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WO2020065238A1 - Procede de recuperation de l'amidon present dans le papier ou le carton recycle, utilisation de cet amidon - Google Patents

Procede de recuperation de l'amidon present dans le papier ou le carton recycle, utilisation de cet amidon Download PDF

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Publication number
WO2020065238A1
WO2020065238A1 PCT/FR2019/052288 FR2019052288W WO2020065238A1 WO 2020065238 A1 WO2020065238 A1 WO 2020065238A1 FR 2019052288 W FR2019052288 W FR 2019052288W WO 2020065238 A1 WO2020065238 A1 WO 2020065238A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fraction
starch
aqueous suspension
paper
cardboard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2019/052288
Other languages
English (en)
Inventor
Eric FOUREST
Christophe Neyret
Alain Lascar
Serge Andres
Benoit DURY
Patrick Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre Technique de lIndustrie des Papiers Cartons et Celluloses
Kadant Lamort SAS
SAICA EL SAS
Original Assignee
Centre Technique de lIndustrie des Papiers Cartons et Celluloses
Kadant Lamort SAS
SAICA EL SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre Technique de lIndustrie des Papiers Cartons et Celluloses, Kadant Lamort SAS, SAICA EL SAS filed Critical Centre Technique de lIndustrie des Papiers Cartons et Celluloses
Publication of WO2020065238A1 publication Critical patent/WO2020065238A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24—Polysaccharides
    • D21H17/28—Starch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/02—Working-up waste paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/14—Secondary fibres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Definitions

  • the present invention relates to a process for recovering and developing the starch present in paper and / or cardboard from recycling channels.
  • the field of use of the present invention relates in particular to the paper industry, whether in terms of recycling or the manufacture of paper and cardboard.
  • paper and cardboard contain cellulose fibers, starch and possibly mineral fillers and pigments.
  • Starch is a binder that improves the printability or mechanical strength properties or the rigidity of a sheet of paper or cardboard.
  • the introduction of native, cationic or amphoteric starch before the formation of the paper or cardboard sheet makes it possible to improve the internal cohesion of the sheet and therefore to contribute to the strengthening of the mechanical strength, l starch binding the cellulose fibers to each other.
  • This embodiment can compensate for the degradation undergone by the fibers during the repeated recycling steps.
  • the starch can also be impregnated in the sheet of paper or cardboard, by a coating process, for example in a size press or film press.
  • the starch improves the printability of the paper, the stiffness of the sheet and strengthens the cohesion of the fibers on the surface. Indirectly, it can have an effect on the permeability of the sheet.
  • Starch is also used in the composition of certain adhesives used to laminate fluting and roofing papers during the production of corrugated cardboard.
  • the recycling of cardboard or paper implements a trituration step during which the cellulosic fibers are suspended. During this trituration, at least part of the starch is released into the water. It then undergoes an involuntary digestion process due to the presence in the papermaking circuits of bacteria (aerobic or anaerobic). The released starch is hydrolyzed and then transformed into organic carboxylic acids before mineralization into hydrogen and carbon dioxide.
  • starch degradation products such as carboxylic acids generate odors, corrosion and can cause the dissolution of certain mineral materials such as calcium carbonate fillers from graphic papers and present in quantity in recovery papers, eventually causing problems of loss of effectiveness of the chemical additives dosed in the pulp, of productivity and scaling of the circuits, for example by release of calcium and / or magnesium ions.
  • the present invention solves these problems by extracting and separating the starch dispersed in the water circuits for reuse thereafter while thereby inducing a reduction in microbial activity making it possible to limit the use of biocides. Indeed, the extraction of starch makes it possible to limit the sources of microbial activity and the process of acidogenesis.
  • the present invention can make it possible not only to extract the starch present in paper and / or cardboard during their recycling but also to isolate it by separation, to recover it and to reuse it.
  • the present invention relates to a process making it possible to extract and recover starch present in recycled paper and / or recycled cardboard in the form:
  • Starch can be characterized in nature and in quantity according to the general knowledge of a person skilled in the art.
  • the starch attached to the cellulosic fibers can be measured by the iodometric method TAPPI T419 (version OM-18).
  • Starch solubilized and dispersed in water can be characterized by an enzymatic method based on the spectrophotometric measurement of NADPH formed by the reaction of amyloglucosidase, hexokinase, and glucose-6-phosphate dehydrogenase.
  • the starch solubilized in water is measured by enzymatic method after filtration of the water on a membrane with a cutoff threshold of 0.22 ⁇ m.
  • the colloidal starch dispersed in water can be measured by an enzymatic method by subtracting from the concentration of water centrifuged at 3000 g, that of water filtered on a membrane with a cutoff threshold of 0, 22 pm.
  • colloidal starch also denotes particulate starch and starch in flocculated form.
  • the "fibers” or “cellulosic fibers” derived from paper and / or cardboard include the cellulosic fibers as well as any additives attached to these fibers, for example starch.
  • fines or “cellulosic fines” differ from fibers by their size. Typically, the fines have a diameter of less than 1 micrometer while the fibers have a diameter of more than 1 micrometer, generally between 10 and 50 micrometers.
  • the charges correspond to the charges present in the paper and / or the cardboard.
  • These are generally mineral fillers, for example pigments, calcium carbonate, kaolin ...
  • the present invention relates to a process for recovering starch present in recovered paper and / or cardboard, comprising the following steps:
  • [d4] to be treated by a treatment plant for example to produce biogas.
  • step [a] makes it possible to enrich the aqueous phase with starch released in soluble and colloidal form.
  • Steps [b] to [d] deconcentrate the starch in the process circuits using an extraction loop, thereby reducing microbial activity and its consequences on productivity.
  • This process also includes a step [e] relating to the use of the fraction E: [el] to be treated by fermentation plants, for example to produce biogas or biobased organic molecules therein, and / or
  • [e5] to be deposited or coated on a sheet of paper or cardboard, for example by size press.
  • the present invention further relates to the use of fraction B to make cardboard or paper, preferably corrugated paper or cardboard.
  • the aqueous suspension A of cellulose fibers, fines and fillers is prepared from recovered paper and / or cardboard, that is to say from paper-cardboard from recovery and sorting channels. According to a particular embodiment, it can also comprise virgin fibers, these virgin fibers being directly obtained from the manufacture of paper pulp from wood or from a woody plant.
  • the aqueous suspension A comprises water and the constituents of paper and / or cardboard, for example insoluble materials, mainly cellulosic fibers, optionally cellulosic fines and / or fillers (for example mineral fillers ).
  • the aqueous suspension A also comprises starch which may or may not be fixed (water-soluble starch, colloidal starch and particulate starch) on the fibers and / or the cellulosic fines.
  • the aqueous suspension A can in particular be obtained by trituration of paper and / or cardboard, for example in a pulper.
  • the aqueous suspension A is prepared from a water / cardboard and / or paper mass ratio of between 2 and 100, more advantageously between 10 and 40.
  • Trituration makes it possible to disintegrate the recovered paper and / or cardboard to produce a suspension comprising cellulosic fibers, cellulosic fines, fillers, particulate and colloidal organic materials such as starch, salts and various dissolved organic materials.
  • the resulting paste mainly comprises these elements and water.
  • the preparation of the aqueous suspension A is generally carried out in a pulper, with a residence time in the pulper advantageously between 2 and 120 minutes, more advantageously between 2 and 60 minutes, and even more advantageously between 10 and 20 minutes.
  • a pulper corresponds to a cylindrical tank in which a rotor makes it possible to disintegrate the paper and / or the cardboard in the presence of water. It can also have the shape of a rotary drum with or without a delamination member inside. Generally, any member allowing the suspension by mixing paper and / or cardboard with water and applying certain mechanical effects of shredding and / or friction may be used. According to the present invention, the trituration conditions (residence time, mechanical energy) have the consequence of optimizing defibration while limiting the microbial hydrolysis of the starch and by promoting the extraction of the colloidal starch. This principle is contrary to the recommendations of certain processes of the prior art which promote longer residence times to promote fiber defibration and hydration, without taking into account the state of the starch released.
  • the preparation of the aqueous suspension A is advantageously carried out at a temperature between 20 and 70 ° C., more advantageously between 40 and 50 ° C.
  • Step [a] can include the addition of at least one additive during the preparation of the aqueous suspension A, advantageously in a pulper.
  • additives that increase the amount of water-soluble starch or colloidal starch.
  • These additives can also release the starch attached to the cellulosic fibers.
  • these additives can modify the amount of starch released into the water, whether it is colloidal starch or starch solubilized in water, in particular by influencing the fixing of the starch on the cellulose fibers. and / or the size of the colloidal starch particles.
  • the release of all of the starch attached to the fibers is not sought, so as to optimize its recycling in a new cycle for manufacturing paper or cardboard.
  • additives can in particular be chosen from the group comprising enzymes, for example of the amylase type.
  • the aqueous suspension A advantageously comprises between 1 and 30% of insoluble matter (fibers, fines and fillers) , more advantageously between 2 and 5%, by weight relative to the weight of the aqueous suspension A.
  • the aqueous suspension A can comprise between 0.1 and 10 g / L of starch, for example between 0.5 and 5 g / L or between 1 and 2 g / L .
  • the starch can be fixed on the cellulosic material, or released in water in soluble or colloidal form. This is the starch initially present in recycled paper and / or cardboard. It can also be the starch present in the water used to produce the aqueous suspension A, in particular when the fraction D is used to prepare the aqueous suspension A according to step [dl]
  • the aqueous suspension A can contain 1 to 2 g / L of soluble and / or colloidal starch when it comprises 2 to 5% by weight, advantageously 3 to 5% by weight, of fine cellulose fibers. and charges.
  • the pH of the aqueous suspension A is advantageously between 6.0 and 8.5, more advantageously between 6.8 and 7.5. Typically, this is the pH during and after step [a].
  • the method according to the invention comprises stages of dilution and / or pre-purification of the aqueous suspension A.
  • This dilution is carried out prior to stage [b], that is to say between the steps [a] and [b] of the process. It can correspond to step [d2]
  • the pre-purification of the aqueous suspension A can be carried out using conventional papermaking techniques intended to remove coarse non-cellulosic contaminants (staples, plastics, wood ).
  • the aqueous suspension A advantageously comprises 1 to 5% of cellulosic material (fibers, fines and fillers), more advantageously 1 to 4%, and even more advantageously 2 to 3%, by weight relative to the weight of the aqueous suspension A. This concentration makes it possible to optimize the subsequent extraction step [b].
  • the method according to the invention does not include an intermediate step or storage between steps [a] and [b]. Step [b] is thus advantageously carried out immediately after step [a], advantageously continuously.
  • the aqueous suspension A can pass via a device making it possible to manage the flows before performing step [b].
  • a device making it possible to manage the flows before performing step [b].
  • These are not storage tanks (of the order of hundreds of cubic meters) but a flow management tank whose volume does not exceed one hundred cubic meters.
  • Step [b] is advantageously carried out by a technique allowing the aqueous suspension A to be separated into two fractions:
  • Step [b] consists in treating at least part of the aqueous suspension A.
  • 1 to 100%, by volume, of the aqueous suspension A can be treated according to step [b], advantageously, 50 to 100 %, more advantageously 80 to 100%.
  • Step [b] is advantageously carried out to separate the cellulosic fibers from the soluble and colloidal starch.
  • the separation equipment generally corresponds to any device allowing liquid / solid separation. It is preferably carried out by a technique, or a combination of techniques, chosen from:
  • screw pressing procedures screw press
  • washing processes washer
  • washing processes washer
  • Step [b] can also be carried out by any other technique making it possible to separate the aqueous suspension A to form the fractions B and C.
  • the person skilled in the art may possibly adapt the entry concentration of the aqueous suspension A, for example between 5 and 50 g / L of insoluble matter or, for example, between 20 and 50 g / L .
  • the exit concentration of fraction B can be between 50 to 450 g / L or, for example, between 120 and 450g / L.
  • fraction B can also contain fines and fillers, for example mineral fillers such as pigments, calcium carbonate, kaolin, etc. These fillers come from cardboard and / or paper used to form the aqueous suspension A of cellulosic fibers.
  • fraction B comprises 50 to 90% by weight of water, more advantageously 70 to 85%, by weight relative to the weight of fraction B.
  • fraction B comprises 10 to 50% by weight of insoluble matter (fibers, fines and fillers, etc.), more advantageously 15 to 30%, by weight relative to the weight of fraction B.
  • step [b] also makes it possible to form fraction C.
  • Step [b] makes it possible to separate the large insolubles (mainly fibers) on one side and the soluble and / or the other small insolubles (colloids ...) in water and / or part of small insoluble matter.
  • insoluble matter of small size denotes particles whose size is advantageously less than 100 microns, more advantageously less than 50 microns, and even more advantageously between 0.1 and 10 microns. Colloidal starch falls within the definition of small insolubles since it has a size advantageously between 0.1 and 10 mhi.
  • the size designates the most important dimension of a particle, for example the diameter of a spherical object or the length of elongated objects.
  • Fraction C comprises water and water-soluble or colloidal compounds, for example starch solubilized in water. It can also include insolubles of small size (size advantageously less than 100 microns), for example colloidal starch, and / or fillers and / or cellulosic fines.
  • fraction B advantageously represents between 5 and 30% by volume of the aqueous suspension A, more advantageously between 10 and 20%, for example of the order of 15%.
  • fraction C advantageously represents between 70 and 95% by volume of the aqueous suspension A, more advantageously between 80 and 90%, for example of the order of 85%.
  • Step [b] is advantageously carried out at a temperature between 20 and 70 ° C, more advantageously between 40 and 50 ° C.
  • fraction C Prior to step [c], fraction C can undergo sieve filtration or centrifugal decantation. Filtration through sieves or centrifugal decantation makes it possible to reduce the rate of fine elements (fines and charges) in fraction C.
  • the fines and charges separated by filtration through sieves or centrifugal decantation can be reintroduced into fraction B and / or used otherwise, for example in combination with MECs (cellulose microfibrils) in the manufacture of paper.
  • the process according to the invention does not include an intermediate step between steps [b] and [c].
  • Step [c] is thus advantageously carried out immediately after step [b], advantageously continuously.
  • Step [c] is advantageously carried out by a separation technique, or a combination of techniques, chosen from the group comprising microfiltration, ultrafiltration, microflottation, flotation, centrifugation and ultracentrifugation.
  • Step [c] can also be implemented by any other technique making it possible to separate the fraction C to form the fractions D and E.
  • step [c] is carried out by microfiltration or by micro flotation.
  • This step makes it possible to selectively extract in fraction C, the colloidal starch accompanied by a portion of the fines and fillers.
  • fraction E based on colloidal starch, fines and fillers.
  • Fraction D mainly comprises water and solubilized starch. It can also include colloidal starch and / or fines and / or fillers but in significantly lower amounts compared to fraction E.
  • the amount of starch in soluble form in fraction D depends in particular on the composition of the recycled paper and / or cardboard, the conditions for preparing the suspension A (pulping), the amount of colloidal starch and the amount of starch attached to the cellulosic fibers of fraction B.
  • Fraction E mainly comprises water and colloidal starch, fillers and / or cellulosic fines. Generally, it comprises 90 to 99.9% by weight of water, more advantageously between 97 and 98% relative to the weight of fraction E. It advantageously comprises between 5 and 200 g / L of dry matter (colloidal starch and / or fillers and / or cellulosic fines), or more advantageously between 50 and 100 g / L, whereas, at the end of step [a], the aqueous suspension A advantageously comprises 0.1 to 10 g / L of total starch, more preferably 1 to 2 g / L. In the 5 to 200 g / L of dry matter of fraction E, the colloidal starch advantageously represents 5 to 100 g / L, more advantageously 20 to 100 g / L.
  • Step [c] is advantageously carried out at a temperature between 20 and 70 ° C, more advantageously between 40 and 50 ° C.
  • Step [c] may require the addition of coagulating / flocculating agents, especially when it is carried out by micro flotation.
  • coagulating / flocculating agents especially when it is carried out by micro flotation.
  • They can be conventional additives, for example aluminum salts or organic flocculants.
  • step [c] does not include a dilution step.
  • the method according to the invention does not include an intermediate step between steps [c] and [d] Step [d] is thus advantageously carried out immediately after step [c], without the dilution step or concentration.
  • Step [d] is to use fraction D:
  • [d4] to be treated by a treatment plant for example to produce biogas.
  • Fraction D mainly comprises water and solubilized starch. However, it can also include organic compounds and water-soluble salts, for example starch breakdown products such as carboxylic acids.
  • fraction D is depleted in starch relative to the aqueous suspension A.
  • it can contain less than 0.5 g / L of starch when the aqueous suspension A contains up to 10 g / L.
  • Fraction E generally includes water and insolubles, including colloidal starch, fines and fillers. As fraction E comprises water, it can also comprise starch dissolved in water but also salts, residues of polymers initially present in paper or cardboard, and coagulants and flocculants possibly added during step [c].
  • fraction E comprises 5 to 100 g / L of colloidal starch, more advantageously 20 to 100 g / L.
  • fraction E can be used to be:
  • [e2] to be thermally recovered by combustion, advantageously after dehydration and, optionally mixed with DIB or biomass, and / or [e3] to be put into composting with organic matter, and / or [e4] to be reintroduced into the pulp at the head of the paper machine, in the headbox, for example after a possible treatment, and / or
  • [e5] to be deposited or coated on a sheet of paper or cardboard, for example by size press.
  • Steps [e4] and [e5] can optionally be carried out in the presence of MFC.
  • the present invention also relates to a process for preparing a sheet of paper or cardboard comprising the following steps:
  • this is the manufacture of corrugated paper or cardboard.
  • This process is advantageously carried out on a conventional machine comprising in particular a head box, a sheet forming zone, a press section, a pre-dryer, a size-press or film press, and a post-dryer.
  • FIG. 1 A particular embodiment of this process for preparing paper or cardboard incorporating the recovery of starch according to the invention is illustrated in FIG. 1.
  • the suspension of cellulosic fibers, fines and fillers is prepared by mixing a fibrous suspension from fraction A (aqueous suspension A) and drainage water, advantageously after purification, classification and possibly refining of fraction A.
  • the drainage water corresponds to the water recovered during the formation of a sheet of paper or cardboard by filtration on canvas. For example, this water can be recovered at the level of the formation zone and / or at the level of the press section.
  • the aqueous suspension of cellulosic fibers is prepared from fraction B. It can also be prepared by mixing a fibrous suspension obtained from a mixture of fractions A and B and drainage water, advantageously after purification, classification and refining of this mixture of fractions.
  • aqueous suspension comprising fraction A and / or fraction B can also contain all or part of fraction E supplemented by a chemical retention system. This is then the implementation of step [e4].
  • Step [bb] is a conventional step for preparing a sheet of paper or cardboard.
  • the sheet of paper or cardboard can be treated, for example by coating a composition comprising all or part of the fraction E. This is then the implementation of step [ e5].
  • Step [ce] can in particular be carried out using a composition comprising all or part of the concentrated fraction E, that is to say fraction E from which part of the water has been removed.
  • the present invention also relates to the paper or the cardboard obtained from the process described above, advantageously the corrugated paper or the cardboard.
  • FIG. 1 illustrates the steps of the process for recovering starch and for preparing paper or cardboard according to a particular embodiment of the invention. This figure also illustrates the use of fractions B, C, D and E, in particular by implementing steps [a] to [d] (dl to d4) and step [e] (el to e5).
  • the main steps in the production of paper or cardboard using a paper machine (MAP) including a coating station (size-press) are also illustrated in Figure 1.
  • MAP paper machine
  • size-press size-press
  • the recovery of starch according to the The invention is not necessarily linked to an overall process including the manufacture of paper or cardboard and, also, in step [d4] and / or [el].
  • the STEP unit in FIG. 1 can in particular correspond to a treatment plant or to a fermentation installation.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de récupération d'amidon présent dans du papier et/ou du carton, par : [a] préparation d'une suspension aqueuse A de fibres, [b] traitement, de la suspension aqueuse A et formation de deux fractions : - fraction B contenant de l'eau, des fibres, des fines et des charges, - fraction C contenant de l'eau et de l'amidon dissous et/ou colloïdal, des fines et des charges, [c] séparation de la fraction C, en deux fractions : - fraction D contenant de l'eau et de l'amidon dissous, - fraction E contenant de l'eau et de l'amidon colloïdal, des fines et des charges, [d] utilisation ou traitement de la fraction D, [e] utilisation ou valorisation de la fraction E.

Description

PROCEDE DE RECUPERATION DE L’AMIDON PRESENT DANS LE PAPIER OU LE CARTON RECYCLE, UTILISATION DE CET AMIDON
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé permettant de récupérer et de valoriser l’amidon présent dans le papier et/ou le carton issu des filières de recyclage.
Le domaine d’utilisation de la présente invention concerne notamment l’industrie papetière, que ce soit en termes de recyclage ou de fabrication du papier et du carton.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
De manière générale, le papier et le carton contiennent des fibres cellulosiques, de l’amidon et éventuellement des charges minérales et des pigments. L’amidon est un liant qui permet d’améliorer les propriétés d’imprimabilité ou de résistance mécanique ou encore la rigidité d’une feuille de papier ou de carton.
A titre d’exemple, l’introduction d’amidon natif, cationique ou amphotère avant la formation de la feuille de papier ou de carton permet d’améliorer la cohésion interne de la feuille et donc de contribuer au renforcement de la résistance mécanique, l’amidon liant les fibres cellulosiques entre elles. Ce mode de réalisation peut compenser la dégradation subie par les fibres lors des étapes de recyclage répétées.
L’amidon peut également être imprégné dans la feuille de papier ou de carton, par un procédé d’enduction, par exemple en presse encolleuse (size-press ou film press). Dans ce cas, l’amidon améliore l’imprimabilité du papier, la rigidité de la feuille et renforce la cohésion des fibres en surface. Indirectement, il peut avoir un effet sur la perméabilité de la feuille.
L’amidon entre aussi dans la composition de certaines colles utilisées pour contre-coller des papiers de cannelure et de couverture lors de la fabrication de carton ondulé.
Cependant, les procédés de recyclage du papier et du carton ne permettent pas de conserver tout cet amidon car une partie est généralement altérée lors des étapes de trituration des vieux papiers et d’épuration de la pâte. Ainsi, la fabrication de papier ou de carton à partir de fibres récupérées nécessite généralement un apport d’amidon complémentaire, notamment pour compenser la dégradation des fibres. Par conséquent, l’introduction d’une boucle de récupération de l’amidon représente un enjeu économique important dans la mesure où un papier ou carton récupéré peut comprendre 10 à 80 kg d’amidon par tonne.
De manière générale, le recyclage du carton ou du papier met en œuvre une étape de trituration au cours de laquelle les fibres cellulosiques sont mises en suspension. Lors de cette trituration, au moins une partie de l’amidon est libéré dans les eaux. Il subit alors un processus involontaire de digestion en raison de la présence dans les circuits papetiers de bactéries (aérobies ou anaérobies). L’amidon libéré est hydrolysé puis transformé en acides organiques carboxyliques avant minéralisation en hydrogène et en gaz carbonique.
Ainsi, outre la dangerosité des gaz produits, l’amidon dépolymérisé ne peut plus remplir son rôle de liant dans le papier. D’autre part, les produits de dégradation de l’amidon comme les acides carboxyliques génèrent des odeurs, de la corrosion et peuvent entraîner la dissolution de certaines matières minérales comme les charges de carbonates de calcium issus des papiers graphiques et présentes en quantité dans les papiers de récupération, engendrant à terme des problèmes de perte d’efficacité des additifs chimiques dosés dans la pâte, de productivité et d’entartrage des circuits, par exemple par libération d’ions calcium et/ou magnésium.
Afin de résoudre ce problème, de nombreux procédés ont été développés pour ralentir ou limiter la dégradation de l’amidon.
Ainsi, le document US 9,091,024 décrit un procédé permettant de limiter la dégradation de l’amidon dans la pâte à papier, par addition de biocide, de chloramine et d’un oxydant.
Le document US 8,758,562 décrit un procédé permettant de valoriser l’amidon dans la pâte à papier par addition de biocide et d’un polymère ionique.
Le document US 9,278,874 décrit un système biocide permettant d’éviter la dégradation de l’amidon de la pâte à papier. Quand bien même ces procédés utilisant des agents biocides peuvent conduire à des économies, ils ne permettent pas nécessairement d’optimiser rutilisation de l’amidon recyclé. En effet, les biocides sont destinés à détruire de manière non sélective la flore bactérienne mais ne permettent pas d’extraire l’amidon des circuits de préparation de pâte pour le réutiliser ensuite. Les procédés décrits dans les brevets cités ne font pas la distinction entre l’amidon dissous, colloïdal et l’amidon fixé sur les fibres cellulosiques. De manière générale, les méthodes chimiques de l’art antérieur mettent en œuvre des biocides qui présentent une efficacité limitée et peuvent générer des contraintes et des risques de sécurité, ou encore des risques de défaillance des installations de traitement des effluents (toxicité chronique ou déversement accidentel).
La présente invention résout ces problèmes en extrayant et en séparant l’amidon dispersé dans les circuits d’eau pour le réutiliser ensuite tout en induisant ce faisant une diminution de l’activité microbienne permettant de limiter l’utilisation de biocides. En effet, l’extraction de l’amidon permet de limiter les sources d’activité microbienne et le processus d’acidogénèse.
EXPOSE DE L’INVENTION
Selon différents modes de réalisation, la présente invention peut permettre non seulement d’extraire l’amidon présent dans du papier et/ou du carton lors de leur recyclage mais aussi de l’isoler par séparation, de le récupérer et de le réutiliser.
Ainsi, selon un premier mode de réalisation, la présente invention concerne un procédé permettant d’extraire et de récupérer de l’amidon présent dans le papier recyclé et/ou le carton recyclé sous forme :
d’amidon fixé sur les fibres cellulosiques,
d’amidon solubilisé dans l’eau, et
d’amidon en suspension colloïdale.
L’amidon peut être caractérisé en nature et en quantité selon les connaissances générales de l’homme du métier.
Par exemple, l’amidon fixé sur les fibres cellulosiques peut être mesuré par la méthode iodométrique TAPPI T419 (version OM-18). L’amidon solubilisé et dispersé dans l’eau peut être caractérisé par une méthode enzymatique basée sur la mesure spectrophotométrique du NADPH formé par la réaction de l’amyloglucosidase, de l’hexokinase, et de la glucose-6-phosphate déshydrogénase. Selon cette méthode, l’amidon solubilisé dans l’eau est mesuré par méthode enzymatique après filtration de l’eau sur membrane avec un seuil de coupure de 0,22 pm. Selon cette méthode, l’amidon colloïdal dispersé dans l’eau peut être mesuré par une méthode enzymatique en retranchant à la concentration d’une eau centrifugé à 3000 g, celle d’une eau filtrée sur membrane avec un seuil de coupure de 0,22 pm.
De manière générale, l’amidon colloïdal désigne également l’amidon particulaire et l’amidon sous forme floculée.
Dans la description de l’invention, les « fibres » ou « fibres cellulosiques » issues du papier et/ou du carton incluent les fibres cellulosiques ainsi que d’éventuels additifs fixés sur ces fibres, par exemple de l’amidon. De manière générale, les « fines » ou « fines cellulosiques » se distinguent des fibres par leur taille. Typiquement, les fines présentent un diamètre inférieur à 1 micromètre alors que les fibres présentent un diamètre supérieur à 1 micromètre, généralement compris entre 10 et 50 micromètres.
Les charges correspondent aux charges présentes dans le papier et/ou le carton. Il s’agit généralement de charges minérales, par exemple des pigments, du carbonate de calcium, du kaolin...
Récupération de l’amidon
La présente invention concerne un procédé de récupération d’amidon présent dans du papier et/ou du carton de récupération, comprenant les étapes suivantes :
[a] préparation d’une suspension aqueuse A de fibres cellulosiques, de fines cellulosiques et de charges à partir de papier et/ou de carton de récupération,
[b] traitement, par séparation, d’au moins une partie de la suspension aqueuse A et formation de deux fractions B et C :
* une fraction B contenant de l’eau, des fibres cellulosiques, des fines cellulosiques et des charges et éventuellement de l’amidon fixé sur les fibres cellulosiques,
* une fraction C contenant de l’eau, de l’amidon dissous et/ou de l’amidon sous forme colloïdale, des fines cellulosiques et des charges,
[c] séparation de la fraction C, en deux fractions D et E : * une fraction D contenant notamment de l’eau et de l’amidon dissous,
* une fraction E contenant notamment de l’eau et de l’amidon sous forme colloïdale, des fines cellulosiques et des charges,
[d] utilisation de la fraction D :
[dl] pour préparer la suspension aqueuse A de l’étape [a], et/ou
[d2] pour diluer la suspension aqueuse A en fin de l’étape [a],
[d3] pour diluer la fraction B issue de l’étape [b] et/ou
[d4] pour être traitée par une station d’épuration, par exemple pour y produire du biogaz.
Selon ce procédé, l’étape [a] permet d’enrichir la phase aqueuse en amidon libéré sous forme soluble et colloïdale. Les étapes [b] à [d] permettent de déconcentrer l’amidon des circuits du procédé à l’aide d’une boucle d’extraction, et de réduire ainsi l’activité microbienne et ses conséquences sur la productivité.
Ce procédé comprend également une étape [e] relative à l’utilisation de la fraction E : [el] pour être traitée par des installations de fermentation, par exemple pour y produire du biogaz ou des molécules organiques biosourcées, et/ou
[e2] pour être valorisée thermiquement par combustion avantageusement après déshydratation et, éventuellement, mélange avec des DIB (déchets industriels banals) ou de la biomasse, et/ou
[e3] pour être mise en compostage avec des matières organiques, et/ou
[e4] pour être réintroduite dans de la pâte à papier en tête de machine à papier, dans la caisse de tête, par exemple après un éventuel traitement, et/ou
[e5] pour être déposée ou enduite sur une feuille de papier ou de carton, par exemple par size press.
La présente invention concerne en outre l’utilisation de la fraction B pour fabriquer du carton ou du papier, avantageusement du papier pour ondulé ou du carton.
Etape [al
La suspension aqueuse A de fibres cellulosiques, fines et charges est préparée à partir de papiers et/ou de cartons récupérés c’est-à-dire à partir de papier-carton issus des filières de récupération et de tri. Selon un mode de réalisation particulier, elle peut également comprendre des fibres vierges, ces fibres vierges étant directement issues de la fabrication de pâte à papier à partir de bois ou de plante ligneuse. De manière générale, la suspension aqueuse A comprend de l’eau et les constituants du papier et/ou du carton, par exemple des matériaux insolubles, principalement des fibres cellulosiques, éventuellement des fines cellulosiques et/ou des charges (par exemple des charges minérales). La suspension aqueuse A comprend également de l’amidon qui peut être fixé ou non (amidon hydrosoluble, amidon colloïdal et amidon particulaire) sur les fibres et/ou les fines cellulosiques.
La suspension aqueuse A peut notamment être obtenue par trituration de papier et/ou de carton, par exemple dans un pulpeur.
A partir de papier et/ou de carton, généralement sous la forme de balles compactes ou en vrac, la trituration permet de remettre les fibres cellulosiques en suspension dans l’eau. Les fines et charges peuvent être initialement présentes dans le papier et/ou le carton.
De manière avantageuse, la suspension aqueuse A est préparée à partir d’un rapport massique eau / carton et/ou papier compris entre 2 et 100, plus avantageusement entre 10 et 40.
La trituration permet de désintégrer le papier et/ou le carton récupéré pour produire une suspension comprenant les fibres cellulosiques, les fines cellulosiques, les charges, les matières organiques particulaires et colloïdales telles que l’amidon, des sels et diverses matières organiques dissoutes. La pâte résultante comprend majoritairement ces éléments et de l’eau.
La préparation de la suspension aqueuse A est généralement réalisée dans un pulpeur, avec un temps de séjour dans le pulpeur avantageusement compris entre 2 et 120 minutes, plus avantageusement entre 2 et 60 minutes, et encore plus avantageusement entre 10 et 20 minutes.
Un pulpeur correspond à une cuve cylindrique dans laquelle un rotor permet de désintégrer le papier et/ou le carton en présence d’eau. Il peut aussi avoir la forme d’un tambour rotatif avec ou sans organe de délamination à l’intérieur. D’une façon générale, tout organe permettant la mise en suspension par mélange de papier et/ou carton avec de l’eau et appliquant certains effets mécaniques de déchiquetage et/ou de friction pourra être utilisé. Selon la présente invention, les conditions de trituration (temps de séjour, énergie mécanique) ont comme conséquence d’optimiser le défibrage tout en limitant l’hydrolyse microbienne de l’amidon et en favorisant l’extraction de l’amidon colloïdal. Ce principe est contraire aux recommandations de certains procédés de l’art antérieur qui favorisent des temps de séjour plus importants pour favoriser le défibrage et l’hydratation des fibres, sans tenir compte de l’état de l’amidon libéré.
Quelle que soit la technique mise en œuvre, la préparation de la suspension aqueuse A est avantageusement réalisée à une température comprise entre 20 et 70 °C, plus avantageusement entre 40 et 50 °C.
L’étape [a] peut inclure l’addition d’au moins un additif lors de la préparation de la suspension aqueuse A, avantageusement dans un pulpeur. Il peut s’agir d’additifs permettant d’augmenter la quantité d’amidon solubilisé dans l’eau ou d’amidon colloïdal. Ces additifs peuvent également permettre de libérer l’amidon fixé sur les fibres cellulosiques. En résumé, ces additifs peuvent modifier la quantité d’amidon libéré dans l’eau, que ce soit de l’amidon colloïdal ou de l’amidon solubilisé dans l’eau, notamment en influençant la fixation de l’amidon sur les fibres cellulosiques et/ou la taille des particules d’amidon colloïdal. Cependant, dans le procédé selon l’invention, la libération de la totalité de l’amidon fixé sur les fibres n’est pas recherchée, de manière à optimiser son recyclage dans un nouveau cycle de fabrication du papier ou du carton.
Ces additifs peuvent notamment être choisis dans le groupe comprenant les enzymes, par exemple de type amylase.
L’homme du métier saura ajuster la quantité d’additifs en fonction de leur nature.
Une fois formée, c’est-à-dire immédiatement à l’issue de l’étape [a] et avant une éventuelle dilution, la suspension aqueuse A comprend avantageusement entre 1 et 30 % de matières insolubles (fibres, fines et charges), plus avantageusement entre 2 et 5 %, en poids par rapport au poids de la suspension aqueuse A.
A l’issue de l’étape [a], la suspension aqueuse A peut comprendre entre 0,1 et 10 g/L d’amidon, par exemple entre 0,5 et 5 g/L ou entre 1 et 2 g/L.
Comme déjà indiqué, l’amidon peut être fixé sur la matière cellulosique, ou libéré dans d’eau sous forme soluble ou colloïdale. Il s’agit de l’amidon initialement présent dans le papier et/ou le carton recyclé. Il peut également s’agir de l’amidon présent dans l’eau utilisée pour produire la suspension aqueuse A, notamment lorsque la fraction D est utilisée pour préparer la suspension aqueuse A selon l’étape [dl]
A titre d’exemple, la suspension aqueuse A peut contenir 1 à 2 g/L d’amidon soluble et/ou colloïdal lorsqu’elle comprend 2 à 5 % en poids, avantageusement 3 à 5 % en poids, de fibres cellulosiques, fines et charges.
Le pH de la suspension aqueuse A est avantageusement compris entre 6,0 et 8,5, plus avantageusement entre 6,8 et 7,5. Typiquement, il s’agit du pH pendant et à l’issue de l’étape [a].
De manière avantageuse, le procédé selon l’invention comprend des étapes de dilution et/ou de pré-épuration de la suspension aqueuse A. Cette dilution est réalisée préalablement à l’étape [b], c’est-à-dire entre les étapes [a] et [b] du procédé. Elle peut correspondre à l’étape [d2] La pré-épuration de la suspension aqueuse A peut être réalisée à l’aide des techniques papetières conventionnelles destinées à éliminer les contaminants grossiers non cellulosiques (agrafes, plastiques, bois...). Après dilution et/ou épuration, la suspension aqueuse A comprend avantageusement 1 à 5% de matière cellulosique (fibres, fines et charges), plus avantageusement 1 à 4%, et encore plus avantageusement 2 à 3%, en poids par rapport au poids de la suspension aqueuse A. Cette concentration permet d’optimiser l’étape ultérieure [b] d’extraction.
De manière avantageuse, outre l’éventuelle dilution et/ou pré-épuration de la suspension A, le procédé selon l’invention ne comprend pas d’étape intermédiaire ni de stockage entre les étapes [a] et [b]. L’étape [b] est ainsi avantageusement réalisée immédiatement après l’étape [a], avantageusement en continu.
Eventuellement, la suspension aqueuse A peut transiter via un dispositif permettant de gérer les flux avant de réaliser l’étape [b]. Il ne s’agit pas de cuves de stockage (de l’ordre de centaines de mètres cubes) mais d’une cuve de gestion des flux dont le volume n’excède pas une centaine de mètres cubes. Etaye fbj
L’étape [b] est avantageusement réalisée par une technique permettant de séparer la suspension aqueuse A en deux fractions :
* une fraction B contenant majoritairement de l’eau, des fibres cellulosiques, des fines cellulosiques et des charges,
* une fraction C contenant majoritairement de l’eau, de l’amidon sous formes dissoute et/ou colloïdale, des fines cellulosiques et des charges.
L’étape [b] consiste à traiter au moins une partie de la suspension aqueuse A. En général, 1 à 100%, en volume, de la suspension aqueuse A peut être traitée selon l’étape [b], avantageusement, 50 àl00%, plus avantageusement 80 à 100%.
L’étape [b] est avantageusement réalisée pour séparer les fibres cellulosiques de l’amidon soluble et colloïdal.
L’équipement de séparation correspond d’une façon générale à tout dispositif permettant une séparation liquide/solide. Elle est préférentiellement réalisée par une technique, ou une combinaison de techniques, choisie parmi :
des procèdes de pressage par vis (presse à vis), et/ou
des procèdes d’extraction par vis (épaississeur à vis), et/ou
des procédés de lavage (laveur), et/ou
des procédés d’épaississement de type filtration à disques (filtres à disques), et/ou des procédés d’épaississement sur toile simple ou sur toile double, et/ou des procédés d’épaississement sur table plate ou à tambour (tambour épaississeur), et/ou
des procédés de centrifugation.
L’étape [b] peut également être mise en œuvre par toute autre technique permettant de séparer la suspension aqueuse A pour former les fractions B et C.
Certaines technologies sont de type transfert piston du liquide, d’autres ont un effet de re-mélange.
Selon la technologie de séparation choisie, l’homme du métier pourra éventuellement adapter la concentration d’entrée de la suspension aqueuse A, par exemple entre 5 et 50 g/L de matières insolubles ou, par exemple, entre 20 et 50 g/L. La concentration de sortie de la fraction B peut être comprise entre 50 à 450 g/L ou, par exemple, entre 120 et 450g/L.
Différentes technologies citées ci-dessus pourront être associées pour obtenir la séparation désirée. Dans l’art antérieur, ces techniques sont généralement utilisées pour épaissir les suspensions aqueuses de fibres.
Outre les fibres, et éventuellement l’amidon fixé sur les fibres, la fraction B peut également contenir des fines et des charges, par exemple des charges minérales telles que des pigments, du carbonate de calcium, du kaolin... Ces charges proviennent du carton et/ou du papier utilisé pour former la suspension aqueuse A de fibres cellulosiques.
De manière avantageuse, la fraction B comprend 50 à 90 % en poids d’eau, plus avantageusement 70 à 85%, en poids par rapport au poids de la fraction B.
De manière avantageuse, la fraction B comprend 10 à 50 % en poids de matières insolubles (fibres, fines et charges...), plus avantageusement 15 à 30 %, en poids par rapport au poids de la fraction B.
Outre la fraction B, l’étape [b] permet également de former la fraction C. L’étape [b] permet de séparer d’un côté les gros insolubles (majoritairement des fibres) et de l’autre les solubles et/ou petits insolubles (colloïdaux...) dans l’eau et/ou une partie des matières insolubles de petite taille.
Par gros insolubles, on désigne des entités dont la taille est avantageusement supérieure à 100 microns (1 micron = 1 micromètre), plus avantageusement supérieure à 200 microns, et encore plus avantageusement entre 100 et 2000 microns. Par insolubles de petite taille, on désigne des particules dont la taille est avantageusement inférieure à 100 microns, plus avantageusement inférieure à 50 microns, et encore plus avantageusement entre 0,1 et 10 microns. L’amidon colloïdal rentre dans la définition des petits insolubles étant donné qu’il présente une taille avantageusement comprise entre 0,1 et 10 mhi.
De manière générale, dans la description de l’invention, la taille désigne la dimension la plus importante d’une particule, par exemple le diamètre d’un objet sphérique ou la longueur d’objets allongés. La fraction C comprend de l’eau et des composés solubles dans l’eau ou colloïdaux, par exemple de l’amidon solubilisé dans l’eau. Elle peut également comprendre des insolubles de petite taille (taille avantageusement inférieure à 100 microns), par exemple de l’amidon colloïdal, et/ou des charges et/ou des fines cellulosiques.
L’étape [b] de traitement, par séparation, de la suspension aqueuse A en deux fractions est avantageusement réalisée sans concentration préalable. Ainsi, la fraction B représente avantageusement entre 5 et 30% en volume de la suspension aqueuse A, plus avantageusement entre 10 et 20 %, par exemple de l’ordre de 15 %. En outre, la fraction C représente avantageusement entre 70 et 95 % en volume de la suspension aqueuse A, plus avantageusement entre 80 et 90 %, par exemple de l’ordre de 85 %.
L’étape [b] est avantageusement réalisée à une température comprise entre 20 et 70 °C, plus avantageusement entre 40 et 50 °C.
Préalablement à l’étape [c], la fraction C peut subir une filtration sur tamis ou une décantation centrifuge. La filtration sur tamis ou la décantation centrifuge permet de diminuer le taux d’éléments fins (fines et charges) dans la fraction C. Les fines et charges séparées par voie de filtration sur tamis ou décantation centrifuge, peuvent être réintroduites dans la fraction B et/ou utilisées autrement, par exemple en combinaison avec des MEC (micro fibrilles de cellulose) dans la fabrication du papier.
De manière avantageuse, outre l’éventuelle filtration sur tamis ou la décantation centrifuge de la fraction C, le procédé selon l’invention ne comprend pas d’étape intermédiaire entre les étapes [b] et [c]. L’étape [c] est ainsi avantageusement réalisée immédiatement après l’étape [b], avantageusement en continu.
Etape [cl
L’étape [c] est avantageusement réalisée par une technique de séparation, ou une combinaison de techniques, choisie dans le groupe comprenant la microfiltration, l’ultrafiltration, la microflottation, la flottation, la centrifugation et l’ultracentrifugation.
L’étape [c] peut également être mise en œuvre par toute autre technique permettant de séparer la fraction C pour former les fractions D et E.
De manière avantageuse, l’étape [c] est réalisée par microfiltration ou par micro flottation.
Cette étape permet d’extraire de manière sélective dans la fraction C, l’amidon colloïdal accompagné d’une partie des fines et des charges.
Il résulte de l’étape [c]
une fraction D à base d’eau, d’amidon solubilisé, et
une fraction E, à base d’amidon colloïdal, de fines et de charges.
La fraction D comprend majoritairement de l’eau et de l’amidon solubilisé. Elle peut également comprendre de l’amidon colloïdal et/ou des fines et/ou des charges mais en quantités nettement inférieures par rapport à la fraction E.
La quantité d’amidon sous forme soluble dans la fraction D dépend notamment de la composition du papier et/ou du carton recyclé, des conditions de préparation de la suspension A (pulpage), de la quantité d’amidon colloïdal et de la quantité d’amidon fixé sur les fibres cellulosiques de la fraction B.
La fraction E comprend majoritairement de l’eau et de l’amidon colloïdal, des charges et/ou des fines cellulosiques. De manière générale, elle comprend 90 à 99,9 % en poids d’eau, plus avantageusement entre 97 et 98 % par rapport au poids de la fraction E. Elle comprend avantageusement entre 5 et 200 g/L de matière sèche (amidon colloïdal et/ou charges et/ou fines cellulosique), ou plus avantageusement entre 50 et 100 g/L, alors que, à l’issue de l’étape [a], la suspension aqueuse A comprend avantageusement 0,1 à 10 g/L d’amidon total, plus avantageusement 1 à 2 g/L. Dans les 5 à 200 g/L de matière sèche de la fraction E, l’amidon colloïdal représente avantageusement 5 à 100 g/L, plus avantageusement 20 à 100 g/L.
L’étape [c] est avantageusement réalisée à une température comprise entre 20 et 70 °C, plus avantageusement entre 40 et 50 °C.
L’étape [c] peut nécessiter l’ajout d’agents coagulants/floculants, notamment lorsqu’elle est réalisée par micro flottation. Il peut s’agir d’additifs conventionnels, par exemple des sels d’aluminium ou des flocculants organiques.
De manière avantageuse, l’étape [c] ne comprend pas d’étape de dilution. De manière avantageuse, le procédé selon l’invention ne comprend pas d’étape intermédiaire entre les étapes [c] et [d] L’étape [d] est ainsi avantageusement réalisée immédiatement après l’étape [c], sans étape de dilution ou de concentration.
Etape fdl
L’étape [d] consiste à utiliser la fraction D :
[d 1 ] pour préparer la suspension aqueuse A de l’étape [a], et/ou
[d2]pour diluer la suspension aqueuse A en fin de l’étape [a], et/ou
[d3]pour diluer la fraction B issue de l’étape [b] et/ou
[d4] pour être traitée par une station d’épuration, par exemple pour y produire du biogaz.
La fraction D comprend majoritairement de l’eau et de l’amidon solubilisé. Cependant, elle peut également comprendre des composés organiques et des sels solubles dans l’eau, par exemple des produits de décomposition de l’amidon comme des acides carboxyliques.
De manière générale, la fraction D est appauvrie en amidon par rapport à la suspension aqueuse A. A titre d’exemple, elle peut contenir moins de 0,5 g/L d’amidon lorsque la suspension aqueuse A en contient jusqu’à 10 g/L.
Etape [el
La fraction E comprend généralement de l’eau et des insolubles, notamment de l’amidon colloïdal, des fines et des charges. Comme la fraction E comprend de l’eau, elle peut également comprendre de l’amidon solubilisé dans l’eau mais aussi des sels, des résidus de polymères initialement présents dans le papier ou le carton, et de coagulants et flocculants éventuellement ajoutés lors de l’étape [c].
De manière avantageuse, la fraction E comprend 5 à 100 g/L d’amidon colloïdal, plus avantageusement 20 à 100 g/L.
Selon un mode de réalisation particulier, la fraction E peut être utilisée pour être :
[el] pour être traitée par des installations de fermentation, par exemple pour y produire du biogaz ou des molécules organiques biosourcées, et/ou
[e2] pour être valorisée thermiquement par combustion, avantageusement après déshydratation et, éventuellement mélange avec des DIB ou de la biomasse, et/ou [e3] pour être mise en compostage avec des matières organiques, et/ou [e4] pour être réintroduite dans la pâte en tête de machine à papier, dans la caisse de tête, par exemple après un éventuel traitement, et/ou
[e5] pour être déposée ou enduite sur une feuille de papier ou de carton, par exemple par size press.
Les étapes [e4] et [e5] peuvent être éventuellement réalisées en présence de MFC.
Préparation de papier ou de carton
La présente invention concerne également un procédé de préparation d’une feuille de papier ou de carton comprenant les étapes suivantes :
[aa] préparation d’une suspension aqueuse de fibres cellulosiques, fines et charges à partir d’une partie de la suspension A décrite ci-dessus et d’une partie de la fraction B et/ou d’une partie de la fraction E décrites ci-dessus,
[bb] préparation d’une feuille de papier ou de carton à partir de cette suspension aqueuse de fibres cellulosiques, fines et charges,
[ce] avantageusement, enduction de la feuille de papier ou de carton avec une composition comprenant la fraction E décrite ci-dessus et avantageusement un empois d’amidon.
De manière avantageuse, il s’agit de la fabrication de papier pour ondulé ou de carton.
Ce procédé est avantageusement réalisé sur une machine conventionnelle comprenant notamment une caisse de tête, une zone de formation de la feuille, une section de presses, une pré-sécherie, une size-press ou film press, et une post-sécherie
Un mode de réalisation particulier de ce procédé de préparation de papier ou de carton intégrant la récupération de l’amidon selon l’invention est illustré par la figure 1.
Etape faal
Dans un procédé standard de fabrication du papier ou du carton, la préparation de la suspension de fibres cellulosiques, fines et charges est réalisée en mélangeant une suspension fibreuse issue de la fraction A (suspension aqueuse A) et des eaux d’égouttage, avantageusement après épuration, classage et éventuellement raffinage de la fraction A. Les eaux d’égouttage correspondent aux eaux récupérées lors de la formation d’une feuille de papier ou de carton par filtration sur toile. A titre d’exemple, ces eaux peuvent être récupérées au niveau de la zone de formation et/ou au niveau de la section des presses.
Selon l’invention, la suspension aqueuse de fibres cellulosiques est préparée à partir de la fraction B. Elle peut également être préparée en mélangeant une suspension fibreuse issue à partir d’un mélange des fractions A et B et d’eaux d’égouttage, avantageusement après épuration, classage et raffinage de ce mélange de fractions.
La suspension aqueuse comprenant la fraction A et/ou la fraction B peut également contenir tout ou une partie de la fraction E complétée par un système de rétention chimique. Il s’agit alors de la mise en œuvre de l’étape [e4].
Etape fbb 1
L’étape [bb] est une étape conventionnelle de préparation d’une feuille de papier ou de carton.
Etape fcc 1
Une fois formée et séchée, la feuille de papier ou de carton peut être traitée, par exemple par enduction d’une composition comprenant tout ou une partie de la fraction E. Il s’agit alors de la mise en œuvre de l’étape [e5].
L’étape [ce] peut notamment être réalisée à partir d’une composition comprenant tout ou une partie de la fraction E concentrée, c’est-à-dire la fraction E dont une partie de l’eau a été éliminée.
La présente invention concerne également le papier ou le carton obtenu à partir du procédé décrit ci-dessus, avantageusement le papier pour ondulé ou le carton.
L’invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de la figure suivante donnée afin d’illustrer l’invention et non de manière limitative.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 illustre les étapes du procédé de récupération de l’amidon et de préparation du papier ou du carton selon un mode de réalisation particulier de l’invention. Cette figure illustre également l’utilisation des fractions B, C, D et E, notamment par mise en œuvre des étapes [a] à [d] (dl à d4) et l’étape [e] (el à e5).
Les principales étapes de la fabrication du papier ou du carton mettant en œuvre une machine à papier (MAP) comprenant un poste d’enduction (size-press) sont également illustrées par la figure 1. Néanmoins, la récupération de l’amidon selon l’invention n’est pas nécessairement liée à un procédé global incluant la fabrication du papier ou du carton et, également, à l’étape [d4] et/ou [el]. L’unité STEP de la figure 1 peut notamment correspondre à une station d’épuration ou à une installation de fermentation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de récupération d’amidon présent dans du papier et/ou du carton de récupération, selon les étapes suivantes :
[a] préparation d’une suspension aqueuse A de fibres cellulosiques, de fines cellulosiques et de charges à partir de papier ou de carton de récupération,
[b] traitement, par séparation, d’au moins une partie de la suspension aqueuse A et formation de deux fractions B et C :
* une fraction B contenant de l’eau, des fibres cellulosiques, des fines cellulosiques et des charges,
* une fraction C contenant de l’eau et de l’amidon dissous et/ou de l’amidon sous forme colloïdale, des fines cellulosiques et des charges,
[c] séparation de la fraction C, en deux fractions D et E :
* une fraction D contenant de l’eau et de l’amidon dissous,
* une fraction E contenant de l’eau et de l’amidon sous forme colloïdale, des fines cellulosiques et des charges,
[d] utilisation de la fraction D :
[dl] pour préparer la suspension aqueuse A de l’étape [a], et/ou [d2] pour diluer la suspension aqueuse A en fin de l’étape [a], et/ou
[d3] pour diluer la fraction B issue de l’étape [b], et/ou
[d4] pour être traitée par une station d’épuration,
[e] utilisation de la fraction E :
[el] pour être traitée par des installations de fermentation, et/ou [e2] pour être valorisée thermiquement par combustion, et/ou
[e3] pour être mise en compostage avec des matières organiques, et/ou [e4] pour être réintroduite dans la pâte en tête de machine à papier, dans la caisse de tête, et/ou
[e5] pour être déposée ou enduite sur une feuille de papier ou de carton.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape [a] est réalisée dans un pulpeur, avec un temps de séjour dans le pulpeur compris entre 2 et 120 minutes, avantageusement entre 10 et 20 minutes.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape [a] est réalisée dans un pulpeur, à une température comprise entre 20 et 70 °C, avantageusement entre 40 et 50 °C.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la suspension aqueuse A présente, à l’issue de l’étape [a], une concentration en matières insolubles comprise entre 1 et 30 % en poids par rapport au poids de la suspension aqueuse A, avantageusement entre 2 et 5 %, en poids.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape [b] est réalisée par une technique, ou une combinaison de techniques, choisie dans le groupe comprenant : le pressage par vis, l’extraction par vis, le lavage, l’épaississement par filtration à disques, l’épaississement sur toile simple ou sur toile double, l’épaississement sur table plate ou à tambour, et la centrifugation.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape [c] est réalisée par une technique, ou une combinaison de techniques, choisie dans le groupe comprenant la microfiltration, ultrafiltration, la microflottation, la flottation, la centrifugation et l’ultracentrifugation.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de dilution et/ou une étape de pré-épuration de la suspension aqueuse A préalablement à l’étape [b]
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que
l’étape [a] est réalisée dans un pulpeur,
le procédé comprend une étape de dilution et/ou une étape de pré-épuration de la suspension aqueuse A préalablement à l’étape [b],
l’étape [b] est réalisée par séparation liquide/solide,
l’étape [c] est réalisée par microfiltration ou par microflottation.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les étapes [a], [b] et [c] sont réalisées à une température comprise entre 20 et 70 °C, avantageusement entre 40 et 50 °C.
10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que 1 à 100%, en volume, de la suspension aqueuse A sont traités selon l’étape [b], avantageusement, 50 àl00%, plus avantageusement 80 à 100%.
11. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’étape [c] est dépourvue d’étape de dilution.
12. Procédé de préparation d’une feuille de papier ou de carton comprenant les étapes suivantes :
[aa] préparation d’une suspension aqueuse de fibres cellulosiques, fines et charges à partir d’un mélange d’une suspension aqueuse A de fibres cellulosiques et d’une fraction B et/ou d’une fraction E, la suspension aqueuse A et les fractions B et E étant obtenues selon le procédé de l’une des revendications 1 à 11 ,
[bb] préparation d’une feuille de papier ou de carton à partir de cette suspension aqueuse de fibres cellulosiques, fines et charges.
13. Procédé de préparation d’une feuille de papier ou de carton selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’il comprend l’étape suivante :
[cc] enduction de la feuille de papier ou de carton avec une composition comprenant une partie d’une fraction E obtenue selon le procédé de l’une des revendications 1 à 11.
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