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CELULOSA - GRUPO FAMILIA






La transformación responsable de los recursos naturales para convertirlos en soluciones que generan bienestar motivó al Grupo Familia a idear usos efectivos para los residuos del proceso de producción de papel, los cuales, como era costumbre en la mayoría de procesos industriales, iban a parar a los rellenos sanitarios.


Somos usuarios transformadores de la naturaleza, con orientación hacia el beneficio de la sociedad, y por esta razón la compañía dedicó tiempo y recursos al análisis de los residuos, con el fin de identificar posibles destinaciones que disminuyeran el impacto ambiental y aumentaran la eficiencia en la producción misma al reducir costos logísticos asociados con el manejo de tales residuos.


Los estudios permitieron identificar que, por su consistencia, el residuo de celulosa podía convertirse en un complemento para la mezcla de los materiales base en la producción de ladrillo, y además podía ser materia prima en el proceso de compostaje. Con estos hallazgos logramos asegurar que cada vez que un ciclo de producción de papel termina, comience de nuevo.


Esta iniciativa se fundamenta en la Política de Sostenibilidad Ambiental del Grupo Familia, que plantea trabajar continuamente por mejorar su desempeño ambiental y que tiene dentro de sus enfoques reducir o eliminar el impacto ambiental relacionado con nuestros procesos y productos a lo largo de todo el ciclo de vida.


Sobre el protagonista


La fibra de celulosa que se requiere para producir papel puede ser de dos clases: fibra virgen y fibra reciclada. El residuo de celulosa se genera cuando se emplea fibra reciclada en la producción y contiene grandes cantidades de agua y de fibra.


La investigación se centró en determinar el potencial de las materias primas que conforman el residuo de celulosa —la fibra sobrante del proceso de producción— para ser usada con diferente destinación. Y se obtiene siguiendo estos pasos de reciclaje:


  1. El primero es la desintegración del papel reciclado. Es como meter el papel con agua en una licuadora gigante llamada pulper. El agua y la fibra son las principales materias primas que se emplean en este proceso.
  2. La mezcla pasa por varios equipos de limpieza para eliminar otros materiales que vienen con la fibra reciclada, como ganchos, plásticos, gomas o cintas.
  3. Inicia la etapa de destintado, que consiste en remover las tintas que vienen con el papel reciclado.
  4. Lo que llega en este paso es pulpa en suspensión, es decir, pulpa con gran cantidad de agua que debe ser separada. Una parte del agua se utiliza en la mezcla requerida con la pulpa y otra parte se retira en este punto del proceso.
  5. El agua que se extrae va a la planta de tratamiento, de donde sale óptima para ser utilizada nuevamente en el proceso.


La fibra con menos cantidad de agua pasa a la máquina de papel — el molino— donde nuevamente se extrae otra cantidad de agua; la fibra se convierte en papel o producto semielaborado. El agua sobrante en este paso también va a la planta de tratamiento.

     

  1. El agua que recibe la planta de tratamiento de aguas llega con algunas fibras en suspensión. El tratamiento consiste en remover estas fibras, que forman justamente lo que conocemos como residuo de celulosa.


El agua con toda su importancia


Veamos a fondo lo que sucede en este último paso. Para remover los sólidos suspendidos (fibras) es necesario aplicar procesos de coagulación- floculación y flotación. Esto significa que las partículas (sólido suspendido) deben recibir químicos específicos para separarlas del agua, hacer que se junten en una gran masa y poder extraerlas totalmente de allí.


Esta intervención exige disponer de cuatro superceldas de flotación con sus correspondientes sistemas de aire disuelto y sistemas de preparación, almacenamiento y dosificación de productos químicos. Cada supercelda tiene sus respectivos tanques de almacenamiento de agua cruda y clarificada.


El primer compuesto químico que se adiciona al agua cruda es un coagulante catiónico, cuya finalidad es desestabilizar las cargas de las partículas presentes en el agua. Dicho de manera más simple, es la forma en que se logra que las partículas se despeguen del agua.


Luego llega otro compuesto químico: un floculante aniónico que produce flocs densos —grandes masas de partículas— de rápida formación, gran tamaño y peso, además de alta resistencia al rompimiento, lo cual facilita la remoción de los sólidos suspendidos en el proceso de clarificación ya que, gracias al sistema de flotación, permiten una rápida separación de sólidos y líquido.


La flotación de los sólidos suspendidos se logra saturando el agua con pequeñas burbujas de aire. Al ser liberada el agua, las microburbujas impulsan los flocs formados en la superficie (flotación), creando una película que es removida y conducida en forma de lodo a un tanque especial.


Una vez en el tanque, lo que tenemos nuevamente es agua con la fibra removida en suspensión, un lodo con un contenido de agua del 97% aproximadamente. Para obtener un residuo sólido debemos entonces remover el agua. Esto se logra pasando el lodo por un sistema de filtrado. Primero lo pasamos por una prensa formada por mallas y rodillos que ejercen presión al lodo haciendo que el agua se separe. En este punto ya tenemos un residuo sólido con un contenido de humedad del 60% aproximadamente. Luego lo pasamos por un tornillo de presión para sacarle más agua y dejar finalmente un residuo sólido con una humedad aproximada del 38%.


El agua removida del lodo se dirige de nuevo a la planta de tratamiento y se reutiliza en el proceso. En el Grupo Familia contamos con cuatro plantas de tratamiento de agua, una en cada una de nuestras secciones de producción. En las de pañales y protección femenina tenemos plantas sencillas de tratamiento de aguas domésticas, pues estos procesos no poseen vertimientos industriales. En las de papel o plantas Tissue contamos con tratamiento de aguas industriales de alto volumen que nos permite reutilizar el agua en el proceso y realizar un vertimiento responsable.


Como parte de nuestra gestión ambiental, el uso racional del agua representa una de las metas de sostenibilidad que planteamos con proyección al 2016, cuando esperamos llegar a una reducción del 25% en el consumo de agua en las plantas Tissue, lo cual equivale a dejar de consumir el agua usada por 16.100 personas en un año.


De residuo a materia prima


El agua queda entonces lista para ser utilizada. ¿Qué hacer con el sólido, ya convertido en residuo de celulosa? Para contestar esta pregunta, abordamos tres perspectivas diferentes: que la reutilización de residuos fuera viable para la compañía, mejor para el medio ambiente y útil para la sociedad. Teníamos un retador problema de investigación desde la vida práctica, que nos llevó a encontrar respuestas con exactitud y precisión científica. Necesitábamos conocer "a ciencia cierta" el potencial de nuestro residuo de celulosa, y en esta exploración encontramos los aliados indicados para emprender un camino de hallazgos y grandes contribuciones.


Contábamos con información preliminar sobre las posibilidades de que nuestro residuo sirviera como materia prima para otros procesos. Gracias al conocimiento de las características de sus componentes y estas hipótesis, se materializaron en objetos de dos estudios técnicos concretos, con aliados y enfoques definidos. El primero de ellos lo realizamos de la mano del Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares de la Universidad de Antioquia y su resultado nos permitió determinar que el residuo de celulosa es materia prima óptima en el proceso de compostaje. El segundo estudio lo realizamos con el Grupo de Investigaciones Ambientales de la Universidad Pontificia Bolivariana, y establecimos la valorización de nuestro residuo para su uso en procesos de construcción.


Los otros papeles de la industria del papel


  • Residuo de celulosa apto para procesos de compostaje


En el estudio adelantado se consideraron los requisitos que deben tener las materias primas para ser utilizadas en el compostaje. Se trata de encontrar un elemento óptimo alternativo para los programas de fertilización, cuya limitación, dadas las condiciones de los terrenos agrícolas de nuestra región, se presenta como una oportunidad para una industria como la nuestra. La presencia de celulosa, de carbono y oxígeno en nuestro residuo eran material suficiente para una exploración más profunda y detallada. Debíamos estimar la viabilidad de formular productos con aplicación agronómica (aplicación para la agricultura o la ganadería) que partieran de formulaciones que consideraran el uso de productos secundarios obtenidos de nuestro proceso de producción. Es decir, nuestro marco de acción debía partir del conocimiento de las condiciones de calidad impuestas en los programas de fertilización para productos secundarios (diferentes a la materia orgánica propiamente dicha). En consecuencia, era preciso someter nuestro residuo de celulosa a una serie de procedimientos experimentales.


El trabajo experimental en este primer estudio se dividió en tres etapas:


  • Caracterización de la materia prima

Variables físicas: densidad aparente, capacidad de retención de agua, tamaño de partícula.

Variables químicas: nitrógeno (n), fósforo (p), potasio (k), capacidad de intercambio catiónico (CIC); carbonos orgánicos (CO)

Variables biológicas:cuantifiación de mesófilos, termófilos, mohos y levaduras. Verificación de ausencia de patógenos y cuantifiación de fitotóxicos.


Realización de seguimientos cuantitativos en función del tiempo de las variables: carbono orgánico, cenizas, pH, conductividad, poblaciones microbianas y metales pesados.


Para las diferentes mezclas evaluadas se consideraron aspectos como: facilidad de operación, propiedades organolépticas (lo que pueden percibir nuestros sentidos del material: olor, sabor, aspecto) y tiempo requerido para la estabilización.


Era preciso establecer el contenido de metales pesados en el residuo de celulosa, por cuanto es justamente uno de los parámetros más importantes en el seguimiento de procesos agrícolas. En el resultado se encontró que los valores globales dan una idea muy aproximada de las características sanitarias del material, cuyo contenido de metales pesados representa sólo el 4,8% del límite definido en la norma, aun después del proceso de condensación.


  • Productos finales del proceso

En este caso la calidad se refiere a los parámetros definidos en la Norma Técnica de Calidad 5167. Estos parámetros indican que el material generado en el proceso bioxidativo, que incluye celulosa residual como materia prima, es apto para su uso en suelos agrícolas como abono o enmienda orgánica.


Estos procedimientos nos llevaron a realizar las acciones que sintetizamos así:


- Se caracterizaron física, química y biológicamente los productos secundarios del proceso de producción de papel del Grupo Familia y se definió su potencial como materia prima en procesos de compostaje, además de analizar las materias primas complementarias para la actividad bioxidativa.

- A partir de los productos secundarios previamente caracterizados, se establecieron las mezclas ideales para iniciar los procesos de compostaje.

-Se definieron los parámetros cinéticos que determinan el proceso de compostaje para las mezclas.

-Se caracterizaron física, química y biológicamente los productos finales de los ensayos establecidos.


Gracias a estos resultados, hoy el Grupo Familia es un proveedor calificado de compostaje para cuatro empresas antioqueñas. Nuestro residuo de celulosa remplazó en parte la viruta de madera que era el material aportante de carbono utilizado antes.


Algunas cifras significativas nos permiten medir el esfuerzo para una gestión responsable y sostenible: el 70% de las toneladas de residuo de celulosa generadas mensualmente se utilizan actualmente en procesos de compostaje, evitando su disposición en rellenos sanitarios. Esto permite, asimismo, evitar la emisión mensual del 70% de las toneladas de CO2 equivalente a la atmosfera derivadas de la disposición de este residuo en rellenos, uno de los gases identificados como potenciadores del efecto invernadero, generador del calentamiento global.


  • Residuo de celulosa en la construcción

El objetivo de este proyecto consistió en el desarrollo de la aplicación del residuo de celulosa para fabricar ladrillos cerámicos aligerados.


Los objetivos principales que nos planteamos en esta investigación fueron:


  • Determinar la formulación de la pasta óptima para la fabricación de ladrillos aligerados, utilizando residuo de celulosa como parte de la mezcla.
  • Obtener a escala industrial ladrillos aligerados que cumplan con las especificaciones técnicas de la norma NTC 4205.
  • Evaluar técnica y económicamente la producción de ladrillos aligerados a escala industrial.


La hoja de ruta planteada fue la siguiente:



Para determinar la viabilidad de la aplicación se realizó una caracterización de los materiales que normalmente conforman la mezcla para la fabricación de ladrillos, como el limo, la arena, la arcilla y, en este caso, el residuo de celulosa.


 

En esta caracterización se identificaron las propiedades cerámicas y térmicas de cada uno de los constituyentes de la mezcla. Se realizaron varias pruebas de laboratorio con diferentes porcentajes de mezcla y posteriormente se seleccionaron seis de ellas para realizar, con cada una, un ensayo a escala industrial de 1.000 ladrillos en cada caso.


Las pruebas se realizaron utilizando diferentes porcentajes del residuo de celulosa, con el fin de determinar cuál mezcla era la óptima.


Las pruebas a escala industrial se realizaron con éxito obteniendo ladrillos de cualidades muy similares a aquellos que no utilizan el residuo de celulosa dentro de la mezcla.


A pesar de que se da una leve disminución en la resistencia a la compresión de los ladrillos (aproximadamente el 10%), estos cumplen con los parámetros de resistencia y absorción establecidos en la norma. Para garantizar el cumplimiento de la norma en compresión se debe respetar la formulación de la mezcla establecida, con las cantidades adecuadas de limos, arcilla, arena y residuo de celulosa. Para garantizar el cumplimiento de la absorción deben garantizarse las condiciones de cocción adecuadas en temperatura y tiempo de permanencia en el horno.


Una gran ventaja encontrada fue una reducción del 8% en la densidad del ladrillo, con lo que se obtuvo un ladrillo ligero con bajo costo de transporte, pues normalmente el flete en el área de la construcción se cobra por peso.


Una vez obtenidos los resultados a escala industrial debíamos encontrar una ladrillera dispuesta a asumir el reto con nosotros, incluyendo entre sus materias primas nuestro residuo de celulosa, con la claridad de que esta alternativa representaría beneficios concretos, como reducción de costos de extracción de la materia prima, incremento de la vida útil de la mina y reducción de costos de transporte.


En esta búsqueda tuvimos la suerte de encontrar el aliado ideal. Adelantamos el proceso de socialización y entendimiento para gestionar conjuntamente los cambios que el proceso de la ladrillera seleccionada debía incorporar para garantizar que los buenos resultados obtenidos en las pruebas se replicaran en la producción diaria. Entre los cambios más relevantes destacamos:


  • Llevar el porcentaje de arcilla en la mezcla a un mínimo del 15% para cumplir con la formulación establecida en las pruebas.
  • Implementar un sistema de tolvas independientes para cada uno de los cuatro componentes de la mezcla; así se garantiza la adecuada dosificación.
  • Optimizar el sistema de humectación en la etapa de extrusión, pues la aplicación del residuo de celulosa incrementa la humedad óptima del modelo y si no se humecta correctamente en esta etapa puede generar agrietamiento en los ladrillos.
  • Llevar controles rigurosos de temperatura y tiempo en la etapa de cocción con el fin de replicar los valores óptimos establecidos en las pruebas y garantizar el cumplimiento de la norma.


Al hacer los cambios, dimos paso a la producción con residuo de celulosa, que desde un principio resultó ser viable. La ladrillera constató beneficios como los siguientes:


  • Incremento del 7% en la vida útil de la mina
  • Reducción del 7% en los costos de extracción
  • Reducción del 8% en los costos del flete, lo que ha sido muy bien visto en el mercado por los clientes, quienes la mayoría de las veces asumen el transporte.


A finales de 2012, el 30% de las toneladas del residuo de celulosa generadas mensualmente ya eran utilizadas para fabricar ladrillos aligerados, evitando su disposición en rellenos sanitarios y así la emisión mensual a la atmósfera del 30% de las toneladas de CO2equivalente derivadas de la disposición de este residuo en rellenos. La visión de nuestra producción se ha volcado cada vez más a racionalizar los recursos que se utilizan en los procesos, y este esfuerzo se ha materializado en una gestión ambiental, alineada con el entorno donde operamos, con la legislación que nos regula y con las necesidades de la sociedad.






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