Caractérisation des chromophores dans les pates cellulosiques écrues et de leurs impacts sur l'aptitude au blanchiment

Chromophores characterization in the unbleached pulps and impact on bleaching ability

• Auteur / Autrice : Sylvain Voiron
• Direction : Dominique Lachenal, Michel Petit-Conil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Les sites industriels de production de pâte à papier sont confrontés à des problèmes de blanchiment conduisant à des sur-consommations en réactifs chimiques. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis d'identifier l'origine de différents composés colorés présents dans les pâtes kraft écrues et d'évaluer leurs impacts sur l'aptitude au blanchiment. La couleur des pâtes kraft écrues peut provenir de la lignine résiduelle, de la coloration des hydrates de carbone soumis à des conditions de cuisson kraft, de la lignine précipitée en fin de cuisson, et/ou de l'adsorption de lignine dissoute sur les fibres durant la cuisson. Les chromophores formés sur les hydrates de carbone sont facilement éliminés par des traitements conventionnels de blanchiment impliquant de faibles charges en réactifs. La lignine précipitée ne semble pas être plus difficile à éliminer que la lignine résiduelle lors d'une séquence de blanchiment classique. En revanche, une pâte enrichie en lignine au cours de la cuisson peut conduire à des problèmes d'aptitude au blanchiment. Les problèmes de blanchiment peuvent s'expliquer par la formation, lors de la cuisson, de liaisons covalentes stables entre la lignine et les hydrates de carbone. Des analyses spectroscopiques ont révélé qu'il est possible de corréler la concentration relative de lignine en surface des fibres avec l'aptitude au blanchiment. La lignine de surface liée au substrat peut jouer un effet barrière limitant l'efficacité des réactifs de blanchiment.

Pulp mills have to cope with bleaching ability problems leading to over-consumption of chemicals. The work carried out in the frame of this thesis led to the identification of the coloured compounds in unbleached kraft pulps and to the characterization of their impact on bleaching ability. The colour of unbleached kraft pulps may come from the residual lignin, the coloration of carbohydrates cooked under kraft conditions, the lignin precipitated at the end of the cooking, and/or the adsorption of dissolved lignin on fibres during the cooking. The chromophores formed on carbohydrates are easily destroyed through bleaching stages. The precipitated lignin is removed at least as easily as native residual lignin by bleaching chemicals. These chromophores probably play a marginal role in the bleaching ability problems. On contrary, the coloration due to pulp enrichment in lignin during the cooking is difficult to remove through bleaching sequences. Problems of bleaching ability may come from the formation during the cooking of strong covalent bonds between lignin and carbohydrates. Spectroscopic analyses revealed a good correlation between the relative lignin concentration on fibres surface and the bleaching ability. The surface lignin bonded to the substrate through covalent bonds probably play a barrier effect limiting the chemicals efficiency.