Technological characterization of Acacia mearnsii De Wild. for the Kraft pulp production

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESThe Acacia mearnsii De Wild. is widely cultivate for the tannin extraction of its bark, while the wood, exported to the Asian countries, can be converted in cellulosic pulp. Although the efficiency of this wood on pulping is proved, in Brazil the specie is rarely used for this purpose. Thus, the aim of this work was to characterize technologically the Acacia mearnsii wood, trough chemical, anatomical and basic density analysis, and evaluate the cellulosic pulp quality, produced by the kraft process. It was collected ten trees, five from a seed production area (APS) and five from clonal plantations, which were felled and divided in discs and prepared in accordance with TAPPI T264 om-88 standart. The basic density was performed in accordance with NBR 11941 (2003) standart, and the wood description was set trough the preparation of histological slides and of macerated, according to Burger and Richter (1991) and by the nitric-acetic method, respectively, followed by anatomical measurements on microscope. It was performed quantitative analysis of the chemical components, besides the syringyl/guaiacyl ratio and the total carbohydrates content by high efficiency liquid chromatography. The kraft pulps were carried out only in APS chips, keeping constant the time, sulfidity and the temperature of cooking, changing just the active alkali charge, which ranged from 14 to 24%. In cellulosic pulps, it was evaluated the yields, kappa number and rejects content, besides the analysis of solid content in black liquor. The basic density results showed that Acacia mearnsii wood from APS and clones did not presented significant difference, with values of, approximately 0,544g/cm³. In wood description, the anatomical elements presented values much similar to the genre Eucalyptus sp., with thin to thick wall fibers (± 3,3 μm) and anatomical indices indicating suitable fibers for paper production. The chemical analysis revealed an ashes content of, approximately 0,35%, total extractives of 4,5 to 4,8%, Klason lignin of 16,2 to 17,1%, holocellulose and alpha-cellulose of 76 to 77% and 46%, respectively. The glucose content was 51,7 and 49,7% for clone and APS, while the hemicelluloses (xylose, arabinose, mannose and galactose) totaled circa 19%. The S/G ratio was 2,69 and 2,93 in clone and APS, respectively. The pulps made with different charges of active alkali presented satisfatory yields and kappa numbers. The best pulping condition was obtained with active alkali of 14%, resulting in a screened yield of nearly 57%, kappa number of 16, rejects content of ± 0,2% and solids content of 12,7%. According with the results, the Acacia mearnsii wood presents a great potential as a source of short fibers in cellulosic pulp production.A Acacia mearnsii De Wild. é amplamente cultivada para a extração de tanino de sua casca, enquanto que sua madeira, exportada para países asiáticos, pode ser convertida em polpa celulósica. Embora existam estudos que comprovem sua eficiência na polpação, no Brasil a espécie é pouco utilizada para este fim. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi caracterizar tecnologicamente a madeira de Acacia mearnsii, através de análises químicas, anatômicas e de densidade básica, e avaliar a qualidade de sua polpa celulósica, produzida pelo processo kraft. Foram coletadas dez árvores, cinco provenientes de área de produção de sementes (APS) e cinco clones, que foram abatidas, seccionadas em discos e preparadas em amostras conforme a norma TAPPI T264 om-88. A densidade básica foi obtida de acordo com a norma NBR 11941 (2003), e a descrição do lenho foi determinada através da preparação de lâminas histológicas e de macerado conforme Burger e Richter (1991) e pelo método nítrico-acético, respectivamente, seguidas de medições anatômicas em microscópio. Foram realizadas análises químicas quantitativas, além da relação siringil/guaiacil e o teor de carboidratos totais por cromatografia líquida de alta eficiência. Os cozimentos kraft foram realizados somente em cavacos de APS, mantendo-se constantes o tempo, a sulfidez e a temperatura, alterando apenas a carga de álcali ativo, que variou de 14 a 24%. Nas polpas celulósicas foram avaliados os rendimentos, o número kappa e o teor de rejeitos, além da análise de sólidos dissolvidos no licor negro. Os resultados de densidade básica mostram que a madeira de Acacia mearnsii de APS e clone não apresentam diferença significativa, com valor de aproximadamente 0,544 g/cm³. Com relação a descrição do lenho, os elementos anatômicos apresentaram valores muito próximos ao gênero Eucalyptus sp., com fibras de paredes finas (de ± 3,3 μm) e índices anatômicos indicando fibras adequadas para a produção de papéis. As análises químicas revelaram um teor de cinzas de aproximadamente 0,35%, extrativos totais de 4,5 a 4,8%, lignina Klason de 16,2 a 17,1%, holocelulose e alfa-celulose de 76 a 77% e 46%, respectivamente. O teor de glicose foi de 51,7 e 49,7% para clone e APS, enquanto que as hemiceluloses (xilose, arabinose, manose e galactose) somaram aproximadamente 19%. A relação S/G foi de 2,69 e 2,93 em clone e APS, respectivamente. As polpas produzidas com diferentes cargas de álcali ativo apresentaram rendimentos e número kappa satisfatórios. A melhor condição de polpação foi obtida com álcali ativo de 14%, resultando em um rendimento depurado de aproximadamente 57%, número kappa de 16, teor de rejeitos de ± 0,2% e teor de sólidos de 12,7%, valores utilizados pelas indústrias de celulose. De acordo com os resultados, a madeira de Acacia mearnsii apresenta grande potencial como fonte de fibras curtas na obtenção de polpa celulósica