Aplicación de enzimas y nanocelulosa en la industrial del papel reciclado: Análisis de indicadores de proceso y de ecoeficiencia.

Abstract

El reciclaje de papeles y cartones es, para la industria del packaging, la opción más sostenible desde un punto de vista medioambiental, pues permite utilizar más de una vez las fibras de madera para la producción de papel y, con ello, disminuir la presión sobre bosques y plantaciones, disminuir el uso de agentes químicos y el consumo de energía. Uno de los desafíos de la reutilización de fibras para papel y cartón es mantener la calidad de las fibras, la cual se ve disminuida a través de los ciclos de re-uso con respecto a fibras vírgenes. En este contexto, la búsqueda de mecanismos y procesos que permitan mejorar o mantener las propiedades de las fibras durante el reciclaje del papel post-uso resulta de gran interés para la mejora del desempeño ecológico de esta práctica. La presente investigación tuvo como objetivo analizar y evaluar el efecto de enzimas y nanocelulosa sobre ciclos de reciclaje de las fibras en el proceso de fabricación del papel y cuantificar a través de indicadores la ecoeficiencia del proceso. En una primera fase se evaluaron distintas nanocelulosas obtenidas desde pulpas comerciales de E. nitens, E. globulus y P. radiata. Los resultados mostraron la relevancia de conocer los efectos de las propiedades químicas y morfológicas de las materias primas utilizadas en la producción de celulosa nanofibrilada ya que, se evidenciaron diferencias significativas entre las pulpas en estudio. Las nanocelulosas de pino tenían el ancho de fibrilla más grande y una relación de aspecto más baja (largo/ancho). Por otro lado, la pulpa de E. globulus, fue la que obtuvo mejor relación de aspecto y mayor viscosidad intrínseca. Posteriormente, se determinó cómo el uso de nanofibras de celulosa (CNF) y el uso de enzimas de refinación afectan las propiedades de las fibras y el papel de una pulpa comercial utilizada para packaging, después de múltiples ciclos de reciclaje. Se evaluaron propiedades morfológicas de la fibra después de cada reciclaje y las propiedades físicas y mecánicas papel. Los resultados obtenidos muestran que utilizar un tratamiento enzimático previo al refino puede disminuir las pérdidas de propiedades de las fibras producidas por el reciclaje; el uso de biorefinación incrementó el número de fibras/g , incrementó la propiedad de resistencia a la tensión, se obtuvieron papeles más permeables al aire y se logró que la retención de agua (WRV) no sufriera cambios drásticos, mientras que el DP tuvo cambios agresivos. Por otro lado, adicionar CNF logró que la pérdida del grado de polimerización (DP) fuera menos severa, mientras que en la propiedad tensión, porosidad y WRV no se observaron cambios significativos. Finalmente, se determinó la ecoeficiencia de los diferentes procesos de fabricación de papel. Los resultados mostraron que el mejor desempeño ambiental, cuantificado como ecoeficiencia (ecoeficiencia > 4) fue el proceso en el que se utilizó enzima para refinar, ponderando una ecoeficiencia de 4.29, lo cual se atribuye principalmente a la mejora de la porosidad de los papeles y con ello la reducción de vapor en el secado del papel.