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Most of the fibre raw materials used by the pulp and paper industry are from a small number of tree species. For instance, Eucalyptus and Pinus species are the major industrial pulpwood sources obtained from forests characterized by a relatively low biodiversity. The large monoculture areas also increase environmental risks such as those related to biotic attacks or forest fires. Diversification of industrial fibre sources has therefore been a matter of research and the characterization of different raw materials has been made in view of their pulping potential. Acacia melanoxylon R. Br. (blackwood) grows well in Portugal in pure or mixed stands with Pinus pinaster Aiton, and is valued as a timber species with potential for sawmills. In addition, the wood anatomical and chemical characteristics also allow to consider the species as an alternative raw material for the pulp industry. Acacia species, with their relatively short, flexible and collapsible fibres, have potential to produce papers with good trade-offs between light scattering/tensile strength and smoothness/tensile strength, at low energy consumption in refining. The pulping and paper making potential of blackwood has been studied by several authors showing an overall good pulping aptitude under the same experimental conditions of kraft pulping as used for eucalypt pulping with pulp yields ranging between 47 and 58 %. The presence of heartwood should be taken into account because it decreases the raw-material quality for pulping due to the higher extractives content. Heartwood proportion should therefore be considered as a quality variable when using A. melanoxylon wood in pulp industries. This chapter describes the characterization of the A. melanoxylon wood pulping performance, regarding yield and kappa number, and the pulp and paper properties. The application of fast spectroscopic technologies for pulp quality determination is also described. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

The pulping and papermaking potential of Acacia dealbata and Acacia melanoxylon were studied using Eucalyptus globulus as a reference. Pulp yield, alkali consumption and delignification in the kraft process, of both species, compare very well with the reference. Pulp yield can be higher than that of E globulus and the residual lignin content lower after cooking, which is in good agreement with the lower lignin and extractives content of the wood samples used. Pulps produced from Acacia have slightly lower fibre length and coarseness and higher fibre width and wet fibre flexibility than E globulus pulps. As a consequence of fibre characteristics, the paper produced from Acacia is denser and exhibits higher tensile and burst strength, and lower tear resistance than that from E globulus, at a given PFI revolution. For the same sheet density E globulus displays higher strength properties, but the consequence of achieving this is a lower drainage rate and higher energy consumption in refining.

Com o presente trabalho pretende-se aprofundar o conhecimento sobre o potencial papeleiro da madeira de Acacia melanoxylon e Acacia dealbata. Para efeitos de posicionamento relativo das matérias primas, utilizaram-se aparas industriais de Eucalyptus globulus. A transformação da madeira em pasta foi realizada através do processo ao sulfato. O comportamento global das três espécies nos processos de cozimento e branqueamento é semelhante. No entanto, face à amostra de Eucalyptus globulus usada, a Acacia melanoxylon exibe um rendimento em pasta ligeiramente superior, o que está de acordo com os teores de lenhina e extractivos das madeiras. Para avaliar o potencial das pastas branqueadas na produção de papel, estas foram submetidas ao processo de refinação, em PFI, tendo-se obtido suspensões de pastas com resistência à drenagem crescentes. Posteriormente, caracterizou-se a suspensão fibrosa e o potencial papeleiro. Para o mesmo nível de refinação, os papéis produzidos com fibras de acácia apresentam valores superiores de lisura, índice de tracção e índice de rebentamento. Por outro lado, as fibras da Eucalyptus globulus apresentam maior resistência intrínseca e têm potencial para produzir papeis mais resistentes, embora à custa de maior consumo de energia na refinação. Para um dado nível de resistência mecânica, as características ópticas dos papéis são semelhantes.

Com o presente trabalho pretende-se aprofundar o conhecimento sobre o potencial papeleiro da madeira de Acacia melanoxylon e Acacia dealbata. Para efeitos de posicionamento relativo das matérias primas, utilizaram-se aparas industriais de Eucalyptus globulus. A transformação da madeira em pasta foi realizada através do processo ao sulfato. O comportamento global das três espécies nos processos de cozimento e branqueamento é semelhante. No entanto, face à amostra de Eucalyptus globulus usada, a Acacia melanoxylon exibe um rendimento em pasta ligeiramente superior, o que está de acordo com os teores de lenhina e extractivos das madeiras. Para avaliar o potencial das pastas branqueadas na produção de papel, estas foram submetidas ao processo de refinação, em PFI, tendo-se obtido suspensões de pastas com resistência à drenagem crescentes. Posteriormente, caracterizou-se a suspensão fibrosa e o potencial papeleiro. Para o mesmo nível de refinação, os papéis produzidos com fibras de acácia apresentam valores superiores de lisura, índice de tracção e índice de rebentamento. Por outro lado, as fibras da Eucalyptus globulus apresentam maior resistência intrínseca e têm potencial para produzir papeis mais resistentes, embora à custa de maior consumo de energia na refinação. Para um dado nível de resistência mecânica, as características ópticas dos papéis são semelhantes. This study evaluates the paper making potential of Acacia melanoxylon and Acacia dealbata wood, based on a comparison with Eucalyptus globulus. The Pulps were transformed by the sulphate process. In general, all three species exhibited similar performances in the cooking and bleaching processes. However, compared to the Eucalyptus globulus chip sample used, Acacia melanoxylon had a slightly higher pulp yield. This is in accordance with the lignin and extractives contents of the wood samples. To test paper making potential, the bleached pulps were submitted to the refining process in a PFI mill, in order to obtain pulp suspensions with increasing drainage resistance. The fibre characteristics were evaluated and handsheets produced. At a given refining level, paper produced from acacia is smoother and has higher tensile and burst strength indexes. On the other hand, Eucalyptus globulus fibres show higher zero-span tensile strength. This means paper can be produced with a higher mechanical resistance, although at the expense of increased energy demand in refining. At a given mechanical strength, optical properties of the paper produced from the three species are similar. Ce travail envisage l'approfondissement de la connaissance du potentiel papetier du bois d'Acacia melanoxylon et Acacia dealbata. A cette fin nous avons effectué une étude comparative de la qualité productive de la pulpe et du papier de ces deux espèces et de l'Eucalyptus globulus. La transformation en pâte a été réalisée selon le procédé au sulfate. Les caractéristiques globales des pâtes des trois espèces pendant les processus de cuisson et blanchiment sont semblables. Cependant, nous avons vérifié que, par rapport à l'échantillon d’Eucalyptus globulus utilisé, le bois d'Acacia melanoxylon présente un plus grand rendement en pâte, ce qui correspond aux teneurs en lignine et matières extractives des bois. Pour évaluer le potentiel de production de papier, les différentes pâtes blanchies ont été soumises à un processus de raffinage en moulin PFI, ayant obtenu des suspensions de pâtes avec facilité d’égouttage croissante. Par la suite, la suspension fibreuse et le potentiel papetier ont été caractérisés. Pour le même niveau de raffinage, les papiers produits avec des fibres d'acacia présentent des valeurs supérieures de lissage, de résistance à la traction et à l'éclatement. Par contre les fibres d'Eucalyptus globulus présentent une plus grande résistance intrinsèque et produisent du papier plus résistant cependant, nécessitant une consommation d'énergie supérieure pendant le raffinage. Pour un même niveau de résistance physico-mécanique les propriétés optiques des papiers sont semblables.

A Acacia melanoxylon R. Br. (acácia-austrália ou austrália) cresce bem em Portugal, em povoamentos puros ou mistos com Pinus pinaster Aiton, ainda que apresente fortes constrangimentos ecológicos e legais. Apesar de algumas dificuldades, por exemplo na secagem, a madeira de austrália é usada em mobiliário e produtos manufacturados devido, principalmente, à sua textura e cor escura. Pode também ser usada para pasta, sendo plantada em muitos países com esse propósito juntamente com Acacia mangium e A. dealbata. O seu potencial papeleiro tem sido estudado por vários autores (Clark et al., 1991; Guigan et al., 1991; Furtado, 1994; Gil et al., 1999; Paavilainen, 2000; Santos et al., 2002; Santos et al., 2006). A indústria florestal em Portugal depende fortemente do pinheiro-bravo e do eucalipto, com a consequente competição negativa, entre as várias indústrias, para a mesma matéria-prima. Em Portugal existem muitos povoamentos espontâneos com acácia, nomeadamente A. dealbata e A. melanoxylon. Enquanto a A. dealbata é considerada um problema ecológico, a A. melanoxylon não o é e está bem adaptada às condições portuguesas. Por este motivo poderá ser considerada uma espécie produtora de matéria-prima alternativa das serrações e da indústria papeleira, e poderá evitar largas áreas de monocultura e minimizar o risco de incêndio. O acréscimo anual em diâmetro da acácia (0,89 cm.ano-1) excede o do pinheiro-bravo (0,58 a 0,85 cm.ano-1) (Tavares et al., 2004) e aproxima-se do eucalipto (0,84 a 0,96 cm.ano-1) (Tomé et al., 2001). As propriedades da madeira sólida de acácia (Massa volúmica média - 650 kg.m-3 ± 75, Tensão média de rotura à flexão ± sd - 146 N.mm-2 ± 24, Módulo de elasticidade médio ± sd - 14200 N.mm-2 ± 2160 e Tensão média de rotura à compressão axial ± sd - 61 N.mm-2 ± 7) permitem considerá-la uma espécie alternativa ao pinheiro-bravo (630 kg.m-3 ± 75, 130 N.mm-2 ± 33, 10500 N.mm-2 ± 3590 e 47 N.mm-2 ± 10) (Machado e Cruz, 2005). As madeiras de pinheiro-bravo e de acácia podem ser, em geral, classificadas como de fraca a média densidade, de média resistência e rigidez. A qualidade do pinho é muito variável, sendo o seu potencial reconhecido a partir de dados provenientes de povoamentos de elevada qualidade (Machado e Cruz, 2005). Relativamente ao potencial papeleiro, para uma dada resistência à drenagem (30 ºSR), os papeis produzidos a partir de acácia apresentam densidades aparentes mais elevadas que as de eucalipto (0,80 to 0,66 g/cm³) (Santos et al., 2004). Isto é devido à menor massa linear e mais elevada flexibilidade e colapsabilidade das suas fibras (Santos et al., 2006). Apesar do ligeiramente maior comprimento de fibra, esta produz papeis com boa relação entre a dispersão de luz e a lisura, ainda com boa resistência à tracção e a baixos níveis de consumo de energia na refinação. Este comportamento demonstra que as fibras de acácia apresentam um potencial de utilização interessante, pelo menos quando usadas juntamente com fibras de eucalipto na produção de papel para impressão e escrita. Este artigo diz respeito à análise do potencial da acácia como fonte de matéria-prima para a indústria Portuguesa (como madeira sólida e pasta e papel), reunindo informação da gestão florestal, da qualidade da madeira e da fibra. Será usado conhecimento adquirido em projectos de investigação anteriores e resultados preliminares da investigação em curso sobre A. melanoxylon proveniente de povoamento mistos (com P. pinaster) e puros, no norte de Portugal. Acacia melanoxylon R. Br. (Blackwood) grows well in Portugal, in pure or mixed stands with Pinus pinaster Aiton though it faces strong ecological and legal constraints. In spite of some difficulties, for instance with drying, Blackwood timber is used for furniture and craft wood products due mainly to its texture and dark colour. It can also be used for pulp, being planted in many countries for that purpose along with Acacia mangium and A. dealbata. Its pulping and paper making potential have been studied by several authors (Clark et al., 1991; Guigan et al., 1991; Furtado, 1994; Gil et al., 1999; Paavilainen, 2000; Santos et al., 2002; Santos et al., 2006). Forest industry in Portugal depends strongly on maritime pine and eucalypt, with the consequent negative competition between the various industries for the same raw material. In Portugal there are many spontaneous stands with Acacia species, namely A. dealbata and A. melanoxylon. While A. dealbata species is considered a problem (at ecological level), A. melanoxylon is well adapted to Portuguese conditions. Therefore, it should be considered as an alternative raw material for sawmills and pulp industry and can prevent large monoculture areas therefore minimizing the risk of fire. Diameter annual increment of acacia (0.89 cm.ano-1) exceeds maritime pine (0.58 to 0.85 cm.ano-1) (Tavares et al., 2004) and comes close to eucalypt (0.84 to 0.96 cm.ano-1) (Tomé et al., 2001). Acacia solid wood properties (Average density ± sd - 650 kg.m-3 ± 75, Average bending strength ± sd - 146 N.mm-2 ± 24, Average modulus of elasticity ± sd - 14200 N.mm-2 ± 2160 and Average axial compression strength ± sd - 61 N.mm-2 ± 7) allow this species to be considered as an alternative to maritime pine (630 kg.m-3 ± 75, 130 N.mm-2 ± 33, 10500 N.mm-2 ± 3590 and 47 N.mm-2 ± 10) (Machado e Cruz, 2005). Maritime pine and acacia woods can be, in general, classified as light to medium density showing medium strength and stiffness. Maritime wood pine quality shows a high variability being its potential claimed from data obtained from high quality forest stands (Machado e Cruz, 2005). Concerning papermaking potential, at a given drainage resistance (30 ºSR), the papers produced with acacia present higher apparent densities than eucalypt (0.80 to 0.66 g/cm³) (Santos et al., 2004). This is due to the lower coarseness and higher flexibility and collapsibility of its fibers (Santos et al., 2006). Despite the slightly higher fiber length, this fiber leads to papers with good relationship of light scattering and smoothness, together with good tensile strength and at low refining energy consumption. This behavior demonstrates that acacia fibers show an interesting potential use, at least in conjunction with eucalypt fibers for writing and printing paper. This paper concerns analysis of acacia's potential as raw material source for Portuguese industry (as solid wood and pulp and paper), getting together information from forest management, wood and fiber quality. It will be using knowledge acquired from previous research projects and preliminary results from an ongoing research on A. melanoxylon from mixed (with P. pinaster) or pure stands in the north of Portugal. L'Acacia melanoxylon R. Br. (acacia australie ou australie) grandit bien au Portugal, en peuplements purs ou mixtes avec Pinus pinaster Aiton, malgré de fortes contraintes écologiques et légales. Outre quelques difficultés, par exemple au séchage, le bois d'Australie est utilisé en ameublement et produits manufacturés, principalement, grâce à sa texture et couleur foncée. Il peut aussi être utilisé en fabrication de pâte à papier et était planté dans plusieurs pays à cette fin joint à Acacia mangium et A. dealbata. Son potentiel papetier a été étudié par des auteurs divers (Clark et al., 1991; Guigan et al., 1991; Furtado, 1994; Gil et al., 1999; Paavilainen, 2000; Santos et al., 2002; Santos et al., 2006). L'industrie forestière au Portugal dépend fortement du pin maritime et de l'eucalyptus, avec pour conséquence une compétition négative, entre les diverses industries, pour la même matière première. Au Portugal beaucoup de peuplements spontanés d'acacia existent, nommément A. dealbata et A. melanoxylon. Tandis que l'A. dealbata est considérée comme étant un problème écologique, l'A. melanoxylon ne l'est pas et est bien adaptée aux conditions portugaises. Pour ce motif elle pourrait être considérée comme une essence productrice de matière première alternative pour les scieries et l'industrie papetière, et pourrait éviter les larges surfaces de monoculture et minimiser le risque d'incendie. L'accroissement annuel en diamètre de l'acacia (0,89 cm.ano-1) excède celui du pin maritime (0,58 a 0,85 cm.ano-1) (Tavares et al., 2004) et s'approche de celui de l'eucalyptus (0,84 a 0,96 cm.ano-1) (TomÉ et al., 2001). Les propriétés du bois solide d'acacia (Densité moyenne - 650 kg.m-3 ± 75, Résistance moyenne à la flexion ± sd - 146 N.mm-2 ± 24, Module d'élasticité moyen ± sd - 14200 N.mm-2 ± 2160 et Résistance moyenne à la compression axiale ± sd - 61 N.mm-2 ± 7) permettent de la considérer comme une essence alternative au pin maritime (630 kg.m-3 ± 75, 130 N.mm-2 ± 33, 10500 N.mm-2 ± 3590 e 47 N.mm-2 ± 10) (Machado e Cruz, 2005). Les bois de pin maritime et d'acacia peuvent être, en général, classés de faible à moyenne densité, de moyenne résistance et rigidité. La qualité du pin est très variable, son potentiel étant reconnu à partir de donnés provenant de peuplements de qualité élevée (Machado e Cruz, 2005). Par rapport au potentiel papetier, pour une certaine résistance au drainage (30 ºSR), les papiers produits à partir d'acacia présentent des densités apparentes plus élevées que celles d'eucalyptus (0,80 to 0,66 g/cm³) (Santos et al., 2004). Ceci est dû à la masse linéaire inférieur et à une flexibilité et colapsabilité plus élevées des fibres (Santos et al., 2006). Malgré la longueur légèrement plus grande des fibres, elle produit des papiers de bon rapport entre la dispersion de lumière et le lissage, de plus elle présente une bonne résistance à la traction et a de bas niveaux de consommation d'énergie pendant le raffinage. Ce comportement démontre que les fibres d'acacia présentent un potentiel d'utilisation intéressant, au moins quand elles sont utilisées avec les fibres d'eucalyptus, pour la production de papier d'impression et d'écriture. Cet article traite de l'analyse du potentiel de l'acacia comme source de matière première pour l'industrie Portugaise (comme bois solide et de pâte à papier), en réunissant de l'information de la gestion forestière, de la qualité du bois et de la fibre. A cette fin ont été utilisés la connaissance acquise lors de projets de recherche antérieurs ainsi que des résultats préliminaires de la recherche en cours sur A. melanoxylon provenant de peuplements mixtes (avec P. pinaster) et purs, au nord de Portugal.

Submitted by Margarida Galamba (galamba@isa.utl.pt) on 2013-02-25T14:02:38Z No. of bitstreams: 1 Estudo da aptidão da Acacia melanoxylon R. Br. para a produção de pasta e da aplicação de espectroscopia de infravermelho~1.pdf: 2303339 bytes, checksum: 4865094bdf4a60a38ea00139104e8aec (MD5) Made available in DSpace on 2013-02-25T14:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estudo da aptidão da Acacia melanoxylon R. Br. para a produção de pasta e da aplicação de espectroscopia de infravermelho~1.pdf: 2303339 bytes, checksum: 4865094bdf4a60a38ea00139104e8aec (MD5) Previous issue date: 2012 O presente trabalho foi realizado no âmbito do projecto nacional – Valorização do lenho de acácia produzido em Portugal. Potenciais utilizações (POCTI/42594/AGR/2001), e do projecto GEMINI - Genetic determination of maritime pine pulp and paper properties. Comissão das Comunidades Europeias, Projecto GEMINI – QLK5-CT-1999-00942. Bolsa de doutoramento (SFRH/BD/42073/2007) atribuída pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) co-financiada pelo programa POCI 2010 – Formação Avançada para a Ciência – Medida IV.3 e pelo FSE.