Fábrica de pulpa

El primer paso en todas las fábricas que utilizan madera (árboles) como fuente de fibra es la eliminación de la corteza . La corteza contiene relativamente pocas fibras aprovechables y oscurece la pulpa. La corteza eliminada se quema, junto con otros materiales vegetales no utilizables, para generar vapor y hacer funcionar la fábrica. Casi toda la madera se tritura antes de su posterior procesamiento para liberar las fibras.

La eliminación de la corteza se realiza con una descortezadora . La adherencia de la corteza es de aproximadamente 3 a 5 kg/cm² ^{durante la temporada de crecimiento (verano) y de 2 a 3 veces mayor durante la temporada} de reposo vegetativo (invierno). La corteza de los troncos congelados es aún más difícil de eliminar. 

En las fábricas de pulpa química, la corteza introduce contaminantes indeseados como calcio , sílice y aluminio , que provocan incrustaciones y suponen una carga adicional para el sistema de recuperación química. La corteza de abedul contiene betulina , un terpenoide que forma depósitos fácilmente en la fábrica de pulpa.

Los primeros molinos utilizaban rodillos de molienda de arenisca para triturar pequeños troncos de madera llamados pernos , pero el uso de piedra natural terminó en la década de 1940 con la introducción de piedras fabricadas con carburo de silicio u óxido de aluminio incorporados . La pulpa producida mediante este proceso se conoce como pulpa de madera molida a la piedra (SGW). Si la madera se muele en un molino sellado y presurizado, la pulpa se clasifica como pulpa de madera molida a presión (PGW). La mayoría de los molinos modernos utilizan astillas en lugar de troncos y discos metálicos estriados llamados placas refinadoras en lugar de piedras de moler. Si las astillas solo se muelen con las placas, la pulpa se llama pulpa mecánica refinadora (RMP); si las astillas se someten a vapor durante el refinado, la pulpa se llama pulpa termomecánica (TMP). El tratamiento con vapor reduce significativamente la energía total necesaria para producir la pulpa y disminuye el daño (corte) a las fibras. Los molinos de pulpa mecánica consumen grandes cantidades de energía, principalmente electricidad, para alimentar los motores que hacen girar los molinos. Una estimación aproximada de la energía eléctrica necesaria es de 10.000 megajulios ( MJ) por tonelada de pulpa (2.750 kWh por tonelada ). 

Los procesos de pulpado químico, como el proceso kraft (o de sulfato) y el proceso de sulfito, eliminan gran parte de las hemicelulosas y la lignina. El proceso kraft daña menos las fibras de celulosa que el proceso de sulfito , produciendo así fibras más resistentes, pero el proceso de sulfito produce una pulpa más fácil de blanquear. Los procesos de pulpado químico utilizan una combinación de alta temperatura y productos químicos alcalinos (kraft) o ácidos (sulfito) para romper los enlaces químicos de la lignina. Sin embargo, la contaminación atmosférica y los contaminantes en el efluente de aguas residuales del proceso de pulpado kraft han sido ampliamente documentados ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ].}

El material que se introduce en el digestor debe ser lo suficientemente pequeño como para permitir que el licor de pulpa penetre completamente en las piezas. En el caso de la madera, los troncos se astillan y las astillas se tamizan para asegurar que la alimentación al digestor tenga un tamaño uniforme. Las astillas de mayor tamaño se utilizan como combustible o se vuelven a procesar, mientras que el aserrín se puede quemar o recolectar para su venta. Las astillas tamizadas o el material vegetal cortado ( bambú , kenaf , etc.) van al digestor donde se mezclan con una solución acuosa de los productos químicos de pulpa y luego se calientan con vapor. En el proceso Kraft, los productos químicos de pulpa son hidróxido de sodio y sulfuro de sodio , y la solución se conoce como licor blanco. En el proceso de sulfito, el producto químico de pulpa es una mezcla de metal (sodio, magnesio, potasio o calcio) y sulfito de amonio o sulfito.

Tras varias horas en el digestor, las virutas o el material vegetal troceado se descomponen hasta adquirir una consistencia espesa, similar a una papilla, y se expulsan a presión por la salida del digestor mediante una válvula de aire. El cambio repentino de presión provoca una rápida expansión de las fibras, separándolas aún más. La suspensión de fibras resultante en solución acuosa se denomina "maíz seco".

Las lavadoras de pasta marrón, que utilizan flujo a contracorriente , eliminan los químicos de cocción usados ​​y la lignina y hemicelulosa degradadas. El líquido extraído, conocido como licor negro en el proceso kraft y licor rojo o marrón en los procesos de sulfito, se concentra, se quema y los compuestos de sodio y azufre se reciclan en el proceso de recuperación. Los lignosulfonatos son un subproducto útil que se recupera del licor usado en el proceso de sulfito. ^{[ 9 ]} La pulpa limpia (pasta) se puede blanquear en la planta de blanqueo o dejar sin blanquear, según el uso final. La pasta se rocía sobre el alambre de la máquina de pulpa, se drena el agua, se elimina más agua presionando la lámina de fibras y luego se seca. En este punto, las láminas de pulpa tienen varios milímetros de espesor y una superficie rugosa: aún no es papel. La pulpa seca se corta, se apila, se empaca y se envía a otra instalación para cualquier procesamiento adicional que se necesite.

La pulpa kraft blanqueada y la pulpa sulfita blanqueada se utilizan para fabricar papel de impresión blanco de alta calidad. Uno de los usos más visibles de la pulpa kraft sin blanquear es la fabricación de bolsas de papel marrón y papel de regalo, donde la resistencia es especialmente importante. Un tipo especial de pulpa sulfita blanqueada, conocida como pulpa disolvente, se utiliza para fabricar derivados de celulosa como la metilcelulosa, que se emplean en una amplia gama de productos cotidianos, desde laxantes hasta productos horneados y pegamento para papel pintado .

Algunas fábricas pretratan las astillas de madera u otro material vegetal, como la paja, con carbonato de sodio , hidróxido de sodio , sulfito de sodio y otros productos químicos antes de refinarlas con equipos similares a los de una fábrica mecánica. Las condiciones del tratamiento químico son mucho menos rigurosas (temperatura más baja, tiempo más corto, pH menos extremo) que en un proceso de pulpado químico, ya que el objetivo es facilitar el refinamiento de las fibras, no eliminar la lignina como en un proceso totalmente químico. Las pulpas producidas mediante estos procesos híbridos se conocen como pulpas quimiotermomecánicas (CTMP). En ocasiones, una fábrica de CTMP se ubica en el mismo emplazamiento que una fábrica de kraft, de modo que el efluente de la fábrica de CTMP pueda tratarse en el proceso de recuperación de kraft para regenerar los productos químicos inorgánicos de la pulpa.