Resumen

Proceso para la producción de pulpa a partir de desechos vegetales, útil para la fabricación de papel, cartón o sustitutos de poliestireno expandido, destinada a la elaboración de papeles para envoltura y empaques termo-formados, geométricamente diseñados. Las pulpas son obtenidas de los desechos producidos por la agro-industria entre ellos los floricultores, los palmeros, los cultivadores de piña, cereales, y guaduas entre otros. Tanto los procesos como los productos resultantes buscan ser biodegradables y compatibles ambientalmente. El proceso consta de los siguientes pasos: a) introducción de los desechos vegetales en un aparato mecánico que rompa las fibras vegetales, de forma tal que queden expuestos el colénquima, esclerénquima y/o parénquima del material de residuo; b) Exponer al ambiente los desechos vegetales tratados mecánicamente para causar un desfibrado por el cambio de presión y temperatura del material; c) Someter el material producido a tratamiento térmico, ya sea por inyección directa de vapor o por una cocción dentro de una solución acuosa que opcionalmente puede incorporar compuestos alcalinas; d) Someter el material tratado térmicamente a secado, ya sea por medios naturales o por medio de máquinas diseñadas para tal fin, obteniéndose una pulpa bruta; e) Someter la pulpa bruta a agitación mecánica en un intervalo entre media hora y dos horas para lograr una pulpa terminada para emplear en papel, cartón o similares, mezclar con almidones y gomas para formular una pasta que al termoformar genere una celulosa expandida; f) Recuperar los líquidos extraídos durante el proceso para emplearlos nuevamente en los cultivos de donde provienen los desechos vegetales; g) opcionalmente, agregar durante la agitación mecánica aditivos tales como controladores de pH, colorantes o cualquier elemento requerido para lograr un producto especifico. Sector técnico

Esta invención se relaciona con la obtención una pulpa de material fibroso de origen vegetal encaminado al proceso de preparación de una pasta destinada a la elaboración de papeles para envoltura y empaques termo-formados. Estas pulpas son obtenidas de los desechos producidos por la agro-industria entre ellos los floricultores, los palmeros, los cultivadores de piña, cereales, y guaduas entre otros. Tanto los procesos como los productos resultantes tienen el cuidado de ser biodegradables y compatibles ambientalmente.

Técnica

La agroindustria, particularmente la relacionada con la floricultura, genera un volumen de residuos importante causando innumerables problemas medioambientales. Las soluciones hasta ahora aplicadas buscan el uso de los desperdicios en los mismos cultivos, pero los lixiviados y los olores que resultan de esta aplicación, permiten concluir que no resulta ser la mejor alternativa al problema planteado. La solución presentada en el presente documento, además de dar respuesta a la problemática señalada, también permite obtener una fuente de nuevos productos amigables con el medioambiente, económicamente muy atractivos y cuya producción tradicional requiere de fuentes que afectan la naturaleza.

La pulpa obtenida de material vegetal ya ha sido trabajada en el mundo para la producción de papel o similares. Cereales son usados desde principios del siglo XIX para la obtención de pulpa celulósica: la pulpa amarilla, usada en la fabricación de tubos y botes de papel, charolas para empaques de huevos, cartones de paja y papeles para corrugar y, la celulosa de paja que se maneja comercialmente como pulpa blanqueada y se aplica a la producción de papeles finos. La utilización de fibras vegetales y agrícolas en la fabricación de pulpas papeleras es conocida desde los alrededores de 1920, cuando se introdujo el bagazo de caña de azúcar en la fabricación de papel periódico con muy buenos resultados. El tallo de maíz, cuya estructura es similar al de la caña de azúcar, sólo se conoce que es utilizado en Israel. El bambú, por su rápido crecimiento y su enorme cantidad, es una fuente promisoria de materia prima para la fabricación de papel; el país que más utiliza esta fibra es la India, donde es empleada para papeles de impresión, de escritura, de seguridad, de documentos y otras muchas clases. Otras fibras como el cáñamo de la india, o la morera, la mitsumata o el gampi del papel washi (japonés), son fibras vegetales usadas en países orientales ya hace muchos años, que permiten proporcionar al papel terminados y cualidades especiales.

Los procedimientos para la producción de papel que hacen uso de fibras vegetales, se han aplicado sobre cáñamos, vástagos, tamos, palmas, bagazos y pencas, entre otros (US 66338, US 1501925, US 1682834, US 184651 1 ). Los objetivos que se ha trazado la presente invención van dirigidos a solucionar varias necesidades: el primero, es dar un manejo adecuado a los residuos vegetales producidos por la agricultura y la agro-industria, en especial cuando estos residuos se generan en cantidades importantes; un segundo objetivo busca transformar en materia prima productiva los residuos vegetales y reducir o eliminar la contaminación que esos desechos producen en el lugar donde se generan; un tercer objetivo busca utilizar los residuos en la fabricación de papel, cartón y empaques ambientalmente sostenibles y biodegradables; un último objetivo es evitar la difusión del hongo Fusarium presente en los residuos del sector floricultor.

Divulgación de la invención

Para lograr los objetivos planteados, se suministra un proceso para la producción de pulpa a partir de desechos vegetales que incorpora los siguientes pasos: a. Se introducen los desechos vegetales en un aparato mecánico que rompa las fibras vegetales, de forma tal que queden expuestos la colénquima, esclerénquima y/o parénquima del material de residuo. b. Los desechos vegetales tratados mecánicamente se liberan al ambiente para causar un desfibrado por el cambio de presión y temperatura del material. c. Se somete el material producido a tratamiento térmico, ya sea por inyección directa de vapor o por una cocción dentro de una solución acuosa que opcionalmente puede incorporar compuestos alcalinos. d. El material tratado térmicamente es sometido a secado ya sea por medios naturales o por medio de máquinas diseñadas para tal fin, obteniéndose una pulpa bruta. e. La pulpa bruta se somete a una agitación mecánica en un intervalo entre media hora y dos horas para lograr una pulpa terminada para emplear en papel, cartón o similares. f. Los líquidos extraídos durante el proceso son recuperados para emplearse nuevamente en los cultivos de donde provienen los desechos vegetales. g. opcionalmente en el paso de agitación mecánica pueden agregarse aditivos tales como controladores de pH, colorantes o cualquier elemento requerido para lograr un producto especifico.

La introducción de los desechos vegetales dentro del aparato mecánico busca un rompimiento de las fibras y una exposición de los tejidos interiores de los residuos vegetales. La presión generada, y por consiguiente el incremento de la temperatura, seguida del cambio súbito de condiciones al exponerlo al ambiente, causa una rotura mecánica en los mencionados tejidos. Aunque la humedad del material que sale del aparato mecánico puede quedar todavía en un 60 - 70 o, no se presenta escurrimiento ni lixiviación. Esta operación es similar a la reivindicada en las patentes US 1578609, US 1824221 , US 1578609 salvo que en el procedimiento aquí reivindicado no se emplea vapor y se trabaja a presiones relativamente bajas. En los desarrollos realizados se ha encontrado que una extrusora, para desmenuzar residuos para el compostaje, sirve perfectamente para los fines perseguidos, aunque esto no constituye ninguna limitante y, al contrario, un experto en el arte sabe que otras máquinas pueden cumplir con el cometido perseguido. Al examinar el subproducto obtenido en esta etapa se ha encontrado una constante reducción de patógenos y bacterias.

El subproducto obtenido del aparato mecánico es sometido a un tratamiento térmico, ya sea por inyección directa de vapor o por una cocción dentro de una solución acuosa que opcionalmente puede incorporar compuestos alcalinos. El proceso realizado sin ningún producto químico adicionado ha demostrado ser altamente efectivo y permite producto finales con una altísima calidad. Otra opción es emplear de 4 al 10 o de reactivos, por ejemplo sosa cáustica, basados en el peso del material en su peso seco. La duración de los tratamientos térmicos dependerá del tipo de producto a fabricar pero normalmente no superan los 20 minutos, especialmente si el papel a tratar es de envoltura; cuando la pulpa es destinada a los empaques termo-formados los tiempos de cocción se reducen a la mitad.

Luego del tratamiento térmico, el material es secado y sometido a un proceso de refinación. Primero, el secado se hace con cualquier técnica que conozca el experto en el arte, prefiriéndose aquellas que logren mejor eficiencia. La refinación se realiza por medio de agitación mecánica en un intervalo entre media hora y dos horas; para los ensayos llevados a cabo se empleo un reactor que incorpora un agitador que genera alta turbulencia, con Reynolds preferiblemente por encima de 15000; los tiempos de batido dependerán de las características de la pulpa deseada; aquí también pueden agregarse

controladores de pH, colorantes o cualquier elemento requerido para lograr un producto especifico. Una característica importante de este proceso, radica en que los líquidos extraídos durante las diversas etapas, pueden recuperarse y emplearse nuevamente en los cultivos. Estos líquidos contienen cantidades significativas de agroquímicos, fertilizantes y otros compuestos que permiten economías importantes en los procesos de producción.