RESUMO O crescente interesse mundial na polpa celulósica produzida a partir da madeira de Acacia mearnsii incentiva estudos que comprovem sua propensão e eficiência para esse fim. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades físico-químicas da madeira de Acacia mearnsii, bem como avaliar seu desempenho na produção de celulose kraft, sob diferentes condições de cozimento. Amostras de madeiras das áreas de produção de sementes (APS) e clones foram avaliados. A polpação kraft foi realizada com fator H constante (1363) e álcali ativo variando de 14% a 24%. A densidade básica das madeiras de clone e APS não diferiram estatisticamente (0,544 g/cm³). A análise química revelou que o conteúdo médio (clone e APS) de extrativos, lignina e carboidratos foi de 4,67%, 16,66% e 77,02%, respectivamente. A condição de polpação mais eficiente foi obtida com álcali ativo de 14%, número kappa 16 e rendimento depurado de 57%. De acordo com os resultados, a madeira de Acacia mearnsii apresentou grande potencial para ser utilizada como fonte de fibra curta na obtenção de polpa celulósica pelo processo kraft.

ABSTRACT The growing worldwide interest in pulp produced from Acacia mearnsii encourages studies that prove its propensity and efficiency for this purpose. Thus, the objective of this work was to evaluate the performance of Acacia mearnsii to produce kraft pulp, under different pulping conditions. Wood samples from seed production areas (SPA) and clones were evaluated. Kraft pulping was performed at constant H-factor (1363), and the active alkali varied from 14% to 24%. The wood density of clone and SPA samples was approximately 0.544 g/cm³. The chemical analysis revealed that the content of extractives, lignin, and carbohydrates was 4.67%, 16.66%, and 77.02%, respectively. The optimal pulping condition was obtained with active alkali of 14%, where kappa number was 16; screened pulp yield was 57%. The results show that Acacia mearnsii is an outstanding source of short fibers to produce kraft pulp.

RESUMO O Brasil se destaca no cenário internacional em relação a produção de celulose de fibra curta. Apesar da grande biodiversidade brasileira, essa produção está baseada em clones de espécies exóticas de Eucalyptus. Nesse contexto, pode haver grande potencial na avaliação de novas fontes de fibras da flora brasileira, incluindo a região amazônica. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial tecnológico da madeira de Ochroma pyramidale (Malvaceae) para produção de celulose kraft. Indivíduos de quatro anos de idade foram colhidos em um plantio comercial para produção de serrados no Estado do Mato Grosso. Determinamos as propriedades químicas (teores de holocelulose, lignina Klason, lignina solúvel, extrativos e cinzas), físicas (massa específica e porosidade) e morfologia de fibras (comprimento e largura de fibras, diâmetro do lume, espessura e fração de parede, coeficiente de flexibilidade, índice de enfeltramento e de Runkel) da madeira. Na polpação kraft a carga alcalina aplicada variou entre 10 e 24%, com intervalo de 2%. A madeira de Ochroma pyramidale apresentou características favoráveis à produção de polpa celulósica, como dimensões apropriadas das fibras e baixos teores de lignina, extrativos e cinzas. Os teores de álcali ativo residual e pH do licor negro apresentaram relação crescente com a carga alcalina aplicada nos processos de polpação. O acréscimo da carga alcalina reduziu o rendimento em polpação, número kappa, teor de rejeitos e aumentou o teor de ácidos hexenurônicos.

ABSTRACT Brazil stands out in the international scenario in the production of short-fiber pulp. Despite the great Brazilian biodiversity, that production is based on exotic Eucalyptus clones. In this sense, there may be great potential in the assessment of new sources of fibers from the Brazilian flora, including the Amazon. The present study aimed to assess the technical potential of the wood of Ochroma pyramidale (Malvaceae) for the production of kraft pulp. Four-year-old trees were harvested from a commercial forest for lumber production in Mato Grosso state (Brazil). We determined the wood’s chemical compositions (holocellulose, Klason lignin, soluble lignin, extractives and ash contents), physical properties (density and porosity), and fiber morphology (fiber length, width and thickness, lumen diameter, wall fraction, coefficient of flexibility, and slenderness and Runkel ratios). The wood was subjected to pulping with an effective alkali charge ranging from 10 to 24%, with intervals of 2%. Ochroma pyramidale wood presented characteristics favorable to the production of cellulosic pulp, such as appropriate fiber dimensions and low lignin, extractives, and ash content. The amount of residual active alkali and pH of the black liquor were positively related to the increase of the alkali charge employed in the pulping process. The increase of alkali charge decreased the pulp yield, kappa number and waste content, and increased the hexenuronic acid concentration.

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.