Extracción de compuestos volátiles a partir de licor negro Kraft con asistencia de microondas

Abstract

Kraft black liquor is generated as a by-product in the course of the Kraft process carried out in pulp and paper manufacturing plants. In this process, wood chips are delignified by being cooked at temperatures of 155-165 °C in an aqueous solution known as white liquor, composed mainly of sodium hydroxide and sodium sulfide. The resulting liquid residue, black liquor, contains the spent reagents sodium hydroxide and sodium sulfide, in addition to hemicelullose and decomposed lignin. Globally, a total of 180 million tons of paper pulp are produced annually, and each ton of pulp gives rise to approximately 7 tons of diluted black liquor (Chávez Sifontes & Domine, 2013). It is currently considered a resource with potential industrial use, with an estimated annual production between 500 million to 3.6 billion tons (G. L. F. Gellerstedt & Henriksson, 2008). Lignin is the only abundant natural polymer of aromatic origin, with high reactivity due to its large number of functional groups (G. L. F. Gellerstedt & Henriksson, 2008). Unlike other natural polymers, its multiple structural units are the problem for a precise definition because it does not have a homogeneous structure like cellulose or proteins, and this complexity affects its isolation and structural characterization (Sun, 2010). Among technical lignins, Kraft lignin is the most used and typically yields the lowest amounts of products of interest, since the Kraft cooking process alters the lignin's structure (Chávez Sifontes & Domine, 2013). Currently, there is no available method for the quantitative isolation of natural or residual lignin without affecting or modifying its structure during the process (Baeur et al.). However, there are three types of lignins corresponding to the three chemical processes most commonly used in the manufacture of paper pulp: sulfite, Kraft, and soda lignin.

El licor negro Kraft se genera como subproducto en el curso del proceso Kraft llevado a cabo en las plantas de fabricación de celulosa y papel. Durante este proceso, las virutas de madera deslignifican al ser cocidas a temperaturas de 155-165 °C en una solución acuosa conocida como licor blanco, compuesto principalmente por soda y sulfuro de sodio. El licor negro, el residuo líquido resultante, contiene los reactivos de sosa y sulfuro de sodio, además de hemicelulosa y lignina descompuesta. A nivel global, se produce anualmente un total de 180 millones de toneladas de pulpa de papel, y cada tonelada de pulpa da origen a aproximadamente 7 toneladas de licor negro diluido (Chávez Sifontes & Domine, 2013). Actualmente, se considera como un recurso de potencial uso industrial, con una producción anual estimada entre los 500 millones a 3,600 mil lones de ton (G. L. F. Gellerstedt & Henriksson, 2008). La lignina es el único polímero natural abundante de origen aromático con alta reactividad por su alto número de grupos funcionales (G. L. F. Gellerstedt & Henriksson, 2008). A diferencia de otros polímeros de origen natural, sus múltiples unidades estructurales son el problema para una definición precisa porque no presenta una estructura homogénea como la celulosa o proteínas y por esta complejidad afecta su aislamiento y caracterización estructural (Sun, 2010) Entre las ligninas técnicas, la lignina Kraft es la más empleada y normalmente da los rendimientos más bajos de productos de interés, ya que la cocción Kraft altera la estructura de la lignina (Chávez Sifontes & Domine, 2013). En la actualidad no hay ningún método disponible para el aislamiento cuantitativo de lignina natural o residual sin afectar o modificar su estructura durante el proceso, Sin embargo, hay tres tipos de ligninas que corresponden a los tres procesos químicos mayormente utilizados en la fabricación de pasta de celulosa: lignina del tipo sulfito, Kraft y soda.