papel de la caña

8/18/2019 Papel de La Caña

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EASYFAIRS 2010

Tecnologías para la producción depapel a partir de residuos agrícolas y plantasanuales.

D. César Aliaga BaqueroTécnico Dpto. de Sostenibilidad

ITENEEasyfairs Barcelona, 15 abril 2010


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Índice

1. Industria del papel en la actualidad2. Uso de cultivos alternativos. Estudios realizados.

3. Problemas

4. Soluciones tecnológicas

5. Conclusiones


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1. INDUSTRIA DEL PAPEL EN LA ACTUALIDAD


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La industria papelera es laprincipal consumidora de la

biomasa de las plantas

después de la industriaalimentaria .

El consumo de papel estácreciendo constantemente,

en especial en Europa y América del Norte.

La producciónde papel ha

crecido un 56%(1991-2009) y

representa el27% a nivelmundial

Crecimientodel 53%(2001-2006).

Elevado impactoambiental


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Variaspublicaciones

han estudiado elimpactoambiental del

proceso defabricación de

papel a partir demadera

Generación de vertidos:COD: Demanda química de oxígeno.

AOX: Compuestos orgánicoshalogenados.

Generación de emisiones:NOx y SO2.

Generación de residuos:

Necesidad desoluciones!!!!!

Sobreexplotación de recursos


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SOLUCIONES

Mejora de parámetros de proceso.

Reciclado del papel

Nuevas fuentes de materiales

Nuevas soluciones debenser utilizadas para controlar

el impacto ambiental


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Nuevas tecnologías para ladepuración de aguas de proceso.

Utilización de energías alternativasen el proceso.

Nuevas tecnologías de blanqueo depapel.

Mejora deparámetrosde proceso

Solución1


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Recicladodel papel

Solución2

El 66,8% del papel consumido en 2008 fue reciclado en Europa.

Industrial o comercial

Doméstico

Oficinas

ERPA (European Recovered Paper Association), 2008.


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Recicladodel papel

Solución2

Ellímite teórico de reciclado de papel ycartón es del 81% ya que el 19% no puede serrecuperado por razones técnicas.

Ellímite práctico ha sido estimado en el75%.

El aumento de las tasas de reciclado desde lastasas actuales (66%) hasta el 75% esprogresivamente más difícil.

Deterioro paulatino de la calidad del papelrecuperado

Aumento continuo de la calidad del papel.

Necesidad de utilización de fuentes derecursos más limitadas y con menor calidad.

Necesidad de encontrarnuevas soluciones!


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Nuevasfuentes demateriales

Solución3

Materiales diferentes de la madera pueden ser empleados para:

- Refuerzo de las fibras.- Sustitución de las fibras procedentes de la madera para lafabricación de papel.

-Sector agrario principal generador deresiduos orgánicos.

- España representa el 13% de laproducción de residuos orgánicos agrarios.

- La industria papelera europea utilizaun 1% de fibras alternativas (CEPI,2007).

Residuosagrarios

Plantassilvestres

Plantascultivadas

Solución a la gestión delos residuos orgánicos

Directiva2008/98/CE


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2. USO DE CULTIVOS ALTERNATIVOS. ESTUDIOSREALIZADOS.


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2. CULTIVOS ALTERNATIVOS

¿Es más sostenible lafabricación de papel a partir decultivos alternativos?

Para conocer el impacto ambiental de losdiferentes procesos es necesario realizar

estudios de Análisis de Ciclo de Vida.

Impacto ambiental causado por undeterminado producto o proceso a lo largode su vida.

El departamento de ingeniería química dela Universidad de Santiago de Compostelaha estudiado el impacto ambiental de:

La fabricación de papel a partir de lino ycáñamo. Lino Cáñamo

Pulpeado de sosa-AQ y blanqueado TCF

Estudio 1. ACV de proceso.Industria Industria

Consumidores Consumidores

Adminis t raci Adminis t raci ó ó n n

Envasado

Transporte

Procesado

Distribución

Consumo

Agricultura

Tratamientode residuos

Residuos


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Etapas de ciclo de vida consideradas:- Actividades agrarias.- Producción de productos químicos.- Energía empleada.- Transporte de balas de lino, cáñamo yproductos químicos.- Fabricación de las fibras.-Tratamiento de los residuos generados.

Impactos:- Agotamiento de los recursos abióticos.- Calentamiento global- Agotamiento de la capa de ozono- Toxicidad humana- Ecotoxicidad agua dulce.- Ecotoxidad agua marina.- Ecotoxidad terreste.- Formación de oxidantes fotoquímicos.- Acidificación- Eutrofización

Estudio 1. ACV de proceso.


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Etapasconsideradas

Actividad agraria

Producción químicos

Producción energía

- AQ- NaOH- H2O2- O2- H2SO4- NaClO3- CaO- SO2.

- Gasoil- Fertilizantes- Pesticidas- Uso de la tierra- Transporte.

Perfil de generación dela energía en España*

* Life cycle inventories of energy systems: results for current systems inSwitzerland and other UCTE countries.

Transporte Transporte en camiones de 40 tn decapacidad desde el norte de Francia aEspaña (914 km).

Pulpeado de lasfibras

Combustibles.

Electricidad.Capacidad de producciónUso de químicosTratamiento de vertidosGeneración de residuos

Generación deresiduos

Transporte hasta instalaciones detratamiento.Tratamiento de residuos deproceso.



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Impactos Principales resultados Agotamiento de los recursos abióticos. Producción de productos químicos (H2O2): 64%.Producción de energía: 33%.

Calentamiento global. 7 tn de CO2/tn de pulpa de papel:- Producción de las fibras.- Producción de energía.- Producción de compuestos químicos.

Agotamiento de la capa de ozono. - Producción de gas natural (25%)- Producción de productos químicos (19 %)- Producción de las fibras de lino y cáñamo (15-16%)

- Generación de energía (14%)Toxicidad humana. - Producción de energía (29%).

- Actividades agrarias de producción de lino y cáñamo (46%).

Ecotoxicidad agua dulce. - Producción de productos químicos tales como H2O2 y NaOH (39%).- Producción de energía (25%).- Actividades agrarias (19%).

Ecotoxidad agua marina. - Producción de energía (42%).- Producción agraria (35%).- Producción de productos químicos (22%).

Ecotoxidad terreste. - Producción de químicos (52%).- Producción de energía (22%).

Formación de oxidantes fotoquímicos. - Producción de energía (36%).- Actividades agrarias (30%)- Producción de químicos (27%)

Acidificación. - Producción agraria (43%)- Producción de energía eléctrica (30%)-- Producción de químicos (19 %)

Eutrofización. - Producción agraria (72%).



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Principalesimpactos

Producción químicos

Producción energía

NaOHH2O2

Emisiones de mercurio.

Vertidos de vanadio ycobre.

Emisiones: CO2 , fluoruro dehidrógeno, SO2 y NOx).

Consumo de combustibles.

Cultivo enotrasregionespodría darun menor

impacto!!!!Producción agraria

Alto impacto se debe al bajorendimiento de fibras delcáñamo y el lino en la regiónestudiada (1 tn/ha y 1.5 tn/ha).

Y el resto de losimpactos????



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Impactossecundarios

Transporte

Proceso defabricación

Posibilidadesde mejora

- Búsqueda defuentes máscercanas- Incluir transportemarítimo.

- Calentamiento global- Capa de ozono (Halon1211 y CO2).- Vertidos (COD, P y N)- Eutrofización

Gestión de residuos

Posibilidad de reduccióncon planta decogeneración.

Generación de calor yelectricidada partir de

biomasa!!!



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Estudio 2. producción sostenible de papel a partir de residuosagrarios.

- Combatir el éxodo rural- Reducción de la importación de madera.- Introducción de nuevas tecnologías y productos(modernización).- Producción de bioenergía.

Finlandia:-68% superficie boscosa.-La explotación de los bosques supone el 10% del PIB(30% producción industrial y 40% exportación).- Regeneración de la masa forestal en 60-160 años.- Importación de 13 millones de m3 de madera al año.- Principal país europeo con la mayor experiencia ypotencial de fabricación de papel.

¿Por qué se interesanen el papel a partir de

residuos agrarios?

Beneficios:

Objetivos a lograr con el estudio:

- Eficiencia.- Libre de cloro y sullfuro.- Pequeña escala.

- Alta calidad.

* Sustainable pulp production from agricultural Waste. Department ofProcess and Environmental Engineering, University of Oulu.


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3. Problemas de la utilización de fibras alternativas.


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3. Problemas de la fabricación de papel a partir de fibrasalternativas.

Sílice1

Retención de agua2

Fibras finas y cortas3

Material no fibroso4

La sílice presente en el material se disuelve y se presentan dificultadesde recuperación. Se pueden producir adherencia a las paredes delpulper necesitando mejoras para aumentar el rendimiento.

Aumento de coste!!Descenso de la calidad!Dificultad de realizar el proceso de desaguado.

Diferencias según el tipo de fibra.

Las fibras finas producen descenso del rendimiento del proceso y lasfibras cortas descenso de la calidad.

Hojas y diversos componentes no utilizables en el proceso defabricación del papel.

Necesidad depretratamiento!!

* XII World Forestry Congress 2003, Quebec, Canada. Future fibers for pulp mills in Bangladesh


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Logística5 Densidad de las fibras alternativas muchomenor al de la madera.Ej. Paja tiene rendimiento de 0.3-0.8 tn deproducto/tn de materia prima. Es rentable

transportar largasdistancias estas

fibras para fabricarpapel?

Algunos autoresno aconsejanmás de 75 kmde transporte*.

Desafío¿Cómo mejorar la logística?

Recogida yfabricación de lasbalas.

Manejo

Transporte

Almacenamiento

E s t r a t e g

i a s

Quien? Cuando? Que tipo debalas? Precio de embalado?

Minimización.

FormaDensidadCapacidad delvehículoDistancia

LocalizaciónCobertura *Oinonen and Koskivirta, 1999


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Necesidad denuevas

tecnologías!!!!!


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4. SOLUCIONES TECNOLÓGICAS.


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4. Soluciones tecnológicas.

§ Problemas ambientales§ Escaso aprovechamientoen Europa§ Un problema para losagricultores

¡Utilizarlo como materiaprima en la industriapapelera aplicando

tecnología ultrasonidos dealta potencia!

§ Dificultades técnicasparaaprovechamiento agran escala


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ITENE

Plantas cultivadas

Trigo

Cebada

Avena

Centeno Arroz

Maíz

Sorgo

Algodón

Caña de azúcar

YuteCáñamo

Plantas silvestres Juncos

Bambú

Esparto

Propiedades químicas1

Disponibilidad en España2

Contraste con el resto departicipantes

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Listado definitivo5

Logística deaprovisionamiento3

Celulosa y lignina

Mapa europeo dedisponibilidad de fibras

aptas para:-Material de refuerzo- Fabricación de papel


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ITENE

Industria Industria

Consumidores Consumidores

Adminis t raci Adminis t raci ó ó n n

Envasado

Transporte

Procesado

Distribución

Consumo

Agricultura

Tratamientode residuos

Residuos

Análisis de Ciclo de Vida6

Depósi to de l r e s iduo depa j a de a r ro z en lo s

c a m p o s

Re t i r adare s iduos pa j a

de a r roz

CosechaCrecimiento Inundación del campode cultivo Siembra Crecimiento

Al te rna t iv as de ges t i ón : § Quema de r a s t ro jo s (p roh ib ida ) § Aprovechamien t o f ab r i cac ión compos t § Aprovechamien to como fo r r a j e

Ej. Arroz.

Disponer de una definición clara delas etapas de ciclo de vida delos procesos de obtención depulpa de papel procedente deplantas anuales y residuosagrícolas.

Recopilación de informaciónacerca de proceso de cultivo, logística deaprovisionamiento, nuevo proceso defabricación, posibilidades de gestión delresiduo.


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5. CONCLUSIONES


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5. Conclusiones

Fabricación papel implica un elevado impacto ambiental.

Mejora de procesos

Soluciones:

Logística

Materiales alternativos Impedimentos:

Retención de humedad

FibrasMaterial no fibroso

SíliceReciclado

Desafío tecnológico


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César Aliaga – Técnico del departamento de [email protected]

Gracias por vuestraatención!

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