La liscivia nera è un rifiuto generato durante la produzione di cellulosa negli stabilimenti di lavorazione del legno per la produzione di carta. Attualmente, viene utilizzata per recuperare sostanze chimiche utilizzate in cucina e per produrre vapore ad alta pressione, necessario nei processi di produzione della pasta di cellulosa e della carta. È composta da diverse sostanze come lignina, emicellulosa, NaOH (idrossido di sodio) e Na₂S ( solfuro di sodio). Il composto di lignina presente nella liscivia nera può essere utilizzato per produrre biocarburante .
Tuttavia, secondo il rapporto dell'IEA, il liquore nero ha un futuro luminoso come fonte di energia, poiché è considerato una delle cinque fonti energetiche più essenziali sulla Terra!
Proprietà del liquore nero
Le proprietà fondamentali sono:
- Basi della progettazione delle apparecchiature di evaporazione: Ottimizza la progettazione in base al trasferimento di calore, alle caratteristiche dei materiali e ai processi.
- Impatto dei cambiamenti nella chimica del ciclo del liquore: Il controllo regolare della deviazione dal valore di progetto è fondamentale per garantire le prestazioni degli evaporatori.
- Viscosità: Influisce sul movimento e sulla conduzione del calore e aumenta all'aumentare del contenuto solido e delle temperature.
- Aumento del punto di ebollizione: L'attrezzatura deve far fronte all'aumento delle temperature di ebollizione durante l'evaporazione, influenzato dalla composizione chimica e dalla concentrazione.
Vedi anche: Cosa sono le risorse energetiche rinnovabili?
Proprietà termiche del liquore nero
1. Correlazione della conduttività termica:
La conducibilità termica della liscivia nera è modellata con una correlazione in termini di ± 4%k, W/m°C -0.58 +1.44×10 -3 (T°C) -3.35×10 -3 (%S). Con un'incertezza di circa tre, questa equazione fornisce un valore accurato per la conducibilità termica a qualsiasi temperatura data in relazione al contenuto di solidi (%).
2. Calore specifico (Cp):
Ha un calore specifico non uniforme indicato come Cp, che cambia in base al contenuto di solidi e alla temperatura. Tale variazione varia da 2700 a 3900 J/kg/°C o 0.65 a 0.95 Btu/lbm/°F. Questa comprensione diventa essenziale durante i trasferimenti termici di liquori neri.
3. Calore di vaporizzazione:
Il calore specifico del vapore è pari a -2325 kJ/kg o 1000 Btu/lb. La conoscenza di questo parametro è fondamentale nella progettazione e nell'ottimizzazione dei processi di evaporazione della liscivia nera, in quanto consente di determinare la quantità di energia necessaria durante questa transizione di fase.
Vedi anche: Che cos'è la biomassa?
Liquore nero prodotto dall'industria della carta
Questa sostanza contiene enormi quantità di solidi sospesi, inquinanti organici e composti tossici che, se rilasciati direttamente nelle acque circostanti, causano un grave inquinamento. I principali pericoli sono:
- La presenza di scarti dell'industria della carta, contenenti fibre, pigmenti e sali inorganici in eccesso nel corpo idrico conferisce al medesimo un colore nero scuro e un odore sgradevole e particolare.
- Il liquore nero presente nei rifiuti dell'industria della carta con elevate concentrazioni di contaminanti organici ha un'elevata richiesta biochimica di ossigeno (BOD) da 5000~40000 g/L.
- Il liquore nero estruso utilizzato nel processo di polpaggio ha un elevata concentrazione di lignina. Utilizzo completo del prodotto di lignina sulfonato sotto forma di liquore nero per la fabbricazione della carta.
- Come materia prima, il liquore nero concentrato, solfonato e spolverato è utilizzato ampiamente nella produzione di prodotti ligninsolfonati.
- Per garantire la sicurezza ecologica e l'armonia naturale nello sviluppo, il liquore nero della fabbricazione della carta viene convertito in prodotti a base di lignina attraverso un utilizzo completo, il che riduce l'impatto ecologico.
Leggi anche: Cosa sono gli E-fuel?
Perché la fabbricazione della carta produce un liquido nero?
La presenza di liquido nel processo di fabbricazione della carta è dovuta allo scarico di tre tipi di acqua.
- Il primo è il liquido di scarto generato durante la produzione della poltiglia e la cottura, comunemente noto come liquore di fabbricazione della carta.
- Il secondo tipo è l'acqua utilizzata per lavare, selezionare e risciacquare la polpa dopo averla separata dal liquore, anch'essa chiamata acqua.
- Infine, c'è l'acqua nella macchina per la carta che può essere trattata e riutilizzata.
Tra queste acque, l'acqua intermedia costituisce oltre il 10% della quantità residua dopo l'estrazione della liscivia nera. Tuttavia, è importante notare che il 90% degli inquinanti scaricati dall'impianto proviene dalle emissioni di liscivia nera. Di conseguenza, queste emissioni diventano una fonte di inquinamento per le cartiere.
La composizione del liquore nero viene alterata durante il processo di lavorazione. Per quanto riguarda i materiali utilizzati nella fabbricazione della carta, come la paglia, essi contengono cellulosa, lignina ed emicellulosa (glicani). Solo la cellulosa (40%) viene utilizzata per la produzione della carta, mentre il 25% proviene dal legno. Il restante 18% è costituito da emicellulosa e xilosio, insieme a potassio, azoto, fosforo e altri elementi che vengono scartati con il liquore nero. Il liquore nero contiene sostanze come lignina ed emicellulosa, xilosio, potassio, azoto e fosforo, che hanno importanti applicazioni industriali e agricole.
Leggi anche: Che cos'è lo standard per i combustibili rinnovabili (RFS)?
