UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA CAMPUS DE BOTUCATU FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA FLORESTAL PLANO DE ENSINO

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1 unesp PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA FLORESTAL PLANO DE ENSINO IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA DISCIPLINA: Reações Químicas nos Processos de Polpação e Branqueamento da Celulose CÓDIGO: ÁREA: Domínio Específico ( x ) NÍVEL: Mestrado ( x ) Domínio Conexo ( ) Doutorado ( x ) DEPARTAMENTO RESPONSÁVEL: Recursos Naturais NÚMERO DE CRÉDITOS : 8 CARGA HORÁRIA: 120 NÚMERO MÁXIMO DE ALUNOS: 20 NÚMERO MÍNINO DE ALUNOS: 3 DOCENTE RESPONSÁVEL: Prof. Dr. Cláudio Angeli Sansígolo DOCENTE (S) COLABORADORE(S): DISTRIBUIÇÃO DA CARGA HORÁRIA: TEÓRICA: 60% PRÁTICA: 10% TEÓRICO-PRÁTICA: 10 SEMINÁRIOS: 10% OUTRAS: Revisão de literatura: 10% OBJETIVOS DA DISCIPLINA: (Definição resumida dos objetivos). Objetivos: oferecer aos alunos uma análise dos resultados de várias pesquisas relacionadas com as reações dos constituintes da madeira durante os processos de polpação e branqueamento da celulose. O conhecimento destas reações químicas é indispensável para a produção de celulose de alta qualidade e máximo rendimento, tendo em vista as várias alterações verificadas nestes processos nos últimos anos. Justificativa: recentemente os processos de polpação e branqueamento convencionais

2 unesp sofreram várias alterações, devido principalmente a questão ambiental. Hoje há vários processos modificados de produção de celulose já implantados. A indústria de celulose Kraft faz deslignificação intensiva na polpação, retirou o cloro elementar da sequência de branqueamento (ECF Elemental Chlorine Free) ou substituiu todos os reagentes clorados por oxigênio, peróxido de hidrogênio e ozônio (TCF Totally Chlorine Free). Os esquemas de reações químicas entre os constituintes da madeira com essas recentes modificações devem ser perfeitamente compreendidos para melhoria da qualidade da polpa, rendimento e meio ambiente. EMENTA PROGRAMÁTICA 1. Introdução, 2. Reações orgânicas, 3. Estrutura da lignina, 4. Reações da lignina durante polpação, 5. Reações da lignina nos processos soda e Kraft, 6. Reações da lignina no processo sulfito neutro, 7. Reações da lignina no processo sulfito ácido, 8. Reações da lignina no branqueamento, 9. Princípios básicos do branqueamento, 10. Reações da lignina no branqueamento com cloro, 11. Reações da lignina no branqueamento sem cloro, 12. Reações dos polissacarídeos, 13. Seletividade nas reações de branqueamento. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM: (Descrever os instrumentos de avaliação que serão utilizados, com os critérios para obtenção do resultado final): A avaliação da aprendizagem será através da apresentação de relatórios e seminários. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: (Descrever os assuntos a serem abordados, com as subdivisões necessárias). 1. Introdução 2. Reações orgânicas 2.1. Classificação dos reagentes 2.2. Ruptura de ligações 2.3. Classificação das reações orgânicas 3. Estrutura da lignina 3.1. Análise elementar 3.2. Grupos funcionais 3.3. Tipos e frequência de ligações 3.4. Sítios de ataque com eletrófilo (δ-) e nucleófilo (δ+) em unidades arilalcano, arilpropeno e com grupo α-carbonílico 3.5. Variação na estrutura da lignina entre espécies de coníferas e folhosas 3.6. Efeito de espécies (estrutura da lignina) na deslignificação 3.7. Aspectos topoquímicos da deslignificação 4. Reações da lignina durante polpação 4.1. Reações em unidades fenólicas 4.2. Reações em unidades não-fenólicas 5. Reações da lignina nos processos soda e Kraft 5.1. Reagentes nucleófilos - íons hidróxido (OH - ), sulfeto (S -- ) e hidrossulfeto (HS - ) 5.2. Reações de fragmentação 5.3. Relação entre principais reações de degradação e fases da deslignificação (inicial, principal e residual)

3 unesp 6. Reações da lignina no processo sulfito neutro 6.1. Reagentes nucleófilos - íons sulfito (SO 3 -- ) e hidrossulfito (HSO 3 - ) 6.2. Reações de fragmentação 7. Reações da lignina no processo sulfito ácido 7.1. Reagentes nucleófilos - Dióxido de enxofre aquoso (SO 2.H 2 O) 7.2. Adição competitiva de dióxido de enxofre aquoso (sulfonaçao) e nucleófilo interno (condensação) 7.3. Reações de condensação ácida em unidades fenólicas e não-fenólicas 8. Reações da lignina no branqueamento 8.1. Classificação das reações no branqueamento da polpa quanto aos reagentes Processo catiônico Processo radical livre Processo aniônico 9. Princípios básicos do branqueamento 9.1. Reações no processo catiônico 9.2. Reações no processo radical livre 9.3. Reações no processo aniônico 10. Reações da lignina no branqueamento com cloro Cloração (Cl 2 ) Dioxidação (ClO 2 ) Hipocloração (ClO - ) 11. Reações da lignina no branqueamento sem cloro Oxigênio (O 2 ) Peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) Ozônio (O 3 ) 12. Reações dos polissacarídeos Sítios de ataque com eletrófilo (δ-) e nucleófilo (δ+) Reações no sítio acetal (glicosídico) Reações nos sítios não-acetal Oxidação de grupos hidroxílicos Eliminação β-alcóxi: ruptura das cadeias dos polissacarídeos Oxidação do grupo terminal redutor 13. Seletividade nas reações de branqueamento BIBLIOGRAFIA BÁSICA: LIVROS AMARAL, L. do. Química Orgânica. Editora Moderna Ltda, São Paulo, p. D ALMEIDA, M. L. O. Celulose e Papel: Tecnologia de Fabricação de Pasta Celulósica. SENAI/IPT, São Paulo,v.1, p. DENCE, C. W., REEVE, D. W. Pulp Bleaching: Principles and Practice. TAPPI PRESS, Atlanta, p. EJÖSTRÖM, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Application. Academic Press Inc, London, p. FENGEL, D. ; WEGENER, G. Wood Chemistry, Ultrastructure Reactions. Walter de Gruyter, New York,

4 p. unesp GOYAL, G. C. Anthraquinone Pulping: a TAPPI Press Anthology of Published Paper. TAPPI PRESS, Atlanta, p. GULLICHSEN, J., FOGELHOLM, C. J. Chemical Pulping. TAPPI PRESS, v.6, p. (Papermaking Science and Technology Series). KOCUREK, M. J., GRACE, T. M., MALCOLM, E. Alkaline Pulping. TAPPI/CPPA, Atlanta, v.5, p. (Pulp and Paper Manufacture Series). KOCUREK, M. J., INGRUBER, O. V., WONG, A. Sulfite Science and Technology. TAPPI/CPPA, v.4, p. (Pulp and Paper Manufacture Series). PERIÓDICOS E CONGRESSOS ADLER, E. Lignin chemistry - Past, present and future, Wood Science and Technology, New York, v. 11, p , BRAGE, C. ; ERIKSSON, T. ; GIERER, J. Reactions of chlorine dioxide with lignins in unbleached pulps. Part 1. Holzforschung, Berlin, v. 45, n. 1, p , BRAGE, C. ; ERIKSSON, T. ; GIERER, J. Reactions of chlorine dioxide with lignins in unbleached pulps. Part 2. Holzforschung, Berlin, v. 45, n. 2, p , CHIANG, V. L., FUNAOKA, M. The diference between guaiacyl and quaiacyl-syringyl lignins in their responses to kraft delignification. Holzforschung, Berlin, v. 44, n. 4, p , COLODETE, J. L. ; De OLIVEIRA, R. C. ; GOMIDE, J. L. ; GHOSH, A. K. ; SINGH, U. P. ; SINGH, R. P. Novos processos para branqueamento de polpa de eucalipto. In: Congresso Anual da ABTCP, 26, São Paulo, p , EK, M. ; GIERER, J. ; JANSBO, K. Study on the selectivity of bleaching with oxygen containing species. Holzforschung, Berlin, v.43, n. 6, p , GELLERSTEDT, G. The structure of residual lignin in pulps. In: Congresso Latino Americano de Deslignificação, 1, Vitória, ABTCP, p , GIERER, J. Chemistry of delignification. Part 1. General concept and reactions during pulping. Wood Science and Techonology, New York, v. 19, p , GIERER, J. Chemistry of delignification. Part 2. Reactions of lignins during bleaching. Wood Science and Technology, New York, v. 20, p. 1-33, GIERER, J. The chemistry of delignification. Part 1. General concept and reactions during pulping. Holzforschung, Berlin, v. 36, n. 1, p , GIERER, J. The chemistry of delignification. Part 2. Reactions of lignins during bleaching. Holzforschung, Berlin, v. 36, n. 1, p , 1982.

5 unesp LAI, Y. Z., FUNAOKA, M., CHEN, H. T. Oxygen bleaching of kraft pulp. 1. Role of condensed units. Holzforschung, Berlin, v. 48, n. 4, p , Mc DONOUGH, T. J. The chemistry of organosolv delignification. TAPPI Journal, Atlanta, v. 76, n. 8, p , PATT, R., HAMMANN. M., KORDSACHIA, O. The role of ozone in chemical pulp bleaching. Holzforschung, Berlin, v. 45, p , SILVA, D. de J. ; COLODETTE, J.L. ; BRITO, A.S.C.H. de. A química do branqueamento com ozônio. Uma revisão - Part I O Papel, n. 6, p SILVA, D. de J. ; COLODETTE, J.L. ; BRITO, A.S.C.H. de. A química do branqueamento com ozônio. Uma revisão - Part II O Papel, n. 7, p O Papel TAPPI Journal Paper Wood Science and Technology APPITA Journal Acta Chemica Scandinavica Svensk Papperstidning Nordisk Papperstidning Holzforschung Paperi Ja Puu Pulp and Paper Canada Forest Products Journal LISTA DE PERIÓDICOS LISTA DE SITES DOCENTES RESPONSÁVEIS: Prof. Dr. Cláudio Angeli Sansígolo Aprovação:

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