La madera para pulpa se puede definir como madera molida y procesada hasta obtener una pulpa fibrosa. Es un recurso natural versátil que se utiliza habitualmente para la fabricación de papel, pero también se puede transformar en madera de baja calidad y utilizarla para astillas, energía, pellets y productos de ingeniería. [1]
La madera para pulpa se puede obtener de la mayoría de los tipos de árboles. La clasificación de 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 pulpa. [1]
Las maderas duras son la materia prima preferida para la pulpa que se utiliza en los papeles de impresión. Sus fibras tienen pequeñas dimensiones, lo que puede ser útil para uniformidad, opacidad y suavidad de la superficie a pequeña escala, todas ellas importantes para el papel de impresión. [2]
Las maderas blandas son la materia prima preferida para papeles resistentes, debido a la longitud y delgadez de sus fibras. Las maderas blandas de baja densidad, como los abetos con fibras de paredes delgadas, son las preferidas para papeles con altas exigencias en cuanto a características de resistencia relacionadas con la unión. Algunas de estas características incluyen la resistencia a la tracción, a la rotura y a la superficie. [2]
Los árboles criados específicamente para la producción de pulpa representan el 15% de la producción mundial de pulpa, 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. Diferentes tipos de células realizan las tres tareas principales en las maderas duras en comparación con las maderas blandas. Las principales tareas 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 techos y marcos de madera . El uso de maderas duras sólidas ha disminuido durante los últimos 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 pulpa, 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 una cosecha de madera aserrada o como una operación separada para aclarar una masa densa. Las masas de baja calidad se talan completamente para pulpa con el 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 hechos de madera maciza pura son relativamente raros. La mayoría de las partes de los muebles, como tableros de mesa, estantes o puertas de gabinetes, pertenecen a materiales a base de madera debido a sus componentes encolados. La madera maciza se puede utilizar para sillas, mesas, camas, marcos de tapicería, aparadores, gabinetes, bañeras y más. [4]
La madera dura también se utiliza para trabajos de interior, como pisos de parquet , puertas y ventanas. La madera dura es especialmente preferida para pisos de parquet. Las especies de árboles en colores más oscuros se utilizan comúnmente para dar al piso un "aspecto usado", para atractivo visual. La madera maciza se utiliza para puertas y ventanas de entrada, mientras que las puertas interiores están hechas principalmente de paneles a base de madera. [4]
Los materiales derivados de la madera se pueden clasificar en varios tipos diferentes, entre los que se incluyen madera maciza, madera contrachapada, partículas y materiales fibrosos. Los materiales de madera maciza se utilizan como vigas o paneles. Las especies de árboles típicas que se utilizan 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 laminada cruzada, se componen principalmente de maderas blandas. Los materiales de partículas son ideales para utilizar madera de bajo costo y desechos de aserraderos. Los tipos de materiales de partículas incluyen tableros de partículas , compuestos de madera con aglomerado mineral, 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 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 delgadas, y son adecuadas para el proceso de producción en seco porque no se enredan. Irónicamente, las maderas duras apenas se utilizan para tableros de fibra y 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 múltiples maneras, incluidas, entre otras, la modificación química, el tratamiento térmico, el tratamiento con amoníaco, la 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 de madera físicas y el papel. Se puede utilizar como sustancia, por ejemplo, en la producción de alimentos. El serrín de haya y roble se utiliza para cultivar hongos comestibles. El roble, la haya y el arce se utilizan para curar carne o pescado, mientras que las duelas, las virutas y el polvo de roble añaden aroma al vino. El serrín de roble y robinia se puede utilizar para filtrar elementos como el cobre, el níquel, el zinc y el cadmio. También se puede añadir a los plásticos. El 60% de los suelos de linóleo se compone de serrín. [4]
La madera también se puede utilizar como fuente de energía, con desechos de aserraderos y madera de bajo costo. 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 generar energía. [4]
Combustión: trozos de madera, astillas y pellets . 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 a medida que aumenta la densidad. [4]
Gasificación de madera (gas natural sintético y biomasa a líquido): la producción de gas de síntesis se realiza mediante la combustión lenta de la madera. [4]
Bioetanol: se obtiene a partir de la descomposición de la celulosa y las hemicelulosas del azúcar mediante enzimas y ácidos, luego se fermenta el azúcar con la ayuda de microorganismos y, por último, se obtiene el bioetanol mediante destilación y deshidratación. [4]
Las maderas blandas provienen de árboles gimnospermas que consisten en agujas y conos. Cuando se observa una muestra de madera blanda bajo un microscopio, parece que no tienen poros (visibles) debido a la presencia de traqueidas . [6] Las traqueidas son un elemento primitivo del xilema (tejidos conductores de fluidos). Consisten en una sola célula alargada y una pared celulósica secundaria que contiene una capa gruesa de lignina . [7] Los radios medulares y las traqueidas transportan agua y producen savia. Aproximadamente el 80% de la madera proviene de madera blanda, como los cedros, el abeto de Douglas, el enebro, el pino y muchos más. [6]
Aunque se los llama árboles de "madera blanda", en realidad no son más blandos (en cuanto a textura) en comparación con los árboles de madera dura. El término solo se refiere a la madera que proviene de gimnospermas o coníferas. Algunos árboles de madera dura son incluso más blandos que determinadas especies de árboles de madera blanda. [8]
Las maderas blandas también se utilizan en la fabricación de madera y, en ocasiones, se prefieren a las maderas duras, según el producto que se construya. Una característica importante que tienen las maderas blandas y que las convierte en una madera adecuada para la fabricación de pulpa de madera 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 maderas duras debido a que su tasa de crecimiento y desarrollo es más rápida. Son versátiles, fuertes y se pueden manejar fácilmente. Algunos de los bosques de madera blanda más grandes se pueden encontrar en Canadá, Escandinavia y Rusia. [8]
Cedro : Una de las maderas blandas más resistentes y duraderas. El cedro es originario de la zona mediterránea y es muy resistente al agua, las bacterias, los hongos y los 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 baúles, 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 y se utiliza principalmente para aplicaciones domésticas. Es resistente a la contracción, la hinchazón y la 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 puede astillarse, y los artículos construidos con el tipo específico de madera de pino que se utiliza para hacer muebles/terrazas de exterior deben revisarse anualmente para evitar riesgos para las personas que los usan. [8]
Madera de abeto: este tipo de madera proviene de los árboles de abeto Douglas y se puede encontrar en América del Norte, Europa, el norte de África y Asia. Es fuerte y resistente a la abrasión y se puede utilizar para una amplia gama de productos. Algunos incluyen muebles, puertas, ventanas y artículos de mayor escala, como partes de puentes, casas de troncos 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, debido a su resistencia natural, estabilidad y vida útil (puede durar mucho tiempo). [8]
La madera para pulpa se puede utilizar para una multitud de usos diferentes, algunos de los cuales ya se han mencionado anteriormente. A continuación se enumeran algunos de los principales productos para los que se utiliza. [1]
La producción de papel es el uso más común y principal de la madera para pulpa. El papel se puede producir a partir de árboles de madera dura y de madera 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 los árboles de madera dura producen un papel más suave y uniforme, como el papel de impresión. Los árboles de madera blanda tienen fibras más largas que producen papeles industriales como el papel de periódico. [1]
La madera se descompone mecánica o químicamente. Después del 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 quitado la lignina. La pulpa de madera tiene un color natural que va del marrón oscuro al 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 papeles de mayor calidad (entre otros productos). [9]
El método químico de descomposición de la pulpa de madera para fabricar papel es más común y eficiente energéticamente en comparación con el método mecánico. En el método químico, las astillas de madera se "cuecen" en grandes tanques. Los tanques se denominan digestores y son como ollas a presión. Los productos químicos, conocidos como "licor de cocción", ayudan a descomponer las astillas de madera en una masa de fibras. [9] Los productos químicos utilizados son: 1) sales de sulfito con un exceso de dióxido de azufre y 2) soda 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 de disolución. 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). [10]
En el proceso de pulpa mecánica, se utilizan máquinas para moler virutas de madera y convertirlas en pulpa, lo que crea una pulpa que conserva la mayor parte de su lignina. Debido a las fibras cortas que se crean mediante este proceso, el papel resultante se utiliza principalmente para periódicos, guías telefónicas y otros papeles de baja resistencia. [5] La pulpa mecánica también se conoce como 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 haciendo pasar las virutas por un molino. [10]
Las trituradoras de pulpa suelen estar accionadas por motores eléctricos y cargadas automáticamente. La mayor parte de la pulpa de madera molida fluye directamente a una fábrica de papel adyacente para su uso como materia prima. Luego se forma una hoja sobre un filtro de vacío cilíndrico y luego se prensa en una prensa hidráulica hasta alcanzar un contenido de humedad de aproximadamente el 50 por ciento. Las hojas prensadas dan lugar a la formación de pacas. [10]
La pulpa de madera también produce pellets de madera, que se pueden utilizar para calentar hogares y producir electricidad. Se pueden formar moliendo biomasa (en forma de copas de árboles sin usar), aserrín o incluso árboles enteros, y luego comprimiéndolos en pequeños pellets para almacenarlos, transportarlos y alimentarlos a calderas y hornos. Las especies de madera blanda son las preferidas para hacer pellets de madera debido al contenido de resina necesario para unir las partículas. [1]
La leña es el uso más antiguo de la madera para pulpa. Los árboles de mala calidad se aprovechan mejor y se queman como fuente de energía básica, como calor, luz y combustible para cocinar. [1] El rebrote se refiere a la antigua y tradicional técnica de gestión forestal que implica cortar los árboles desde su base y crear un escalón para que crezcan nuevos brotes. [11] Durante la Edad de Piedra, el rebrote se realizaba para gestionar los bosques con el fin de producir leña como combustible. [1]
Los biocombustibles son combustibles derivados de materiales vegetales o estiércol. Actualmente se debate si son una alternativa segura y respetuosa con el medio ambiente a los combustibles fósiles como fuente de energía. El carbono de las plantas se produce al absorber dióxido de carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis, y la quema de biocombustibles o combustibles derivados de plantas devuelve la misma cantidad de CO2 a la atmósfera. [12]
La generación de calor y electricidad a partir de combustible de madera es un proceso de varios pasos.
La ceniza creada durante el proceso de pirólisis contiene nutrientes que se utilizan como fertilizantes para las plantas, pero también podría contener contaminantes de los suelos del lugar de origen de los árboles. [13]
Algunas de las fuentes potenciales de combustible de madera incluyen los aclareos tempranos de las plantaciones comerciales, los residuos de la tala de madera y las actividades arborícolas, la tala de árboles y los aserraderos. [13]
Las primeras operaciones de producción de pulpa de madera se basaban en la tala de árboles para obtener madera aserrada. El transporte de los troncos hasta el aserradero era un problema importante, y el uso del agua para transportar la madera resultó ser una táctica exitosa. El transporte por agua era el vínculo más barato y el único entre el aserradero y el sitio de los árboles. A medida que se continuaba la búsqueda de árboles accesibles hacia las fuentes de los ríos, se mejoró la capacidad de conducción mediante diversas formas de mejora de los ríos. Las presas eran uno de los métodos de mejora de los ríos, así como el uso de agua embalsada para aumentar el flujo natural del río. [14]
En la explotación forestal de bosques mixtos, los mejores árboles se utilizan generalmente como troncos para aserrar y producir madera aserrada , mientras que los árboles y componentes de menor calidad se aprovechan para producir madera para pulpa. La madera para pulpa suele proceder de cuatro tipos de materiales leñosos en una explotación forestal mixta:
Las masas forestales naturales también pueden aprovecharse únicamente para la producción de pulpa de madera cuando, por diversas razones, el valor de los árboles como troncos para aserrar 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 la fábrica de pulpa más cercanos .
Para ayudar a alimentar las fábricas de pulpa y papel, se están estableciendo grandes 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 hacer que la madera sea más barata. Cuando los árboles exóticos invaden los bosques, pastizales, tierras agrícolas y pastizales nativos, las consecuencias en la mayoría de los países incluyen empobrecimiento, degradación ambiental y conflictos rurales. [15]
Las plantaciones están llenas de árboles similares a los bosques, pero difieren mucho entre sí. Un bosque es un sistema complejo que se autoregenera y que consta de suelo, agua, microclimas, energía y un ecosistema diverso con una amplia variedad de plantas y animales en relación mutua. En cambio, una plantación comercial es una zona cultivada cuyas especies y estructura se han simplificado drásticamente para producir sólo unos pocos bienes, como madera, combustible, resina, aceite o fruta. Los árboles de una plantación tienen una gama pequeña de especies y edades, y requieren una intervención humana extensa y constante. [15]
La madera para pulpa también se obtiene de granjas forestales establecidas con el propósito específico de cultivar madera para pulpa, con poca o mínima producción de troncos para aserrar. El monocultivo de especies destinadas específicamente a la producción de madera para pulpa incluye pinos loblolly y slash en el sur de los EE. UU.; varias especies de eucalipto (más comúnmente Eucalyptus globulus y Eucalyptus grandis ) en América Latina, la península Ibérica, Australia y el sudeste asiático. [16]
Las plantaciones normalmente sustituyen a cultivos, pastizales o matorrales. Dado que se utilizan para necesidades comerciales, se establecen en suelos sanos, con el objetivo de lograr 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. [15]
Los restos de madera que se recuperan tras incendios forestales, tornados, huracanes u otros desastres naturales se utilizan a menudo para fabricar pulpa. Una fuente alternativa de madera para su uso en la fabricación de pulpa Kraft es la madera recuperada de la demolición, el procesamiento industrial de la madera y los palés de madera. [17]
La tala de salvamento es la eliminación de árboles que han muerto o han resultado dañados por insectos, enfermedades, viento, hielo, nieve, actividad volcánica o incendios forestales. El objetivo de la tala de salvamento es recuperar el valor económico de los árboles antes de que se descompongan. Los árboles muertos se descomponen rápidamente y el momento de la tala de salvamento es crucial para capturar el mayor valor económico posible. La tala de salvamento posterior a los incendios ayuda a gestionar los combustibles y el comportamiento futuro de los incendios, siempre que los restos de la tala se traten después de la cosecha. [18]
Los residuos de aserrado se utilizan como madera para pulpa. Los más importantes de ellos son los recortes laterales de las canteadoras de madera. Esto da como resultado una madera con casi solo albura y sin duramen. La albura es más fácil de convertir en pulpa . [19] debido a una estructura más abierta y un menor contenido de extractos 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 demasiado pequeño como fuente de fibra. [20]
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 las 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. [22]
La madera también puede utilizarse como materia prima para nuevos productos biológicos, como tecnologías de fabricación de textiles respetuosas con el medio ambiente. Existen algunas formas en que se está utilizando la madera para pulpa para desarrollar tecnologías que consumen menos energía y menos sustancias químicas. [22]
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