De todos los compuestos naturales del carbono, la celulosa es el más abundante. Se forma constantemente, como resultado del proceso de fotosíntesis que desarrollan las especies vegetales, y es el principal componente de la pared celular de todas las maderas, cañas, pastos, fibras y pelos de semillas.
La celulosa es un carbohidrato. Sin embargo, químicamente es un polisacárido, vale decir, un polímero formado por la reacción sucesiva de una gran cantidad de moléculas de glucosa. Por su alta resistencia a la tensión, su insolubilidad en agua y su presencia en la naturaleza en forma de fibra, no sorprende que sea el principal componente en la fabricación del papel y otros productos derivados.
La celulosa -que se extrae de la madera mediante un proceso que puede ser mecánico o químico- se utiliza en la elaboración de un sinnúmero de productos, entre los que se incluyen los distintos tipos de papel y cartón; el algodón, el celuloide, y las telas, como el rayón, explosivos (el más conocido es la nitrocelulosa o "pólvora para armas"), celuloide, seda artificial, barnices.
ESTRUCTURA DE LA CELULOSA:
La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídico. Por hidrólisis de glucosa. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H10O5)n, con un valor mínimo de n= 200.La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, lo que hace que sea insoluble en agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.
¿CÓMO SE PROCESA LA CELULOSA?
Existen dos tipos de proceso para la obtención de celulosa:
Proceso mecánico:
La fabricación de celulosa mediante el proceso mecánico se inicia con la introducción de los troncos de madera -previamente descortezados- en un dispositivo dentro del cual gira una piedra tipo esmeril. La madera, al ser presionada por el movimiento giratorio sobre la piedra rugosa ya mencionada, se convierte en una masa fibrosa. Posteriormente esta masa es mezclada con agua, tamizada y almacenada. La pulpa mecánica se caracteriza por su escasa resistencia y rápido deterioro, por lo que se utiliza fundamentalmente como materia prima para la fabricación de papeles corrientes
y cartón.
Proceso químico:
Antes de iniciar el proceso propiamente tal, la madera -ya descortezada- debe ser reducida a pequeñas astillas. Luego, mediante la acción química de ciertos compuestos que entran en reacción con ellas, se separan -unas de otras- las fibras. Lo anterior se logra disolviendo y extrayendo los materiales cementantes de la madera -principalmente la lignina y la hemicelulosa- después de lo cual se obtiene una masa fibrosa que posee un alto porcentaje de celulosa. Dicha masa constituye la base para la fabricación de una serie de papeles sanitarios, faciales y para impresión.
Pulpa de celulosa:
La pulpa de celulosa o pasta de celulosa es el material más común utilizado para la fabricación de papel. Las maderas utilizadas para este fin son conocidas como maderas pulpables.
Para la manufactura, primero se retira la corteza de la madera, lo que puede ser realizado con o sin agua. La corteza recuperada generalmente se usa como combustible para las calderas de la planta.
Las fibras de celulosa que mantienen la madera cohesionada son separadas, esto puede ser realizado de distintas maneras:
1. La madera puede ser triturada mecánicamente y luego humedecida. Este tipo de pastas producidas mecánicamente se destinan a la producción de papeles que no tienen grandes requerimientos de resistencia, como diarios. También puede ser triturada pero usando vapor, generando las llamadas pulpas termomecánicas. Si además se agregan sustancias químicas, se obtienen las llamadas pulpas quimotermomecánicas. Todas las pulpas mecánicas tienden a tomar un color amarillento con el tipo, por la presencia de lignina en las misas.
2. Las pulpas químicas se producen mezclando madera triturada previamente con productos químicos en grandes recipientes llamados digestores. El efecto del calor y los químicos disuleven la lignina, que mantiene unidas a las fibras de celulosa, pero sin quebrar las fibras de la madera. El líquido resultante contiene lignina y el resto de los químicos usados y generalmente se lo aprovecha como combustible en calderas de recuperación. El proceso más utilizado para la producción de pulpas químicas es el de Kraft.
BIOCOMBUSTIBLES:
Un equipo de la Universidad de California ha desarrollado una técnica para producir biocombustibles a partir de desechos de celulosa, con lo que se reduce la necesidad de destinar tierras de cultivo a la producción de estos combustibles.
Los biocombustibles prometen reducir la dependencia del petróleo, pero a costa de sacrificar buena parte de las tierras cultivables; esto no solo supone una amenaza para el abastecimiento de alimentos, sino que pone en peligro las selvas tropicales que están siendo taladas para destinarlas al cultivo.
Esta situación ha motivado la búsqueda de fuentes alternativas de biocombustible. En este proyecto se ha desarrollado un reactor que aprovechan los desechos de celulosa (papel, restos de madera, etc.), transformándolos en combustible.
El reactor mezcla los residuos con arena mientras se calientan con vapor, generando Hidrógeno, Monóxido de carbono, Metano y CO2; el metano se utiliza como fuente de energía de la propia máquina, mientras que el hidrógeno y el monóxido de carbono se transforman en alcoholes.
ETANOL:
Los tejidos de fibras naturales ( papel) contienen celulosa que podría tener una aplicación muy importante: la fabricación de etanol como biocombustible. realmente, cualquier producto vegetal( biomasa) serviría para fabricar etanol a partir de la celulosa, desde plantas cultivadas sin usos alimentarios hasta astillas o serrín de madera.
Algunos estudios demuestran un menor impacto ambiental respecto a otros combustiblees. La obtención de etanol a base de celulosa, emite muy pocas cantidades de partículas contaminantes, por lo que los costes ambientales y sanitarios del etanol celulósico son menos de la mitad que los de gasolina.
LOS EFECTOS AMBIENTALES:
Los efectos ambientales más evidentes de la producción del pulpa de celulosa vienen del impacto sobre los bosques y los subproductos generados en el blanqueo. El número de árboles consumidos depende del tipo del papel a fabricar y del proceso de producción utilizado. Se estima de que se necesita aproximadamente 24 árboles para producir una tonelada de papel utilizando el proceso Kraft. No es tan eficiente como otros procesos, pero tiene la gran ventaja de producir energía eléctrica en excedente, la cual por haber sido producida a partir de biomasa, no genera un aporte neto de dióxido de carbono a la atmósfera, una de las fuentes del calentamiento global.
Actualmente la industria de la celulosa tiene planes de aumentar drásticamente su capacidad de producción. Esto significa que se necesitarán extensas superficies de plantaciones de crecimiento rápido para alimentar sus fábricas de celulosa. Así gran parte de la producción de las plantaciones de pino, es destinada a la producción de celulosa, en tanto que otra se orienta a la industrialización de la madera.
