Technological evaluation of Pinus maximinoi wood for industrial use in kraft pulp production

A baixa porcentagem de plantios com árvores do gênero Pinus no Brasil e a crescente demanda por polpa celulósica de fibra longa no país evidenciam a necessidade de estudos de espécies de pinus tropicais que se desenvolvam em regiões além do sul brasileiro. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar tecnologicamente a madeira de Pinus maximinoi e avaliar o desempenho desta matéria-prima para produção de polpa celulósica, a partir do processo de polpação modificado do tipo Lo-Solids®. Utilizou-se como referência tecnológica a madeira de Pinus taeda, espécie mais empregada no país para produção de polpa celulósica de fibra longa. Foram analisadas 5 árvores de P. maximinoi e 5 árvores de P. taeda, com 14 anos de idade e plantadas nas mesmas condições edafoclimáticas. As madeiras das duas espécies foram caracterizadas tecnologicamente quanto a densidade básica da madeira, composição química e morfologia dos traqueídes. Posteriormente, foram realizados cozimentos de caracterização, utilizando-se o processo de polpação kraft convencional com diferentes níveis de cargas alcalinas, com o intuito de avaliar o desempenho da madeira de P. maximinoi frente ao processo de polpação e ajustar modelos matemáticos para estimar parâmetros de interesse . Foram obtidas polpas branqueáveis com número kappa = 28±5% a partir do processo de polpação modificado do tipo Lo-Solids®, com fator H 2295, sulfidez de 30% e relação licor madeira de 4L/kg. Os resultados de caracterização da madeira de P. maximinoi demonstraram que esta possui densidade básica equivalente a 0,417 g/cm3, teores de 64,49 % de holocelulose, 31,06% de lignina total, 4,45% de extrativos totais e 0,16% de cinzas e traqueídes com 4,19 mm de comprimento, 56,95 μm de largura, 44,11 μm de diâmetro de lúme e 6,42 μm de espessura da parede. Os resultados dos cozimentos Lo-Solids® mostraram que a madeira de P. maximinoi demandou álcali ativo de 24,4% (base NaOH) e resultou em polpas com rendimento depurado de 47,5%, teor de rejeitos de 0,43% e viscosidade de 713 cm3/g. O consumo específico da madeira de P. maximinoi foi de 5,868 m3/tsa e incremento médio anual em celulose de 6,575 tsa/ha/ano. O teor de sólidos gerados por tonelada de celulose produzida para a madeira de P. maximinoi foi de 1,451 t/tsa. Os resultados obtidos neste estudo permitem concluir que a madeira de P. maximinoi representa uma alternativa interessante para produção de polpa celulósica de fibra longa, tendo em vista que possui características tecnológicas muito semelhantes à madeira de P. taeda, além do menor consumo específico da madeira e maior incremento médio anual em celulose.The low percentage of plantation of pine genus in Brazil and the growing demand for long fiber pulp demonstrates the necessity of studies with tropical pine species that develop in regions beyond the south of Brazil. The main objectives of this study were to characterize the wood of the specie Pinus maximinoi and to evaluate the performance of this material for pulp kraft production, using the modified pulping process Lo-Solids®. Pinus taeda wood was used as technologinal reference since it is the most used pine specie in Brazil for softwood pulp production. Samples from 5 Pinus maximinoi trees and 5 Pinus taeda trees were analysed both with 14 years old, planted in the same conditions. Both of the materials were technollogicaly characterized by wood basic density analysis, wood chemistry and tracheids morphology. After that, were realized characterization pulping processes, using the conventional kraft pulping process, with different alkali charges, in order to study the behavior of Pinus maximinoi wood throughout the process and ajust mathematical models to estimate parameters of interest. Then, it was produced bleached pulps with kappa number of 28±5% using the modified pulping process Lo-Solids®, with H factor 2295, 30% of sulfidity and liquor to wood ratio = 4L/kg. The results from the wood characterization shows that Pinus maximinoi wood has basic wood density equivalent to 0,417 g/cm3, 64,49% content of holocellulose, 31,06% content of total lignin, 4,45% content of total extractives and 0,16% content of ash; the tracheids morphology showed that the tracheids has lenght 4,19 mm, 56,95 μm of width, 44,11 μm of lumen width and 6,42 μm of wall thickness. The results of the Lo-Solids® pulping process showed that Pinus maximinoi wood has demanded alkali charge of 24,4% (NaOH) and resulted in pulps with screened yield of 47,5%, rejects contents of 0,43% and viscosity pulp of 713 cm3/g. The specific wood consumption was 5,868 m3/tsa and the IMACEL 6,575 tsa/ha/ano. The solids content generated per ton of cellulose was 1,451 t/tsa for Pinus maximinoi wood. The results obtained in this study showed that the Pinus maximinoi wood represents an interesting alternative for softwood pulp production given that the technological characteristics were very similar between the P. taeda wood, beyond the higher forestry production, the lower wood specific consumption observed and higher IMACEL