LA PRODUCTION DE SUBSTANCES CHIMIQUES ET DE SOUS-PRODUITS
De nombreux agents de blanchiment sont réactifs et présentent des risques pendant le transport; ils sont donc produits sur place ou à proximité. C’est toujours le cas pour le dioxyde de chlore (ClO2), l’hypochlorite de sodium (NaOCl) et les peracides, alors que le chlore (Cl2), l’hydroxyde de sodium ou la soude caustique (NaOH) sont habituellement fabriqués hors site. La résine liquide, dérivée de la résine et des acides gras que l’on extrait pendant la cuisson de la pâte kraft, peut être raffinée sur les lieux ou à l’extérieur. La térébenthine, sous-produit léger de la pâte kraft, est souvent recueillie et concentrée sur place, puis raffinée hors de l’usine.
Le dioxyde de chlore
Le dioxyde de chlore (ClO2) est un réactif gazeux très puissant de couleur verdâtre. Toxique et corrosif, il explose à de fortes concentrations (10%) et se transforme rapidement en Cl2 et O2 en présence d’ultraviolets. Comme il faut le diluer avant de le stocker sous forme liquide, son transport en vrac est impossible.
Le ClO2 est produit par réduction de chlorate de sodium (Na2ClO3) avec du dioxyde de soufre (SO2), du méthanol, du sel ou de l’acide hydrochlorique. Le gaz qui sort du réacteur est condensé et stocké en solution à 10%. Aujourd’hui, les fabriques de ClO2 atteignent une efficacité d’au moins 95%, et les petites quantités de Cl2 qu’elles produisent sont récupérées ou éliminées des gaz de carneau. Des réactions secondaires peuvent se produire, selon la pureté des produits chimiques d’apport, de la température et d’autres facteurs. Les sous-produits sont remis dans le circuit, tandis que les produits chimiques résiduaires sont neutralisés et jetés.
L’hypochlorite de sodium
L’hypochlorite de sodium (NaOCl) est produit par association de Cl2 à une solution diluée de NaOH. Il s’agit d’un mécanisme simple et automatique qui n’exige presque aucune intervention si ce n’est de surveiller la concentration de soude caustique de façon à éviter les résidus de Cl2 dans la cuve.
Le chlore et la soude caustique
Le chlore (Cl2), utilisé comme agent de blanchiment depuis le début des années mille huit cent, est un réactif gazeux très puissant, toxique, de couleur verte, qui devient corrosif en présence d’humidité. Le chlore est habituellement fabriqué sur place par transformation électrolytique de saumure (NaCl) en Cl2 et NaOH, avant d’être livré au client sous forme liquide. Il existe trois méthodes de production industrielle de Cl2: la cellule au mercure, la cellule à diaphragme et, depuis peu, la cellule à membrane. Le Cl2 est toujours produit à l’anode. Il est ensuite refroidi, purifié, séché, liquéfié et acheminé jusqu’à l’usine. Dans les établissements importants ou éloignés, on pourra construire un centre de production à proximité, auquel cas le Cl2 sera transporté sous forme de gaz.
La qualité du NaOH dépend du procédé employé parmi les trois existants. Avec l’ancienne méthode de la cellule au mercure, le sodium et le mercure se combinent pour former un amalgame qui se décompose dans l’eau. Le NaOH qui en résulte est presque pur. L’un des inconvénients de ce procédé est que le mercure contamine le lieu de travail et cause de graves problèmes environnementaux. Le NaOH produit avec une cellule à diaphragme est entraîné par la saumure utilisée et se concentre pour permettre une cristallisation et une séparation du sel. Pour le diaphragme, on se sert d’amiante. C’est avec les cellules à membrane que l’on obtient le NaOH le plus pur. Les ions de sodium traversent une membrane semi-perméable à base de résine, sans les ions de saumure ou de chlore, puis se combinent à l’eau ajoutée dans la chambre cathodique pour donner un NaOH pur. Chaque procédé produit de l’hydrogène, qui est habituellement traité et utilisé dans d’autres opérations ou comme combustible.
La production de résine liquide (tallöl)
La fabrication de pâte kraft à partir d’espèces très résineuses comme le pin produit du savon sodé composé de résine et d’acides gras. Ce savon est recueilli à la sortie des cuves de liqueur noire et des cuves d’écrémage qui interviennent dans la phase d’évaporation pendant la récupération des produits chimiques. Le savon raffiné, ou huile de résine, peut servir d’additif dans les carburants, d’agent de dépoussiérage, de stabilisateur pour les routes, de liant d’asphaltage et de goudron pour les toitures.
A l’usine de transformation, on entrepose le savon dans des cuves primaires pour permettre à la liqueur noire de se déposer au fond. Le savon qui déborde s’écoule dans des cuves secondaires. L’acide sulfurique et le savon décanté passent ensuite dans un réacteur, où ils sont chauffés à 100 °C, agités puis laissés au repos durant une nuit. La résine liquide brute est ensuite décantée dans un bassin pendant une autre journée. La couche supérieure, résine liquide brute sèche, est pompée dans une cuve de stockage afin d’être expédiée. La lignine cuite, déposée au fond, fera partie du lot suivant. L’acide sulfurique résiduaire est pompé dans une cuve de stockage, et la lignine qui a pu être entraînée se dépose au fond. La lignine restée dans le réacteur est concentrée en plusieurs cuissons, dissoute dans de la soude caustique à 20% puis réexpédiée dans la cuve primaire. Dans certains cas, la liqueur noire recueillie et la lignine résiduelle de toutes provenances sont concentrées et employées comme combustible.
La récupération de la térébenthine
Il est possible de récupérer de la térébenthine dans les gaz issus des lessiveurs et dans le concentré des évaporateurs de liqueur noire. Une fois condensés et mélangés, les gaz sont débarrassés de la térébenthine, qui est concentrée de nouveau, extraite et versée dans un décanteur. Dans le décanteur, on retire la partie située sur le dessus pour la stocker, tandis que la partie du fond est renvoyée au séparateur. A cause de sa nocivité et de son inflammabilité, la térébenthine brute est stockée à part, et on la traite habituellement hors site. Tous les gaz non condensables sont recueillis et incinérés dans les chaudières électriques, le four à chaux ou un four spécial. Il est possible de traiter la térébenthine pour la fabrication de camphre, de résines synthétiques, de solvants, de réactifs de flottation et d’insecticides.
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