Producción química del papel

Etapa 1: Producción de la pasta 
Para fabricar papel es necesario separar las fibras de celulosa, fuertemente unidas
por lignina (adhesivo resinoso que provee el apoyo estructural al árbol), para luego
poder producir la pasta o pulpa. Esta puede  producirse básicamente a través de
métodos químicos o métodos mecánicos.
Una vez eliminada el agua, el tronco de un árbol está compuesto por alrededor de
sólo un 50% de celulosa. El resto consiste en un 30% de lignina y un 20% de aceites
y otras sustancias. Para que la celulosa contenida en el árbol pueda ser
transformada para la fabricación de papel,  se requiere que la madera sea molida
(para hacer pulpa mecánica) o que sea transformada primero en astillas ("chips") y
luego sometida a un cocimiento con productos químicos, seguido de un refinado
(para hacer pulpa química).
En los métodos químicos, la madera es cocida en una solución de compuestos
químicos. Existen dos procesos principales: el método alcalino y el método del
sulfito; en general, ambos involucran el empleo de compuestos químicos en base a
azufre y es la emisión de compuestos de  azufre lo que les da a las papeleras el
clásico olor a "huevo podrido". Los productos químicos se combinan con la lignina, la
vuelven soluble y, por lo tanto, remueven la sustancia adhesiva que mantiene unidas
las fibras.
3Método alcalino
Los principales procesos son el del sulfato o  kraft  y el de la soda cáustica. En
ambos, se realiza una cocción de las astillas o chips de madera en hidróxido de
sodio, químico que se regenera, en el primer caso, usando sulfuro de sodio y, en el
segundo, usando carbonato de sodio o soda cáustica.
El proceso  kraft  da lugar a una pasta marrón y produce emisiones tóxicas al aire,
tales como dióxido de azufre, en cantidades que varían entre 1 y 3 kg por tonelada
de pasta. El dióxido de azufre es uno de los principales responsables de la lluvia
ácida y también del olor a huevo podrido. Las aguas residuales -licor negro-
resultantes de la cocción de la madera  son muy contaminantes y a menudo son
tratadas, depuradas y recicladas para recuperar el sulfuro de sodio y la soda
cáustica. En los efluentes líquidos se liberan restos de celulosa que se depositan en
los fondos acuáticos acabando con la  vida existente en ellos- y que son
responsables de la alta Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)1
 -por parte de los
microorganismos que degradan las fibras- sofocando todo vestigio de vida alrededor
de los caños de descarga.
Parte de estos problemas disminuyen si los vertidos se someten a tratamientos
biológicos. Las sales de aluminio empleadas para purificar  el agua procesada son
altamente tóxicas para ciertos peces. También puede haber contaminación adicional
del aire si los residuos de la fabricación de la pasta son incinerados.
Método del sulfito
Existen varios procesos, pero todos  generalmente involucran la cocción de las
astillas en compuestos de sulfito. Este proceso produce una pasta más clara, débil y
suave. Al igual que el proceso  kraft, el del sulfito en general permite el reciclaje de
los químicos empleados, pero la eficiencia  de recuperación del ácido sulfúrico es
menor que la de la soda cáustica. Se liberan alrededor de 5 kg de dióxido de azufre
por tonelada de pasta producida.
                                               
1 Demanda Biológica de Oxígeno (DBO): Se  define  como DBO de un líquido a la cantidad de
oxígeno que los microorganismos,  especialmente  bacterias (aeróbias o anaerobias facultativas:
Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillius), hongos  y  plancton, consumen durante la
degradación de las sustancias orgánicas contenidas  en la muestra. Se expresa en mg/l. Es un
parámetro indispensable cuando se necesita determinar el estado o la calidad del agua de ríos, lagos,
lagunas o efluentes. Cuanto mayor cantidad de materia orgánica contiene la muestra, más oxígeno
necesitan sus microorganismos para oxidarla (degradarla). Como el proceso de descomposición varía
según la temperatura, este análisis se realiza en forma estándar durante cinco días a 20ºC; esto se
indica como DBO5. Según las reglamentaciones, se fijan valores de DBO máximo que pueden tener
las aguas residuales, para poder verterlas a los ríos y otros cursos de agua. De acuerdo a estos
valores se establece, si es posible arrojarlas directamente o si deben sufrir un tratamiento previo.
4Métodos mecánicos
Las fibras celulósicas se desgarran usando procedimientos mecánicos. El método de
fabricación de la pasta es más eficiente que los anteriores en cuanto a la cantidad de
pasta producida por unidad de madera empleada. La calidad de la pasta es menor y
se usa principalmente para imprimir diarios o guías telefónicas y su fibras pueden
ser recicladas sólo de tres a cuatro  veces en tanto las obtenidas químicamente
puede ser reutilizadas entre cinco a diez veces. Las fábricas de pasta mecánica
vierten resinas ácidas altamente tóxicas. Estas sustancias, a pesar de que existen
también en la naturaleza, son difíciles de degradar y las fábricas de pasta mecánica
requieren tratamientos biológicos bastante sofisticados. Pero, estas industrias no
emiten compuestos de sulfuro. El calor ablanda la lignina a aproximadamente 140°C,
permitiendo la separación de las fibras, con una menor rotura de las mismas. Este
método consume mucha energía, pero en general, usa un método de blanqueo sin
cloro, como el TCF.
Las pulpas químicas representan casi el 70% de la producción mundial de pulpa y
alrededor del 63% de la misma está blanqueada.
Etapa 2: Blanqueo de la pasta 
Con el objetivo de producir celulosa blanca pura, la pasta química es blanqueada
con removedores de lignina. La pasta mecánica -que por definición contiene grandes
cantidades de lignina- se aclara usualmente con peróxido de hidrógeno que cambia
la estructura de la lignina y altera el color, pero no la elimina.
En las tecnologías convencionales de blanqueo de la pasta química, la lignina se
degrada y remueve con la ayuda de gas cloro (Cl2) o de dióxido de cloro (ClO2). El
cloro y el dióxido de cloro, si bien son efectivos para remover la lignina y fortalecer la
pulpa, reaccionan con compuestos orgánicos presentes en la pulpa, dando lugar a
cientos de contaminantes organoclorados, incluyendo las dioxinas, que son uno de
los más potentes venenos conocidos.
El empleo de cloro como agente blanqueador ha acarreado problemas de
contaminación y afectado la salud de los trabajadores y las comunidades vecinas a
las plantas. Del total de compuestos organoclorados formados durante el proceso de
blanqueo y presentes en los efluentes  de una fábrica de pasta, apenas se han
identificado 300 (incluyendo dioxinas, furanos, clorofenoles y bencenos clorados).
Los compuestos identificados apenas conforman el 10% del total de organoclorados
de los efluentes; la mayoría, por lo tanto, sigue siendo un misterio.
Muchos organoclorados resisten la degradación natural y se acumulan a través del
tiempo en el ambiente. Se han encontrado compuestos organoclorados
provenientes de las plantas de pasta y papel en los sedimentos, en las aguas, en los
organismos vivos, en el aire y en los mismos productos de papel. Se han
encontrado dioxinas en papel de cigarrillos, tampones, pañales, filtros de café y
cartones de leche blancos.
5Mundialmente, las industrias papeleras  han sido las principales fuentes de
compuestos organoclorados a los cursos de agua. Estos compuestos afectan la vida
acuática y se almacenan en los tejidos grasos de los organismos, bioacumulándose
a lo largo de la cadena alimentaria. En los seres humanos provocan trastornos de
los sistemas inmunológico, nervioso y  reproductor. Entre los organoclorados
identificados hasta ahora en los efluentes existen también numerosos compuestos
cancerígenos y mutagénicos.
Esto ha producido durante la década de  los '90 el abandono del uso del cloro
elemental o gas cloro por el blanqueo con dióxido de cloro (ECF). También durante
esos años hicieron su aparición las tecnologías de blanqueo en base a oxígeno,
ozono o peróxido de hidrógeno (TCF). Eliminando de este modo los compuestos
clorados.
Etapa 3: De pulpa a papel 
Para fabricar el papel se combinan distintos tipos de pulpas húmedas mezcladas con
sustancias de relleno (carbonato de calcio, caolín, dióxido de titanio, etc.) y con otros
aditivos (colofonia, sulfato de aluminio,  tinturas), todo lo cual se extiende
uniformemente sobre una malla metálica, se somete a un secado y luego se lo
remueve con un fieltro absorbente. La superficie de los papeles de impresión y
escritura es luego alisada mecánicamente o revestido con una capa de arcilla o tiza
(coteado). A partir de las diferentes categorías de pulpas se pueden obtener cientos
de diferentes tipos de papele