Aula 10 - Papel e celulose

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Papel e celulose – 09/11/2021
Produtos que podemos obter
Celulose, papel lignina, eucafluff e higiene.
Celulose
Principal componente da parede celular, que dá rigidez e firmeza às plantas. É o entrelaçamento das fibras deste elemento que origina diversos dos nossos produtos.
Industrialmente, é processada para produção de papéis e fibras. Ela também pode sofrer outros tipos de modificações e servir para a elaboração de plásticos.
Produção de diversos produtos absorventes.
Papel
Muitas utilizações e são agrupados em categorias: papel impressa, papelão, papel cartão e papel sanitário.
Lignina
Segundo polímero de fonte renovável mais abundante, presente na madeira eucalipto
Os produtos podem ser usados em adesivo para compensados de madeira em móveis, borracha de pneus e mangueiras industriais, além de termoplásticos, como tubetes para mudas de eucalipto.
Características mundiais
Produção
EUA, China, Canadá e Brasil: 55 da produção global de celulose.
EUA, China e Japão: 50 da produção global de Papel.
Os maiores exportadores de papel são Canadá, Finlândia e Suécia. 
Finlândia uma das maiores empresas do setor.
Consumo
Os maiores consumidores mundiais de papel: EUA e China.
Os maiores importadores de papel: EUA, China e Europa.
Tipos de empresas
Integradas
Produzem a celulose e o papel.
Produtoras apenas de celulose
Destinam a maior parcela da produção para o mercado externo. Vendem a celulose para as produtoras de papel, o que se denomina celulose de mercado.
Produtoras de papel
Maior do segmento. Constituindo se de empresas que compram celulose. Empresas que participam de grandes grupos econômicos e de menor porte.
Papel e celulose
São obtidos a partir das biomassas lignocelulósicas, que são materiais fibrosos, que formam matrizes complexas constituídas de celulose, um rígido polímero de glicose, hemiceluloses, pectinas e outras gomas.
Adicionalmente, essa matriz é impregnada com lignina, a qual pode ser considerada como uma cobertura de resina plástica.
Os materiais lignocelulósicos são encontrados na biomassa vegetal.
A biomassa lignocelulósicas é composta por celulose, que é uma matriz amorfa, que age como uma barreira natural ao ataque de microrganismos e de enzimas. Podemos dizer que essa biomassa é um esqueleto que é circundado pela hemicélula e lignina. 
Celulose
Polímero linear, sua unidade básica é a chamada celobiose (duas moléculas de glicose), alta massa molecular, insolúvel em água, principal componente da parede celular das plantas. Forma ligações β 1,4 glicosídicas.
A celulose quando separada dos outros constituintes do material lignocelulósico•
Apresenta uma grande reatividade governada pela sua estrutura química e física•
Sendo suscetível aos seguintes tipos de reações•
Reações de adição: Os grupos hidroxilas da celulose reagem com diversos agentes de adição•
Reação de substituição: Os grupos hidroxilas podem também ser esterificados ou eterificados•
Reação de degradação quebra da ligação 1 4 glicosídica da molécula da celulose. A degradação produz moléculas com grau de polimerização menor.
Material lignocelulósicos
· Celulose: papel e celulose alfa e derivados de celulose.
· Hemicelulose: álcool, xilitol, ácidos orgânicos e solventes.
· Lignina: aglutinantes, adesivos, dispersantes, plásticos e antioxidantes.
Lignocelulósicos
· Eucalipto (Fibra curta): Fibra mais rígida e dura de resistência mais baixa.
· Pinus (Fibra longa): Fibra mais mole e resistência mais alta.
· Outras fibras: Cana, palha, bambu etc. Não se originam da madeira.
Separação dos materiais lignocelulósicos
Mecânico apenas energia mecânica, baixo custo, alta eficiência, baixa qualidade, elevado consumo de energia•
Físico vapor tratamento a vapor, steam explosion irradiação dos raios gama •
Semi químico poucos reagentes químicos, qualidade maior em relação ao mecânico•
Químico quimicamente desenvolvida com ou sem processos de branqueamentos •
Biotecnológico ainda está em desenvolvimento.
Processos Químicos de separação
· À soda: Usa hidróxido de sódio
· Sulfato ou Kraft: Hidróxido de sódio e Sulfeto de sódio
· Sulfito: sulfitos alcalinos
· Domílio: Cloro
· Organosolv: Organo sulfônicos
Propriedades do material gerado
Pasta mecânica
Resistência física reduzida, baixo custo, boa capacidade de impressão e alta opacidade.
Semi-química
Características bem variadas de processo para processo.
Sulfato ou Kraft
Escura, opaca e bastante resistente.
Etapas da obtenção da polpa de celulose
Descascamento
As cascas possuem teor de fibras relativamente baixo e afetam negativamente as propriedades físicas do produto. Esse equipamento retira a superfície.
Por isso, ocorre a etapa de descascamento, também tem o descascador de tambor.
Picar
Reduzir as toras a fragmentos facilitar processos como digestão etc.• Vão da origem aos cavacos.
Variáveis: direção e velocidade de alimentação do picador, ângulos de corte das facas, velocidade de corte e troca constantes de facas.
Passam por peneiras. Os pedaços adequados para o processo vão para os processos e os pedaços grandes voltam para o picador.
Digestão ou Cozimento (etapa principal)
Cozimento ou digestão da madeira: cozimento da madeira junto ao hidróxido de sódio e sulfeto de sódio, por exemplo, para separar a celulose da lignina. Hidrolise.
Processo em batelada: Cavacos e reagentes são aquecidos através de um programa pré determinado. No qual a temperatura é elevada gradualmente. Durante 50 a 90 minutos até atingir valor próximo de 170 C.
Processo contínuo: Alimentação contínua dos cavacos e o licor no digestor, atravessam zonas de temperaturas crescentes até atingir a zona, de cozimento, onde a temperatura é mantida constante.
1. Impregnação
2. Aquecimento
3. Cozimento
4. Lavagem
5. Resfriamento
Processo Kraft licor de cozimento (branco e negro):
· Licor branco: solução contendo hidróxido de sódio NaOH sulfeto de sódio (Na2S) e outros sais de sódio.
· Licor negro (residual): solução contendo produtos dissolvidos da reação, restos de madeira e reagentes não reagidos.
Período de tempo é determinado pelo tempo que os cavacos atravessam a zona de cozimento, até descarregados, continuamente, do digestor.
Processo Kraft recuperação do licor negro:
Depuração
A massa já cozida transferida para o sistema de depuração. 
Processo mecânico que separa os materiais estranhos às fibras (nós de madeira, pequenos palitos).
O material purificado transferido para os filtros lavadores.
Lavar a massa separando todos os solúveis das fibras de celulose.
A celulose é então encaminhada para o branqueamento ou para fabricação de papel Kraft.
Branqueamento
É a purificação da celulose. 
O teor residual de lignina 5 geralmente) é responsável pela tonalidade da polpa (marrom ao cinza).
A remoção da lignina é necessária não só para se obter uma celulose pura. Também para dar um aspecto de brancura.
Característica fundamental para proporcionar alta qualidade ao produto final. 
Branquear a celulose é levar a fibra ao seu estado natural que é branco. Simbologia das etapas de branqueamento:
As sequências de branqueamento variam em função da disponibilidade de produtos alvejantes e do grau de brancura desejado. 
Intensidade do branqueamento é determinada em função da finalidade a que se destina a celulose.
· O que gera o branqueamento? 
Oxidação ou redução de compostos cromóforos, lignina e outros. Tratamento físico-químico.
Tipos de estágios: 4 estágios CEDD e 3 estágios CEH. Na página 23 do pdf fala cada estágio.
Secagem
Remoção de água por evaporação e vai ter 10% de umidade.
Estocagem
Colocados em fardos para serem comercializados.
Produção de papel
Número menor de etapas.
Desagregação: Os fardos vão ser desintegrado, é realizada para que as filmas se tornem homogêneas.
As partículas mais pesadas vão ser separadas no separador, para tirar os grumos.
Refinador cônico ou máquina de Jordan: Ações mecânicas, aumento da superfície externa da fibra.
Máquina de papel: Permite produzir folha de papel de largura determinada e comprimento infinito, conhecidas como máquinas contínuas. São conhecidas até hoje comomáquinas Fourdrinier ou de mesa plana 1799.
Máquina de papel moderna: Seção de formação, seção de prensagem, seção de secagem, seção de enrolamento ou corte.
Vídeo 1: Explicação do fluxograma.