Remplacement du chlore dans le processus de blanchiment du papier
L'utilisation de composés chloriques dans les processus industriels de blanchiment de papier présente d'importants problèmes environnementaux et sanitaires. C'est parce qu'une partie du chlore réagit avec des molécules organiques contenant du bois formant des substances organochlorées. Les organochlorés, en plus d'être très toxiques, sont très stables et ont la capacité de s'accumuler dans les êtres vivants. Ces trois caractéristiques rendent les organochlorés très dangereux pour la biosphère.
Les nouvelles exigences du marché du papier et la sensibilité environnementale croissante, ou même la législation, ont conduit de nombreuses entreprises (plus de 60 à travers le monde) à remplacer le chlore dans leurs processus, les unes en totalité les autres partiellement. La Suède est la septième région du monde en production de papier et de carton, mais c'est aussi le pays avec plus d'usines qui ont appliqué de nouveaux systèmes (20 au total).
Processus de blanchiment
L'objectif du blanchiment est d'éliminer la lignine, substance résineuse adhérant à la couche de cellulose. Si on ne fait pas ainsi le papier sort faible et avec peu de bandes et en plus il vieillit rapidement. On a presque toujours utilisé des dérivés du chlore pour cette tâche, qui séparent parfaitement la lignine sans endommager les fibres de la cellulose. Dans le procédé Kraft, le plus courant, après avoir éliminé la peau du bois, est cuit à 200ºC avec de la soude caustique, du sulfate de sodium et du carbonate de calcium. La pâte extraite est transférée à l'unité de blanchiment où alternent les phases de blanchiment et de nettoyage, en utilisant cette dernière une soude caustique. Pour le blanchiment, on utilise traditionnellement du gaz chlore. En raison de sa forte réactivité, environ 10% de ce chlore est transformé en un composé organochloré, d'où 0,5% reste en masse et 90% restant devient ion chlorure. Le dioxyde de chlore et l'hypochlorite ont été utilisés comme agents blanchissants sur le site du gaz chlore, mais n'empêchent pas non plus le problème des composés organochlorés.
Alternatives moins polluantes
L'application de systèmes alternatifs peut être initiée à des phases précédant le blanchiment, par exemple, afin d'éliminer la lignine avant le début du processus de blanchiment, prolongeant le temps de cuisson et augmentant la pression, en veillant à ce que les fibres ne soient pas endommagées pendant ce processus. Cette méthode est de plus en plus réussie aujourd'hui.
Une autre méthode de cette phase est le soi-disant Cuisson Continue Altérée (MCC). Cette méthode consiste à alterner la vapeur à haute et basse pression avec le changement de direction du courant de cuisson en demi-phase. En conséquence, la lignine reste moins adhérente à la cellulose et, en phase d'oxygénation, on obtient une plus grande viscosité dans la masse qui facilite la séparation du reste de la lignine.
L'oxygénation est utilisée pour réduire la lignine peu avant le blanchiment. Cette opération est assez délicate car l'oxygène attaque la cellulose. Soyez prudent, donc, si vous voulez chercher la rentabilité. En ce qui concerne la phase de blanchiment, l'ozone est un bon agent blanchissant, mais son instabilité tend à se dégrader de l'oxygène. Ce système est formé par un circuit fermé qui permet de récupérer l'oxygène et de régénérer l'ozone. Pour augmenter la luminosité de la masse, vous pouvez utiliser du peroxyde d'hydrogène. Ainsi, en plus d'améliorer la qualité des pâtes, les coûts de blanchiment sont réduits.
Le Solvopulping est un autre procédé de blanchiment qui consiste à séparer les fibres de lignine d’alcool. Cela permet de recycler l'alcool et de récupérer la lignine pour d'autres utilisations industrielles. Les fibres qui sont produites sont assez pures et nécessitent peu de blanchiment.
Il existe également des variantes de processus mécaniques utilisant la vapeur d'eau pour ramollir le bois, comme le procédé thermomécanique (TMP). Le procédé chimique/thermomécanique (CTMP), en plus de la vapeur d'eau, utilise de petites quantités de produits chimiques produisant une pâte plus résistante. Ce système permet d'utiliser des bois durs (eucalyptus, érable, bouleau, hêtre) et mous (pin et sapin). Les premiers fournissent de petites fibres avec un pourcentage élevé de cellulose et les seconds apportent des fibres plus longues qui forment une pâte plus résistante, mais avec plus de résines. Le système TMP est uniquement applicable aux bois souples.
En général, commencer par la délinification par l'oxygène et continuer avec le blanchiment par peroxyde d'hydrogène et d'ozone semble être le processus alternatif le plus attrayant du point de vue technologique. C'est au moins l'alternative qui est actuellement la plus commercialisée.
Expérience d'une entreprise suédoise
La société suédoise Södra, le plus grand producteur mondial de pâte à papier, face à la demande croissante du marché du papier sans chlore, a décidé de remplacer tout le chlore du processus de blanchiment. Le processus craft utilisé aujourd'hui consiste en une longue cuisson, une délinification oxygénée et un blanchiment d'ozone et de peroxyde d'hydrogène. Pour éviter que le peroxyde ne se dégrade devant les métaux, on ajoute un agent chélatant qui a la fonction d'attraper les métaux.
L'objectif de cette entreprise était d'être le premier producteur mondial de pâte kraft blanchie sans chlore provenant de bois durs et mous. Au début de cette voie, cependant, on considérait que la non-utilisation du chlore avait un autre avantage: cette méthode permet de fermer le cycle des eaux usées de tout le processus. Dans le processus traditionnel, en raison du chlore, on ne pouvait pas obtenir.
Et en Euskal Herria quoi ?
Après une mauvaise série au Pays Basque, on a commencé à toucher le nouveau vent. Certaines modifications sont déjà réalisées dans de nombreuses usines, en déposant du chlore dans les processus de blanchiment et en introduisant du peroxyde d'hydrogène. Cependant, dans de nombreux domaines de la fabrication du papier, tels que le nettoyage des machines, le débris, les turbines et la fabrication des pâtes, les composés de chlore sont toujours parfaitement utilisés. Il reste donc encore un chemin à parcourir dans le secteur papeterie basque.
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