RESUMO Neste trabalho, foi analisado o efeito do teor de lignina da madeira de Eucalyptus globulus Labill. na otimização das condições do cozimento kraft. Foram realizados 72 cozimentos com cavacos de seis árvores de Eucalyptus globulus subespécie globulus com oito anos de idade. As árvores foram selecionadas com base em uma amostragem de 50 indivíduos da espécie. Os cavacos das três árvores de menor teor de lignina, com média de 20,53%, foram misturados entre si proporcionalmente ao peso das árvores, formando o nível com teor de lignina baixo; os cavacos das três árvores de maior teor de lignina, com média de 23,02%, também misturados proporcionalmente entre si, formaram o nível de teor de lignina alto. Os dois níveis diferiram estatisticamente entre si, diferentemente das densidades básicas das madeiras que não diferiram. Avaliaram-se três condições de temperatura máxima de cozimento (160, 165 e 170ºC) e três condições de álcali ativo (17, 18,5 e 20%) para os dois tipos de cavacos. Através de análise de regressão, estabeleceram-se relações entre as características das celuloses e as condições de cozimento que melhor representassem os pontos ótimos. A otimização realizada através dos modelos de regressão selecionados indicou temperatura máxima de 168ºC e álcali ativo de 17,9%, para se obter o máximo rendimento depurado com número kappa 18 para as madeiras de baixo teor de lignina. Para as madeiras de alto teor de lignina, as condições otimizadas foram temperatura máxima de cozimento de 169ºC e álcali ativo de 19%, para obter número kappa 18. Uma redução média de 2,49% no teor de lignina na madeira, promoveu um ganho médio de 2,2% no rendimento depurado, base madeira, e uma redução média de 1,2% de álcali ativo aplicado, base madeira, obtendo-se valores de número kappa de 16 a 19 e mantendo-se as demais propriedades da celulose. Se, adicionalmente, optar-se por trabalhar com números kappa 19 em vez de 16, o ganho em rendimento depurado é de cerca de 2%. Isso significa que com madeira de baixo teor de lignina e número kappa 19 consegue-se cerca de 4,2% a mais de rendimento depurado e 2 a 2,5% a menos de carga aplicada de álcali ativo, em relação a madeira com alto teor de lignina deslignificada a número kappa 16.

ABSTRACT In this research, it was analyzed the lignin content effect of Eucalyptus globulus Labill. wood in kraft pulping optimization. Seventy-two laboratory cooking were made with wood chips obtained from six Eucalyptus globulus trees selected from a group of 50 trees. The wood chips from three trees with the lowest lignin content, with average 20.53%, were mixed proportionally based on the tree weights, obtaining the sample of low lignin content wood. The same was made to obtain the sample for wood chips with the highest lignin content, with average 23.02%. The two lignin levels were statistically different. The two wood samples had basic densities statistically not different. Using three maximum temperatures levels (160, 165 and 170ºC), and three active alkali charged (17, 18.5 and 20%), the wood chips were converted to kraft pulps. The pulps were then characterized to analyze the influence of the distinct treatments employed in the cooking on their properties. The effect of the cooking conditions was expressed by mathematical models in order to determine the optimum points for each of the evaluated properties. The optimization process indicated maximum temperature of 168ºC, and active alkali of 19%, for maximum kraft pulping yield to achieve kappa number 18; this result was for woods with low lignin content. For woods containing the high lignin content, the optimization showed maximum cooking temperature of 169ºC and active alkali of 19% for kappa number of 18. The average reduction of 2.49% in wood lignin content resulted a correspondent gain of 2.2% in the kraft yield (o.d. basis) and a reduction on the active alkali charge of 1.2% (o.d. basis) to achieve kappa numbers from 16 to 19, preserving pulp properties. If the option is to work with kappa number 19 instead of 16, the gain in kraft yield is approximately 2%. Therefore, when working with low lignin content wood and kappa number 19 instead of 16, a substantial gain of approximately 4.2% is obtained for kraft pulp yield, and additionally 2 to 2.5% reduction in the active alkali charge based on o.d. wood.

RESUMO Um problema ambiental da indústria de celulose kraft é o odor causado pela emissão dos compostos reduzidos de enxofre gerados pela deslignificação de madeiras de um modo em geral. Para monitorar essas emissões, existem equipamentos simples, desenvolvidos para a medição contínua do “total reduced sulphur” (TRS), tal como o analisador coulométrico. Neste trabalho, foram analisados sulfeto de hidrogênio (H2S), metilmercaptana (CH3SH), dimetilsulfeto [(CH3)2S)] e dimetildissulfeto [(CH3)2S2], gerados em deslignificações laboratoriais kraft e pré-hidrólise kraft de dois grupos de madeiras de folhosas. Um dos grupos de madeiras continha 25% e o outro 20% de lignina, base peso seco. Foi observado que as madeiras com menores teores de lignina geraram significativamente menores quantidades de compostos reduzidos de enxofre de TRS. Não foram notadas diferenças significativas nas quantidades totais geradas entre os processos de deslignificação estudados. O processo pré-hidrólise kraft foi mais sensível aos teores de lignina da madeira que o processo kraft. Recomenda-se, por isso, trabalhar com madeiras com menores teores de lignina quando do uso do processo pré-hidrólise kraft para produção de celulose. As principais formas geradas de TRS foram dimetil sulfeto e metil mercaptana.

ABSTRACT An environmental concern in the kraft pulping is the odor caused by the reduced sulphur compounds.There are many simple equipments to detect on-line the total reduced sulphur (TRS), like the coulometric titrator. This study had as aim to measure the components of the total reduced sulphur compounds generated in kraft and pre-hydrolysis kraft laboratory cooking. Two types of hardwood chips were used in the cookings: one with 25% of lignin (on dry wood), the other with 20% lignin. The wood containing less lignin generated less total reduced sulphur compounds. Considering the gases formed in the two types of cooking processes, no significant differences could be detected in terms of generated amounts of reduced sulphur compounds. However, the lignin content of the woods under evaluation had important role in generating TRS. The pre-hydrolysis kraft process was proved to be more sensitive to the higher lignin content in the wood. It is recomended to work with low lignin content wood when cooking by this process. Dimethyl sulphide and methyl mercaptan were the dominant TRS compounds in the relief gases from the digester.

RESUMO Este estudo procurou analisar as características de algumas pastas celulósicas branqueadas de eucaliptos disponíveis no mercado e seu impacto nas propriedades dos papéis utilizados para impressão “offset”. Também buscou estudar formas para reduzir o número de testes laboratoriais que hoje são definidos como necessários para a caracterização desses recursos fibrosos. Foram analisadas treze pastas celulósicas de mercado, brasileiras e internacionais, aplicando-se testes de viscosidade intrínseca, solubilidade em solução de NaOH5% (S5), “coarseness”, número de fibras/g, comprimento médio das fibras, teor de finos pelo vaso de drenagem dinâmica e grau Schopper Riegler (ºSR), antes das pastas serem refinadas. Foram também aplicados testes para determinar o índice de tração, alongamento, índice de arrebentamento, índice de rasgo, volume específico, resistência ao ar, opacidade, alvura e ascensão capilar Klemm, para cada uma das pastas antes de refinar e para os níveis de refino de 25ºSR, 30ºSR, 40ºSR e 55ºSR. As celuloses de eucaliptos brasileiras apresentaram uma maior drenabilidade inicial (pasta ainda não-refinada), requerendo um menor número de revoluções do refinador PFI para atingir o mesmo grau de refino, em relação às polpas internacionais estudadas. Os valores médios iniciais do alongamento, do índice de tração, do índice de arrebentamento e do índice de rasgo, apresentados pelas celuloses brasileiras, superaram significativamente os obtidos para as celuloses internacionais, mudando, porém, esse comportamento já a partir do nível de 25ºSR. Nas faixas de S5 e viscosidade intrínseca apresentadas pelas polpas brasileiras e internacionais, não se evidenciou sua correlação com as propriedades associadas ao grau de interligação entre as fibras, tais como índice de tração, índice de rasgo e índice de arrebentamento, para cada grupo de polpas analisadas. Os resultados obtidos permitiram definir o critério de ensaio a 30ºSR como o melhor em conseqüência do maior número de correlações entre as várias propriedades avaliadas antes e após a refinação. Nesse nível, as polpas internacionais apresentaram significativamente maiores valores médios de índice de tração e índice de rasgo do que as brasileiras, enquanto as polpas brasileiras apresentaram maior valor médio de opacidade e menor consumo médio de energia de refino. Em termos de qualificação laboratorial, sugeriu-se que as análises de índice de tração e rasgo e opacidade fossem definidas como prioritárias para comparação e caracterização desse tipo de pastas celulósicas, quando o objetivo final é a produção de papéis de impressão “offset”.

ABSTRACT The purpose of this work was to analyze the characteristics of some eucalypts pulps available in the market, aiming to understand their influence in the properties of the offset papers. Another objective of this work was to show alternatives to reduce the number of laboratory tests in the pulp specifications. Thirteen (13) market pulps (Brazilian and international pulps) were analyzed and the tests applied were as follows: intrinsic viscosity, alkali solubility at 5%, coarseness, numbers of fibers per gram of pulp, average length of fibers, fine fraction by the Dynamic Paper Chemistry Jar (DPCJ), drainability by Schopper Riegler, before refining. Other tests, such as: tensile index, stretch, burst index, tear index, bulk, air resistance, opacity and absorption of water by cappilarity (Klemm) were performed for each type of pulp before refining and for refining levels of 25 ºSR, 30 ºSR, 40 ºSR and 55 ºSR. No evidence of the influence of S5 and intrinsic viscosity was observed at the range of the market pulp properties variation. The Brazilian pulps presented higher initial drainability and required lower PFI revolutions to the same level of refining in comparison to the international pulps. The initial average values of strength indexes: tensile, stretch, burst and tear were higher to the Brazilian pulps. However, this situation was changed at 25 ºSR and other levels of drainability. Due to the higher number of correlations at 30 ºSR, this level of drainability was chosen to determine the pulp characteristics profile. At this level, international pulps showed better values of tensile and tear index, but a higher energy consumption and a lower opacity in comparison to the Brazilian pulps. In addition, this paper suggested the concentration of the lab technical evaluation of pulps on the analysis of opacity, tensile and tear indexes. Such procedure should reduce the number of lab tests as well.