La produzione di carta di bambù in Cina ha una lunga storia. La morfologia e la composizione chimica delle fibre di bambù presentano caratteristiche particolari. La lunghezza media delle fibre è elevata e la microstruttura della parete cellulare è specifica, il che conferisce alla pasta una buona resistenza e prestazioni ottimali, donando alla pasta sbiancata ottime proprietà ottiche: elevata opacità e coefficiente di diffusione della luce. Il contenuto di lignina nella materia prima di bambù (circa dal 23% al 32%) è elevato, il che determina una cottura della pasta con un contenuto di alcali e solfuri più alto (generalmente dal 20% al 25%), simile a quello del legno di conifere; la materia prima presenta anche un contenuto più elevato di emicellulosa e silicio, ma ha comportato alcune difficoltà per il normale funzionamento dei sistemi di lavaggio, evaporazione della liscivia nera e concentrazione della pasta. Ciononostante, la materia prima di bambù non è una buona materia prima per la produzione di carta.
In futuro, i sistemi di sbiancamento chimico su scala medio-grande per le cartiere di bambù utilizzeranno fondamentalmente il processo di sbiancamento TCF o ECF. In generale, combinando la profondità di delignificazione e la delignificazione con ossigeno del processo di spappolamento, l'utilizzo della tecnologia di sbiancamento TCF o ECF, a seconda del numero di sezioni di sbiancamento, consente di ottenere una bianchezza ISO della pasta di bambù pari all'88% ~ 90%.
Confronto tra i processi di sbiancamento ECF e TCF del bambù
A causa dell'elevato contenuto di lignina del bambù, è necessario combinare tecnologie di delignificazione profonda e delignificazione all'ossigeno per controllare il valore Kappa della sospensione in ingresso a ECF e TCF (valore raccomandato <10), utilizzando la sequenza di sbiancamento ECF a due stadi potenziata Eop, il pretrattamento acido o la sequenza di sbiancamento TCF a due stadi Eop, tutte in grado di sbiancare la pasta di bambù solfatata fino a un elevato livello di bianchezza dell'88% ISO.
Le prestazioni di sbiancamento delle diverse materie prime di bambù variano notevolmente, da Kappa a 11 ~ 16 circa, anche con lo sbiancamento a due stadi ECF e TCF, la pasta può raggiungere solo un livello di bianchezza del 79% - 85%.
Rispetto alla pasta di bambù TCF, la pasta di bambù sbiancata con ECF presenta una minore perdita di materiale durante lo sbiancamento e una viscosità maggiore, che generalmente può superare gli 800 ml/g. Tuttavia, anche la moderna pasta di bambù sbiancata con TCF, pur essendo migliorata, raggiunge una viscosità di soli 700 ml/g. La qualità della pasta sbiancata con ECF e TCF è indiscutibile, ma una valutazione complessiva che tenga conto della qualità della pasta, degli investimenti e dei costi operativi, non ha ancora portato a una conclusione definitiva sulla scelta tra i due metodi di sbiancamento della pasta di bambù. Diverse aziende adottano processi differenti. Tuttavia, considerando le tendenze future, è probabile che i processi di sbiancamento ECF e TCF coesisteranno a lungo.
I sostenitori della tecnologia di sbiancamento ECF ritengono che la pasta di cellulosa sbiancata con ECF abbia una qualità migliore, con l'utilizzo di una minore quantità di sostanze chimiche, un'elevata efficienza di sbiancamento e un sistema di apparecchiature maturo e stabile. Tuttavia, i fautori della tecnologia di sbiancamento TCF sostengono che quest'ultima presenta i vantaggi di un minore scarico di acque reflue dall'impianto di sbiancamento, bassi requisiti anticorrosione per le apparecchiature e un investimento ridotto. La linea di produzione di pasta di bambù solfatata TCF senza cloro adotta un sistema di sbiancamento semi-chiuso, le cui emissioni di acque reflue possono essere controllate tra 5 e 10 m³/t di pasta. Le acque reflue della sezione (PO) vengono inviate alla sezione di delignificazione con ossigeno per essere utilizzate, mentre le acque reflue della sezione O vengono fornite alla sezione di lavaggio dei setacci per essere utilizzate e infine entrano nel sistema di recupero degli alcali. Le acque reflue acide della sezione Q entrano in un sistema di trattamento delle acque reflue esterno. Grazie al processo di sbiancamento senza cloro, i prodotti chimici non sono corrosivi e le apparecchiature di sbiancamento non necessitano di titanio o acciaio inossidabile speciale, ma possono utilizzare acciaio inossidabile comune, riducendo così i costi di investimento. Rispetto alla linea di produzione di pasta di cellulosa TCF, i costi di investimento per la linea di produzione di pasta di cellulosa ECF sono superiori del 20-25%, e del 10-15%, così come gli investimenti per il sistema di recupero dei prodotti chimici, che risultano inoltre più complessi da gestire.
In breve, la produzione di pasta di bambù con elevata bianchezza (dall'88% al 90%) tramite sbiancamento TCF ed ECF è fattibile. Il processo di spappolamento dovrebbe essere eseguito con una tecnologia di delignificazione profonda, delignificazione con ossigeno prima dello sbiancamento, controllo del valore Kappa della pasta nel sistema di sbiancamento e sbiancamento mediante un processo con tre o quattro sequenze. La sequenza di sbiancamento ECF suggerita per la pasta di bambù è OD(EOP)D(PO), OD(EOP)DP; la sequenza di sbiancamento L-ECF è OD(EOP)Q(PO); la sequenza di sbiancamento TCF è Eop(ZQ)(PO)(PO), O(ZQ)(PO)(ZQ)(PO). Poiché la composizione chimica (in particolare il contenuto di lignina) e la morfologia delle fibre variano notevolmente tra le diverse varietà di bambù, prima della costruzione dell'impianto è necessario condurre uno studio sistematico sulle prestazioni di spappolamento e produzione della carta delle diverse varietà di bambù, al fine di fornire indicazioni per lo sviluppo di percorsi e condizioni di processo ottimali.
Data di pubblicazione: 14 settembre 2024
