IT202100003305A1 - PROCEDURE FOR THE TRANSFORMATION OF PAPER MILL SLUDGE INTO PRODUCTS THAT CAN BE RESALED ON THE MARKET - Google Patents
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Description
Procedimento per la trasformazione di fanghi di cartiera in prodotti rivendibili sul mercato Process for the transformation of paper sludge into products that can be resold on the market
La presente invenzione concerne un procedimento per la trasformazione di fanghi di cartiera in prodotti rivendibili sul mercato. The present invention relates to a process for converting paper mill sludge into products that can be resold on the market.
L?invenzione si riferisce al campo dell?economia circolare applicata alle cartiere, per consentire il riutilizzo e riciclo dei materiali e prodotti di scarto del processo cartario, attraverso la loro trasformazione in prodotti rivendibili sul mercato, estendendo in questo modo il ciclo di vita dei prodotti e contribuendo a ridurre al minimo la produzione dei rifiuti. The invention refers to the field of circular economy applied to paper mills, to allow the reuse and recycling of waste materials and products from the paper process, through their transformation into products that can be resold on the market, thus extending the life cycle of the products and helping to minimize waste production.
? noto che i fanghi di cartiera sono scarti di produzione, derivati dal processo cartario, costituiti essenzialmente da carbonato di calcio (CaCO3) e cellulosa, pi? eventualmente altre sostanze di carica presenti in minor quantit?, come caolino, diossido di titanio e altre. ? It is known that paper mill sludge is production waste, derived from the paper process, consisting essentially of calcium carbonate (CaCO3) and cellulose, plus? possibly other filler substances present in smaller quantities, such as kaolin, titanium dioxide and others.
Attualmente, i rifiuti prodotti dalle cartiere, chiamati fanghi di cartiera, che ammontano a molte migliaia di tonnellate all?anno solamente nella porzione di territorio compresa tra le province di Lucca e di Pistoia, costituiscono un enorme problema<1 >sia di natura economica, per i costi di smaltimento sostenuti dalle imprese del settore, sia ecologica, poich?, per il loro trattamento, sono state previste essenzialmente due soluzioni, cio? la discarica e l?inceneritore<2>. Queste due soluzioni hanno lo svantaggio di non essere sostenibili dal punto di vista ambientale<3 >e di non consentire il recupero delle sostanze contenute negli scarti, che possono essere riutilizzate in un contesto di economia circolare, in quanto nei fanghi di cartiera sono presenti cellulosa e cariche minerali, che ? possibile recuperare. Per questa ragione, i fanghi di cartiera non devono essere confusi con gli scarti del pulper, che derivano dal processo di pulizia della carta da macero e sono costituiti soprattutto da materie plastiche. Conferire i fanghi all?inceneritore o in discarica, pertanto, costituisce uno spreco di materia prima e di risorse. Currently, the waste produced by paper mills, called paper mill sludge, which amounts to many thousands of tons per year only in the portion of territory between the provinces of Lucca and Pistoia, constitutes an enormous problem<1 >both of an economic, for the costs of disposal sustained by the enterprises of the sector, both ecological, since, for their treatment, essentially two solutions have been foreseen, cio? the landfill and the incinerator <2>. These two solutions have the disadvantage of not being environmentally sustainable<3 >and of not allowing the recovery of the substances contained in the waste, which can be reused in a circular economy context, as cellulose is present in the paper mill sludge and mineral fillers, what ? possible to recover. For this reason, paper mill sludge should not be confused with pulper waste, which derives from the cleaning process of waste paper and mainly consists of plastic materials. Conferring sludge to the incinerator or landfill therefore constitutes a waste of raw material and resources.
Fino ad oggi, le soluzioni trovate che siano diverse dall?incenerimento o dal conferimento in discarica sono estremamente limitate. Secondo un procedimento della tecnica nota, ? previsto il riutilizzo dei fanghi di cartiera come copertura isolante giornaliera per discariche di rifiuti solidi urbani<4>, ma tale procedimento non consente il recupero e il riutilizzo (o la rivendita) delle sostanze contenute nei fanghi, quindi non risolve il problema dello spreco di cellulosa e di cariche. To date, the solutions found other than incineration or landfilling are extremely limited. According to a process of the prior art, ? the reuse of paper mill sludge as a daily insulating cover for solid urban waste landfills is foreseen<4>, but this procedure does not allow the recovery and reuse (or resale) of the substances contained in the sludge, therefore it does not solve the problem of waste cellulose and fillers.
In questo contesto viene ad inserirsi la soluzione secondo la presente invenzione, che si propone di fornire la trasformazione di questi scarti di produzione, che sono un rifiuto speciale non pericoloso che comporta alti costi di smaltimento, in prodotti rivendibili sul mercato, mediante un processo chimico adattabile a seconda della tipologia dei fanghi trattati. In this context the solution according to the present invention comes into its own, which proposes to provide the transformation of these production scraps, which are a non-hazardous special waste which involves high disposal costs, into products that can be resold on the market, by means of a chemical process adaptable according to the type of sludge treated.
Scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un procedimento per la trasformazione di fanghi di cartiera in prodotti rivendibili sul mercato che permetta di superare i limiti dei procedimenti secondo la tecnologia nota e di ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti. Purpose of the present invention? then that of providing a process for transforming paper mill sludge into products that can be resold on the market which allows the limitations of the processes according to the known technology to be overcome and the technical results described above to be obtained.
Ulteriore scopo dell?invenzione ? che detto procedimento possa essere realizzato con costi sostanzialmente contenuti, sia per quanto riguarda i costi di avvio che per quanto concerne i costi di gestione. Another purpose of the invention? that said process can be carried out with substantially low costs, both as regards start-up costs and as regards management costs.
Non ultimo scopo dell?invenzione ? quello di proporre un procedimento per la trasformazione di fanghi di cartiera in prodotti rivendibili sul mercato che sia semplice, sicuro ed affidabile. Not the last purpose of the invention? that of proposing a procedure for the transformation of paper sludge into products that can be resold on the market which is simple, safe and reliable.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un procedimento per la trasformazione di fanghi di cartiera in prodotti rivendibili sul mercato, in cui detti fanghi di cartiera comprendono sali inorganici e il procedimento comprende le seguenti fasi: Therefore, the specific object of the present invention is a process for transforming paper mill sludge into products that can be resold on the market, in which said paper mill sludge comprises inorganic salts and the process comprises the following steps:
a) trattamento dei fanghi di cartiera con una soluzione acquosa di un acido minerale, per ottenere la separazione della cellulosa, la sostituzione della componente anionica dei sali inorganici con la componente anionica di detto acido minerale, la formazione di diossido di carbonio; a) treatment of the paper mill sludge with an aqueous solution of a mineral acid, to obtain the separation of the cellulose, the replacement of the anionic component of the inorganic salts with the anionic component of said mineral acid, the formation of carbon dioxide;
b) lavaggio della cellulosa ottenuta nella fase a) per ottenere cellulosa rivitalizzata da riutilizzare in cartiera o da inviare a produzione di nano-cellulosa; e c) trattamento del diossido di carbonio con carbonato di sodio per ottenere bicarbonato di sodio. b) washing of the cellulose obtained in phase a) to obtain revitalized cellulose to be reused in the paper mill or to be sent to nano-cellulose production; and c) treating the carbon dioxide with sodium carbonate to obtain sodium bicarbonate.
In particolare, secondo la presente invenzione, detti sali inorganici comprendono carbonato di calcio e detto acido minerale ? acido cloridrico, e dalla sostituzione della componente anionica del carbonato di calcio con la componente anionica dell?acido cloridrico si ottiene cloruro di calcio. In particular, according to the present invention, said inorganic salts comprise calcium carbonate and said mineral acid ? hydrochloric acid, and by replacing the anionic component of calcium carbonate with the anionic component of hydrochloric acid, calcium chloride is obtained.
Alternativamente, sempre secondo la presente invenzione, detto acido minerale ? acido solforico, e dalla sostituzione della componente anionica del carbonato di calcio con la componente anionica dell?acido solforico si ottiene solfato di calcio. Alternatively, still according to the present invention, said mineral acid ? sulfuric acid, and by replacing the anionic component of calcium carbonate with the anionic component of sulfuric acid, calcium sulphate is obtained.
Preferibilmente, secondo l?invenzione, detto solfato di calcio viene trattato con resine a scambio ionico per rigenerare acido solforico e dette resine a scambio ionico vengono successivamente rigenerate mediante aggiunta di acido cloridrico, con ulteriore rigenerazione di acido solforico e formazione di cloruro di calcio. Preferably, according to the invention, said calcium sulphate is treated with ion exchange resins to regenerate sulfuric acid and said ion exchange resins are subsequently regenerated by addition of hydrochloric acid, with further regeneration of sulfuric acid and formation of calcium chloride.
Sempre secondo la presente invenzione, prima di essere confezionato, il cloruro di calcio ? ulteriormente sottoposto ad essiccazione. Still according to the present invention, before being packaged, the calcium chloride is further subjected to drying.
In particolare, secondo l?invenzione, nel caso in cui i fanghi da trattare abbiano un elevato contenuto di lignina, come ad esempio nel caso in cui i fanghi di cartiera derivano da un processo produttivo che utilizza macero per la produzione di carta, prima di detta fase a) ? prevista la seguente fase preliminare: In particular, according to the invention, in the event that the sludge to be treated has a high lignin content, such as for example in the case where the paper mill sludge derives from a production process which uses pulp for the production of paper, before said phase a) ? the following preliminary phase is foreseen:
a0) trattamento a caldo dei fanghi di cartiera con una soluzione acquosa di NaOH. a0) hot treatment of the paper sludge with an aqueous solution of NaOH.
Preferibilmente, secondo l?invenzione, in questi casi detta fase a0) ? suddivisa nelle seguenti sottofasi: a01) aggiunta ai fanghi di cartiera di una soluzione di NaOH in acqua deionizzata, ad una temperatura compresa tra 50 e 100?C, per ottenere la formazione di black liquor contenente lignina; Preferably, according to the invention, in these cases said phase a0) ? divided into the following sub-phases: a01) addition to the paper mill sludge of a solution of NaOH in deionized water, at a temperature ranging from 50 to 100°C, to obtain the formation of black liquor containing lignin;
a02) separazione del black liquor dai fanghi trattati; a02) separation of the black liquor from the treated sludge;
a03) filtrazione e lavaggio dei fanghi trattati. Infine, secondo la presente invenzione, detta sottofase a03) di filtrazione e lavaggio dei fanghi trattati comprende preferibilmente il lavaggio dei fanghi trattati con una soluzione di HCl al 10% in acqua deionizzata. a03) filtration and washing of the treated sludge. Finally, according to the present invention, said sub-phase a03) of filtration and washing of the treated sludge preferably comprises the washing of the treated sludge with a 10% HCl solution in deionized water.
Risulta evidente l?efficacia del procedimento della presente invenzione, che consente il recupero ed il riutilizzo delle sostanze contenute nei fanghi, in quanto la cellulosa pu? essere trasformata in nanocellulosa e i sali inorganici in essi contenuti, come il carbonato di calcio (CaCO3), possono essere convertiti in altri sali o prodotti rivendibili sul mercato, come cloruro di calcio (CaCl2) e bicarbonato di sodio (NaHCO3). The effectiveness of the process of the present invention is evident, which allows the recovery and reuse of the substances contained in the sludge, since the cellulose can be transformed into nanocellulose and the inorganic salts they contain, such as calcium carbonate (CaCO3), can be converted into other salts or products that can be resold on the market, such as calcium chloride (CaCl2) and sodium bicarbonate (NaHCO3).
Inoltre, il procedimento secondo la presente invenzione comporta un notevole risparmio per le aziende, in particolar modo per quanto riguarda i costi di smaltimento dei fanghi prodotti nel processo. Furthermore, the process according to the present invention entails considerable savings for the companies, particularly as regards the costs of disposing of the sludge produced in the process.
Ancora, il procedimento secondo la presente invenzione presenta un vantaggio a livello ambientale, in quanto si ha una netta riduzione del quantitativo di rifiuti destinati alla discarica o all?inceneritore, poich? vengono trasformati in materie prime seconde e riutilizzati. Again, the process according to the present invention has an advantage at an environmental level, in that there is a clear reduction in the quantity of waste destined for the landfill or incinerator, since are transformed into secondary raw materials and reused.
L?invenzione verr? descritta nel seguito a titolo illustrativo, ma non limitativo, con particolare riferimento ad alcuni esempi illustrativi. The invention will come described below for illustrative, but non-limiting purposes, with particular reference to some illustrative examples.
In generale, la soluzione secondo la presente invenzione riguarda un procedimento per la trasformazione di fanghi di cartiera in prodotti rivendibili sul mercato, mediante un processo chimico adattabile a seconda della tipologia dei fanghi trattati. Il procedimento secondo la presente invenzione prevede una prima fase di trattamento dei fanghi con un acido minerale (acido solforico, H2SO4, oppure cloridrico, HCl) a concentrazione variabile, per ottenere la separazione della cellulosa e la trasformazione dei sali inorganici contenuti nei fanghi, in particolare il carbonato di calcio, CaCO3, in sali o prodotti rivendibili sul mercato, come cloruro di calcio (CaCl2), solfato di calcio biidrato o gesso (CaSO4<.>2H2O) e bicarbonato di sodio (NaHCO3). Il carbonato di calcio contenuto nei fanghi pu? essere trasformato in CaCl2 con produzione di diossido di carbonio, CO2, che pu? reagire con carbonato di sodio (NaCO3) in modo da formare bicarbonato di sodio (NaHCO3). Questa operazione ? economicamente vantaggiosa in quanto il bicarbonato di sodio pu? essere venduto ad un prezzo maggiore del carbonato di sodio. La cellulosa rimasta pu? a sua volta essere trasformata in nano-cellulosa, oppure pu? essere riutilizzata in cartiera. In general, the solution according to the present invention relates to a process for transforming paper mill sludge into products that can be resold on the market, by means of a chemical process that can be adapted according to the type of sludge treated. The process according to the present invention provides for a first phase of treatment of the sludge with a mineral acid (sulfuric acid, H2SO4, or hydrochloric acid, HCl) at a variable concentration, to obtain the separation of the cellulose and the transformation of the inorganic salts contained in the sludge, into in particular calcium carbonate, CaCO3, in salts or commercially resalable products, such as calcium chloride (CaCl2), calcium sulphate dihydrate or gypsum (CaSO4<.>2H2O) and sodium bicarbonate (NaHCO3). The calcium carbonate contained in the sludge can be transformed into CaCl2 with the production of carbon dioxide, CO2, which can? react with sodium carbonate (NaCO3) to form sodium bicarbonate (NaHCO3). This operation ? economically advantageous as the baking soda can? be sold at a higher price than soda ash. The remaining cellulose can in turn be transformed into nano-cellulose, or pu? be reused in the paper mill.
Pi? in particolare, nel caso in cui i fanghi di cartiera derivino da un processo produttivo che utilizza macero per la produzione di carta, cio? quando si usano fanghi aventi un alto contenuto di lignina, il procedimento pu? prevedere un trattamento preliminare che consiste nel trattare, a seconda della concentrazione di lignina, il materiale di scarto con una soluzione di NaOH per eliminare la lignina contenuta. In questa forma di realizzazione, il trattamento dei fanghi con l?aggiunta di un acido viene effettuato con H2SO4 (acido solforico) a concentrazione variabile, che reagisce col CaCO3 (carbonato di calcio) per formare solfato di calcio bi-idrato, detto anche gesso (CaSO4?2H2O). Sia la cellulosa che il gesso (CaSO4?2H2O), sono insolubili in acqua, pertanto ? necessario separarli mediante mezzi meccanici, sfruttando la differenza di peso specifico fra i due materiali. Una volta separata la cellulosa dal gesso, la sospensione contenente gesso viene inviata a delle resine a scambio ionico, dove avviene la rigenerazione dell?acido solforico utilizzato nel processo e la trasformazione del gesso in CaCl2, cloruro di calcio. La reazione del carbonato di calcio con acido solforico produce, oltre a gesso, anche CO2, la quale viene recuperata e fatta reagire con Na2CO3 (carbonato di sodio), per formare NaHCO3 (bicarbonato di sodio), che pu? essere venduto ad un prezzo maggiore del carbonato di sodio. La cellulosa recuperata dalla fase precedente viene lavata e, a seconda della qualit? del prodotto ottenuto, pu? essere convertita in nano-cellulosa oppure riutilizzata in cartiera. Non ? obbligatorio usare acido solforico per eliminare il carbonato di calcio; ? possibile usare una soluzione, la cui concentrazione pu? essere variabile, di acido cloridrico (HCl), che trasformi il carbonato di calcio in cloruro di calcio (CaCl2). Questa procedura pu? essere pi? vantaggiosa, in quanto il cloruro di calcio, a differenza del gesso, ? solubile in acqua e viene separato pi? facilmente dalla cellulosa. Inoltre, con questa procedura non ? necessario installare un sistema di resine a scambio ionico per rigenerare l?acido solforico e si produce direttamente il cloruro di calcio. Pi? in particular, in the event that the paper mill sludge derives from a production process that uses pulp for the production of paper, i.e. when muds with a high content of lignin are used, the procedure can? provide for a preliminary treatment which consists in treating, depending on the lignin concentration, the waste material with a NaOH solution to eliminate the lignin contained. In this embodiment, the sludge treatment with the addition of an acid is carried out with H2SO4 (sulfuric acid) of varying concentration, which reacts with CaCO3 (calcium carbonate) to form calcium sulfate dihydrate, also called gypsum (CaSO4?2H2O). Both cellulose and gypsum (CaSO4?2H2O), are insoluble in water, therefore ? necessary to separate them by mechanical means, exploiting the difference in specific weight between the two materials. Once the cellulose has been separated from the gypsum, the suspension containing gypsum is sent to ion exchange resins, where the regeneration of the sulfuric acid used in the process and the transformation of the gypsum into CaCl2, calcium chloride, takes place. The reaction of calcium carbonate with sulfuric acid produces, in addition to gypsum, also CO2, which is recovered and reacted with Na2CO3 (sodium carbonate), to form NaHCO3 (sodium bicarbonate), which can be sold at a higher price than soda ash. The cellulose recovered from the previous phase is washed and, depending on the quality? of the product obtained, pu? be converted into nano-cellulose or reused in the paper mill. Not ? mandatory to use sulfuric acid to eliminate calcium carbonate; ? is it possible to use a solution, the concentration of which can? be variable, of hydrochloric acid (HCl), which transforms the calcium carbonate into calcium chloride (CaCl2). This procedure can be more advantageous, as the calcium chloride, unlike plaster,? soluble in water and is separated more? easily from cellulose. Furthermore, with this procedure it is not ? It is necessary to install an ion exchange resin system to regenerate the sulfuric acid and calcium chloride is produced directly.
La prima fase del procedimento secondo la prima forma di realizzazione consiste nel trattamento dei fanghi di cartiera con acido solforico (H2SO4), che reagisce con il carbonato di calcio (CaCO3), formando gesso<5 >(CaSO4?2H2O) e CO2, mediante la seguente reazione: The first step of the process according to the first embodiment consists in treating the paper mill sludge with sulfuric acid (H2SO4), which reacts with calcium carbonate (CaCO3), forming gypsum<5>(CaSO4?2H2O) and CO2, by the following reaction:
(1) Il gesso (CaSO4?2H2O) cos? prodotto pu? essere venduto tal quale oppure pu? essere eliminato mediante l?utilizzo di resine a scambio ionico, nelle quali avvengono le seguenti reazioni<6>: (1) Gypsum (CaSO4?2H2O) cos? product can? be sold as such or can? be eliminated through the use of ion exchange resins, in which the following reactions take place <6>:
(2) con rigenerazione di acido solforico, che pu? essere riutilizzato, e l?altra reazione, di rigenerazione della resina: (2) with regeneration of sulfuric acid, which can? be reused, and the other reaction, of regeneration of the resin:
(3) L?aggiunta di HCl (acido cloridrico), ripristina la resina, che pu? cos? tornare a reagire con altro gesso, producendo altro acido solforico, che pu? essere riutilizzato nel processo, senza doverlo acquistare continuamente. Si forma anche cloruro di calcio, CaCl2, che ? molto solubile a freddo, viene espulso col lavaggio e pu? essere rivenduto. Per quanto riguarda la CO2 prodotta dalla reazione con l?acido solforico, questa reagisce con il carbonato di sodio per formare bicarbonato di sodio, secondo la reazione<7>: (3) The addition of HCl (hydrochloric acid), restores the resin, which can? what? go back to react with other chalk, producing more sulfuric acid, which can? be reused in the process, without having to buy it all the time. Calcium chloride, CaCl2, is also formed, which is very cold soluble, is expelled with washing and pu? be resold. As for the CO2 produced by the reaction with sulfuric acid, it reacts with sodium carbonate to form sodium bicarbonate, according to the reaction<7>:
In questo modo, tutta la CO2 prodotta ? incorporata nella molecola di NaHCO3 (bicarbonato di sodio), evitando la sua dispersione nell?ambiente. Il bicarbonato di sodio, dopo che ? precipitato, viene raccolto e immagazzinato per essere poi venduto. In alternativa, la CO2 pu? essere liquefatta. In this way, all the CO2 produced? incorporated in the NaHCO3 molecule (sodium bicarbonate), avoiding its dispersion in the environment. Sodium bicarbonate, after what? precipitated, it is collected and stored before being sold. Alternatively, CO2 can be liquefied.
Per quanto riguarda la cellulosa, essa, a seconda della tipologia di fanghi trattati, dopo essere stata separata dal gesso e lavata, pu? essere avviata all?impianto di produzione di nano-cellulosa oppure pu? essere recuperata e riutilizzata in cartiera. La produzione di nano-cellulosa pu? essere realizzata secondo soluzioni gi? note. Alternativamente, secondo la tecnica nota, si pu? utilizzare un trattamento convenzionale con acido solforico<8>, che per? richiede procedure pi? complesse<9>, oppure si possono utilizzare trattamenti, proposti di recente, che utilizzano mulini a sfere, per la produzione di nanocellulose<10>. Con quest?ultima soluzione, i tempi di reazione sono pi? brevi e si utilizzano minori quantitativi di acidi minerali<11>. As for the cellulose, depending on the type of sludge treated, after being separated from the plaster and washed, it can be started at the production plant of nano-cellulose or pu? be recovered and reused in the paper mill. The production of nano-cellulose can be made according to solutions already? Note. Alternatively, according to the prior art, it is possible use a conventional treatment with sulfuric acid<8>, which for? requires procedures more? complex<9>, or treatments, recently proposed, which use ball mills, can be used for the production of nanocellulose<10>. With this last solution, the reaction times are more? short and using smaller quantities of mineral acids <11>.
Nel caso in cui si utilizzino fanghi derivati dall?utilizzo di carta da macero, generalmente questi non sono adatti alla produzione di nano-cellulosa e contengono elevati quantitativi di lignina<12>, per cui si pu? tentare di riutilizzarli in cartiera, mediante un processo di ?rivitalizzazione?, che prevede le seguenti fasi: In the event that sludges derived from the use of waste paper are used, generally these are not suitable for the production of nano-cellulose and contain high quantities of lignin <12>, so it can be attempt to reuse them in the paper mill, through a process of "revitalization", which includes the following phases:
a) eliminazione della lignina mediante trattamento chimico a caldo<13 >(circa 100 ?C) con NaOH, con formazione di black liquor, che deve essere smaltito; a) elimination of lignin by hot chemical treatment <13 > (about 100 ?C) with NaOH, with the formation of black liquor, which must be disposed of;
b) una volta trattati con NaOH, i fanghi devono essere filtrati, lavati e messi in un?altra tina, alla quale sar? aggiunta acqua; b) once treated with NaOH, the sludge must be filtered, washed and placed in another vat, to which it will be? added water;
c) successivamente si aggiunge acido solforico (o cloridrico) e si procede al recupero del gesso (o del cloruro di calcio) utilizzando le procedure sopra descritte, mentre la cellulosa, ormai priva di carbonato di calcio e rivitalizzata, ? pronta per essere rimandata in cartiera, per riutilizzarla. c) subsequently sulfuric (or hydrochloric) acid is added and the gypsum (or calcium chloride) is recovered using the procedures described above, while the cellulose, now deprived of calcium carbonate and revitalized, is ready to be sent back to the paper mill, to be reused.
Tuttavia, occorre considerare che le fibre utilizzate nella produzione di carta a partire da maceri sono gi? state riciclate molte volte, per cui, quando vengono recuperate dai fanghi, spesso sono inutilizzabili, in quanto sono troppo usurate e non sono pi? in grado di assorbire i prodotti chimici necessari nel processo di produzione della carta. Infatti, le fibre possono essere riciclate al massimo 5 o 6 volte, dopodich? non sono pi? reattive e diventano inutilizzabili. However, it must be considered that the fibers used in the production of paper from waste are already been recycled many times, so when they are recovered from the sludge, they are often unusable, as they are too worn and are no longer? capable of absorbing chemicals needed in the papermaking process. In fact, the fibers can be recycled a maximum of 5 or 6 times, after which? I'm not anymore reactive and become unusable.
Nel caso in cui il contenuto di lignina nei fanghi sia basso, come solitamente accade con fanghi provenienti da cicli di produzione nei quali si utilizza cellulosa vergine, e non derivanti dall?utilizzo di carta da macero come materia prima, non ? necessario pretrattare i fanghi con soda caustica (NaOH) per rimuovere l?eccesso di lignina. In tal caso, il processo consiste nel trattare i fanghi di cartiera con acidi minerali, che possono essere sia HCl (acido cloridrico), che H2SO4, acido solforico. Nel caso in cui si utilizzi HCl, il CaCO3 viene immediatamente eliminato sotto forma di CaCl2. La soluzione di CaCl2 formatasi ? essiccata per formare cristalli di CaCl2, che vengono stoccati in sacchi e venduti. Nel caso in cui si decida di utilizzare H2SO4,il CaCO3 viene immediatamente eliminato sotto forma di gesso. In entrambi i casi, la cellulosa che rimane pu? essere rimandata alla cartiera, oppure pu? essere trattata per produrre nano-cellulosa, secondo le stesse modalit? gi? descritte in precedenza. La CO2 liberatasi dal carbonato di calcio (CaCO3) viene fatta reagire con Na2CO3 (carbonato di sodio) per produrre NaHCO3 (bicarbonato di sodio), che viene venduto, oppure pu? essere liquefatta. In the event that the lignin content in the sludge is low, as usually happens with sludge from production cycles in which virgin cellulose is used, and not deriving from the use of waste paper as raw material, it is not? It is necessary to pre-treat the sludge with caustic soda (NaOH) to remove excess lignin. In this case, the process consists in treating the paper mill sludge with mineral acids, which can be both HCl (hydrochloric acid) and H2SO4, sulfuric acid. If HCl is used, the CaCO3 is immediately eliminated in the form of CaCl2. The CaCl2 solution formed? dried to form CaCl2 crystals, which are stored in bags and sold. In case you decide to use H2SO4, CaCO3 is immediately eliminated in the form of gypsum. In both cases, the cellulose that remains can be sent back to the paper mill, or pu? be treated to produce nano-cellulose, according to the same modalities? already described previously. The CO2 released from the calcium carbonate (CaCO3) is reacted with Na2CO3 (sodium carbonate) to produce NaHCO3 (sodium bicarbonate), which is sold, or can be liquefied.
Esempio 1 Example 1
2g di fanghi di cartiera ad alto contenuto di carbonato di calcio, derivanti dall?utilizzo di carta da macero, sono stati triturati e successivamente trattati con 2g di NaOH e messi a reagire, ad una temperatura di 50?C, in un becher da 250mL, con 200mL di acqua deionizzata, per eliminare la lignina in essi contenuta. Questa reazione ? durata circa mezz?ora; la velocit? di rotazione ? stata impostata in un intervallo compreso tra 900 e 1300rpm. Eliminata la lignina, i fanghi sono stati sciacquati con 50mL di una soluzione di HCl al 10% in 100mL di acqua deionizzata. La rotazione ? stata impostata sui 1300rpm e la reazione ? durata circa 5 minuti. Successivamente, la sospensione fibrosa ? stata trattata con 20mL di H2SO4 al 60% circa. La rotazione ? stata impostata in un intervallo compreso tra 900 e 1300rpm. La sospensione fibrosa ottenuta ? stata osservata al microscopio, per verificare l?eventuale presenza di alterazioni delle fibre cellulosiche causati da un trattamento acido prolungato. 2g of paper mill sludge with a high calcium carbonate content, deriving from the use of waste paper, was ground and subsequently treated with 2g of NaOH and reacted, at a temperature of 50?C, in a 250mL beaker , with 200mL of deionized water, to eliminate the lignin contained in them. This reaction? duration about half an hour; the speed? of rotation ? been set in a range between 900 and 1300rpm. Once the lignin was removed, the sludge was rinsed with 50mL of a 10% HCl solution in 100mL of deionized water. The rotation? been set on 1300rpm and the reaction ? lasting about 5 minutes. Subsequently, the fibrous suspension ? was treated with 20mL of approximately 60% H2SO4. The rotation? been set in a range between 900 and 1300rpm. The fibrous suspension obtained ? been observed under the microscope, to verify the possible presence of alterations of the cellulosic fibers caused by a prolonged acid treatment.
Esempio 2 Example 2
2g di carta di giornale e 2g di riviste sono stati aggiunti a 200mL di H2O deionizzata. Per sbiancare l?impasto, sono stati aggiunti 20mL di H2O2 al 35% (130 volumi). Successivamente, ? stata prelevata circa la met?, in litri, dell?impasto. Si ? scelto di sottoporre a trattamento solo una parte dell?impasto per osservare eventuali differenze tra fibre trattate e fibre non trattate. La parte dell?impasto che ? stata prelevata ? stata poi trattata con 20mL di HCl al 10% per circa mezz?ora. In seguito, la sospensione ? stata filtrata, lavata e poi inserita in un becher, nel quale sono stati aggiunti 100 mL di H2O deionizzata. Poi, dopo aver portato la temperatura a circa 50?C, sono stati aggiunti 10 mL di una soluzione di H2SO4 al 60% precedentemente preparata. La reazione ? stata fatta durare per poco pi? di due ore. Le fibre cellulosiche ottenute sono state filtrate ed analizzate al microscopio per confrontarle con le fibre non trattate e per verificare il grado di idrolisi delle fibre stesse. 2g of newspaper and 2g of magazines were added to 200mL of deionized H2O. To whiten the dough, 20mL of 35% H2O2 (130 volume) was added. Subsequently, ? About half, in litres, of the mixture was taken. Yes ? chosen to subject only a part of the dough to treatment in order to observe any differences between treated fibers and untreated fibers. The part of the dough that ? been picked up? was then treated with 20mL of 10% HCl for about half an hour. Afterwards, the suspension? was filtered, washed and then placed in a beaker, in which 100 mL of deionized H2O were added. Then, after bringing the temperature to about 50°C, 10 mL of a previously prepared 60% H2SO4 solution were added. The reaction ? been made to last for a little more? of two hours. The cellulosic fibers obtained were filtered and analyzed under a microscope to compare them with the untreated fibers and to verify the degree of hydrolysis of the fibers themselves.
Esempio 3 Example 3
Sono stati presi 10g di cellulosa vergine ed ? stata preparata una sospensione in circa 600mL di acqua deionizzata. Di questi, sono stati presi 300mL di sospensione (circa 5g) e sono stati messi in un becher da 1L. Dopo aver scaldato fino a 50?C, sono stati aggiunti 70mL di una soluzione di H2SO4 al 96%. La reazione ? durata circa 3 ore. Il giorno successivo, il trattamento ? stato ripetuto per verificare se la risultante produzione di cellulosa fosse pi? efficace. In particolare, sono stati aggiunti, dopo aver portato la temperatura della soluzione a 50 ?C, 55 mL di H2SO4 al 96%. La reazione ? durata per circa 3 ore e mezzo. Successivamente, le fibre sono state analizzate al microscopio, per determinare se ? avvenuta o meno l?idrolisi della cellulosa. Questa analisi ? servita a verificare se le fibre della cellulosa sono state effettivamente attaccate per effetto del doppio trattamento con acido. Ci? riveste una certa importanza, poich? per la produzione di nanocellulosa ? importante verificare che la fibra sia stata correttamente idrolizzata dall?acido utilizzato. Were taken 10g of virgin cellulose and ? A suspension was prepared in approximately 600mL of deionized water. Of these, 300mL of suspension (about 5g) was taken and placed in a 1L beaker. After heating to 50°C, 70mL of a 96% H2SO4 solution was added. The reaction ? duration about 3 hours. The next day, the treatment ? been repeated to verify if the resulting cellulose production was more? effective. In particular, 55 mL of 96% H2SO4 were added after bringing the temperature of the solution to 50?C. The reaction ? duration for about 3 and a half hours. Subsequently, the fibers were analyzed under a microscope to determine if ? occurred or not the hydrolysis of cellulose. This analysis? served to verify whether the cellulose fibers were actually attacked due to the double acid treatment. There? has a certain importance, since? for the production of nanocellulose ? It is important to check that the fiber has been correctly hydrolysed by the acid used.
La presente invenzione ? stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma ? da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention ? been described for illustrative, but non-limiting purposes, according to preferred embodiments thereof, but ? it should be understood that variations and/or modifications may be made by experts in the art without thereby departing from the relative scope of protection, as defined by the attached claims.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102021000003305A IT202100003305A1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | PROCEDURE FOR THE TRANSFORMATION OF PAPER MILL SLUDGE INTO PRODUCTS THAT CAN BE RESALED ON THE MARKET |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102021000003305A IT202100003305A1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | PROCEDURE FOR THE TRANSFORMATION OF PAPER MILL SLUDGE INTO PRODUCTS THAT CAN BE RESALED ON THE MARKET |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202100003305A1 true IT202100003305A1 (en) | 2022-08-15 |
Family
ID=75660230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| IT102021000003305A IT202100003305A1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | PROCEDURE FOR THE TRANSFORMATION OF PAPER MILL SLUDGE INTO PRODUCTS THAT CAN BE RESALED ON THE MARKET |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9464142B2 (en) * | 2010-07-29 | 2016-10-11 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Method for production of cellulose nano crystals from cellulose-containing waste material |
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2021
- 2021-02-15 IT IT102021000003305A patent/IT202100003305A1/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9464142B2 (en) * | 2010-07-29 | 2016-10-11 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Method for production of cellulose nano crystals from cellulose-containing waste material |
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