Sustitución del cloro en el blanqueo de papel
El objetivo de blanquear la pasta de papel es retirar la lignina, sustancia resinosa que se adhiere a las capas de celulosa, puesto que su presencia tiende a hacer que el papel sea débil, menos brillante y envejezca antes. Se han venido utilizando casi de forma generalizada compuestos de cloro (gas de cloro, dióxido de cloro o hipoclorito) para desempeñar esta labor (además de las ventajas económicas que suponía aprovechar el cloro obtenido de la electrólisis de la sal común) puesto que separa eficazmente la lignina dejando las fibras de celulosa prácticamente intactas.
No obstante, la utilización de derivados del cloro presenta un problema medioambiental y de salud, puesto que al ser sustancias muy reactivas, un porcentaje del cloro que se utiliza reacciona con las moléculas orgánicas contenidas en la madera generando compuestos organoclorados de alta toxicidad, que terminan en los vertidos residuales de la papelera.
Respondiendo a la demanda del mercado de papel, a la creciente sensibilización medioambiental o por imposiciones legales, un importante número de empresas en todo el mundo (más de 60 industrias) han sustituido total o parcialmente sus procesos por sistemas libres de cloro. Suecia, siendo la séptima productora de papel y cartón del mundo, lidera el resto de los países en el número de fábricas que han iniciado la sustitución, contando con alrededor de 20 instalaciones.
PROCESO DE BLANQUEO
En un proceso químico típico de kraft (proceso más comúnmente utilizado a nivel mundial), la madera sin corteza y troceada se introduce al digestor, donde se cuece con sosa cáustica, sulfato sódico y carbonato cálcico, a 200 grados centígrados y alta presión para reducir los trozos a una pulpa. Después de la cocción, se separan los gases sulfúricos para ser tratados (generalmente son incinerados), y el resto de la mezcla es filtrada por diferentes mecanismos para retirar los trozos que no se han degradado durante la cocción. La pulpa es enjuagada con agua para arrastrar los líquidos de cocción y recuperar los compuestos químicos utilizados. La pasta es filtrada y espesada al quitarle agua.
Después es conducida a la unidad de blanqueo, cuyo objetivo es aumentar el brillo y la resistencia de la pulpa. Esto se consigue retirando al máximo la lignina y abrillantando las fibras. El proceso consiste en fases de blanqueo alternadas con fases de lavado con sosa cáustica que tiene cualidades de extracción. Entre las diferentes fases la pulpa es lavada para retirar la lignina.
Tradicionalmente se utiliza gas cloro, por su eficacia en separar la lignina selectivamente conservando las fibras de celulosa prácticamente intactas. No obstante, su elevada reactividad favorece la generación de miles de compuestos organoclorados al reaccionar con estructuras de carbon o p r e s e n t e s e n l a m a d e r a . Aproximadamente el 10% del cloro se convierte en compuestos organoclorados adsorbibles (el 0,5% se queda en la pasta y el 90% se transforma en iones de cloruro).
Otros compuestos que han sustituido al cloro han sido dióxido de cloro e hipoclorito sódico, pero que no eliminan el problema de los compuestos organoclorados.
COMPUESTOS ORGANOCLORADOS
La mayoría de los compuestos organoclorados son muy estables, permaneciendo algunos en el medio durante cientos de años. Estos compuestos son liposolubles, es decir, tienen tendencia a depositarse en los tejidos grasos de los seres vivos a lo largo de su vida. Los efectos bioacumulativos de estos compuestos se manifiestan al incrementarse su concentración al ascender en la cadena trófica.
Estas sustancias son ajenas al medio, por lo que los seres vivos no han desarrollado los mecanismos para asimilar o eliminar estos compuestos de sus organismos. Se han identificado más de 1.000 compuestos organoclorados en los vertidos de una papelera que utiliza cloro, de los cuales se conoce aún poco sobre sus efectos a medio y largo plazo.
La familia de compuestos organoclorados más conocida, son las dioxinas. Estas sustancias son cancerígenas y causan efectos sobre el sistema inmunológico, reproductivo y nervioso, además de muchas otras afecciones.
ALTERNATIVAS MENOS CONTAMINANTES
1) En fases previas al blanqueo
- Ampliar las actividades para retirar la lignina antes de la fase de blanqueo: alargando el tiempo de cocción y la presión, siempre procurando no dañar las fibras de madera.
- Cocción Continuada Modificada (MCC). Este proceso consiste en alterar la fase de cocción, alternando vapor a alta y a baja presión e invirtiendo el sentido de la corriente de cocción a mitad de la fase. Los resultados son una menor concentración de lignina adherida a la celulosa y una mayor viscosidad que facilita la separación del resto de la lignina durante una fase de oxigenación.
2) Alternativas a los métodos de blanqueo
- Oxigenación. Este es un proceso de aplicación previo al blanqueo para reducir significativamente la lignina.
- Ozono. El ozono es un agente blanqueador eficaz, pero no muy estable, al tender a degradarse a oxígeno. Este sistema se basa en un circuito cerrado para recuperar el oxígeno y regenerar ozono.
- Peróxido. El peróxido de hidrógeno sirve únicamente para incrementar el brillo de la pulpa, y no para separar la lignina adicional. Esto representa un beneficio al mejorar la calidad de la pulpa y reducir los costes del blanqueo.
- Enzimas. Se están investigando diferentes enzimas que ayudan a la descomposición de la madera. Las xilanasas tienden a degradar los enlaces químicos que unen la lignina a la madera.
Una de las opciones más atractivas desde el punto de vista tecnológico, y parece ser la más comercializada, es la combinación de una fase previa de deslignificación con oxígeno seguida de diferentes fases de blanqueo con peróxido de hidrógeno y ozono.
3) Otros procesos
Existen variantes del proceso mecánico en las que se utiliza vapor de agua para reblandecer la madera, es el llamado proceso termomecánico (TMP). Otra variante, el proceso químico-termomecánico (CTMP), consiste en utilizar, además de vapor de agua, pequeñas cantidades de compuestos químicos, dando como resultado una pasta más resistente. El proceso CTMP puede utilizar maderas duras (eucalipto y frondosas como el arce, el abedul o el haya) que proporcionan fibras pequeñas con elevado porcentaje de celulosa y blandas (coníferas como el pino y el abeto) con fibras más largas que dan una pasta más resistente pero contienen más resinas. El proceso TMP sólo es aplicable a maderas blandas.
Una variación del proceso TMP es el “proceso de pasta explosivo”. Los trozos de madera se impregnan con productos químicos y luego se introducen en un reactor donde son expuestos a vapor de agua a gran presión y temperatura.
El proceso de “Solvopulping” consiste en separar las fibras de lignina con alcohol. El alcohol se puede reciclar (aunque puede ser un proceso muy explosivo) y la lignina se puede recuperar para otros usos industriales. Las fibras resultantes son bastante puras y necesitan poco blanqueo.
EXPERIENCIA EN UNA EMPRESA SUECA
La empresa sueca SÖDRA, la mayor productora europea de pulpa de papel, decidió sustituir todo el cloro en su proceso de blanqueo con el fin de satisfacer la demanda del mercado claramente orientada hacia el papel libre de cloro (TCF - totallychlorine- free). Su proceso kraft consiste en la cocción extendida, seguida de la deslignificación oxigenada y, por último, un nuevo proceso de blanqueo con ozono y peróxido de hidrógeno. Para evitar que se degrade el peróxido con la presencia de metales, se añade antes un agente quelante, que tiene la función de atrapar los metales.
El principal objetivo de esta empresa era ser la primera productora del mundo en ofrecer pulpa kraft procedente de maderas duras y blandas, con un alto brillo y resistencia, y que no fuera blanqueada con ningún compuesto de cloro. La empresa ha descubierto que otra ventaja de eliminar el cloro es que resulta posible cerrar el ciclo de las aguas residuales de todo el proceso, cosa que antes resultaba imposible debido al contenido de dicha sustancia en los vertidos.
EN EL ESTADO ESPAÑOL
También en el Estado español existe una empresa que ha sustituido su proceso de blanqueo de papel por un sistema completamente libre de cloro para competir con el mercado internacional, aunque aún comercializan un pequeño porcentaje de su producto, blanqueado con dióxido de cloro. El TCF fabricado por ENCE, en Pontevedra, se exporta prácticamente en su totalidad al extranjero, lo que resulta paradójico con la importación de papel libre de cloro para el consumo español.
REGULACIONES EXISTENTES
En Canadá, la provincia de British Columbia tiene como objetivo para el año 2002 el vertido cero de contaminantes clorados provenientes de industrias de pulpa y papel. Las provincias de Quebec y Ontario tienen como objetivo para 1999 o 2000 la emisión de 0,8 Kg de cloro por tonelada de pulpa. British Columbia y Ontario son las dos regiones de mayor producción de papel del mundo. Suecia tambien se ha comprometido a eliminar el uso de cloro en industrias de pulpa y papel.
La IJC (International Joint Commission), organismo de EE.UU. y Canadá que supervisa el estado de la calidad del agua de los Grandes Lagos, ha pedido durante años la eliminación del cloro como materia prima industrial en la zona de los Grandes Lagos, apuntando a las papeleras como uno de los primeros sectores para su reconversión.
En el Protocolo de Siracusa sobre la protección del mar Mediterráneo, se acuerda la eliminación del vertido de sustancias tóxicas, persistentes y bioacumulativas, principalmente los organoclorados (ver página 5).
Referencias:
1. AOX en los efluentes de la industria papelera. Barbadillo, P. Ingeniería Química. 1994
2. Beware of Bogus TCF paper! Response. Södra Cell. Otoño 1995
3. El papel. Su impacto sobre el medio ambiente. Greenpeace. Diciembre 1992.
4. La industria pastero-papelera en España. Garrido, J. Ingeniería Química. 1994
5. Pulp mill emissions and environmental regulations. Sjöblom, K. Pulping Conference. 1990
6. Södra sees bright future in TCF pulp. Market pulp. Mayo 1992
Más información:
Estefanía Blount Martín
CC.OO. - Dpto. Confederal de Medio Ambiente
Fernández de la Hoz, 12 - 28010 Madrid
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