La madera para pulpa se puede definir como madera que se muele y se procesa hasta obtener una pulpa fibrosa. Es un recurso natural versátil que se utiliza comúnmente para la fabricación de papel , pero también se transforma en madera de baja calidad y se utiliza para astillas, energía, pellets y productos de ingeniería. [1]
La madera para pasta se puede obtener de la mayoría de los tipos de árboles. Clasificar los árboles en madera dura y madera blanda es la forma más sencilla de caracterizar los tipos de papel producidos a partir de madera para pasta. [1]
Las maderas duras son la materia prima preferida para la pulpa utilizada en los papeles de impresión. Tiene pequeñas dimensiones en sus fibras, lo que puede ser útil para la uniformidad, opacidad y suavidad de la superficie a pequeña escala, todas importantes para la impresión de papel. [2]
Las maderas blandas son la materia prima preferida para los papeles resistentes, debido a la longitud y la delgadez de las fibras. Las maderas blandas de baja densidad, como las de abeto con fibras de paredes delgadas, se prefieren para papeles con altas exigencias de características de resistencia relacionadas con la unión. Algunas de estas características incluyen resistencia a la tracción, al estallido y a la superficie. [2]
Los árboles cultivados específicamente para la producción de celulosa representan el 15% de la producción mundial de celulosa, mientras que los bosques antiguos representan el 9% y los bosques de segunda y tercera generación representan el resto. [3]
La madera dura tiene diferencias estructurales anatómicas con respecto a la madera blanda, lo que influye en las propiedades físicas, la durabilidad, la trabajabilidad y la unión. En comparación con las maderas blandas, diferentes tipos de células realizan las tres tareas principales en las maderas duras. Las tareas principales incluyen la estabilización, la conducción de agua y el almacenamiento. [4]
Las aplicaciones de madera dura se pueden dividir en cuatro áreas:
Las maderas duras (como el roble) son la materia prima preferida para vigas , estructuras de tejados y estructuras de madera . El uso de maderas duras macizas ha disminuido durante los últimos dos siglos, probablemente debido al desarrollo de materiales a base de madera que permiten construcciones más grandes que no se limitan al tamaño de los árboles. [4]
Se pueden utilizar árboles de cualquier tamaño para obtener madera para pasta, pero normalmente se utilizan árboles que tienen entre 5 y 9 pulgadas de diámetro a la altura del pecho. Estos árboles se cortan después de la extracción de madera para aserrío o como una operación separada para aclarar un rodal abarrotado. Los rodales de baja calidad se aprovechan por completo para obtener madera para pulpa a fin de regenerar el bosque con especies más deseables, así como árboles más grandes con enfermedades o defectos que impiden su uso como madera. [5]
Otros campos de aplicación incluyen parques infantiles , revestimientos de madera, traviesas de ferrocarril , puentes y más. [4] Los muebles son otra aplicación de la madera dura. Los muebles de pura madera maciza son relativamente raros. La mayoría de los elementos de los muebles, como tableros de mesa, estanterías o puertas de armarios, son materiales a base de madera debido a sus componentes pegados. La madera maciza se puede utilizar para sillas, mesas, camas, marcos de tapizado, aparadores, armarios, bañeras y más. [4]
La madera dura también se utiliza para trabajos de interior, como suelos de parquet , puertas y ventanas. La madera dura es especialmente preferida para los suelos de parquet. Las especies de árboles en colores más oscuros se usan comúnmente para darle al piso un "aspecto usado" y lograr atractivo visual. La madera maciza se utiliza para puertas y ventanas de entrada, mientras que las puertas interiores se fabrican principalmente con paneles de madera. [4]
Los materiales a base de madera se pueden dividir en algunos tipos diferentes. Estos incluyen materiales de madera maciza, contrachapados, partículas y fibras. Los materiales de madera maciza se utilizan como vigas o paneles. Las especies de árboles típicas utilizadas para materiales de madera maciza incluyen haya, roble, abedul, aliso y castaño. Las maderas duras se utilizan comúnmente para productos no estructurales como la madera contrachapada . [4]
Los productos estructurales, como la madera contralaminada, se componen principalmente de maderas blandas. Los materiales granulados son ideales para utilizar variedades de madera de bajo valor y residuos de aserradero. Los tipos de materiales de partículas incluyen tableros de partículas , compuestos de madera con aglomerantes minerales, tableros de virutas orientadas, madera de virutas laminadas y madera de virutas orientadas. [4]
Los materiales de fibra incluyen tableros de fibra , tableros de fibra aislantes, molduras de partículas de madera y compuestos de madera y plástico. La calidad y el procesamiento de los tableros de fibra y de los tableros de fibra aislantes están influenciados por el porcentaje de fibra, la estructura geométrica de la fibra y la composición química específica de la madera. Las fibras de las maderas duras son cortas, lisas y finas, y son aptas para el proceso de producción en seco porque no se enmarañan. Irónicamente, las maderas duras apenas se utilizan para los tableros de fibra y los tableros de fibra aislantes. [4]
Los propósitos de la modificación de la madera son la estabilización dimensional y el aumento de la resistencia. La madera se puede modificar de muchas maneras, incluidas, entre otras; modificación química, tratamiento térmico, tratamiento con amoníaco, electrodiálisis y más. [4]
La modificación química, el tratamiento térmico y la impregnación (con sales, metales, monómeros y polímeros ) son los métodos más utilizados. [4]
La madera dura se puede utilizar de otras formas además de las estructuras físicas de madera y el papel. Puede utilizarse como sustancia, por ejemplo, mediante la producción de alimentos. El aserrín de haya y roble se utiliza para cultivar setas comestibles. El roble, el haya y el arce se utilizan para curar carne o pescado, mientras que las duelas, las astillas y el polvo de roble añaden aroma al vino. El aserrín de roble y robinia se puede utilizar para filtrar elementos como cobre, níquel, zinc y cadmio. También se puede añadir a los plásticos. El 60% de los suelos de linóleo se compone de aserrín. [4]
La madera también puede utilizarse como fuente de energía, junto con los residuos de aserradero y la madera de bajo valor. La combustión, la gasificación de la madera y la producción de bioetanol son las tres formas principales en que se utiliza la madera dura para obtener energía. [4]
Combustión: palanquillas partidas, astillas y pellets de madera . Las especies de madera de alta densidad se queman más lentamente y el valor calorífico depende del contenido de humedad de la madera. La velocidad de combustión disminuye al aumentar la densidad. [4]
Gasificación de la madera (gas natural sintético y biomasa a líquido): la producción de gas de síntesis se realiza mediante combustión lenta de la madera. [4]
Bioetanol: comienza por la descomposición de la celulosa y las hemicelulosas en el azúcar mediante enzimas y ácidos, luego la fermentación del azúcar con la ayuda de microorganismos. Por último, la destilación y deshidratación crea el bioetanol. [4]
Las maderas blandas provienen de árboles gimnospermas que se componen de agujas y conos. Cuando se observa una muestra de madera blanda al microscopio, parece que no tiene poros (visibles) debido a la presencia de traqueidas . [6] Las traqueidas son un elemento primitivo del xilema (tejidos conductores de líquidos). Consisten en una única célula alargada y una pared celulósica secundaria que contiene una gruesa capa de lignina . [7] Los rayos medulares y las traqueidas transportan agua y producen savia. Aproximadamente el 80% de la madera proviene de maderas blandas, como cedros, abetos de Douglas, enebros, pinos y muchos más. [6]
Aunque se les llama árboles de "madera blanda", en realidad no son más suaves (en textura) en comparación con los árboles de madera dura. El término simplemente se refiere a la madera que proviene de gimnospermas o coníferas. Algunos árboles de madera dura son incluso más blandos que especies específicas de árboles de madera blanda. [8]
Las maderas blandas también se utilizan en la fabricación de madera y, a veces, se prefieren a las maderas duras, según el producto que se esté construyendo. Una característica importante que tienen las maderas blandas que las convierte en una madera para pasta adecuada para la construcción es que pueden absorber fácilmente cualquier tipo de acabado. Pueden llegar a ser muy resistentes y durar mucho tiempo (siglos). Las maderas blandas tienden a ser más baratas que las duras debido a que su tasa de crecimiento y desarrollo es más rápido. Son versátiles, fuertes y se pueden manejar fácilmente. Algunos de los bosques de coníferas más grandes se encuentran en Canadá, Escandinavia y Rusia. [8]
Madera de Cedro : Una de las maderas blandas más resistentes y duraderas. La madera de cedro es originaria de la zona mediterránea y es muy resistente al agua, bacterias, hongos e insectos. Su impresionante capacidad de resistencia proviene del aroma natural de la madera, que es dulce y agradable. Sus propiedades repelentes de insectos hacen que la madera de cedro sea ideal para la fabricación de muebles de interior, como cómodas, cajas y armarios. Las propiedades aislantes de la madera la hacen adecuada para su uso como material para techos. El cedro rojo occidental se utiliza para fabricar instrumentos musicales como guitarras y violines, debido a su color y resistencia a la deformación y al agrietamiento. [8]
Madera de pino: Se encuentra principalmente en el hemisferio norte, este tipo de madera se utiliza principalmente para aplicaciones domésticas. Es resistencia a la contracción, hinchazón y deformación. Se utiliza para proyectos de madera al aire libre, como terrazas. Una desventaja de la madera de pino es que con el tiempo, la madera podría astillarse, y los artículos construidos con el tipo específico de madera de pino utilizado para fabricar muebles/cubiertas de exterior deben revisarse anualmente para evitar cualquier riesgo para las personas que los usan. [8]
Abeto: este tipo de madera proviene de los abetos Douglas y se puede encontrar en América del Norte, Europa, el norte de África y Asia. Es fuerte y resistente a la abrasión y puede usarse para una amplia gama de productos. Algunos incluyen muebles, puertas, ventanas y artículos de mayor escala, como piezas de puentes, casas de madera y edificios comerciales. También se puede utilizar para la construcción de barcos y aviones, debido a su naturaleza robusta y estable. [8]
Secuoya: Se utiliza principalmente para aplicaciones en exteriores debido a su resistencia a las condiciones climáticas, los insectos y la putrefacción. Como resultado de estas características, es una madera de construcción de primera calidad. Es otro tipo de madera que se utiliza para construir terrazas, por su resistencia natural, estabilidad y vida útil (puede durar mucho tiempo). [8]
La madera para pasta puede tener multitud de usos diferentes, algunos de ellos ya mencionados anteriormente. Algunos de los principales productos para los que se utiliza se enumeran a continuación. [9]
La producción de papel es el uso más común y principal de la madera para pasta. El papel se puede producir a partir de árboles de madera dura y blanda, y cada especie de ambos tipos de árboles tiene propiedades específicas y únicas que hacen que el tipo de papel y otros productos producidos sean diferentes. Las fibras cortas de las maderas duras producen un papel más suave y uniforme, como el papel de imprenta. Los árboles de madera blanda tienen fibras más largas que producen papeles industriales como el papel de periódico. [9]
La madera se descompone mecánica o químicamente. Tras el proceso de descomposición, quedan fibras (compuestas por dos tipos de celulosa) y lignina. La lignina es el pegamento o cemento que mantiene unidas las fibras de la madera. En pocas palabras, la pulpa de madera es una gran cantidad de fibras de madera individuales a las que se les ha eliminado la lignina. La pulpa de madera tiene naturalmente un color entre marrón oscuro y gris claro. La pulpa de madera de color marrón oscuro se utiliza para bolsas y cajas de papel, y el blanqueo de la pulpa produce papel de mayor calidad (entre otros productos). [10]
El método químico para descomponer la pulpa de madera para fabricar papel se utiliza más comúnmente y es energéticamente más eficiente en comparación con el método mecánico. En el método químico, las astillas de madera se "cuecen" en grandes tanques. Los tanques se llaman digestores y son como ollas a presión. Los productos químicos, conocidos como "licor de cocina", ayudan a descomponer las astillas de madera en una masa de fibras. [10] Los químicos utilizados son: 1) sales de sulfito con exceso de dióxido de azufre y 2) sosa cáustica y sulfuro de sodio (proceso kraft). La lignina de la madera se vuelve soluble, lo que da como resultado la separación de las fibras en fibras enteras. También se puede realizar una purificación adicional mediante blanqueo. La purificación de la pulpa mediante blanqueo y extracción alcalina se denomina pulpa alfa o disolvente. Este tipo de pulpa se utiliza para papeles especiales, para la producción de películas de rayón y celulosa y para derivados de celulosa (nitrato y acetato) [11] .
Con la fabricación de pulpa mecánica, se utilizan máquinas para moler astillas de madera hasta convertirlas en pulpa, creando una pulpa que retiene la mayor parte de su lignina. Debido a las fibras cortas creadas por este proceso, el papel resultante se utiliza principalmente para periódicos, guías telefónicas y otros papeles de baja resistencia. [5] La pulpa mecánica también puede denominarse pulpa de madera molida, y el proceso de molienda comienza sometiendo la madera a una acción abrasiva, ya sea presionándola contra una piedra de moler giratoria o pasando astillas a través de un molino. [11]
Las trituradoras de pulpa suelen funcionar con motores eléctricos y cargarse automáticamente. La mayor parte de la pulpa de madera molida fluye directamente a una fábrica de papel adyacente para su uso como material. Luego se le da forma de lámina sobre un filtro de vacío cilíndrico y luego se prensa en una prensa hidráulica hasta obtener un contenido de humedad de aproximadamente el 50 por ciento. Las chapas prensadas dan lugar a la formación de balas. [11]
Pulpwood también produce pellets de madera, que pueden utilizarse para calentar viviendas y producir electricidad. Pueden formarse triturando biomasa (en forma de copas de árboles no utilizadas), aserrín o incluso árboles enteros, y luego comprimiéndolos en pequeños gránulos para almacenarlos, transportarlos y alimentarlos a calderas y hornos. Se prefieren las especies de madera blanda para fabricar pellets de madera debido al contenido de resina necesario para unir las partículas. [9]
La leña es el uso más antiguo de la madera para pasta. Los árboles de mala calidad se aprovechan mejor y se queman como fuente de energía bruta como calor, luz y combustible para cocinar. [9] El rebrote se refiere a la antigua y tradicional técnica de manejo de bosques que implica cortar árboles en su base y crear un taburete para que crezcan nuevos brotes. [12] Durante la edad de piedra, se cortaban árboles para gestionar los bosques y producir leña como combustible. [9]
Los biocombustibles se refieren a combustibles derivados de materiales vegetales o estiércol. Actualmente se está debatiendo si son una alternativa segura y respetuosa con el medio ambiente a los combustibles fósiles como fuente de energía. El carbono en las plantas se produce absorbiendo dióxido de carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis, y la quema de biocombustibles/combustibles derivados de plantas devuelve la misma cantidad de CO2 a la atmósfera. [13]
Generar calor y electricidad a partir de leña es un proceso complicado.
La ceniza creada durante el proceso de pirólisis contiene nutrientes que podrían proporcionar un fertilizante para las plantas, pero también podría contener contaminantes de los suelos del lugar de origen de los árboles. [14]
Algunas de las posibles fuentes de leña como combustible incluyen los primeros aclareos de las plantaciones comerciales, los residuos de la extracción de madera y las actividades arborícolas, los montes bajos y los aserraderos. [14]
Las primeras operaciones de madera para pasta se basaban en operaciones de extracción de madera aserrada. Transportar el tronco al aserradero fue un problema importante y utilizar agua para transportar la madera resultó ser una táctica exitosa. El transporte acuático era el único y más barato vínculo entre el molino y el sitio del árbol. A medida que continuaba la búsqueda de árboles accesibles hacia las fuentes de los ríos, la capacidad de conducción mejoró mediante diversas formas de mejora de los ríos. Las presas fueron uno de los métodos de mejora de los ríos, así como el uso de agua embalsada para aumentar el caudal natural del río. [15]
En la explotación forestal de masas forestales mixtas , los mejores árboles se suelen utilizar para aserrar y producir madera , mientras que los árboles y componentes de calidad inferior se aprovechan para la producción de madera para pasta. La madera para pulpa generalmente deriva de cuatro tipos de materiales leñosos en una operación de explotación mixta:
También se pueden explotar masas forestales naturales únicamente para obtener madera para pasta cuando, por diversas razones, el valor de los árboles como trozas para aserrío es bajo. Esto puede deberse a las especies predominantes en la masa forestal (por ejemplo, algunos bosques de álamos en el norte de América del Norte), o a la relativa proximidad del aserradero o fábrica de celulosa más cercano .
Para ayudar a alimentar a las fábricas de pulpa y papel, se están estableciendo vastos monocultivos de coníferas, eucaliptos, acacias y otras especies tanto en el Norte como en el Sur, donde el rápido crecimiento de los árboles, la tierra y la mano de obra baratas y los generosos subsidios se combinan para abaratar la madera. Los árboles exóticos invaden bosques, pastizales, tierras de cultivo y pastos nativos, y las consecuencias en la mayoría de los países incluyen empobrecimiento, degradación ambiental y conflictos rurales. [dieciséis]
Las plantaciones están llenas de árboles similares a los bosques, pero se diferencian mucho. Un bosque es un sistema complejo y autorregenerante que consta de suelo, agua, microclimas, energía y un ecosistema diverso con una amplia variedad de plantas y animales en relación mutua. Por el contrario, una plantación comercial es un área cultivada cuyas especies y estructura se han simplificado drásticamente para producir sólo unos pocos bienes, como madera, combustible, resina, aceite o frutas. Los árboles de una plantación tienen una pequeña variedad de especies y edades, y requieren una intervención humana extensa y constante. [dieciséis]
La madera para pasta también se obtiene de explotaciones forestales establecidas con el fin específico de producir madera para pasta, con una producción pequeña o mínima de trozas para aserrío. El monocultivo de especies destinadas específicamente a la madera para pasta incluye pinos taeda y pinos roza en el sur de Estados Unidos; varias especies de eucaliptos (más comúnmente Eucalyptus globulus y Eucalyptus grandis ) en América Latina, Península Ibérica, Australia y el sudeste asiático. [17]
Las plantaciones normalmente reemplazan cultivos, pastizales o bosques de matorrales. Dado que se utilizan para necesidades comerciales, se establecen en suelos sanos, teniendo como objetivo ciclos cortos de crecimiento rápido que requieren un cierto nivel de fertilidad y suministro de agua. Por lo tanto, tienden a ocupar áreas que ya están siendo utilizadas por la población local. [dieciséis]
Los recortes de salvamento después de incendios forestales, tornados, huracanes u otros desastres naturales se utilizan a menudo para la madera para pasta. Una fuente alternativa de madera para su uso en la fabricación de pulpa Kraft es la madera recuperada de demolición, procesamiento industrial de madera y paletas de madera. [18]
La tala de rescate es la remoción de árboles que han muerto o han sido dañados por insectos, enfermedades, viento, hielo, nieve, actividad volcánica o incendios forestales. El propósito de la tala de rescate es recuperar el valor económico de los árboles antes de que se pudran. Los árboles muertos se pudren rápidamente y el momento de la tala de rescate es crucial para capturar el mayor valor económico posible. La corta de rescate posterior al incendio ayuda a gestionar los combustibles y el comportamiento futuro del fuego, siempre y cuando la tala se trate después de la cosecha. [19]
Los restos de aserrado se utilizan como madera para pasta. Los más importantes son los cortes laterales de la canteadora de madera. Esto da como resultado una madera casi sólo con albura y sin duramen. La albura es más fácil de despulpar . [20] debido a una estructura más abierta y menor contenido de extractivo que el duramen. La longitud de la fibra de la albura es generalmente más larga que la longitud de la fibra del duramen. La albura también es normalmente más ligera y eso es una ventaja cuando se produce pulpa mecánica ya que se necesita menos blanqueo de la pulpa de madera.
El aserrín produce fibras muy cortas que son adecuadas como parte de la materia prima para papel tisú y papel de escribir . Las hojas de sierra se han vuelto más delgadas y con dientes más pequeños, lo que hace que el aserrín sea una fuente de fibra demasiado pequeña. [21]
Los subproductos de la caña de azúcar y el bambú se utilizan en la producción comercial de papel higiénico .
La pulpa de madera tiene muchos usos modernos además de la fabricación de papel y otras aplicaciones mencionadas en las secciones "Aplicaciones de madera blanda" y "Aplicaciones de madera dura". Sus usos pueden variar desde productos de higiene hasta productos médicos innovadores. [23]
La madera también puede utilizarse como materia prima para nuevos bioproductos, como tecnologías de fabricación textil respetuosas con el medio ambiente. Hay algunas formas en que se utiliza la madera para pasta para desarrollar tecnologías que consumen menos energía y menos productos químicos. [23]
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