Remoção de hemiceluloses da madeira por tratamento de lixiviação alcalina com NaOH

Extraction of wood hemicelluloses through NaOH leaching

Resumos

Neste estudo, objetivou-se avaliar o impacto da remoção de hemiceluloses da madeira de eucalipto, por tratamento de lixiviação alcalina (NaOH) de cavacos, no comportamento do processo kraft (com variação da sulfidez) subsequente e na qualidade da polpa. Na lixiviação alcalina, os cavacos foram inicialmente saturados com água e posteriormente tratados com solução de NaOH, numa relação licor:madeira de 6:1 m³/t. Foram avaliados os tempos de reação de 3, 8, 14 e 18 horas, as temperaturas de 70, 84 e 90ºC e as concentrações de NaOH de 60, 80, 90, 120 e 156g/L sob condições atmosféricas. Para os tratamentos pressurizados (300 kPa), foram investigados os tempos de reação de 30, 60 e 120 minutos, a temperatura de 100ºC e as concentrações de 100, 150 e 200g/L de NaOH. A condição ótima de lixiviação alcalina foi determinada, considerando-se os teores de hemiceluloses remanescentes nos cavacos e o rendimento gravimétrico. Cavacos não submetidos ao tratamento alcalino (referência) e lixiviados com NaOH, em condições ótimas, foram cozidos pelo processo kraft até número kappa 17 - 18. Os resultados indicaram que a lixiviação alcalina dos cavacos é ineficiente na remoção das hemiceluloses da madeira estudada. A máxima remoção do acetato de 4-O-metil-glicuronoxilana foi de 42% em condições muito severas (100ºC, 60 minutos, 200g/L NaOH e 300 kPa de pressão). O rendimento do cozimento kraft dos cavacos lixiviados foi cerca de 7% inferior ao da referência.

Lixiviação alcalina; remoção de hemiceluloses; xilanas; rendimento

The aim of this work was to assess the impact of hemicellulose extraction in eucalyptus wood, through alkaline leaching (NaOH) of wood chips, on the subsequent kraft process (with varying sulphidity) and the quality of the pulp. The chips were initially saturated with water and treated with a NaOH solution in a liquor to wood ratio of 6:1 m³/t. The reaction times (3, 8, 14 and 16 hours), temperatures (70, 84 and 90ºC) and NaOH concentrations (60, 80, 90, 120 and 156g/L) were assessed in atmospheric conditions. In the pressurized treatments (300 kPa), the reaction times, temperature and NaOH concentrations assessed were, respectively: 30, 60 and 120 minutes, 100ºC and 100, 150 and 200g/L. The optimal alkaline leaching condition was determined taking into account the hemicellulose concentrations remaining in the chips and the gravimetrical yield. Chips not subjected to alkaline treatment (control) and leached with NaOH in optimum conditions were kraft cooked until kappa number 17 - 18. The results indicate that alkaline leaching of chips is not efficient in extracting hemicelluloses in the wood studied. The highest extraction of 4-Omethyl-glucuronoxylan acetate reached 42% in very severe conditions (100ºC, 60 minutes, 200g/L of NaOH and 300 kPa pressure). The pulp yield of the leached chips was approximately 7% lower than that of the non-leached chips (control).

Alkaline leaching; hemicellulose extraction; xylans; yield

Extraction of wood hemicelluloses through NaOH leaching

Remoção de hemiceluloses da madeira por tratamento de lixiviação alcalina com NaOH

Dalton Longue Júnior^I; Jorge Luiz Colodette^II; Valéria Juste Gomes^III

^IForest Engineer, Master of Forest Science – Laboratório de Celulose e Papel – Universidade Federal de Viçosa/UFV – Av. P.H. Rolfs, s/n – 36570-000 – Viçosa, MG, Brasil – [e-mail]

^IIForest Engineer, Professor PhD in Forest Science – Laboratório de Celulose e Papel – Universidade Federal de Viçosa/UFV – Av. P.H. Rolfs, s/n – 36570-000 – Viçosa, MG, Brasil – [e-mail]

^IIIChemist, Masters Candidate in Agrochemistry – Laboratório de Celulose e Papel – Universidade Federal de Viçosa/UFV – Av. P.H. Rolfs, s/n – 36570-000 – Viçosa, MG, Brasil – [e-mail]

ABSTRACT

The aim of this work was to assess the impact of hemicellulose extraction in eucalyptus wood, through alkaline leaching (NaOH) of wood chips, on the subsequent kraft process (with varying sulphidity) and the quality of the pulp. The chips were initially saturated with water and treated with a NaOH solution in a liquor to wood ratio of 6:1 m³/t. The reaction times (3, 8, 14 and 16 hours), temperatures (70, 84 and 90ºC) and NaOH concentrations (60, 80, 90, 120 and 156g/L) were assessed in atmospheric conditions. In the pressurized treatments (300 kPa), the reaction times, temperature and NaOH concentrations assessed were, respectively: 30, 60 and 120 minutes, 100ºC and 100, 150 and 200g/L. The optimal alkaline leaching condition was determined taking into account the hemicellulose concentrations remaining in the chips and the gravimetrical yield. Chips not subjected to alkaline treatment (control) and leached with NaOH in optimum conditions were kraft cooked until kappa number 17 – 18. The results indicate that alkaline leaching of chips is not efficient in extracting hemicelluloses in the wood studied. The highest extraction of 4-Omethyl-glucuronoxylan acetate reached 42% in very severe conditions (100ºC, 60 minutes, 200g/L of NaOH and 300 kPa pressure). The pulp yield of the leached chips was approximately 7% lower than that of the non-leached chips (control).

Key words: Alkaline leaching, hemicellulose extraction, xylans, yield.

RESUMO

Neste estudo, objetivou-se avaliar o impacto da remoção de hemiceluloses da madeira de eucalipto, por tratamento de lixiviação alcalina (NaOH) de cavacos, no comportamento do processo kraft (com variação da sulfidez) subsequente e na qualidade da polpa. Na lixiviação alcalina, os cavacos foram inicialmente saturados com água e posteriormente tratados com solução de NaOH, numa relação licor:madeira de 6:1 m³/t. Foram avaliados os tempos de reação de 3, 8, 14 e 18 horas, as temperaturas de 70, 84 e 90ºC e as concentrações de NaOH de 60, 80, 90, 120 e 156g/L sob condições atmosféricas. Para os tratamentos pressurizados (300 kPa), foram investigados os tempos de reação de 30, 60 e 120 minutos, a temperatura de 100ºC e as concentrações de 100, 150 e 200g/L de NaOH. A condição ótima de lixiviação alcalina foi determinada, considerando-se os teores de hemiceluloses remanescentes nos cavacos e o rendimento gravimétrico. Cavacos não submetidos ao tratamento alcalino (referência) e lixiviados com NaOH, em condições ótimas, foram cozidos pelo processo kraft até número kappa 17 – 18. Os resultados indicaram que a lixiviação alcalina dos cavacos é ineficiente na remoção das hemiceluloses da madeira estudada. A máxima remoção do acetato de 4-O-metil-glicuronoxilana foi de 42% em condições muito severas (100ºC, 60 minutos, 200g/L NaOH e 300 kPa de pressão). O rendimento do cozimento kraft dos cavacos lixiviados foi cerca de 7% inferior ao da referência.

Palavras-chave: Lixiviação alcalina, remoção de hemiceluloses, xilanas, rendimento.

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5 BIBLIOGRAPHICAL REFERENCES

Received: April 30, 2009

Accepted: July 29, 2010

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  23 Set 2014
• Data do Fascículo
  Dez 2010

Histórico

• Recebido
  30 Abr 2009
• Aceito
  29 Jul 2010