La presente invención describe un material bifuncional obtenido a partir de lodos de destintado de papel de la industria papelera,

con características adsorbentes gracias a la presencia de carbón activo, absorbentes y neutralizantes gracias a la presencia de óxido de calcio. El proceso de obtención parte de la pirólisis de los lodos de destintado producidos en el proceso de fabricación de papel prensa a partir de papel reciclado. La invención incluye el uso del material bifuncional en la depuración y/o neutralización de corrientes líquidas o gaseosas de carácter ácido, y en particular aplicado al control de la contaminación ambiental

Material bifuncional absorbente-adsorbente obtenido a partir de lodos de destintado de papel, procedimiento de obtención y uso.

Sector de la técnica

La invención se enmarca en el campo de la valorización de residuos procedentes de la industria papelera obtenidos durante el reciclado de papel, para su uso en la depuración y/o neutralización de corrientes ácidas gaseosas o líquidas y control de la contaminación ambiental.

Estado de la técnica

La mayoría del papel que se recicla está impreso al menos por una de las caras; si el material recuperado va a utilizarse como material de partida en un proceso de fabricación de papel es necesario separar el residuo de tinta de las fibras celulósicas. En caso contrario el material fibroso sería en general inaceptablemente oscuro.

Una operación de destintado típica convierte aproximadamente el 85% del papel reciclado en pulpa y el 15% remanente constituye los lodos de destintado. El procesamiento y eliminación de los lodos de destintado procedentes de una planta de producción de papel reciclado supone un problema actual para la industria química, ya que los costes de eliminación de los lodos continúan incrementándose.

Por otro lado, las emisiones a la atmósfera de gases ácidos tales como óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno, procedentes de los combustibles fósiles empleados en plantas productoras de electricidad, automoción, etc, están cada vez más reguladas por la legislación nacional e internacional por sus riesgos para la salud humana y el medio ambiente. Por tanto, para cumplir con la normativa medioambiental es necesaria la depuración de corrientes residuales que eliminen estos compuestos nocivos.

Los lodos de destintado producidos en la fabricación de papel prensa a partir de papel reciclado presentan un contenido de agua en torno a un 40% (entre 35 y 45%), materia orgánica en base seca en torno a un 45% (entre 40% y 58%), mayoritariamente celulosa que es un material de origen vegetal altamente poroso, y carbonato cálcico en base seca en torno a un 30% (entre 10% y 50%), además de pequeñas cantidadades de otras sustancias inorgánicas tales como caolín, talco, sulfato de calcio o dióxido de titanio y un pequeño resto de compuestos orgánicos y metales pesados que le da el color oscuro. Presenta un pH de aproximadamente 8 (entre 7,5 y 8,2). Este efluente de la planta de producción constituye un residuo debido a su color oscuro originado por el alto contenido en tinta que lo inutiliza para la fabricación de papel prensa.

La literatura de patentes describe usos diversos para residuos procedentes de las industrias papeleras y de reciclado de papel. La patente US 3862909 describe la combustión y pirólisis en un reactor de lecho fluidizado de residuos acuosos procedentes de la industria de fabricación de papel para producir carbón activo. Se diferencia de la presente invención en que la materia prima carece de carbonato de calcio, por lo que el carbón activo obtenido no contiene óxido de calcio y no presenta carácter absorbente ni neutralizante.

La patente JP2005350292 describe la pirólisis de materiales que contienen celulosa tales como papel usado reciclable o mezclas del mismo con pasta de papel y fibras vegetales, para obtener un material adsorbente carbonizado que se utiliza para la adsorción de sustancias tóxicas o con mal olor. Se diferencia de la presente invención en que el material presenta un contenido en carbono superior al 90% por lo que puede ser adsorbente pero no presenta carácter básico por lo que no puede comportarse como absorbente ni como neutralizante.

La patente ES 2282056 describe la transformación de lodos de destintado procedentes de la industria papelera en un material adsorbente de carbono y su posterior utilización para la eliminación de metales pesados en aguas contaminadas. Se diferencia de la presente invención en que el material adsorbente no contiene óxido de calcio. La presencia de óxido de calcio redunda en una mejora sustancial del carácter adsorbente, absorbente y neutralizante del material de la presente invención respecto al obtenido a temperaturas de pirólisis inferiores, tal y como se pone de manifiesto posteriormente en el Ejemplo 4.

El problema de la técnica, por tanto, es encontrar un material de bajo coste que permita depurar las corrientes ácidas gaseosas o líquidas que son vertidas como material residual de procesos industriales. La solución que propone la presente invención es un material bifuncional adsorbente - absorbente obtenido a partir de lodos de destintado de papel, con presencia de carbón activo y óxido de calcio como principios activos.

3. Descripción de la invención

La invención es un material bifuncional absorbente-adsorbente obtenido a partir de lodos de destintado de papel, que comprende carbón activo con estructura amorfa en un porcentaje de entre 50 y 55%, óxido de calcio en un porcentaje de entre 45 y 50%, y que presenta una superficie específica de al menos 250 m²/g.

La doble funcionalidad del material de la invención le confiere una alta eficacia en la purificación y/o neutralización de corrientes ácidas: por un lado, la elevada capacidad de adsorción del carbón activo y por otro lado las características absorbentes y neutralizantes debido a la presencia del óxido de calcio. Esta doble funcionalidad del material se origina durante el propio proceso de preparación del mismo, dando lugar a un material donde el óxido de calcio presenta una alta dispersión en el seno del carbón activo.

Otra realización de la invención es el procedimiento de obtención de dicho material bifuncional que comprende la desecación de los lodos de destintado y la calcinación de dichos lodos desecados en atmósfera dinámica inerte a una temperatura de al menos 750ºC. Una realización preferente es que dicha calcinación se realice en atmósfera dinámica reductora. Esta atmósfera inerte o reductora puede ser por ejemplo atmósfera de nitrógeno (N₂) o de formingas (5,2% H₂/94,8% N₂), y tiene el objeto de evitar los procesos de combustión de la materia orgánica presente en la muestra produciéndose la pirólisis de la misma.

En los procesos térmicos asociados a la preparación del material de la invención en atmósfera inerte de nitrógeno o reductora mezcla de hidrógeno/nitrógeno (Figs. 1 y 2 respectivamente), se identifican tres etapas principales de pérdida de peso: una primera debida a la eliminación de humedad (pérdida aproximada del 3%), una segunda etapa debido a la pirólisis de la materia orgánica (pérdida aproximada del 37%) y una tercera debida a la descomposición del carbonato de calcio para dar óxido de calcio (pérdida aproximada del 16%). Esta tercera etapa habrá concluido totalmente a una temperatura de 750ºC.

La alta porosidad del material carbonoso amorfo producido (Fig. 3) es debida a las fibras de celulosa. La desecación previa de los lodos de partida se consigue por ejemplo en estufa a 120ºC durante 24 h. De esta forma se pueden expresar los resultados del análisis de la muestra en base seca. Posteriormente, en la calcinación en atmósfera dinámica inerte a temperatura de 750ºC se produce la pirólisis de la materia orgánica y la descomposición térmica de la calcita para originar el óxido de calcio. Una realización preferente de la presente invención es que dicho tratamiento térmico se realice en un horno tubular.

Otra realización preferente es que dicho procedimiento comprenda además un paso de molienda previo a dicha calcinación. Esta molienda puede efectuarse en un molino de bolas centrífugo y el resultado será un material de partida con menor tamaño de partícula y homogéneo, sin grumos ni aglomerados.

La elevada superficie específica del material de la invención lo hace idoneo como adsorbente. Otra característica importante es su carácter básico debido al óxido de calcio que contiene. El óxido de calcio se hidrata fácilmente, con desprendimiento de calor, produciendo hidróxido de calcio también de carácter básico. Tanto el óxido de calcio como el hidróxido de calcio se utilizan como agentes neutralizantes. De modo que una realización más es el uso del material de la presente invención como adsorbente y/o absorbente y neutralizante en la depuración de corrientes gaseosas de carácter ácido. Y una realización preferente es el tratamiento de corrientes gaseosas de carácter ácido habiendo saturado previamente el material con vapor de agua. La realización más preferente es el uso del material de la invención como descontaminante...

1. Material bifuncional absorbente-adsorbente obtenido a partir de lodos de destintado de papel, que comprende:

- carbón activo con estructura amorfa en un porcentaje de entre 50 y 55%,

- óxido de calcio en un porcentaje de entre 45 y 50%,

y que presenta una superficie específica de al menos 250 m²/g.

2. Procedimiento de obtención del material según la reivindicación 1, que comprende:

- desecación de los lodos de destintado, y

- calcinación de dichos lodos desecados en atmósfera dinámica inerte a una temperatura de al menos 750ºC.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicha calcinación se realiza en atmósfera dinámica reductora.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, que incluye un paso de molienda previo a dicha calcinación.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que dicha calcinación se realiza en horno tubular.

6. Uso del material según la reivindicación 1, como adsorbente y/o absorbente y neutralizante en la depuración y/o neutralización de corrientes gaseosas de carácter ácido.

7. Uso según la reivindicación 6, en el que dicha depuración y/o neutralización comprende el paso previo de saturar dicho material con vapor de agua.

8. Uso del material según la reivindicación 1, como adsorbente y/o absorbente y neutralizante en la descontaminación de corrientes gaseosas que contienen al menos un contaminante seleccionado entre ácido sulfhídrico, dióxido de azufre y/u óxidos nitrosos.

9. Uso del material según la reivindicación 1, como adsorbente y/o absorbente y neutralizante de corrientes líquidas de carácter ácido.

10. Uso según la reivindicación 9, en el que dicho material se mezcla previamente con agua.

11. Uso según las reivindicaciones 9 ó 10, en el que dicha corriente líquida es un vertido residual líquido.

12. Un dispositivo poroso para ser colocado dentro de compartimentos o tuberías de transporte de corrientes ácidas líquidas o gaseosas, caracterizado por que comprende el material según la reivindicación 1.