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El papel

  1. 1. El papel El papel es un material compuesto por celulosa que se transforma en pasta en procesos mecánicos o químicos. Dependiendo del proceso a que se someta, se da origen a distintos tipos de papel, como por ejemplo para escribir, dibujar, imprimir y envolver, entre otros. La historia del papel Fabricación de papel en la Baja Edad Media (siglos XI al XIII). El papel en términos generales es un material delgado que se fabrica por medio del entretejido de fibras de celulosa vegetal. Es utilizado tanto en la escritura como en la impresión. Según la tradición, el primero en fabricar papel, en el año 105, fue Cai Lun (o Tsai-lun), un eunuco de la corte Han oriental del emperador chino Hedi (o Ho Ti). El material empleado fue probablemente corteza de morera, y el papel se fabricó con un molde de tiras de bambú. El emperador le había encomendado la misión de buscar nuevos materiales para escribir. El papel más antiguo conservado se fabricó con trapos alrededor del año 150. Durante 500 años la técnica de cómo fabricar papel estuvo sólo en conocimiento de China. En el año 610 se introdujo por primera vez en Japón y en el 750 en Asia Central. Posteriormente, por el año 800, apareció en Egipto, iniciándose su fabricación 100 años después. Los egipcios y el papiro Los egipcios usaron material vegetal en la fabricación de papiros y piel de cabra y oveja para los pergaminos. El papiro alcanza entre uno y tres metros de altura. Las hojas son largas y los tallos son blandos y de sección triangular. La parte inferior del tallo es tan gruesa como un brazo
  2. 2. humano. La médula del papiro era consumida hervida pero su principal uso fue en la elaboración de un material parecido al papel. La fabricación era a partir de capas de la médula dispuestas longitudinal y transversalmente. Todo esto se impregnaba de agua, se prensaba y se secaba. Tras el secado el papiro se frotaba contra una pieza de marfil o una concha lisa. El tamaño fluctuaba entre los 12,5x12,5 centímetros y entre los 22,5x37,5 centímetros. Cada “papel” se unía a otro formando rollos de entre 6 y 9 metros. Los egipcios escribían sobre el papiro en columnas de 7,6 cm de ancho, tamaño de la prosa literaria y en la poesía las columnas eran más anchas. Los griegos, según algunos antecedentes conocían la técnica egipcia de la fabricación del papiro desde principios del siglo V a.C. Europa conoce el papel En Europa el papel fue introducido por los árabes, quienes en el siglo VIII hicieron prisionero en el Turquestán a soldados chinos conocedores de su fabricación. El primer ejemplar escrito en papel es una carta árabe que data del año 806 que se conserva en la Biblioteca Universitaria de Leyden. Los musulmanes mejoraron la técnica de producción del papel utilizando materiales como algodón, lino y cáñamo. Entre las fábricas más antiguas de Europa figuran las de Játiva (siglo XII, Fabriano, Italia siglo XIII) y la de España instalada en el año 1150. Con el pasar los siglos las técnicas se extendieron a otros países europeos. El papel podía ser confeccionado en grandes cantidades y a bajo precio. Las características de este nuevo material era que a simple vista tenía aspecto algodonoso, tenía menos cuerpo y se desgarraba con facilidad. En comparación al pergamino, el papel es más ligero, suave y de superficie rugosa. En un principio el papel fue utilizado como borrador de cartas, para tomar apuntes, prohibiéndose su empleo en documentos oficiales. Los cultivos de cáñamo y lino se extendieron por toda Europa. Se perfeccionaron las técnicas del encolado y se mejoraron las máquinas, hitos que significaron la masificación de su uso. Era tan beneficioso que los mercaderes italianos lo dieron a conocer por todas sus rutas hasta que finalmente el pergamino fue reemplazado por el papel. Aquellos edictos que prohibían su uso en documentos oficiales fue dejándose de lado y progresivamente comenzó su empleo en documentos notariales y cancillerescos.
  3. 3. En busca de la perfección En el siglo XIII los holandeses inventaron una máquina que entregaba una pasta de mejor calidad, más refinada y en menos tiempo. A mediados de siglo XV se inventó la imprenta y se conocieron los tipos móviles. Este hito significó el abaratamiento de la impresión de libros y estimuló la fabricación del papel. El uso del papel aumentó en los siglos XVII y XVIII provocando una escasez de trapos, única materia prima conocida por los impresores europeos. Buscaron múltiples sustitutos pero ninguno alcanzó interés comercial. Simultáneamente, se intentó reducir el costo del papel por medio de una máquina que reemplazara el proceso de moldeado a mano en la fabricación del papel. En 1798 el francés Nicholas Louis Robert inventó una máquina que abarataría los precios, y fue mejorada por los hermanos ingleses Henry y Sealy Fourdrinier en 1803. Producir una materia prima barata era, hasta ese entonces, uno de los grandes problemas. Sin embargo, por 1840, se inventó la primera máquina que tenía por objetivo triturar la madera para fabricar pulpa. Diez años después se conoció el proceso químico para éste fin. De aquí en adelante los futuros mecanismos sólo buscarían la perfección de la maquinaria existente, la utilización de nuevos materiales y la disminución de los tiempos productivos. La industria papelera siempre ha estado en constante desarrollo y durante el siglo XX alcanzó elevados niveles de producción. Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros. ¿Qué es el papel? Las fibras de celulosa provienen del árbol. Sin duda, la utilización del papel como un medio para recoger nuestros pensamientos, ideas, emociones y sentimientos es de gran importancia para la comunicación humana, ya
  4. 4. que permite traspasar los límites del tiempo. Por ejemplo, hoy en día puedes leer libros que fueron escritos muchos años antes de que tú nacieras, conocer sobre las civilizaciones antiguas, tomar apuntes en clase para después estudiar, anotar un mensaje que te da un amigo por teléfono, imprimir información de otro país obtenida a través de internet, entre muchas otras posibilidades. El papel, también ha permitido que se creen sistemas de comunicación para personas con necesidades especiales. Tal es el caso del Sistema Braille, que posibilita que las personas con graves problemas de visión puedan leer. Celulosa cruda o Kraft. El papel es una estructura obtenida en base a fibras vegetales de celulosa, las cuales se entrecruzan formando una hoja resistente y flexible. Estas fibras provienen del árbol y, según su longitud, se habla de fibras largas -de aproximadamente 3 milímetros (generalmente obtenidas de pino insigne u otras coníferas)- o de fibras cortas -de 1 a 2 milímetros (obtenidas principalmente del eucalipto). Según el proceso de elaboración de la pulpa de celulosa, ésta se clasifica en mecánica o química, cada una de las cuales da origen a diferentes tipos de papel en cuanto a rigidez y blancura. Si, por ejemplo, se requiere un papel rígido para papel de envolver, cartulinas y cartones, la celulosa será sometida a un proceso mecánico. Si por el contrario, lo que se quiere es un papel de excelente presentación para la escritura o impresión, la celulosa es blanqueada mediante un proceso químico.
  5. 5. Celulosa blanqueada o celulosa química. Dependiendo del uso final que se le dará al papel, en su fabricación se utiliza una mezcla de los diferentes tipos de fibras, las que aportarán sus características específicas al producto final. Así, un papel para fabricar sacos de cemento en que su resistencia es muy importante, se fabrica con fibras largas, en cambio un papel para escribir, en que su resistencia no es un atributo clave, pero si su formación, textura y opacidad, se fabrica principalmente con fibras cortas. El reciclaje de papeles tiene una importancia preponderante para el desarrollo sostenible de la industria. Es así como los últimos proyectos de papel para periódicos, tissue, papeles para corrugar e incluso papel para sacos, utilizan papel reciclado como materia prima, logrando valores semejantes a los papeles basados en fibras vírgenes. Propiedades del papel Las propiedades del papel se pueden agrupar en propiedades mecánicas -o de resistencia- y propiedades visuales -o de presentación. 1.- Propiedades mecánicas o de resistencia: rigidez, resistencia y capacidad de absorción de agua son características que convierten al papel en un material apropiado para diversos usos, como por ejemplo, para proteger objetos que necesitan ser transportadas de un lugar a otro. La rigidez depende de las fibras que forman el papel, ya que un papel producido con mayor contenido de fibra larga será más rígido que aquél fabricado con mayor cantidad de fibra corta. También el tipo de pulpa de celulosa usado afecta la rigidez que tendrá el papel. En este caso, la pulpa mecánica aporta más rigidez que la pulpa química. Otras propiedades mecánicas son la resistencia al rasgado, la resistencia superficial y la resistencia a la absorción de agua. 2.- Propiedades visuales o de presentación: blancura, brillo y opacidad son características que convierten al papel en un medio adecuado para escribir.
  6. 6. Otras propiedades importantes son el gramaje- que indica el peso en gramos por metro cuadrado de papel-, la estabilidad dimensional -que es la capacidad del papel de mantener sus dimensiones originales al variar las condiciones ambientales o al verse sometido a esfuerzos-, y la humedad, que es el contenido de agua como porcentaje del peso total del papel. Proceso productivo del papel La fabricación del papel se realiza en una máquina papelera, la que está constituida por una tela sin fin que gira a gran velocidad, accionada por un conjunto de rodillos mecánicos. Sobre esta tela cae una mezcla de fibras que forman una capa que pasa por rodillos que la succionan y la secan, dando forma al papel. Luego éste se rebobina y almacena. Todo comienza haciendo la pasta de celulosa Preparación de la madera (Etapas I, II y III) Etapa I La madera es obtenida en forma sustentable de los bosques cultivados del país y trasladados en camiones a la fábrica de celulosa, donde se depositan en el sector industrial para su elaboración posterior. Etapa II Los trozos de madera que provienen de los bosques cosechados, entran a la fábrica para sacarles la cáscara y la corteza. Etapa III Luego es picada en pequeñas partes o astillas por una máquina llamada chipiadora y se acumula en grandes pilas a la espera de ser utilizadas.
  7. 7. Cocción (Etapa IV) Etapa IV) Las astillas son sumergidas a alta temperatura (130 y 179 grados celsius) en un licor compuesto de agua y otros productos químicos, sulfitos y soda cáustica para separar las fibras de la madera y obtener pasta de celulosa. Aquí también se obtienen lignina y hemicelulosa, sustancias que se reciclan y se aprovechan en otras partes del proceso. Blanqueo (Etapa V) Etapa V
  8. 8. La pasta de celulosa es depositada en otros tambores donde se agregan productos químicos para blanquearlas, tales como dióxido de cloro, oxígeno, peróxido, y soda cáustica. Esto permitirá tener un papel más blanco, según el tipo de producto que quiera el fabricante. Secado y embalado (Etapa VI y VII) Etapa VI La celulosa blanqueada es pasada por una cinta transportadora que pasa por unos rodillos con calor para secarlas. Etapa VII Una vez seca, la celulosa es almacenada en paquetes para su posterior transporte a las fábricas de papel. ...y ahora a la fábrica de papel Etapa I La celulosa es traída desde su lugar de fabricación a través de camiones para luego transformarla en papel.
  9. 9. Etapa II La pasta de celulosa que contiene las fibras cae sobre una tela móvil donde se produce la formación de la hoja por el entrecruzamiento de las fibras. Etapa III El exceso de agua de la pasta de celulosa pasa a través de la tela donde se elimina en un recipiente. Etapa IV La hoja de papel pasa por prensas que por presión y succión eliminan parte del agua. Etapa V La hoja de papel húmeda pasa por distintos grupos de cilindros secadores que le aplican calor y la secan. Etapa VI Un cilindro de gran diámetro aplasta la hoja de papel, para producir un papel liso y brillante Etapa VII El papel recibe un baño de almidón con el cual se sella su superficie. Etapa VIII El papel pasa a través de unos rodillos de acero para proporcionarle tersura y un espesor homogéneo. Etapa IX El papel se enrolla para luego ser bobinado y/o cortado a las medidas requeridas Tipos de papel La cantidad de tipos de papel que se fabrica es muy variada y depende de la utilización a que se destine. Desde el punto de vista puramente técnico se suelen clasificar en: papeles finos, de pasta de trapos, a la que también se le pueden añadir celulosa; papeles semifinos, preferentemente a base de celulosa y papeles ordinarios, en los que prevalece la pasta de madera mecánica. Estos tipos pueden ir sin encolar, semiencolados y a toda cola. Veamos algunos tipos de papel, características y usos 1.- Papel Kraft
  10. 10. Es muy resistente, por lo que se utiliza para la elaboración de papel tissue, papel para bolsas, sacos multicapas y papel para envolturas, asimismo, es base de laminaciones con aluminio, plástico y otros materiales. 2.- Papel pergamino vegetal Resistente a la humedad así como a las grasas y a los aceites. Es utilizado para envolver mantequilla, margarina, carnes, quesos, etcétera. Así como para envasar aves y pescados. También se utiliza para envolver plata y metales pulidos. 3.-Papel resistente a grasas y papel glassine
  11. 11. Estos papeles son muy densos y tienen un alto grado de resistencia al paso de las grasas y los aceites. Este papel es translúcido y calandrado logrando una superficie con acabado plano; puede hacerse opaco adicionando pigmentos, también puede encerarse laquearse y laminarse con otros materiales. Son muy utilizados para envolturas, sobres, materiales de barrera y sellos de garantía en tapas. En la industria alimenticia se utilizan con frecuencia. De igual manera, se emplean para envasar grasas y aceites, tintas para impresión, productos para pintar y partes metálicas. 4.- Papel tissue Este es un tipo de papel cuyas características de suavidad, elasticidad y absorción responden a las necesidades provenientes del uso doméstico y sanitario. Son fabricados en base a fibra virgen o a fibra de papel reciclado -o a una mezcla de ambos-, y se utilizan en productos de higiene personal (papel higiénico, pañales, pañuelos), en el ámbito doméstico (rollos de papel de cocina, servilletas, toallas de papel para limpieza) y como material sanitario y de limpieza industrial. El papel tissue es también uno de los insumos principales para la fabricación de toallas higiénicas femeninas, protectores diarios y pañales en general. 5.- Papeles encerados Brindan una buena protección a los líquidos y vapores. Se utilizan mucho para envases de alimentos, especialmente repostería y cereales secos, también para la industria de los congelados y para varios tipos de envases industriales.
  12. 12. 6.- Cartón corrugado El cartón corrugado es una estructura formada por un nervio central de papel ondulado (papel onda), reforzado externamente por dos capas de papel pegadas con adhesivo en las crestas de la onda. Es un material liviano, cuya resistencia se basa en el trabajo conjunto y vertical de estas tres láminas de papel. Para obtener su mayor resistencia, la onda del cartón corrugado tiene que trabajar en forma vertical. 7.- Papeles de impresión y escritura Como su nombre lo indica, son de uso diario en colegios y oficinas; su color usualmente es blanco. El papel típico es el de tus cuadernos escolares.
  13. 13. 8.- Cartulinas Las cartulinas son papeles gruesos compuestas de una o varias capas de distintos materiales obtenidos de la celulosa cruda o blanqueada, de la pulpa mecánica o del papel reciclado. Por lo general son estucadas por una de sus superficies (caras) para poder imprimir bien sobre ellas. Se emplean para fabricar los envases de pasta dental, perfumes, detergentes, de los cereales para el desayuno, de la leche líquida de larga vida, etc. 9.- Papel de diario El papel de diario está presente en nuestra vida cotidiana doméstica, laboral y cultural. Por sus propiedades de rigidez y absorción de la humedad, la hoja de diario es también un recurso útil a la hora de limpiar, envolver, aislar y embalar. El papel de diario, por tanto, no sólo es reusable sino también reciclable. Para los papeles más económicos, como el papel de prensa empleado en los periódicos, se utiliza sólo pulpa de madera desfibrada y fibras recicladas de papel.
  14. 14. 10.- Papel reciclado Se consigue utilizando desecho de papel como materia prima. Se tritura el papel usado, se añade agua, se aplican los diferentes sistemas de depuración, se blanquea (es necesario utilizar métodos mecánicos no agresivos, descartando el blanqueo con productos químicos como el cloro), se escurre, se deposita en rodillos, se seca y se corta. Reciclaje de papel, partamos por casa La importancia ambiental de todo el proceso de reciclaje es muy evidente, ya que los papeles y cartones usados se aprovechan como materia prima en la industria papelera. De no ser así, se convertirían en desperdicios urbanos, lo que obligaría a construir nuevos vertederos sanitarios en las ciudades. Por otra parte, el aprovechamiento de los papeles y cartones usados para fabricar nuevos productos permite un considerable ahorro de materia prima, aspecto que favorece los sistemas de fabricación de productos de papel con fibra reciclada. ¿Cómo se recicla el papel? El reciclaje de papeles se inicia con la recolección en zonas urbanas, de papeles y cartones usados para transformarlos en nuevos papeles y bandejas de pulpa moldeada. El material recolectado es destinado a las fábricas de papel, donde se le separan las fibras vegetales de
  15. 15. las impurezas. Fases del proceso de reciclaje de papel - Recolección: Empresas intermediarias compran el material a recolectores individuales. - Clasificación: Las empresas que recuperan los papeles los clasifican en distintas categorías, principalmente blancos, cafés, cartulinas y papel de diarios. Los papeles blancos se utilizan en la producción de papeles tissue; las cajas usadas de cartón corrugado servirán para producir nuevos papeles para corrugar, etc. - Enfardado: Los papeles de diferentes categorías son prensados en grandes fardos; cada uno de estos fardos contendrá un tipo específico de papel usado. - Almacenamiento: Los fardos son almacenados en las empresas clasificadoras, a la espera de ser transportados a las fábricas de papel. - Transporte: Los fardos son transportados en camiones a las fábricas de papel que usan el papel reciclado como materia prima. - Tratamiento: Las impurezas pesadas –metales, alambres- son separadas y entregadas a otras industrias para ser reprocesadas. . Actividad: Reciclemos papel Materiales Materiales
  16. 16. - 2 hojas de papel de cuaderno - Un paño de cocina o un pedazo de tela - Papel absorbente - Uslero - Agua - Bol de plástico Paso 1 Pica con la mano y en trozos pequeños el papel. Luego, vacíalo en el bol de plástico y déjalo remojando con agua (más o menos un litro). Paso 2 Después de 10 minutos, toma la masa que se formó y ponla sobre el paño de cocina o la tela. Mueve la masa de manera que se vaya absorbiendo el exceso de agua.
  17. 17. Paso 3 Cuando ya veas que la masa está compacta, pásale el uslero y estírala suavemente. Después, pon sobre ella el papel secante. Finalmente, retira la hoja y déjala secar en un lugar templado. Industria papelera Principales flujos de desechos En las fábricas se producen diversos flujos de desechos gaseosos, particulados, líquidos y sólidos. Las emisiones gaseosas al aire incluyen: sulfuro de hidrógeno, metil mercaptano, sulfuro de dimetilo, bisulfuro de dimetilo, óxidos nitrosos, bióxido de azufre, acetona, metanol, acetaldehído, amoníaco, cloro, dióxido de cloro, formaldehído, ácido hidroclórico, ácido sulfúrico, compuestos orgánicos volátiles y cloroformo. Las principales fuentes de contaminación del agua son las operaciones de manejo y descortezado de los troncos, el lavado de virutas y agua blanca de la máquina de papel. Los contaminantes del agua que se producen durante el proceso incluyen sólidos en suspensión, numerosos compuestos clorados como dioxinas y furanos, haluros orgánicos adsorbibles, color, compuestos de azufre reducido, metanol y otros compuestos orgánicos volátiles. Los desechos sólidos incluyen las cenizas finas de calderas, los sedimentos de las aguas residuales y arenilla de cal. Es común que al sedimento resultante del tratamiento de las aguas residuales se le extraiga el agua y se lo queme para recuperar energía.
  18. 18. Opciones para prevenir la contaminación Reciclado del agua de la canaleta de los troncos. El agua que se utiliza para transportar los troncos desde el lugar donde se encuentran apilados hasta los descortezadores y los trituradores pueden reciclarse con un purgado mínimo hasta las instalaciones para el tratamiento de aguas residuales. La corteza y la fibra recogidas pueden quemarse en las calderas de combustible triturado para recuperar energía. El agua residual tratada sirve como agua de repuesto para las canaletas. Esta alternativa puede aplicarse a cualquier fábrica que emplee canaletas para transportar los troncos. Eliminación extendida de la lignina. El objetivo de éste proceso de pulpación es eliminar una mayor cantidad de lignina de la pulpa, y, con ello, reducir la demanda ejercida sobre el sistema de blanqueado y la consiguiente generación de contaminantes. La eliminación extendida se logra al cocer la fibra en ciclos de tiempo, temperatura y alcalinidad modificados, por lo regular, con la misma carga total de álcali. Este proceso se conoce como cocción continua modificada (CCM). Las ventajas de la eliminación extendida de lignina consisten en una disminución en el consumo de las sustancias químicas para el blanqueado, reducción de los compuestos clorados del efluente, mayor eficiencia energética y mayor rendimiento de la pulpa. Sistemas mejorados de lavado de la pasta de madera y nuevos sistemas de lavado. Las mejoras en el lavado de la pasta de madera pueden provocar un importante incremento en la eficiencia de la recuperación química. Esto puede lograrse al agregar uno o más pasos de lavado en las líneas de lavado existentes, o bien, al instalar equipo más nuevo y refinado en lugar del anterior. Los nuevos sistemas pueden contar con prensas para pulpa, lavadores de banda, lavadores con deflector de compactación o lavadores por difusión. Controles de Azufre total reducido (TRS) para las ventilas de alto volumen-baja concentración y bajo volumen-baja concentración. Del total de las emisiones de compuestos de azufre reducido, entre el 10 y el 20% provienen de los flujos de ventilación de las lavadoras para pasta de madera, de los tanques de espumado, de los filtros de licor negro, de los tanques de oxidación y de los tanques de almacenamiento, los cuales no suelen recogerse en el sistema de gas no condensable. Las emisiones provenientes de estas fuentes pueden recolectarse y quemarse para recuperar energía, lo cual reduce las emisiones de compuestos de azufre reducido y compuestos orgánicos volátiles que se descargan a la atmósfera. Eliminación de la lignina con oxígeno. La eliminación de la lignina con oxígeno es el proceso mediante el cual la pulpa se trata con oxígeno en un ambiente alcalino antes de blanquearse, o bien después de un proceso de pulpación convencional o extendido. Puede lograrse una eliminación de la lignina de hasta el 50%.
  19. 19. Las ventajas de la lignina con oxígeno son, ante todo, los ahorros en sustancias químicas en la planta de blanqueado y una menor contaminación en el agua residual. También es posible lograr reducciones importantes en las cargas de contaminantes del efluente, por ejemplo en la demanda biológica de oxígeno, en los compuestos clorados, en los haluros orgánicos adsorbibles, y en el color. El consumo de cloro puede reducirse en un 50%. Blanqueado con ozono. En este proceso, después de la eliminación de la lignina, el ozono se utiliza como agente de blanqueado primario en lugar del cloro. Además de eliminar la formación de compuestos clorados nocivos, el blanqueado con ozono facilita también la recuperación del ozono y de los filtrados de la fase de extracción dentro del sistema de recuperación química. Este método reduce de manera significativa las cargas de haluros orgánicos adsorbibles, la demanda biológica de oxígeno y el color que se descargan en las aguas residuales desde la planta de blanqueado.

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