Sulfaattimenetelmä

Wikipedia
Ohjattu sivulta Sulfaattiselluloosa
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Sulfaattimenetelmäksi kutsutaan sellun valmistuksen valtamenetelmää, jossa puuhakkeista tehdään sellua valkolipeän avulla korkeassa lämpötiloissa. Raaka-aineena käytetään kuorittua puuta, tavallisimmin mäntyä.[1]

Valkolipeä sisältää noin 9 % natriumhydroksidia (NaOH), 3 % natriumsulfidia (Na2S), 3 % natriumkarbonaattia (Na2CO3 ja 1 % natriumsulfaattia (Na2SO4.[1] Sen varsinaisina vaikuttavina aineina ovat veteen liuenneet hydroksidi- ja vetysulfidi-ionit. Nämä liuottavat puusta 150–180 °C:n lämpötilassa pääosan puun ligniinistä ja osan puun hemiselluloosasta, minkä jälkeen puuhake hajoaa helposti kuiduiksi ja saatu tumma kuitumassa on valmis pestäväksi ja jatkokäsiteltäväksi. Suurin osa siitä käytetään paperin valmistamiseen.

Sulfaattimenetelmässä käytetty keittoneste ja puusta liuennut ligniini ja muu orgaaninen aine kerätään mustalipeänä, mikä väkevöidään mustalipeähaihduttimissa korkeaan kuiva-ainepitoisuuteen (65–85 %) ja poltetaan soodakattilassa. Mustalipeän orgaanisen aineen palaessa saatava energia voidaan hyödyntää lämmön ja sähkön tuotantoon.

Keittokemikaalit kierrätetään mustalipeästä uudelleen valkolipeäksi talteenottoprosessissa, mikä sisältää haihduttamon, soodakattilan, kaustisoinnin ja meesauunin. Soodakattilan alaosa toimii pelkistävänä, eli siihen ei syötetä koko poltossa tarvittavaa ilmamäärää. Näin lähes kaikki natriumsulfaatti (Na2SO4) muuttuu natriumsulfidiksi (Na2S),[1] lopun natriumin ollessa pääosin natriumkarbonaattina eli soodana (Na2CO3). Soodakattilan pohjalta kemikaalit valutetaan sulana liuottajaan, jossa ne sekoitetaan veteen ja saadaan viherlipeää. Viherlipeästä suodatetaan epäpuhtauksia pois, minkä jälkeen viherlipeä kaustisoidaan valkolipeäksi sekoittamalla siihen kaustisointiprosessissa poltettua kalkkia (CaO), jolloin saostuu meesaa, kalsiumkarbonaattia (CaCO3):

Kalkin liukeneminen: CaO (s) + H2O (liq) → Ca(OH)2 (aq)

Meesan muodostuminen: Na2CO3 (aq) + Ca(OH)2 (liq) → 2 NaOH (aq) + CaCO3 (s)

Saatu meesa regeneroidaan takaisin poltetuksi kalkiksi meesauunissa.

Sulfaattimenetelmä on saanut nimensä kemikaalien talteenoton korvauskemikaalista natriumsulfaatista, Na2SO4. Nykyisten tehtaiden sulkemisasteiden ollessa hyvin korkea ei natriumsulfaattia juurikaan käytetä, vaan tehtaat saavat tarvitsemansa natriumin ja rikin pääosin natriumhydroksidina (NaOH) ja rikkihappona (H2SO4).

Sivutuotteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sulfaatti­selluloosan valmistuksen loppuvaiheessa syntyy myös kaasumaisia aineita. Jos ne kerätään talteen, niistä voidaan valmistaa muun muassa tärpättiä.[1]

Mustalipeän pinnalle muodostuu ns. raaka­suopaa. Se voidaan hydro­lysoida rikki­hapon avulla, jolloin saadaan mäntyöljyä, joka sisältää pää­asiassa rasva- ja hartsihappoja. Hartsi­hapot voidaan poistaa linkoamalla, ja rasva­hapoista voidaan valmistaa mäntysuopaa neutraloimalla ne natriumhydroksidin avulla. Mänty­öljystä valmistetaan myös alkydihartseja, joita käytetään side­aineina maaliteollisuudessa.[1]

Sulfaatti­selluloosa­tehtaat levittävät usein ympäristöön voimakkaita hajuja. Ne johtuvat pää­asiassa kaasumaisista rikkiyhdisteitä kuten metaanitiolista (CH3SH) ja dimetyylisulfidista ((CH3)2S), joita syntyy ligniinin metyyliryhmien reagoidessa natriumsulfidin kanssa.[1]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d e f Pentti Mälkönen: Orgaaninen kemia, s. 181-182. Otavan korkeakoulukirjasto, 1979. ISBN 951-1-05378-7.