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    Artigo Técnico/ Technical Article

    ADVANCES IN CNC PRODUCTION
    AND PURIFICATION PROCESSES


    Authors: Jeremy Anderson1, James Lockhart1, Jim Wearing1, David Genders2, Peter Symons2, Erika Milligan2
    1 NORAM Engineering & Constructors Ltd. Vancouver, Canada
    2 Electrosynthesis Company Inc., Lancaster, NY, United States

    O PAPEL vol. 82, N.o 10, pp. 73 – 81 – OCT 2021

    SUMMARY
    Applications for Cellulose Nano Crystals (CNC) are
    being developed, resulting in greater demand for highquality
    CNC. NORAM Engineering & Constructors Ltd. and
    its partners have developed two improvements to the wellknown
    acid hydrolysis pathway: a continuous reactor using
    compressed pulp to improve reaction uniformity and reduce
    the acid:pulp ratio required to achieve adequate wetting,
    and the use of electrodialysis and ion exchange for sulfate
    removal from CNC suspensions.
    Pulp is compressed, resulting in a higher pulp density.
    The compressed pulp exhibits rapid wicking of the acid,
    resulting in a uniformly wetted reaction mixture with ~3x
    less total acid usage and far less mixing energy required. The
    mixture is pumped continuously through a reactor where
    the required residence time at temperature is maintained
    until the reaction of the pulp fibers into CNC is complete.
    By completing the reaction with less acid, the downstream
    washing and neutralizing steps are greatly reduced.
    In order to purify CNC, dialysis is often used to wash out the
    remaining sulfuric acid and other soluble impurities. However,
    the dialysis process requires very large quantities of water to
    adequately remove the acid. NORAM and Electrosynthesis have
    demonstrated the use of bi-polar electrodialysis combined with
    ion-exchange resins to selectively remove sulfuric acid from
    the CNC solution, even at very low residual levels of acid. The
    power requirements for this process are linear with the acid to be
    removed, unlike dialysis which experiences logarithmic drops in
    washing effectiveness as the acid concentration decreases.
    These process improvements have the potential to
    decrease the capital and operating costs of a CNC production
    facility, making it easier for pulp producers to pivot into this
    new and exciting industry.
    Keywords: Cellulose Nano-Crystal, Acid Hydrolysis,
    Continuous Reactor, Electrodialysis, Pilot Plant

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