Aplicação de xilanase em pasta kraft de E. globulus pré-deslenhificada com oxigénio: efeito nos primeiros estágios de branqueamento (DEp)

Abstract

The goal of this work was to study the application of an enzymatic treatment with xylanase (X) in a kraft pulp of Eucalyptus globulus pre-delignified with oxygen (pulp O), and its effect on the consequent savings of chemical reagents used in the first bleaching stages (DEP, namely chlorine dioxide), brightness gain and brightness stability. In order to evaluate the performance of xylanase in different operating conditions, taking into consideration that this stage could be applied on an industrial scale, in the pulp storage towers (pulp O). Several tests were carried out, varying the pH (8-10,5), the enzyme dosage (25-100 g/t) and the time (30 and 60 minutes), keeping the temperature fixed at 70ºC. Simultaneously, control tests were performed, carried out under the same conditions as the enzymatic treatment, but without the addition of the enzyme. For the pulps obtained after the enzymatic treatment (OX bleaching sequence), the kappa number (IK), the viscosity and the hexenuronic acid content (HexA) were determined. The resulting residual filtrates (liquid effluents) were analyzed by UV-Visible spectroscopy, at 280 and 457 nm, to evaluate the removal of residual lignin and other chromophores. With the application of X-stage, there was a decrease in the kappa number, relatively to the control pulps. This effect increases with the increase of enzyme dosage. It was found that pH 8 and a time of 60 minutes were the most favorable conditions for the performance of the xylanase, with a greater removal of residual lignin, hexenuronic acids and other chromophores, without significant change in viscosity.Subsequently, in the OX pulps, a chlorine dioxide stage (D) and an alkaline extraction with sodium hydroxide, reinforced with hydrogen peroxide (EP) were applied, resulting in an OXDEP bleaching sequence. The results obtained for OXDEP pulps were compared with those for control pulps (OcDEP), relatively to ISO brightness and its stability, residual lignin and HexA content. The pulp treated with xylanase at pH 8 and enzyme dosage of 25 g/t exhibited a brightness gain of 4,8 units and an increase in brightness stability (decrease of PC number by about 0,1 units), relatively to control, using the same ClO2 charge of 2,1% as active Cl2. The increase in pH caused a decrease in brightness gain, but even so, for pH 10 and 50 g/t, there was a brightness gain of 2,9 units, compared to the control. The application of an enzymatic dosage of 50 g/t allowed chlorine dioxide savings of 39 and 33%, respectively, for pH 10 and pH 8 (OXDEP in relation to OcDEP). Nevertheless, the yield loss was significantly high (1,8%) even at pH 10 for an enzymatic dosage of 50 g/t.

O objetivo deste trabalho consistiu no estudo da aplicação de um tratamento enzimático com xilanase (X) a uma pasta kraft de Eucalyptus globulus pré-deslenhificada com oxigénio (pasta O), e o seu efeito na consequente poupança de reagentes químicos nos primeiros estágios de branqueamento (DEP, nomeadamente dióxido de cloro), no ganho de brancura e na sua estabilidade. De modo a avaliar o desempenho da xilanase em diferentes condições operatórias, tendo em consideração que este estágio poderia ser aplicado à escala industrial, nas torres de armazenamento de pasta O, foram realizados vários ensaios variando o pH (8-10,5), a carga enzimática (25-100 g/t) e o tempo de atuação da xilanase (30 e 60 minutos), mantendo a temperatura fixa em 70ºC. Simultaneamente, foram efetuados ensaios controlo, realizados nas mesmas condições do tratamento enzimático, mas sem a adição da enzima. Para as pastas resultantes do tratamento enzimático (sequência de branqueamento OX) foi determinado o índice kappa (IK), a viscosidade e o teor de ácidos hexenurónicos (HexA). Os filtrados residuais resultantes (efluentes líquidos) foram analisados por espectroscopia UV-Visível, a 280 e 457 nm, de modo a avaliar a remoção de lenhina residual e de outros cromóforos. Com a aplicação do estágio X, ocorreu uma diminuição do IK, em relação às pastas controlo, sendo este efeito mais significativo quanto maior for a carga enzimática. Verificou-se que o pH 8 e um tempo de 60 minutos foram as condições mais favoráveis para a atuação da xilanase, em que ocorreu uma maior remoção de lenhina residual, de ácidos hexenurónicos e de outros cromóforos, sem alteração significativa da viscosidade. Posteriormente, nas pastas OX foi aplicado um estágio de dióxido de cloro (D) e uma extração alcalina com hidróxido de sódio, reforçada com peróxido de hidrogénio (EP), resultando numa sequência de branqueamento OXDEP. Os resultados obtidos para as pastas OXDEP foram comparados com os das pastas controlo (OcDEP) em relação à brancura ISO e sua estabilidade, teor de lenhina residual e de HexA. A pasta tratada com xilanase a pH 8 e carga enzimática de 25 g/t apresentou um ganho de brancura de 4,8 unidades e um aumento da estabilidade de brancura (diminuição do PC number em cerca de 0,1 unidades), em relação ao controlo, utilizando a mesma carga de ClO2 de 2,1% como Cl2 ativo. O aumento do pH provocou uma diminuição no ganho de brancura, mas, ainda assim, para o pH 10 e carga de 50 g/t, verificou-se um aumento de 2,9 unidades de brancura ISO, relativamente ao controlo. Para pH 10 e pH 8, a aplicação da carga enzimático de 50 g/t permitiu obter uma poupança de dióxido de cloro, respetivamente de 39 e 33% (OXDEP em relação a OcDEP). Contudo, a perda de rendimento em pasta foi significativa (1,8%), mesmo a pH 10 e carga enzimática de 50 g/t.