İslâm’da Sanat, Estetik, Hüsn-i Hat ve Hadisler

A polpação é um processo químico que expõe a biomassa vegetal com a finalidade de recuperar a celulose, além de outros constituintes lignocelulósicos menos abundantes, como a lignina e a hemicelulose. O processo de polpação surgiu nas indústrias de papel e celulose, utilizando como fonte de celulose cavacos de madeira (SANTOS et al., 2001). Os principais tipos de polpação são: kraft, sulfito e organosolv.

3.3.1 Organosolv

A utilização de solventes orgânicos recuperáveis, como acetona, etanol, ácido acético dentre outros, é uma particularidade desse processo, uma vez que não há formação de produtos sulfatados. Nesse método a celulose e a lignina são de boa qualidade e, diferentemente de outros métodos (kraft e sulfito), a lignina obtida através do processo acetosolv é insolúvel em água sendo de fácil separação.Os principais tipos de polpação com solventes orgânicos estão expostos na Tabela 4:

Tabela 4 - Tipos de polpação Organosolv e as respectivas caracacterísticas de cada processo.

Processo Organosolv Características Referências

Processo Lignol A polpação é baseada em etanol e água

GOSSELINK, 2011 ASAM Método a base de sulfito,

Antraquinona e metanol em meio alcalino

SUN; TOMKINSON, 2001

Acetosolv Polpação com ácido acético/ HCl

ISKALIEVA et al., 2012 Milox, ácido fórmico Água oxigenada utilizados na

deslignificação

- Avidel Polpação com ácido acético e

fórmico

-

As polpações acetosolv foram aprimoradas ao longos dos anos, mas ainda não foi encontrado um processo ideal que deslignifique satisfatoriamente todas as espécies de madeira e fibras vegetais, sem forte degradação da celulose. A dissolução da lignina nos processos organosolv é resultado da hidrólise de ligações do tipo éter (Figura 10), como as ligações α- aril- éter e β- aril- éter da macromolécula de lignina (SARKANEN, 1990).

Figura 10 - Reação da lignina organosolv em meio ácido.

Fonte: BENNAR, 1992.

Bennar (1992) ao submeter fibras do bagaço da cana à polpação com ácido acético (93%) catalisada com ácido clorídrico (0,34% m/m) com uma relação solvente/ bagaço de 14:1 durante duas horas de polpação a 115 oC, obteve 56% de rendimento, número Kappa 15 e viscosidade 10 cP. A análise de número kappa fornece o teor de lignina residual na polpa celulósica e é determinada através da oxidação da lignina com solução de KMnO4 e titulação iodométrica do excesso, em condições padronizadas (TAPPI, 1993). O autor caracterizou ainda a lignina do licor resultante da polpação quanto ao teor de lignina insolúvel, em torno de 94%.

Cybulska (2012) extraiu lignina da palha de milho, em reator de aço inoxidável, através da polpação acetosolv com acetato de etila (36,71% m/m), etanol (25% m/m) e água (38,29% m/m) catalisada com ácido sulfúrico ( 0,46 % m/m), na proporção solvente/fibra de 10:1 durante 20 minutos de extração , obteve na lignina analisada 50% de lignina insolúvel (lignina Klason), 5% de hemiceluloses e 3% de cinzas.

3.3.2 Branqueamento de Resíduos lignocelulósicos

O branqueamento de fibras vegetais é realizado com o uso de fortes agentes oxidantes para remoção de lignina residual e hemiceluloses. A ação de agentes oxidantes como o cloro, hipoclorito e dióxido de cloro consiste basicamente na reação com a lignina formando compostos solúveis. Outros agentes oxidantes mais fortes, como permanganato de

potássio, ácido crômico, peróxido de hidrogênio, peróxido de sódio e ácido nítrico concentrado, não dissolvem somente a lignina, mas também parte dos carboidratos, com formação de grupos carbonílicos e carboxílicos. Quando soluções diluídas de agentes oxidantes fortes são usados, as reações são mais suaves (KLOCK; MUÑIZ; HERNANDEZ, 2005).

Os processos convencionais de branqueamento de polpas celulósicas que envolvem a utilização de reagentes químicos à base de cloro (dióxido de cloro, hipoclorito de sódio, dentre outros) apresentam o grande inconveniente da formação de compostos organoclorados, especialmente dioxinas e furanos, de toxidez elevada. Ainda, existe o inconveniente do volume de água utilizado nos processos de branqueamento e o descarte dessas águas residuárias, contendo organoclorados que constituem um dos mais sérios problemas ambientais do setor de celulose e papel. Em função disto, vários reagentes como oxigênio, peróxido de hidrogênio e ozônio têm sido empregados e as polpas branqueadas com este tipo de reagente têm apresentado bons resultados em termos de resistência, indicando baixos índices de degradação da celulose (BRASILEIRO, 1997,1999).

Muitos trabalhos vêm utilizando o peróxido de hidrogênio durante a etapa do branqueamento. Loureiro et al. (2008) relata em seu trabalho que a dissociação alcalina do peróxido de hidrogênio (pKa= 11.6, 250C) libera o ânion (HOO-) que compõe essa molécula. Os produtos de decomposição do peróxido são a água, o oxigênio, os radicais intermediários, as hidroxilas e o ânion superóxido. O ânion HOO- é o agente ativo de alvejamento da matéria- prima, sendo considerado um poderoso nucleófilo que reage preferencialmente com grupos de carbonila simples e conjugadas. Portanto, o peróxido de hidrogênio atua como uma boa opção de alvejante final.

3.3.3 Mercerização

O tratamento alcalino citado em muitos artigos como mercerização (ROSA et al., 2010) é o mais aplicado nas indústrias de beneficiamento de papel. Tal procedimento consiste em tratar o material lignocelulósico com uma base forte, geralmente hidróxido de sódio, mas outras bases como hidróxido de lítio e hidróxido de potássio também podem ser usadas. No entanto, esses reagentes elevam o custo do processo inviabilizando-o. Logo, as indústrias papeleiras em geral utilizam o hidróxido de sódio que, dependendo da sua temperatura e

concentração, geram uma série de diferentes produtos. Dependendo das condições, a remoção pode ser desde branda até a degradação. Fatores como concentração da solução, proporção fibra/solução, tempo de exposição e temperatura são bastante estudados (KLOCK, MUÑIZ, HERNANDEZ, 2005).

Os compostos químicos que proporcionam a ocorrência de reações de adição com a celulose promovem o inchamento dessa macromolécula. A reação de adição se inicia pela quebra das ligações de hidrogênio, entre as cadeias de celulose, no decorrer do fenômeno de inchamento, devido à entrada do agente. Dessa forma se formam derivados de celulose relativamente homogêneos.

As reações aplicadas às fibras lignocelulósicas com base em soluções alcalinas têm as seguintes funções (KLOCK, MUÑIZ, HERNANDEZ, 2005):

Aumentar o brilho e resistência à tração das fibras (muito aplicado ao algodão na indústria têxtil).

Produzir estágios intermediários durante o processo de obtenção de outros derivados da celulose. Entre eles se destaca a produção de xantatos de celulose, matéria-prima para obtenção de “viscose” e papel celofane.

Promover o intumescimento ou inchamento das fibras, deixando a superfície das fibras mais expostas para posteriores tratamentos.

Solubilizar as hemicelulose e também desestruturar as moléculas de lignina nas fibras ou madeira.

A formação do complexo celulose-álcali e água ocorre de acordo com a seguinte reação (ALMEIDA, 1978):

CeluloseOH + Na+OH- CeluloseNa+ + H2O + impurezas na superfície