papeles blancos, es necesario blanquear la pasta de celulosa a travs de un tratamiento con productos qumicos en orden a extraer la lignina, resinas, iones metlicos y otras sustancias que podran afectar el proceso de produccin del papel. Una vez blanqueada, la celulosa todava tiene la forma de una pasta, con un alto contenido de agua. En las Plantas integradas de celulosa y papel, esta pasta alimenta directamente las mquinas papeleras all instaladas. En el caso de Chile, la mayor parte de la celulosa producida se destina al mercado externo y en consecuencia, es necesario extraerle el agua antes de despacharla para su venta, con el propsito evidente de reducir los costos de transporte y adems para preservar algunas de sus caractersticas, minimizando la reversin de la blancura en el tiempo.

Celulosa Qumica

PRODUCCIN DE CELULOSA

COCCIN DE LA CELULOSA

Para producir celulosa debe extraerse la lignina, un aglutinante natural, de las astillas de madera y liberar las fibras de celulosa. Esto se realiza en el digestor de celulosa mediante un procedimiento de disgregacin. Durante la coccin segn el procedimiento alcalino al sulfato, las fibras se generan en el digestor mediante presin de vapor a +180 C. El proceso de coccin en sosa custica, sosa y sulfuro de sodio se realiza a temperaturas de +170 C y presiones hasta +8 bares. Para que el digestor funcione de forma automtica es necesario un control preciso del llenado as como de la presin durante todo el proceso.

PROCESO DE PRODUCCIN, DE LA INDUSTRIA DE LA PULPA

La composicin de agentes contaminantes en el agua residual de las industrias del papel, depende de la clase de materia prima que se utilice. Para la produccin del papel madera, bagazo (parte exterior del tallo de la caa de azcar), camo, paja, etc. Son usados. Cinco procedimientos bsicos se utilizan para producir la pulpa de una manera industrial. La conduccin del caso puede ser con o sin un procedimiento de blanqueamiento.

Si el procedimiento de blanquear es tambin un paso de la produccin, la lignina ser destruida. El efecto es un papel ms blanco. El color depende tambin de las diversas clases de madera o de otras materias primas que se utilizan para la produccin. Este paso tiene la desventaja que carga el ambiente ms, debido a el uso de productos qumicos como el cloro o el dixido de cloro (que estn restringidos, debido a el proceso).

PROCESOS QUMICOS

Para producir pulpa para papel fino y de impresin, dos procedimientos qumicos son usados.

El proceso de Kart,es un proceso alcalino. La lignina es agrietada por NaOH o Na2S, que es muy eficaz en diversas clases de maderas especialmente la madera que contiene contaminantes.

La desventaja esel problemadel olor, basado en los tioles y los sulfuros. La pulpa que se obtiene es ms blanca, comparada con el proceso del sulfato.

El agua del proceso en esta clase de proceso contiene SO2y un pH entre 8-9. La DBO y la DQO dependen de la clase de madera. Normalmente la DBO5est entre 1-2 g/l y la DQO est entre 4-7 g/l.

El proceso del sulfatoes un procedimiento basado en los cidos. El efecto no es igual comparado con el proceso alcalino. El procedimiento es ms sensible, contra la contaminacin. Las ramas y la corteza disturban el proceso qumico y no se disuelven como la madera. Tambin la resina disturba el proceso.

Ventajas del proceso con sulfato, el proceso es ms variado proceso y las condiciones de produccin se dan sin la produccin indeseada del tiol y del sulfuro.

PROCESOS SEMIQUMICOS

El NSSC (Neutro semiqumico sulfito)es el ms usado. La produccin de este proceso es de aproximadamente 75%.

El TMP (proceso termomecnico)se utiliza generalmente para el papel de la prensa (del peridico).

El nuevo CTMP(proceso qumico-Trmico-Mecnico)es altamente eficiente (aproximadamente del 95%) y el consumo de agua no es tan alto como en los otros procesos descritos. Pero este necesita ms energa para producir la pulpa.

En plantas modernas de pulpa, esta clase de agua residual tiene que tratamiento generalmente:

soluciones que blanquean

Lavado y el vaciado

Condensacin por evaporacin

La cantidad de agua que tiene que ser tratada es muy alta

Aproximadamente 30m3/t de pulpa con proceso mecnico y por encima de 150 m3/t de pulpa con proceso qumico. El agua residual contiene hasta 10-30% de fibras, fibrillas y CaCO3.La carga de DBO5y DQO varan entre diversas clases de madera (DBO5100-1.000mg/L; DQO 300- 4.000mg/L).El agua residual es tratada con tratamiento anaerbico, por vaporizacin, por incineracin, o por recuperacin.

Agua Residual del papel

El papel es producido de nuevo o reciclando la pulpa. Dependiendo de la calidad de la pulpa, este es usado para diferentes tipos de papel. Durante el proceso de produccin del papel, caoln, CaCO3, talco y/o TiO2se agregan a la pulpa, para dar al papel un color blanco.

Incluso productos qumicos como masilla orgnica (almidn, ltex), colorantes, sulfato de aluminio, etc. se utilizan para hacer un papel con diferentes caractersticas o hacer el proceso ms simple.

El papel puede ser descolorido, que puede hacerse con dos procesos diferentes. Lavando la pulpa con una alta cantidad de agua o lavndose con una cantidad baja de agua ms adiciones de productos como los silicatos de sodio, carbonato de sodio, cidos grasos o detergentes no inicos.

Reciclaje del papel

Con la pulpa se puede hacer tambin un papel reciclado. Pero debido a el color en los papeles escritos, viejos, la pulpa tiene que ser blanqueada. Los procedimientos siguientes pueden ser utilizados.

Dependiendo de los agentes que se utilicen para blanquear la pulpa, el agua residual tiene que ser tratada. Blanqueando con perxidos, oxgeno yel ozonono es tan eficiente como usando el cloro o el dixido de cloro, pero el agua tiene generalmente un muy bajo o ninguna cantidad a productos qumicos que tratar. Usando el cloro oel dixido de cloroel agua contiene estos agentes que aumentan el AOX. Por otra parte, el blanquear con cloruro es lo ms eficiente.

El agua residual del reciclaje del papel contiene tambin partculas que tienen que ser filtradas. Los restos de los plsticos, metales como (los clips de papel, etc.) Estos otros residuos tienen que ser eliminados.

PROCESO DE PRODUCCION DE CELULOSA KRAFT

Cada una de las fases del proceso de produccin de la celulosa se caracteriza por aspectos tcnicos particulares, lo que las diferencia y les confiere la calidad de unidades especficas. Ellas cumplen secuencialmente el rol de eslabones de una cadena de nueve fases que dan cuerpo al proceso global.

Las cinco primeras fases corresponden al proceso productivo tradicional, que a partir de un conjunto de insumos bsicos (madera, agua, productos qumicos y energa) da origen a la celulosa. Las siguientes 4 fases tienen como objetivo asegurar que el proceso productivo se desarrolle en armona con el medio ambiente.

Especial mencin merece la fase de monitoreo de las condiciones ambientales. De la misma forma como los doctores pueden diagnosticar que algo no anda bien en nuestro organismo a partir del anlisis de muestras de sangre y orina; los tcnicos de las Plantas de celulosa, a partir de la informacin recolectada en los instrumentos de control de la Planta y las estaciones monitoreo, pueden detectar en forma inmediata eventuales alteraciones en el proceso productivo y ejecutar acciones preventivas.

Fase 1: Preparacin de la Madera.

Fase 2: Coccin.

Fase 3: Blanqueo ECF.

Fase 4: Secado y Embalado.

Fase 5: Recuperacin y Energa.

Fase 6: Tratamiento de Efluentes.

Fase 7: Control de Emisiones areas y de olor.

Fase 8: Disposicin de Residuos Slidos.

A continuacin se describen estas fases, mostrndolas en un esquema grfico y explicndolas a travs de una relacin escrita.

Fase 1: Preparacin de la madera.

La madera, principal materia prima para la fabricacin de la celulosa, llega a la Planta generalmente en la forma de troncos de dimensiones estandarizadas, denominados rollizos. En menor medida tambin se utilizan astillas de aserradero y lampazos (restos perimetrales de troncos aserrados).

El proceso se inicia cuando los rollizos de madera son cargados en los descortezadores, que son tambores rotatorios de grandes dimensiones que giran a una velocidad de 6 a 10 revoluciones por minuto.

La corteza no se desperdicia, sino que es llevada a travs de una cinta transportadora para ser quemada en una caldera, denominada caldera de biomasa.

Los troncos descortezados son transformados en astillas (chips), las cuales luego de ser acopiadas para su homogeneizacin en grandes pilas, pasan a continuacin por un proceso de clasificacin por tamao. Los chips de tamao normal continan a la fase siguiente, los de gran tamao son devueltos para ser astillados nuevamente y los finos convergen junto con la corteza a la caldera de biomasa, donde son quemados para generar vapor, el cual posteriormente, en un equipo denominado turbogenerador, se usa para producir energa elctrica.

Como se observa en el diagrama, los lampazos siguen el mismo tratamiento que los rollizos de madera y las astillas de aserradero se incorporan directamente a la pila de astillas.

Fase 2: Coccin.

Las astillas procedentes de la pila de acopio son conducidas hacia la tolva de astillas, donde son impregnadas con vapor de agua para eliminar su contenido de aire. Para asegurar una mayor uniformidad de la coccin en el digestor, las astillas pasan por un tanque a alta presin donde son pre-impregnadas con licor blanco. Esta mezcla finalmente entra por la parte superior del digestor continuo.

En el digestor las astillas son literalmente cocidas con una sustancia denominada Licor Blanco, a alta temperatura y presin. El Licor Blanco es una solucin acuosa compuesta por sulfuro de sodio (Na2S) e hidrxido de sodio (NaOH). Su funcin es romper las uniones de lignina y liberar las fibras de celulosa. Fsicamente, el digestor continuo es un gran estanque cilndrico de varias secciones, con una red de tuberas a travs de las cuales se le adicionan o extraen los lquidos de coccin. Tiene un eje vertical para revolver la mezcla y una tubera para drenar la celulosa. El rango de temperatura de coccin vara entre 130 C y 170 C, siendo ms alta en la parte superior del digestor (etapa inicial).

En la medida que las astillas avanzan hacia abajo en el digestor, se van transformando en pasta de celulosa. Esto explica por qu el proceso de coccin opera en forma continua. Al final de la coccin, adems de la pasta de celulosa, se genera un residuo denominado Licor Negro, que est compuesto por el Licor Blanco mezclado con la lignina y otras sustancias de la madera. Este Licor Negro es recuperado para ser procesado en otro sector de la Planta de Celulosa denominado Sistema de Recuperacin de Productos Qumicos y Energa. Este importante proceso permite la recuperacin de productos qumicos valiosos. En la prctica, slo un porcentaje muy minoritario de los residuos slidos del digestor debe ser enterrado en los vertederos (reas de disposicin controlada).

Al llegar a la parte inferior del digestor, la pasta de celulosa es sometida a un lavado a altas temperaturas, donde flujos de agua a contracorriente le van eliminando el Licor Negro. Luego, la pasta pasa por un estanque de soplado, cuya funcin es reducir bruscamente la presin, con el objeto de liberar las fibras que an permanecen compactas. El proceso de soplado se realiza a menores temperaturas; para ello se inyecta agua fra a la pasta, con el fin de bajar su temperatura al rango 75-80 C.

La pasta de celulosa que sale del digestor es lavada y clasificada a travs de varios filtros. Los nudos de la madera y otros chips que no pasan por los filtros son enviados de vuelta al digestor. La pasta filtrada y lavada por segunda vez constituye lo que se denomina celulosa cruda o celulosa sin blanquear, lquida. Esta pasta de celulosa tiene an un contenido importante de lignina, que le da una tonalidad color caf, similar al color natural de la madera.

La celulosa cruda es el principal insumo en la produccin de los papeles y cartones de color caf que se usan para embalaje o para producir envases como los sacos, saquitos y cajas de cartn corrugado.

Fase 3: Blanqueo ECF.

Dado que la celulosa es el principal insumo en la produccin de papeles blancos, es necesario someter a la pulpa de celulosa a un tratamiento con productos qumicos en orden a extraer el remanente de lignina, las resinas, iones metlicos y otras sustancias que podran afectar el proceso de produccin del papel. Diferentes productos qumicos, como el dixido de cloro, el oxgeno y el perxido de hidrgeno (H2O2-agua oxigenada) son agregados en forma secuencial a la pasta de celulosa para blanquearla eliminando la lignina. De esta manera, los consumidores de celulosa reciben un producto que les permite producir papeles con los atributos requeridos de blancura y brillo, los que adems no decaen significativamente con el paso del tiempo. Los productos qumicos actualmente en uso en esta fase del proceso han sustituido a otros que fueron eliminados, por cuanto se demostr que generaban componentes nocivos para el medio ambiente.

El proceso de blanqueo significa, necesariamente, una reduccin de rendimiento de la madera, medido en m3 de madera por tonelada de celulosa; por cuanto se elimina una parte importante de la lignina que an permanece en la pasta caf y adems, una parte de las fibras de celulosa se degradan debido a los agentes qumicos que intervienen en el proceso. Normalmente, en todo el proceso de blanqueo se pierde entre un 5 y 9% de la pasta caf, para alcanzar blancura estndar de 87-90%, segn la norma ISO-2470 (International Organization for Standardization).

Las plantas de celulosa modernas como las de Empresas CMPC- han incorporado en forma previa a las distintas etapas que componen el proceso de blanqueo, una etapa denominada deslignificacin con oxgeno, que como su nombre lo indica, consiste en aplicar altas dosis de oxgeno a la pasta caf para producir la oxidacin de la lignina. Esta reaccin qumica se realiza en un estanque presurizado, a elevadas temperaturas y en un medio alcalino (pH > 7). Esta etapa tiene dos importantes beneficios: Se reduce sustancialmente el consumo de qumicos en las etapas posteriores de blanqueo y adems, permite que la lignina removida en la primera estacin de lavado pueda ser reprocesada en el Sistema de Recuperacin de Productos Qumicos y Energa.

El blanqueo de la celulosa contina agregando en sucesivas etapas distintos productos qumicos que oxidan o modifican la estructura molecular de la lignina y otros elementos presentes en la pasta de celulosa cruda, facilitando su disolucin y posterior extraccin. La pasta es lavada al final de cada etapa para remover los materiales orgnicos solubles. Estas reacciones qumicas se realizan en estanques a alta temperatura y en un ambiente cido (pH < 4). Dado que en este proceso se generan algunos componentes orgnicos que no son solubles en un ambiente cido, es necesario intercalar etapas en las que se utilizan productos qumicos que generan un medio alcalino, de tal forma de poder extraer estos componentes en la estacin de lavado.

El residuo lquido procedente de la planta de blanqueo, denominado efluente, es conducido a las plantas de tratamiento, con el objeto de ser purificado, eliminando todas las sustancias nocivas para el medio ambiente antes de devolverlo a los ros.

Fase 4: Secado y embalado.

La pasta procedente de la planta de blanqueo es preparada para su secado. El porcentaje de fibras contenida en la pasta a la entrada de la mquina secadora (consistencia inicial), es de aproximadamente 1 a 2%, es decir, la pasta tiene un gran contenido de agua. Desde la caja de entrada a esta mquina, la pasta es distribuida uniformemente sobre el fourdrinier o mesa formadora de la hoja. Este equipo es accionado por varios rodillos que sacan el agua de la pasta por gravedad y bombas de vaco, dndole la forma de una lmina.

La lmina, que a estas alturas posee una consistencia de aproximadamente un 46%, entra a los pre-secadores, grandes cilindros en cuyo interior circula vapor a altas temperaturas. Luego pasa a los secadores principales, que por dentro estn equipados de diversos rodillos calientes que conducen la lmina a travs de calentadores por conveccin y radiadores infrarrojos. Este sistema de rodillos secadores se puede sustituir por un sistema de secado con aire caliente, donde la hoja de celulosa pasa libre a travs de corrientes de aire caliente seco para eliminar el agua. A la salida de esta rea, la lmina posee una consistencia de 87-92% seco.

Despus, esta lmina pasa por la unidad cortadora, que la deja en forma de pliegos, los que se apilan, se prensan y se embalan en una unidad denominada fardo, con un peso de 250 k.. Finalmente agrupando 8 fardos en dos columnas de 4 se forman los units, los que se pesan antes de almacenarlos en las bodegas.

Tambin existe la posibilidad de bobinar la lmina de celulosa (celulosa en rollos), en cuyo caso se prescinde de su paso por la cortadora.

Fase 5: Recuperacin y energa.

El proceso de produccin est diseado y programado para la recuperacin y reutilizacin de los distintos componentes que intervienen en las 4 primeras fases, estructurndose as un sistema de auto alimentacin para el funcionamiento de la planta industrial en su conjunto. As, la Fase Recuperacin de Productos Qumicos y Energa, si bien no se relaciona directamente con la celulosa en s, contribuye a su proceso de produccin a travs de la generacin de energa y la recuperacin de los productos qumicos que la planta requiere.

Cortezas de rollizos, aserrines y astillas subdimensionadas, son transportados a las calderas de poder para ser aprovechados como combustible y generar vapor.

El Licor Negro proveniente del digestor, generalmente con una concentracin de slidos del 15 al 18% sigue un proceso de concentracin mediante evaporadores de mltiples efectos. Adems de extraer el agua del Licor Negro, se retiran de la mezcla algunos componentes sulfurados disueltos, denominados TRS. Tambin se extrae el metanol, el tall oil y la trementina, los cuales despus son condensados, tratados y recuperados para su comercializacin posterior, o son destinados para otros usos en la misma planta.

Una vez que ha sido concentrado y depurado, el Licor Negro entra a la caldera recuperadora con una consistencia sobre 75%, donde se quema la parte orgnica (lignina y otros compuestos de la madera) liberando su energa en el proceso de combustin, la que se aprovecha produciendo vapor.

El vapor generado tanto en la caldera recuperadora como en las calderas de poder es conducido hacia un turbo generador, a travs del cual se genera energa elctrica para los procesos de la planta industrial o para su venta al Sistema Interconectado Central; luego, el vapor -a ms baja presin y temperatura- es usado en la calefaccin de diferentes procesos dentro de la Planta.

La parte inorgnica y las sales minerales (cenizas), se recuperan despus del proceso de combustin. Los principales compuestos qumicos de las cenizas son el sulfuro de sodio (Na2S) y el carbonato de sodio (Na2CO3). Estas cenizas son disueltas en agua y se forma el denominado Licor Verde. Este Licor Verde es sometido despus al proceso de caustificacin, el cual en esencia consiste en adicionarle cal viva (CaO) y por medio de varias reacciones qumicas y filtros, se producen dos compuestos qumicos: Licor Blanco (Na2S + NaOH) que es almacenado en estanques para ser reutilizado en la fase de coccin y cal apagada o caliza (CaCO3) en forma de lodos, a los cuales se les extrae la humedad y son quemados en hornos especiales, denominados Hornos de Cal, para producir nuevamente la cal viva requerida en este proceso de caustificacin. Las siguientes son las ecuaciones qumicas involucradas:

CaO + H2O - Ca(OH)2 + calor

Ca(OH)2 + Na2CO3 + Na2S - 2NaOH + Na2S + CaCO3 (al filtro de lodos)

Fase 6: Tratamiento de efluentes.

Los residuos lquidos provenientes de las distintas fases del proceso de produccin deben ser purificados en plantas de tratamiento, con el propsito de eliminar todas las sustancias que puedan producir un impacto adverso en el medio ambiente, antes de devolver el efluente a los ros.

Es un hecho cientficamente demostrado que la naturaleza tiene la capacidad de autodepurarse. En consecuencia, dependiendo de la caractersticas y el caudal del curso de agua al cual se evaca el efluente tratado, las Plantas de celulosa en todo el mundo deben cumplir ciertos estndares especficos de emisin de materiales contaminantes en su efluente.

El proceso de purificacin del efluente se desarrolla sometindolo a una serie de tratamientos en forma secuencial.

La primera fase de este proceso se realiza en la planta de tratamiento primario, etapa en la que se retiran los slidos suspendidos, adems de neutralizar (pH), enfriar y homogeneizar el efluente.

En un clarificador o piscina de decantacin, las fibras y otros slidos suspendidos son llevados a la superficie del agua con la ayuda de burbujas de aire inyectadas desde el fondo, y son retirados por rebalse a travs de los bordes superiores de esta piscina. Los slidos ms pesados se depositan en el fondo por gravedad y una vez decantados, son retirados desde el fondo por rastrillos rotatorios. Como la velocidad de decantacin es proporcional al cuadrado del dimetro de estas

partculas, es usual agregar agentes qumicos (floculantes) para que las partculas pequeas se agrupen formando copos de mayor tamao. Posteriormente, los slidos junto con las fibras son prensados para retirarles el agua sobrante y depositarlos en vertederos especialmente habilitados (reas de Disposicin Controlada), o alternativamente quemarlos en calderas de poder.

Una vez retirados estos slidos suspendidos, el efluente contina hacia una etapa de neutralizacin, donde se le agregan aditivos qumicos neutralizantes para que los residuos finales no sean cidos ni alcalinos.

La segunda fase de este proceso se realiza en la planta de tratamiento secundario. El objetivo en esta etapa es la remocin del material orgnico del efluente, lo cual se consigue mediante una degradacin biolgica.

La planta de tratamiento secundario consta de dos unidades principales: la piscina de aireacin y el clarificador secundario o piscina de sedimentacin. En la piscina de aireacin, el efluente es tratado mediante una colonia de microorganismos (bacterias) que literalmente devoran la materia orgnica. Este tratamiento es de carcter aerbico, ya que los microorganismos consumen oxgeno en el proceso y se denomina de lodos activados, debido a la alta concentracin de microorganismos presentes, que le confiere esa apariencia externa. El tiempo de residencia del efluente en esta piscina con lodos activados es variable dependiendo de la tecnologa empleada, oscila entre las 2-48 horas.

Los lodos son extrados del agua en el clarificador por decantacin. La mayor parte de estos lodos son recirculados de vuelta a la piscina de aireacin, con el propsito de mantener la alta concentracin en la colonia de bacterias. Una pequea fraccin de los lodos, correspondiente al crecimiento neto de la colonia, es eliminado del sistema. Al igual que en el tratamiento primario, estos lodos son espesados, eliminndoles el agua, para despus ser depositados en reas de Disposicin Controlada o quemados en las calderas de poder. Se estima que el poder calorfico de estos lodos flucta entre los 10-20 GJ/tonelada seca, pero como an contienen un elevado porcentaje de agua, esta cifra se reduce a la mitad aproximadamente.

La eficiencia de las plantas de tratamiento vara dependiendo del tipo de efluente, el diseo de la planta y las condiciones de operacin.

Fase 7: Control de emisiones areas y de olor.

Las emisiones areas son monitoreadas y controladas rigurosamente para evitar la descarga hacia la atmsfera de sustancias dainas para el medio ambiente o los seres vivos. Las fuentes fijas ms importantes en una Planta de celulosa y sus correspondientes equipos para el abatimiento de emisiones son las siguientes:

Caldera Recuperadora: Es la principal fuente de emisiones areas de la Planta. Como ya se indic, esta caldera es alimentada con Licor Negro concentrado. Aproximadamente un tercio del peso seco de esta sustancia son qumicos inorgnicos, de los cuales se recupera el sulfuro de sodio (Na2S), el carbonato de sodio (Na2CO3), el sulfato de sodio (Na2SO4) y sal (NaCl). El resto son sustancias orgnicas disueltas. Al interior de esta caldera, que opera en torno a los 1.000 C, se producen una serie de reacciones qumicas que liberan compuestos gaseosos, algunos de los cuales deben ser eliminados o tratados con el objeto de mitigar su impacto en la calidad del aire. Debido a la gran cantidad de variables que intervienen en el proceso, se dispone de sofisticados sistemas de control computarizado que permiten una ptima operacin de la caldera.

El principal compuesto gaseoso que se produce en la caldera recuperadora es el Dixido de Azufre (SO2). Para reducir su emisin se opera con licor negro a elevada concentracin, lo cual aumenta la temperatura de combustin en la caldera. En estas condiciones, el sodio en fase gas reacciona con el dixido de azufre en presencia de oxgeno, produciendo sulfato de sodio (Na2SO4) y por lo tanto, disminuyendo la generacin de SO2.

La caldera recuperadora emite adems material particulado (principalmente Na2SO4), xidos de Nitrgeno (NOx) y Sulfuro de Hidrgeno (H2S), este ltimo es uno de los responsables del olor caracterstico de las Plantas de celulosa kraft.

Fase 8: Manejo de residuos solidos.

Los residuos slidos estn constituidos por un grupo heterogneo de materiales producidos en la Planta de celulosa, los cuales no pueden ser vendidos a terceros, reutilizados o incinerados. Todos estos residuos son derivados a instalaciones denominadas reas de Disposicin Controlada (ADC), las cuales segn el tipo de residuo que se trate, se localizan en la misma Planta o son administradas por terceros fuera de ella. El volumen de residuos slidos generados es muy bajo. Mediciones internacionales indican que el 50% ms eficiente de la industria mundial, segmento en el que se inscriben las Plantas de CMPC, genera menos de 25 kilos por tonelada de celulosa producida. Los materiales involucrados son residuos del proceso de caustificacin conocidos por sus nombres en ingls: dregs y grits; cenizas, arena, lodos de los tratamientos de efluentes y un grupo miscelneo de residuos (materiales de construccin, metales, y basura en general). La mayor parte de estos residuos, todos ellos considerados en la categora de residuos no peligrosos, son dispuestos en las ADC de las Plantas, las cuales renen las condiciones necesarias para mantener un completo resguardo de posibles filtraciones a las napas subterrneas, adems del correspondiente monitoreo de estas napas.

La construccin de un vertedero industrial o ADC no es un hecho trivial, sino una compleja obra de ingeniera que debe ser adecuadamente diseada y planificada, de modo que constituya una solucin tcnica y econmicamente viable, capaz de eliminar o mitigar los impactos negativos que pudiera generar sobre su entorno. Ellas cubren un rea relativamente grande (entre 5 a 10 h.) y estn diseadas para ir acumulando estos desechos por un largo perodo de tiempo, es decir, tiene una larga vida til.

Los desechos industriales que se depositan en las ADC de las Plantas contienen tanto elementos orgnicos como inorgnicos, adems de una inevitable cantidad de lquido. Las ADC adems estn expuestas a la lluvia, que percola (se filtra) a travs de estos desechos. Para evitar que los lixiviados (lquidos que percolan o drenan a travs de los residuos, conteniendo componentes solubles y material en suspensin) contaminen las napas de aguas subterrneas, las ADC son diseadas con una base impermeable (membranas), compuesta por varias capas de distintos materiales, la cual cuenta adems con una red de tuberas que colectan estos lquidos para ser procesados en la Planta de tratamiento de efluentes. De igual manera en su diseo se toman en cuenta aspectos topogrficos y se incluyen protecciones laterales (canaletas) adecuadas, para evitar que las aguas lluvias de las reas circundantes escurran hacia la ADC. Como medida de control, las ADC disponen de un sistema de monitoreo de la calidad del agua en las napas subterrneas para intervenir de inmediato en caso de detectarse algn problema.

El material orgnico presente en estos residuos experimenta una descomposicin anaerbica producida por microorganismos, la cual genera metano, un biogs. Por esta razn las ADC deben disponer de chimeneas para evacuar este gas y eventualmente quemarlo, que es la forma ms ambientalmente segura para su eliminacin.

Ao de la Promocin de laIndustria Responsable y del Compromiso Climtico"

CURSO : composicin de los alimentos

INTEGRANTES:

CICLO: V

DOCENTE: ING. JUAN QUISPE NEIRA.

FACULTAD: Ingeniera Industrial.

ESCUELA: Agroindustria e Industrias Alimentaria.