Wood Chemistry 1 Aplicaciones a partir de Compuestos Químicos de la Madera Industrias de Transformación Química Curso 2015.

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1 Wood Chemistry 1 Aplicaciones a partir de Compuestos Químicos de la Madera Industrias de Transformación Química Curso 2015

2 Wood Chemistry 2 Agenda l Modificaciones y usos de: »Celulosa »Hemicelulosas »Lignina »Extractivos

3 Wood Chemistry 3 Usos químicos de la celulosa l Como producto, la mayoría de la celulosa se encuentra como artículos derivados de pulpa (mas de 500 millones de toneladas por año de pulpa). l Una pequeña cantidad de celulosa (<1% de pulpa) se comercializa como un producto químico derivado (material polimérico).

4 Wood Chemistry 4 l Ésteres Inorgánicos l HONO 2 +2H 2 SO 4 NO 2 + + H 3 O + = 2HSO 4 ‾ l NO 2 + + HO-Cel NO 2 -OH-Cel NO 2 -O-Cel +H + l Usos »Pelotas de ping pong (grado sustitución =1.9-2.0) »Lacas: esmalte para uñas (grado sust. =1.9-2.3) »Explosivos (grado sust. =2.4-2.8) Nitrato de Celulosa

5 Wood Chemistry 5 Acetato de Celulosa l Ester Orgánico l Usos »Fibras textiles »Plásticos (acetatos): Films fotográficos, cinematográficos, proyectores, etc. »Lacas

6 Wood Chemistry 6 Éteres orgánicos de celulosa l Carboximetilcelulosa, alkilcelulosa, hidroxialkil celulosa »La mayoría son usados como agentes espesantes –Helados, cremas, pastas, golosinas, productos farmacéuticos, etc. »Se comercializan en forma de polvo Acido monocloroacetico

7 Wood Chemistry 7 Rayon l Celulosa pura regenerada l El rayón se manufactura a partir de xantato de celulosa (CS 2 ). l Usos »Telas (su demanda depende de los vaivenes de la moda). –Suaves y cómodas –Fáciles de teñir –Altamente absorbentes »Fibras para cubiertas neumáticas. »Hilos quirúrgicos

8 Wood Chemistry 8 Hemicelulosas l Durante el proceso Kraft, la mayoría de las hemicelulosas se oxidan a ácidos carboxílicos de bajo peso molecular. l Durante el proceso ácido al sulfito, las hemicelulosas son fragmentadas en sus azúcares individuales. »Azúcares de 6 carbonos se fermentan a alcoholes  usos para combustible, solventes, vinagres, etc. (mayoría de coníferas). »Azúcares de 5 carbonos se separan del licor (mayoría de latifoliadas) para conversión a xilitol (endulzante).

9 Wood Chemistry 9 Lignina l Lignina: Mas de 100 millones de toneladas se procesan anualmente. l Aproximadamente 1 millón ton/año se comercializan en el mundo. »La mayoría como lignosulfonatos del proceso al sulfito. »Muy poco se recupera del proceso Kraft. l El mayor porcentaje de la lignina se quema para producir energía que sustente el proceso de pulpado.

10 Wood Chemistry 10 Lignosulfonatos l Se denomina lignosulfonatos a una mezcla variada de productos conteniendo lignina sulfonada y otros químicos. »Provienen principalmente del proceso al sulfito (ácido). »Una porción menor puede provenir del proceso NSSC o del proceso Kraft. l Antes de transformarse en un producto comercial, el licor negro debe ser purificado. »Los químicos para pulpado y a veces los azúcares deben ser removidos (métodos químicos, biológicos o físicos). »La lignina inevitablemente se altera. »El producto normalmente se concentra como una melaza o se envasa en polvo.

11 Wood Chemistry 11 Usos de la Lignina l Dispersante »Concreto, Tinturas, Paredes de Yeso, etc l Aglutinante »Control de rutas polvorientas, alimentación animal, etc l Emulsificante l Agentes quelantes »Fluidos para barros de extracción en pozos petrolíferos, »Fertilizantes »Micronutrientes l Producción de químicos especiales »Vainillina, DMSO, etc.

12 Wood Chemistry 12 Dispersante de concreto l Concreto = Cemento, arena, y piedra. l El agua es necesaria para que la mezcla sea trabajable. l El uso de un dispersante como los lignosulfonatos permite usar menor cantidad de agua para lograr el mismo nivel de viscosidad en la mezcla. l El concreto logra así mayor dureza al secarse.

13 Wood Chemistry 13 Construcción con Paneles de Yeso l En Norteamérica, se utilizan paneles de yeso para la construcción. l El yeso se ubica en el centro de dos papeles contenedores (como un sandwich!) y se aplica como una pasta fluida. l La mezcla necesita de suficiente agua para que la pasta fluya. l El exceso de agua se remueve normalmente en un horno, lo que implica un gran gasto de energía. l El empleo de lignosulfonatos en la mezcla disminuye el nivel de agua necesario y por ende conlleva un ahorro de energía (y dinero).

14 Wood Chemistry 14 Dispersante en Tinturas l Las tinturas que se utilizan para colorear telas son generalmente insolubles en agua. l Para que la tintura sea efectiva, las partículas de tinta deben dispersarse exitosamente en agua. l Con el uso de dispersantes como los lignosulfonatos, las partículas de tintura se mantienen lo suficientemente separadas y de tamaño pequeño como para que simulen un comportamiento similar a estar disueltas, evitando la floculación. l Una vez aplicada la tintura, el dispersante se remueve por lavado.

15 Wood Chemistry 15 Aglutinante: Control de Rutas Polvorientas l Las rutas no consolidadas son consideradas un peligro ambiental y de salubridad. l El polvo puede ser controlado mediante aplicaciones de agua, cloruro de calcio o lignosulfonatos.

16 Wood Chemistry 16 Control de polvo l Los lignosulfonatos provocan que las partículas del suelo se aglutinen y empaqueten, y se adhieran entre sí. l Estos tratamientos estabilizan los caminos y los liberan del polvo y sus consecuencias negativas.

17 Wood Chemistry 17 Aglutinante de Pellets l La adhesividad natural de los lignosulfonatos los convierte en buenos ingredientes para la fabricación de pellets (ayudan al material a permanecer unido). »Alimentación animal »Granulaciones »Fertilizantes agrícolas »Etc.

18 Wood Chemistry 18 Pozos Petrolíferos l Durante la exploración de pozos petrolíferos, los lignosulfonatos ayudan a mantener los barros de drenado con una consistencia fluida (acción diluyente).

19 Wood Chemistry 19 Fertilizantes micronutrientes l Los metales necesarios para la nutrición de las plantas (micronutrientes) muchas veces no están disponibles ya sea por estar en cantidades escasas o por estar en estado insoluble. l Los lignosulfonatos poseen una acción quelante que permite que los micronutrientes se mantengan disponibles para los vegetales (solubles en suelo o para aplicaciones foliares).

20 Wood Chemistry PSE 406: Lecture 2520 CO 2 FOTOSINTESIS FITOPLANCTON “CO 2 SECUESTRO” en las profundidades del océano 1,000-2,000 años 53% de Carbono Organico Quelante de Hierro a traves de LS Fe KE-MIN ® Micronutrientes CADENA TROFICA 400 kg200 kg CO 2 RESPIRACION

21 Wood Chemistry 21 Otros usos l Curtiembres l Separadores de batería l Dispersante de Carbón l Tratamiento de aguas y efluentes l Soluciones limpiantes l Adhesivos l Flotación de metales de valor l Flotación de Peras

22 Wood Chemistry 22 Aspectos importantes del mercado de lignina l Múltiples usos »Aún con todas esas posibilidades, estos usos representan el 1-2% del mercado. »No hay mercado que pueda absorber toda la lignina disponible. l Los casos que tienen salida comercial, se debe a 2 razones: »Menor costo que los competidores »Mejor calidad que los competidores.