La presente invención hace referencia a un procedimiento para deslignificar una pasta de fibras de celulosa o cualquier otro material lignocelulósico (MLC) que comprende,

al menos, un pre-tratamiento de dicho MLC mediante su refinación, junto con un pre-tratamiento de dicho MLC con urea o alguno de sus compuestos derivados. Se consigue con ello facilitar el acceso, tanto a enzimas como a reactivos químicos, al interior de las fibras celulosa, consiguiendo una mayor deslignificación y blanqueado, reduciéndose a la vez la cantidad de reactivos y la contaminación en efluentes.

Procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos.

Campo de la invención

La presente invención hace referencia a un procedimiento de deslignificación de materiales lignocelulósicos (en adelante, MLC) aplicable, entre otros procesos, en el blanqueo de pastas de papel, y más concretamente en la deslignificación de pastas kraft de celulosa, mediante una combinación de pre-tratamientos físicos y químicos.

Antecedentes de la invención

Entre las diferentes técnicas conocidas para la fabricación industrial de papel, una de las más utilizadas en la actualidad es la producción de pastas mediante el proceso "kraft". Dicho proceso comprende la conversión de madera en una pasta compuesta por fibras de celulosa.

Es bien conocido que uno de los procesos más sensibles en la fabricación de pastas de celulosa mediante el proceso kraft es el blanqueo de dichas pastas, durante el cual las fibras, parcialmente deslignificadas en el pasteado previo, son sometidas a varias etapas de deslignificación para extraer la lignina residual que aún contienen, para obtener finalmente un papel que cumpla con los requisitos deseados de resistencia, homogeneidad y blancura, entre otras propiedades. Los diversos tratamientos conocidos para llevar a cabo la deslignificación de la pasta de celulosa hacen uso, habitualmente, de reactivos químicos basados en compuestos de cloro o compuestos oxigenados y, en técnicas más recientes, de enzimas xilanasas o lacasas.

Si bien los citados tratamientos son capaces de reducir el contenido en lignina de las pastas, existen, todavía, importantes problemas derivados de su utilización. Por una parte, a pesar de su eficacia, el blanqueo realizado mediante compuestos de cloro causa problemas medioambientales por la generación de cloroligninas tóxicas. Por otra, la sustitución de compuestos de cloro por compuestos oxigenados tampoco resulta completamente satisfactoria, dado que dichos compuestos oxigenados son menos selectivos que los clorados, degradando parcialmente las cadenas de celulosa y tienen, además, altos costes de producción. Por su parte, dentro de los tratamientos enzimáticos, la introducción de enzimas del tipo de la xilanasa en el blanqueo, muy empleada en el estado de la técnica, sólo es una solución parcial que mejora los resultados del blanqueo químico, pero que es aplicable sólo a algunas especies vegetales, tales como el eucalipto. Otro tipo de enzimas, tales como las lacasas, tienen la ventaja de ser más selectivas con la lignina, pero presentan el inconveniente de su poca accesibilidad a la lignina residual, localizada mayoritariamente en el interior de la fibra.

La presente invención está orientada a resolver los problemas anteriormente citados, mediante el uso de una combinación de, al menos, un pre-tratamiento físico basado en la refinación de las pastas (entendida dicha refinación como el proceso mecánico para modificar la estructura de la fibra y provocar su hinchamiento, mediante un refinador de discos o sistemas similares), junto con un pre-tratamiento químico basado el uso de urea o uno de sus derivados, o en cualquier reactivo químico capaz de hinchar las fibras de celulosa, aplicándose dichos pre-tratamientos previamente al empleo de técnicas de blanqueo, ya sean dichas técnicas químicas o biológicas. Si bien el uso de urea, un producto conocido y de fabricación consolidada, ya ha sido propuesto como paso previo al blanqueo químico de pastas de celulosa (ver, por ejemplo, la solicitud de patente CA 1192704 A1), no se conoce referencia alguna sobre su uso previo a una etapa enzimática o en combinación con otros pre-tratamientos, como es el caso de la presente invención.

Tampoco se conoce la aplicación de esta combinación de pre-tratamientos para facilitar la deslignificación en la obtención de productos distintos de la pasta de celulosa, como es el caso de la obtención de etanol celulósico o del fraccionamiento de la biomasa lignocelulósica en un esquema de biorrefinerías para la fragmentación de biomasa.

Descripción breve de la invención

Un objeto de la presente invención es un procedimiento para deslignificar una pasta de fibras de celulosa o cualquier otro material lignocelulósico (MLC) que comprende, al menos, un pre-tratamiento de dicho MLC mediante su refinación, junto con un pre-tratamiento de dicho MLC con urea, o alguno de sus compuestos derivados. Se consigue con ello facilitar el acceso posterior del agente de blanqueo, ya sea éste un enzima o un reactivo químico, al interior de las fibras de celulosa, consiguiendo una mayor deslignificación y blancura, reduciéndose a la vez la cantidad de reactivos blanqueantes necesarios y, por ende, la contaminación de los efluentes.

Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo químico basado en la aplicación de cloro o alguno de sus compuestos derivados, tales como el hipoclorito de sodio o el dióxido de cloro.

Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo químico basado en la aplicación de uno o más compuestos oxigenados, tales como el oxígeno (O₂) o el ozono.

Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo químico basado en la aplicación de uno o más de los siguientes compuestos: peróxido de hidrógeno, perborato sódico, ácido peracético.

Otro objeto de la invención es un procedimiento que comprende, adicionalmente, el tratamiento de las fibras de celulosa mediante un blanqueo enzimático basado en la aplicación de uno o más tipos de enzimas y/o agentes mediadores de la oxidación de la lignina (preferentemente, acetosiringona).

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde el blanqueo enzimático comprende el uso de lacasa.

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde el blanqueo enzimático comprende el uso de xilanasa.

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la refinación comprendida en el pre-tratamiento de la pasta de celulosa se realiza aplicando una energía específica igual o inferior a 100000 Kwh/t de pasta seca.

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la aplicación de urea o de sus derivados en el pre-tratamiento del MLC se realiza con una concentración igual o inferior a 2 M.

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la aplicación de urea o de sus derivados en el pre-tratamiento del MLC se realiza con una concentración entre 2 M y 5 M.

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde la aplicación de urea o de sus derivados en el pre-tratamiento del MLC se realiza con una concentración entre 5 M y 8 M.

Otro objeto de la invención es un procedimiento donde, adicionalmente, se realiza una extracción alcalina sobre la pasta sometida a tratamiento enzimático.

El campo de aplicación más inmediato de la presente invención es el blanqueo de pastas de celulosa, pero otras aplicaciones, tales como el fraccionamiento de biomasa lignocelulósica para biorrefinerías o para la producción de etanol celulósico se presentan como interesantes alternativas de aplicación del procedimiento de la invención.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción de la invención que sigue.

Descripción detallada de la invención

La presente invención comprende la combinación y la aplicación conjunta de, al menos, dos pre-tratamientos para el hinchamiento de las fibras del material lignocelulósico: un pre-tratamiento físico que comprende la refinación de las fibras (entendida dicha refinación como el proceso mecánico para modificar la estructura de la fibra y provocar su hinchamiento, mediante, por ejemplo, los refinadores de discos empleados en el estado de la técnica) y un pre-tratamiento químico que comprende la aplicación de uno o más agentes de hinchamiento, tales como, por ejemplo, la urea o alguno de sus derivados, tales como la tiourea, sobre dichas fibras. El empleo de la citada combinación de pre-tratamientos es aplicable tanto a procesos de blanqueo químico como de blanqueo enzimático, mejorando los rendimientos de cada uno de dichos procesos, utilizados individualmente o en combinación, y resulta efectiva para aumentar el acceso de los agentes de blanqueo al interior de las fibras de celulosa,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para deslignificar un material lignocelulósico (MLC) que comprende, al menos, un pre-tratamiento de dicho MLC mediante su refinación mecánica, junto con un pre-tratamiento de dicho MLC con urea, o alguno de sus compuestos derivados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante una deslignificación química basada en la aplicación de cloro o alguno de sus compuestos derivados.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante una deslignificación química basada en la aplicación de uno o más compuestos oxigenados.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante una deslignificación química basada en la aplicación de uno o más de los siguientes compuestos: oxígeno, ozono, peróxido de hidrógeno, perborato sódico, ácido peracético.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 que comprende, adicionalmente, el tratamiento del MLC mediante un blanqueo enzimático basado en la aplicación de uno o más tipos de enzimas.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, donde el blanqueo enzimático comprende el uso de lacasa.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, donde el blanqueo enzimático comprende el uso de xilanasa.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-7, donde el blanqueo enzimático comprende un mediador de oxidación de la lignina.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, donde el mediador de oxidación de la lignina comprende la acetosiringona.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde la refinación comprendida en el pre-tratamiento de la pasta de celulosa se realiza aplicando una energía específica igual o inferior a 100000 Kwh/t de pasta seca.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la aplicación de urea o de sus derivados se realiza a una concentración igual o inferior a 2 M.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la aplicación de urea o de sus derivados se realiza a una concentración superior a 2 M e inferior a 5 M.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la aplicación de urea o de sus derivados se realiza con una concentración igual o superior a 5 M e igual o inferior a 8 M.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-9, donde, adicionalmente, se realiza una extracción alcalina sobre la pasta sometida a tratamiento enzimático.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde el MLC es una pasta de celulosa.

16. Método de obtención de papel que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Método de obtención de etanol celulósico que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

18. Método de fraccionamiento de biomasa que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

19. Método de obtención de biocombustibles que comprende, al menos, una etapa de deslignificación de un MLC mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.