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Papel sin madera

El papel sin madera es papel creado exclusivamente a partir de pulpa química en lugar de pulpa mecánica . [1] La pulpa química normalmente se fabrica a partir de pulpa de madera , pero no se considera madera ya que la mayor parte de la lignina se elimina y se separa de las fibras de celulosa durante el procesamiento, mientras que la pulpa mecánica conserva la mayoría de sus componentes de madera y, por lo tanto, todavía puede describirse como madera. [2] [3] [4] El papel sin madera no es tan susceptible al amarilleo como el papel que contiene pulpa mecánica. El papel sin madera ofrece varios beneficios ambientales y económicos, incluida la reducción de la deforestación , la disminución del consumo de energía y la mejora de la gestión de residuos . [5] [6] El término papel sin madera puede ser bastante engañoso o confuso para alguien que no esté familiarizado con el proceso de fabricación de papel porque el papel normalmente se fabrica a partir de pulpa de madera derivada de árboles y arbustos.

Sin embargo, el papel sin madera no significa que el papel en cuestión no esté hecho de pulpa de madera, sino que significa que la lignina en la fibra de madera ha sido eliminada por un proceso químico. Paradójicamente, la lignina son los polímeros complejos que contienen grupos aromáticos que proporcionan gran parte de la resistencia del árbol. En su forma natural, le da rigidez y resiliencia al árbol, pero su presencia hace que el papel se debilite y se vuelva amarillo a medida que envejece y finalmente se desintegre. La razón de esto es que a medida que el papel envejece, la lignina libera ácido que degrada el papel. [7] La ​​madera es técnicamente un material lignocelulósico y un tejido de xilema que proviene de arbustos y cambium, la corteza interna de los árboles compuesta de extractos, lignina, hemicelulosa y celulosa. [8] La pulpa se compone de madera y otros materiales lignocelulósicos que se han descompuesto química y físicamente y filtrado y mezclado en agua para reformarse en una red. [8] [9] La creación de pulpa mediante la descomposición química de los materiales se denomina pulpa química, mientras que la creación de pulpa mediante su descomposición mecánica se denomina pulpa mecánica.

En la fabricación de pulpa química, los productos químicos separan las fibras de madera. Los productos químicos reducen el contenido de lignina porque la acción química solubiliza y degrada los componentes de las fibras de madera, especialmente las hemicelulosas y la lignina. La fabricación de pulpa química produce fibras individuales e ininterrumpidas que producen papeles de gran calidad porque se ha eliminado la lignina que interfiere con la unión de hidrógeno de las fibras de madera. Las pulpas químicas se utilizan para crear papel sin madera que sea de alta calidad y dure mucho tiempo, como el que se utiliza en las artes y en los archivos. [8] Los procesos de fabricación de pulpa química se llevan a cabo a altas presiones y temperaturas en condiciones acuosas alcalinas, neutras o ácidas, con el objetivo de eliminar totalmente la lignina y preservar los carbohidratos. Normalmente, se elimina alrededor del 90% de la lignina. [9]

En cambio, la pulpa mecánica convierte la madera cruda en pulpa sin separar la lignina de la fibra de madera. [9] No se utilizan otros productos químicos aparte del agua o el vapor. El rendimiento es de alrededor del 90% al 98%. Los altos rendimientos son resultado del hecho de que se retiene la lignina. Las pulpas mecánicas se caracterizan por su bajo costo, alta rigidez, gran volumen y alto rendimiento. La pulpa mecánica tiene baja resistencia porque la lignina interfiere con los enlaces de hidrógeno entre las fibras de madera. La lignina también hace que la pulpa se vuelva amarilla cuando se expone a la luz y al aire. Las pulpas mecánicas se utilizan en la producción de papeles no permanentes, como papel de periódico y papeles para catálogos. Las pulpas mecánicas representaron entre el 20% y el 25% de la producción mundial y esta cifra está aumentando debido al alto rendimiento del proceso y a la creciente competencia por los recursos de fibra. Los avances en la tecnología también han hecho que la pulpa mecánica sea cada vez más deseable. [8]

Composición

El papel sin madera está hecho de una variedad de materias primas, que incluyen:

El papel sin madera tiene una serie de ventajas frente al papel que contiene pulpa mecánica:

El papel sin madera se utiliza en una variedad de aplicaciones:

Tipos de papeles sin madera

El papel sin madera está hecho de materiales que no son de madera, como algodón, cáñamo, lino y bambú. [18] [27] [28] A menudo se utiliza en aplicaciones donde se necesita un papel duradero y de alta calidad, como para impresión, escritura y embalaje.

Hay dos tipos principales de papel sin madera:

El papel de pulpa de papel tisú es suave y opaco, lo que lo hace ideal para imprimir y escribir. [30] [31] [32] También es relativamente económico, lo que lo convierte en una opción popular para muchas aplicaciones. El papel de pulpa no maderera es más caro que el papel de pulpa de papel tisú, pero también es más duradero y tiene una mayor calidad. [33] [34] [35] A menudo se utiliza para aplicaciones de impresión y escritura de alta gama, así como para embalajes.

A continuación se muestran algunos tipos específicos de papeles sin madera:

El papel sin madera es una buena opción para aplicaciones donde se necesita un papel duradero y de alta calidad. [10] También es una opción sustentable, ya que está hecho de materiales renovables y reciclables.

Los papeles sin madera se presentan en dos variedades: sin revestimiento y revestidos. Los papeles sin revestimiento se utilizan normalmente para imprimir y escribir, pero también se utilizan en algunas aplicaciones de embalaje, mientras que los revestidos se utilizan para cosas como embalajes y etiquetas. [40]

Ventajas y beneficios del papel sin madera

  1. Conservación de los bosques : una de las principales ventajas del papel sin madera es su capacidad para reducir la demanda de pulpa de madera derivada de los árboles. Esta conservación de los bosques preserva valiosos ecosistemas y biodiversidad. La producción de papel sin madera contribuye significativamente a la conservación de los bosques al reducir la deforestación y proteger los hábitats naturales. [41] [42]
  2. Más difícil de deformar : otra ventaja clave del papel sin madera es su menor probabilidad de deformarse o curvarse. [43]
  3. Reducción de la deforestación: el uso de fibras alternativas en el papel sin madera reduce la presión sobre los bosques, lo que minimiza la necesidad de una deforestación a gran escala. Esto ayuda a proteger regiones delicadas y ecológicamente valiosas. [44] [45] [46]
  4. Huella de carbono reducida: el papel de madera suelta generalmente tiene un impacto ambiental reducido en comparación con el papel de madera total estándar. El sistema de fabricación emite menos gases de efecto invernadero, consume menos energía [ aclaración necesaria ] y requiere menos agua. [47] [48] Además, con frecuencia incluye menos tratamientos químicos.
  5. Uso de residuos agrícolas: Se puede fabricar papel sin madera a partir de residuos agrícolas como paja de trigo, paja de arroz y bagazo. El uso de estos subproductos de la agricultura reduce los desechos y representa una fuente adicional de ingresos para los agricultores. [49]
  6. Publicidad de prácticas agrícolas sostenibles: El cultivo de fibras vegetales para la fabricación de papel fomenta prácticas agrícolas sostenibles, aunque la vegetación con frecuencia requiere menos insecticidas y fertilizantes en comparación con los cultivos tradicionales, lo que reduce los impactos ambientales.
  7. Reducción de residuos y reciclaje: el papel sin madera suele fabricarse a partir de materiales reciclados. Esto apoya los proyectos de reciclaje y reduce la demanda de nuevas materias primas. Además, se emite desde los vertederos.
  8. Diversificación de las cadenas de suministro: depender completamente de la pulpa de madera puede dar lugar a la sobreexplotación de especies únicas de árboles y ecosistemas de áreas boscosas. La incorporación de fibras alternativas diversifica los recursos de materias primas para la industria papelera, lo que reduce la presión sobre variedades específicas de madera.
  9. Eficiencia energética: la fabricación de papel sin madera a menudo requiere mucha menos electricidad en comparación con la fabricación de papel convencional basada en madera. Esto se debe a que el procesamiento de fibras de madera generalmente implica menos pasos y soluciones de alto consumo de energía.
  10. Salud del suelo más ventajosa: la utilización de residuos agrícolas para la fabricación de papel puede mejorar la aptitud del suelo al devolverle contenido orgánico. Esto puede conducir a una mejor fertilidad y una estructura normal del suelo.
  11. Ayuda para las comunidades rurales: la fabricación de papel sin madera a partir de residuos agrícolas puede crear oportunidades económicas para las comunidades rurales, lo que redundará en una mejora de los medios de vida y de la sostenibilidad en zonas donde abundan estos recursos.
  12. Viabilidad monetaria y demanda del mercado: la demanda de productos ambientalmente sostenibles, incluido el papel sin madera, está en aumento. Esto presenta oportunidades económicas para las empresas que optan por invertir en productos de papel ecológicos y fabricarlos.
  13. Alineación con los objetivos de sostenibilidad: el uso de papel sin celulosa se alinea con los objetivos de sostenibilidad globales, incluidos los delineados en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas. Contribuye a los objetivos relacionados con el consumo y la producción responsables (ODS 12) y la vida en la tierra (ODS 15).

Fibras alternativas: los protagonistas

1. Residuos agrícolas

Los residuos agrícolas son los materiales orgánicos que quedan después de la cosecha de los cultivos. [50] [51] Estos residuos incluyen tallos, hojas, cáscaras y otras partes de las plantas que no se utilizan para la alimentación u otros productos primarios. [52] [53] Son un componente importante de los ecosistemas agrícolas y tienen varios usos potenciales, tanto beneficiosos como perjudiciales. [54] [55] [56] A continuación, se presenta una descripción detallada de los residuos agrícolas:

Tipos de residuos agrícolas

  1. Residuos de cultivos:
    • Tallos y hojas: son típicamente las partes de las plantas que quedan sobre el suelo después de la cosecha. [57] [58] [59] [60] Están compuestas principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina.
    • Cáscaras y pajas: Son las cubiertas protectoras de las semillas y los granos, como las cáscaras de arroz y la paja de trigo. [61] [52]
    • Raíces: Después de la cosecha, las raíces de algunas plantas también pueden dejarse en el suelo. [62] [63] [64]
  2. Estiércol animal:
    • Estiércol y orina: El estiércol del ganado contiene materia orgánica y nutrientes que pueden utilizarse como acondicionador del suelo o fertilizante. [65] [66] [67]

Características de los Residuos Agrícolas

  1. Composición química:
    • Están compuestos principalmente de compuestos orgánicos como celulosa, hemicelulosa, lignina y varios otros polisacáridos. [68] [69] [70] Estos materiales proporcionan soporte estructural a las plantas.
  2. Contenido de nutrientes:
    • Contienen una variedad de nutrientes esenciales que incluyen nitrógeno, fósforo, potasio y micronutrientes. [ cita requerida ] Sin embargo, el contenido de nutrientes varía según el tipo de residuo y la planta de la que proviene.
  3. Contenido de humedad:
    • Esto varía mucho según el tipo de residuo, el clima y las condiciones de almacenamiento. [71] Algunos residuos son relativamente secos (por ejemplo, la paja), mientras que otros pueden tener un mayor contenido de humedad (por ejemplo, los residuos de cultivos verdes).
  4. Tasa de descomposición:
    • La velocidad a la que se descomponen los residuos agrícolas depende de su composición química. [72] [73] [74] Por ejemplo, los materiales ricos en lignina, como la madera, tardan más en descomponerse en comparación con los materiales ricos en celulosa, como la paja.

Usos y aplicaciones

  1. Enmienda del suelo:
    • Los residuos agrícolas se utilizan comúnmente para mejorar la estructura del suelo, la retención de humedad y el contenido de nutrientes. [75] [76] [77] Actúan como materia orgánica, mejorando la fertilidad del suelo.
  2. Producción de bioenergía:
    • Los residuos se pueden procesar para producir biocombustibles como biogás , bioetanol y biooil. [78] [79] [80] Esto contribuye a la producción de energía renovable.
  3. Cama para ganado:
    • La paja y otros residuos de cultivos se pueden utilizar como cama para el ganado. [81] Esto proporciona un ambiente cómodo y limpio, reduciendo el riesgo de enfermedades.
  4. Compostaje:
    • Son componentes valiosos en las operaciones de compostaje, ya que proporcionan material rico en carbono que equilibra los materiales ricos en nitrógeno (como la materia vegetal verde y el estiércol). [82] [83] [84]
  5. Control de la erosión:
    • Los cultivos de cobertura y los residuos de cultivos que quedan en la superficie del campo pueden ayudar a prevenir la erosión del suelo por el viento y el agua. [85] [86] [87]
  6. Cultivo de hongos:
    • Ciertos residuos agrícolas, como la paja de arroz y el aserrín , se utilizan como sustratos para el cultivo de hongos. [88] [89] [90]

Desafíos y consideraciones

  1. Desequilibrio nutricional:
    • Dependiendo del tipo de residuo, puede haber un desequilibrio en el contenido de nutrientes, lo que puede requerir suplementación. [91]
  2. Prácticas de cosecha:
    • Dejar residuos en el campo puede tener consecuencias tanto positivas (protección del suelo, adición de materia orgánica) como negativas (transmisión de plagas y enfermedades ), dependiendo de cómo se gestione. [92]
  3. Transporte y almacenamiento:
    • La manipulación y el transporte de grandes cantidades de residuos agrícolas pueden suponer un desafío logístico debido a su volumen.
  4. Impacto ambiental:
    • Si no se gestiona adecuadamente, la quema o la eliminación inadecuada de residuos puede provocar contaminación del aire y contribuir a las emisiones de gases de efecto invernadero . [93] [94] [95]

2. Algodón

El algodón es una fibra natural que se ha utilizado durante miles de años para fabricar textiles. Se obtiene de las fibras que rodean las semillas de la planta del algodón (Gossypium). [96] [97] A continuación, se ofrece una descripción detallada del algodón:

Características botánicas

Cultivo de algodón

  1. Clima: El algodón se cultiva principalmente en regiones de clima cálido. Requiere una temporada de crecimiento sin heladas de entre 160 y 200 días. [98] [99]
  2. Suelo: Los suelos francos con buen drenaje y buena fertilidad son ideales para el cultivo del algodón. [100] [101]
  3. Prácticas de cultivo:
    • Plantación: Las semillas de algodón se plantan en hileras y las plantas se espacian para permitir un crecimiento adecuado y la circulación del aire. [102]
    • Riego: El algodón requiere riego regular, especialmente durante los períodos secos.
    • Fertilización: Dependiendo del contenido de nutrientes del suelo, se pueden utilizar fertilizantes suplementarios.
  4. Manejo de plagas: Las plantas de algodón son susceptibles a diversas plagas y enfermedades. Las prácticas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) se emplean a menudo para minimizar el uso de productos químicos.

Ciclo vital

  1. Germinación y crecimiento: Las semillas de algodón germinan en tierra tibia. Las plantas crecen y forman arbustos con múltiples ramas, y las flores surgen en los nudos.
  2. Floración: Las plantas de algodón producen flores grandes y vistosas, generalmente de color blanco o crema. Cada flor produce una cápsula de algodón, que contiene las semillas.
  3. Formación de la cápsula: después de la fecundación, la flor se marchita y el ovario se agranda para formar una cápsula. En el interior de la cápsula se desarrollan fibras alrededor de las semillas.
  4. Cosecha: Las cápsulas de algodón maduran y se abren, dejando al descubierto las fibras de algodón. La cosecha implica la recolección mecánica del algodón o, en algunos casos, a mano.

Fibra de algodón

  1. Composición química: Las fibras de algodón están compuestas principalmente de celulosa, un carbohidrato complejo que proporciona resistencia y flexibilidad.
  2. Propiedades:
    • Las fibras de algodón son suaves, transpirables y absorbentes, lo que las hace adecuadas para una amplia gama de aplicaciones textiles.
    • Tienen buena afinidad de tinte, lo que permite una amplia gama de colores y acabados.
  3. Longitud de la fibra: La longitud de las fibras de algodón, conocida como longitud de la fibra, varía según la variedad de algodón. Las longitudes de fibra más largas suelen asociarse con un algodón de mayor calidad.

Productos y aplicaciones del algodón

  1. Textiles: El algodón se utiliza para producir una amplia gama de productos textiles, entre ellos ropa, ropa de cama, toallas y tapicería.
  2. Telas no tejidas: Las fibras de algodón también se utilizan en aplicaciones no tejidas como apósitos médicos, toallitas y filtros.
  3. Productos de semillas: Las semillas de algodón se trituran para extraer aceite, que se utiliza en la cocina y en diversas aplicaciones industriales. La harina de semillas restante se utiliza en la alimentación animal.

Desafíos y consideraciones

  1. Uso de pesticidas: el algodón es susceptible a las plagas y la agricultura convencional suele implicar el uso de pesticidas. Los métodos de producción de algodón sostenible y orgánico tienen como objetivo reducir el uso de productos químicos.
  2. Uso del agua: El cultivo del algodón puede requerir un uso intensivo de agua, en particular en las regiones áridas. Se están implementando prácticas de riego eficientes y tecnologías de ahorro de agua.
  3. Modificación genética: Algunas variedades de algodón están modificadas genéticamente para resistir plagas o tolerar condiciones ambientales específicas. Esto tiene tanto beneficios como controversias.

3. Cáñamo

El cáñamo, conocido científicamente como Cannabis sativa, es una planta versátil que se ha cultivado durante miles de años con diversos fines, entre ellos la producción de fibra, la alimentación, la medicina y las aplicaciones industriales. A continuación, se ofrece una descripción detallada del cáñamo:

Características botánicas

Cultivo de cáñamo

  1. Clima: El cáñamo es una planta robusta que puede crecer en una amplia variedad de climas. Es adaptable y puede prosperar en climas templados, subtropicales y tropicales.
  2. Suelo: Los suelos arcillosos, bien drenados y con buena fertilidad son ideales para el cultivo del cáñamo. El cáñamo también puede crecer en diversos tipos de suelo, incluidos los suelos arenosos y arcillosos.
  3. Prácticas de cultivo:
    • Plantación: Las semillas de cáñamo se siembran normalmente directamente en el campo. El espacio entre las plantas depende de la variedad específica y del uso previsto (producción de fibra, semillas o cannabinoides).
    • Riego: El cáñamo requiere riego regular, especialmente durante los períodos secos, pero también puede tolerar condiciones de sequía.
  4. Manejo de plagas y enfermedades: si bien el cáñamo se considera generalmente una planta resistente, puede ser susceptible a ciertas plagas y enfermedades. Las prácticas de manejo integrado de plagas (MIP) se utilizan para abordar estos problemas.

Ciclo vital

  1. Germinación y crecimiento: Las semillas de cáñamo germinan en tierra tibia. La planta crece hasta convertirse en un tallo alto y erguido con múltiples ramas. Es una planta de crecimiento rápido.
  2. Floración: Dependiendo de la variedad y el propósito del cultivo, las plantas de cáñamo pueden florecer en tan solo 60 a 90 días. Las flores de las plantas hembra son el principal sitio de producción de cannabinoides.
  3. Formación de semillas: En algunas variedades, las plantas hembra producen semillas después de la polinización. Estas semillas se pueden cosechar y utilizar para diversos fines, incluida la producción de alimentos y aceite.
  4. Cosecha: El momento de la cosecha del cáñamo depende del uso que se le quiera dar. Para la producción de fibra, las plantas se suelen cosechar antes de la floración. Para la producción de semillas, se dejan madurar durante más tiempo. Para los cannabinoides, la cosecha se produce cuando las plantas han alcanzado el contenido de cannabinoides deseado.

Productos y aplicaciones del cáñamo

  1. Fibra: Las fibras de cáñamo son conocidas por su resistencia y durabilidad. Se pueden utilizar para fabricar una amplia gama de productos, incluidos textiles, cuerdas, papel y materiales de construcción.
  2. Semillas: Las semillas de cáñamo son ricas en proteínas, grasas saludables y diversos nutrientes. Se utilizan en productos alimenticios como aceite de cáñamo, leche de cáñamo, polvos proteicos y como ingrediente de alimentos integrales.
  3. Aceite de cáñamo: Las semillas de cáñamo se pueden prensar en frío para extraer aceite, que se utiliza en cocina, en productos para el cuidado de la piel y en aplicaciones industriales.
  4. Cannabinoides (CBD y THC): Algunas variedades de cáñamo se cultivan por su contenido de cannabinoides. El cannabidiol (CBD) y el tetrahidrocannabinol (THC) son dos de los cannabinoides más conocidos. El CBD derivado del cáñamo se utiliza en diversos productos medicinales y de bienestar.
  5. Aplicaciones industriales: El cáñamo se puede utilizar para fabricar una amplia gama de productos industriales, incluidos biocombustibles, plásticos biodegradables, materiales de construcción y más.

Desafíos y consideraciones

  1. Entorno regulatorio: el estatus legal del cáñamo varía según el país y la región. Muchos lugares tienen regulaciones estrictas en torno al cultivo debido a su asociación con el cannabis.
  2. Polinización: Para algunos propósitos (como la producción de cannabinoides), evitar que las plantas macho polinicen a las plantas hembra es esencial para mantener un alto contenido de cannabinoides.
  3. Uniformidad del cultivo: Los cultivos de cáñamo pueden mostrar una amplia gama de diversidad genética, lo que puede generar variabilidad en los rasgos deseados. Para solucionar este problema se utilizan técnicas genéticas y de cría selectiva.

Véase también

Referencias

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