Aceite de tall

El aceite de tall , también llamado colofonia líquida o talol , es un líquido viscoso de color amarillo negruzco y oloroso que se obtiene como subproducto del proceso kraft de fabricación de pulpa de madera , principalmente de árboles coníferos . ^{[ 1 ] [ 2 ]} El nombre se originó como una anglicización del sueco tallolja ('aceite de pino'). ^{[ 3 ]} El aceite de tall es el tercer subproducto químico más importante en una fábrica kraft, después de la lignina y la hemicelulosa . El proceso kraft produce entre 30 y 50 kg de aceite de tall crudo por tonelada de pulpa. ^{[ 4 ]} Si no se utiliza internamente, las ventas de aceite de tall pueden contribuir hasta con el 1,0-1,5% de los ingresos de la fábrica. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

En el proceso Kraft, la alta alcalinidad y temperatura convierten los ésteres y ácidos carboxílicos de la colofonia en jabones sódicos solubles de lignina , colofonia y ácidos grasos . El licor de cocción usado se llama licor negro débil y tiene aproximadamente un 15 % de contenido seco. El licor negro se concentra en un evaporador de múltiple efecto y, después de la primera etapa, el licor negro tiene aproximadamente un 20-30 % de sólidos. En esta etapa se le llama licor intermedio. Normalmente, los jabones comienzan a flotar en el tanque de almacenamiento de los licores débiles o intermedios y se retiran y recogen. Una buena operación de desnatado de jabón reduce el contenido de jabón del licor negro a un 0,2-0,4 % p/p del residuo seco. El jabón recogido se llama jabón de colofonia crudo o rosinato . El jabón de colofonia crudo se deja sedimentar o se centrifuga para liberar la mayor cantidad posible de licor negro arrastrado. El jabón pasa luego al acidificador donde se calienta y acidifica con ácido sulfúrico para producir aceite de tall crudo (CTO). ^{[ 7 ]}

El proceso de desnatado y acidificación del jabón puede mejorarse mediante la adición de floculantes . Un floculante acorta el tiempo de separación y produce un jabón más limpio con menor viscosidad. Esto también contribuye a un funcionamiento más fluido del acidificador.

La mayoría de los pinos producen entre 5 y 25  kg/tonelada de pulpa de jabón, mientras que el pino silvestre produce entre 20 y 50  kg/tonelada. El pino silvestre cultivado en el norte de Escandinavia produce incluso más de 50  kg/tonelada. A nivel mundial, se refinan aproximadamente 2 millones de toneladas anuales de CTO. ^{[ 2 ]}

La composición del aceite de tall crudo depende del tipo de madera utilizada. Una medida de calidad común para el aceite de tall es el índice de acidez . Con pinos puros es posible obtener índices de acidez en el rango de 160 a 165, mientras que las fábricas que utilizan una mezcla de maderas blandas y duras pueden dar índices de acidez en el rango de 125 a 135. ^{[ 2 ]}

Normalmente, el aceite de tall crudo contiene colofonias , que a su vez contienen ácidos resínicos (principalmente ácido abiético y sus isómeros ), ácidos grasos (principalmente ácido palmítico , ácido oleico y ácido linoleico ) y alcoholes grasos , esteroles insaponificables (5-10%), otros esteroles y otros derivados de hidrocarburos alquílicos . ^{[ 3 ]}

La destilación fraccionada del aceite de tall crudo produce ^{[ 8 ]} brea , colofonia de aceite de tall con una alta pureza en ácido abiético, ácido graso de aceite de tall ( TOFA ) que consiste en ácidos no saturados (principalmente ácido oleico y ácido linoleico) y aceite de tall destilado ( DTO ) que consiste en una mezcla de ácidos grasos más pesados ​​y ácido abiético.

Históricamente, el CTO se refinó principalmente en cuatro fracciones diferentes: ^{[ 9 ]}

• Paso
• Resina de aceite de tall (TOR)
• Ácido graso de aceite de tall (TOFA)
• Aceite de tall destilado (DTO)

Históricamente, el alquitrán se valoraba como adhesivo natural, sellador impermeable y en algunas medicinas tradicionales, y todavía se utiliza para algunos de estos fines ^{[ 10 ]} . También se utiliza como aglutinante en cemento, adhesivo y emulsionante para asfalto ^{[ 11 ]} . El TOR se utiliza como componente de adhesivos , cauchos y tintas , y como emulsionante . El TOFA es una alternativa vegana y de bajo costo a los ácidos grasos del sebo para la producción de jabones y lubricantes . Cuando se esterifica con pentaeritritol , se utiliza como compuesto de adhesivos y barnices a base de aceite . Cuando el TOFA se dimeriza a ácido dimérico, se utiliza para hacer poliamida y resina epoxi . El DTO se utiliza para hacer resinas alquídicas , que mejoran la dureza, el tiempo de secado y la resistencia al agua de pinturas y barnices.

Además de ser la fuente de estas fracciones, el CTO también se utiliza como materia prima avanzada para biocombustibles como el aceite vegetal hidrotratado (HVO)/diésel renovable y los combustibles de aviación sostenibles (SAF). ^{[ 9 ]} A medida que ha aumentado la preferencia por los biocombustibles, también lo ha hecho la demanda de CTO para este uso. De 2008 a 2019, la demanda de CTO como materia prima para biocombustibles aumentó un 60 % ^{[ 12 ]} . Dado que el CTO es un subproducto del proceso de pulpeo kraft y la producción de papel y cartón está en declive (habiendo alcanzado su punto máximo en 1999 y caído un 24 % desde entonces), el suministro de CTO es cada vez más escaso para todos los usos. En algunas regiones, la demanda de CTO ahora supera la oferta ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} . Esto ha limitado el suministro de CTO disponible para el fraccionamiento , lo que ha llevado al desarrollo de alternativas sintéticas. Entre ellas se incluyen R-6000 (una alternativa a base de soja desarrollada específicamente para formulaciones de fluidos para el mecanizado de metales) ^{[ 17 ]} y TruFA (derivado de aceites de semillas y vegetales en diferentes formulaciones para adaptarse a una variedad de procesos industriales y agrícolas) ^{[ 18 ]} . Estas alternativas suelen provenir de fuentes vegetales con ciclos de crecimiento mucho más cortos que el aceite de tall tradicional y requieren un procesamiento menos intensivo en energía. ^{[ 12 ]}