BIORREFINARIAS

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PAPEL E CELULOSE DERIVADOS DA LIGNINA
INTRODUÇÃO
Desde sua descoberta acidental em 1879, e posterior patente de Carl Dahl em 1884, o processo Kraft tem sido imbatível em termos de promover a separação das fibras de inúmeras matérias primas para a fabricação de polpas celulósicas orientadas à manufatura de variados tipos de papéis, derivados de celulose [1]. 
A celulose é o composto orgânico mais comum na natureza, constituindo entre 40% e 50% de quase todas as plantas. Quimicamente, os componentes da madeira podem ser assim divididos: celulose, lignina, hemicelulose e cinzas (elementos inorgânicos), conforme Figura 1.
Figura 1 Principais componentes da madeira
O processo Kraft é o método predominantemente utilizado para um procedimento importante para a obtenção de celulose, chamado de deslignificação. Essa transformação consiste na remoção do polímero lignina, presente no tecido lenhoso, a fim de disponibilizar as fibras de celulose para fabricação de papel [2]. A principal vantagem dessa técnica é seu ciclo de recuperação dos reagentes químicos, que pode atingir uma eficiência de cerca de 97% [3].
Simplificadamente, o processo, apresentado na Figura 2, se inicia em um digestor, com o cozimento dos cavacos de madeira, dentro de uma solução denominada licor branco, contendo sulfeto de sódio e hidróxido de sódio. Esse tratamento tem o intuito de dissociar a lignina das fibras celulósicas. Ao fim dessa etapa, a celulose é separada, restando o licor preto, solução escura rica em lignina e em produtos das reações ocorridas durante o cozimento [4].
Para garantir a recuperação dos reagentes utilizados, o licor preto é enviado a uma série de tratamentos. Primeiramente, ele é concentrado em evaporadores de múltiplo efeito e, em seguida, queimado em caldeira, formando uma mistura de sais fundidos, denominada smelt [5]. O calor produzido na caldeira é utilizado para geração de vapor que, além de ser usado no aquecimento dos evaporadores de múltiplo efeito, é enviado também a outras partes da fábrica para o reaproveitamento de sua energia [6]. O smelt é, então, dissolvido, produzindo uma solução chamada licor verde. Esse, por sua vez, é submetido ao processo de caustificação e convertido novamente em licor branco, o qual é reenviado à etapa de cozimento, fechando o ciclo de recuperação de licor.
Figura 2 Fluxograma geral do processo Kraft
O setor industrial de produção de celulose e papel é muito sensível às crises econômicas e às dificuldades que elas trazem. Em geral, o setor é sempre um dos primeiros a ser impactado pelas turbulências econômicas e financeiras. Isso porque existe uma fortíssima correlação entre o consumo de papel e as atividades econômicas e o consumo de bens pela Sociedade. Por essa razão, este setor está sempre obstinado na busca de soluções para continuada eficiência em suas operações. Uma das soluções é ampliar a quantidade de produtos obtidos a partir da matéria-prima, a madeira, bem como a partir dos resíduos gerados no processo de obtenção de celulose e papel, pela aplicação do conceito de biorrefinaria [7].
Chama-se de biorrefinaria uma unidade industrial que integra equipamentos e processos de conversão de biomassa, para produzir combustíveis, energia, materiais e produtos químicos. É uma estrutura industrial análoga a uma refinaria, com a diferença de ter como matéria prima processada a biomassa e não petróleo ou gás [8].
Diversos processos podem ser aplicados à madeira e aos resíduos da indústria de papel e celulose, como processos bioquímicos, termoquímicos e químicos. Entre as potencialidades do uso da biorrefinaria no setor podem ser mencionadas uma gama de outros produtos:
· Eletricidade e/ou vapor; biocombustíveis sólidos, líquidos e gasosos e insumos químicos para outros processos industriais, conforme apresentado na Figura 3.
Figura 3 Biorrefinaria em uma indústria Kraft
Começa-se a falar com naturalidade em se produzir em uma fábrica Kraft produtos comerciais para venda como: lignina, xilose, furfural, etanol, metanol, gás de síntese, biodiesel, bioóleo, dimetil éter, nanocristais de celulose, gás carbônico, carbonato de cálcio, etc.
Alguns produtos já têm seu mercado estabelecido, mas são produzidos por outras indústrias, logo a indústria de celulose e papel estará sendo uma nova entrante nesses mercados já competitivos. Em outros casos, a própria indústria de celulose pode usar esses novos produtos internamente, o que pode significar maiores chances de sucesso. É o caso da lignina sólida precipitada do licor residual ou do gás combustível obtido da gaseificação de licor preto ou de resíduos florestais, que pode inclusive virar combustível (sólido ou gaseificado) para o forno de cal, esverdeando ainda mais a matriz energética dessas fábricas, que poderão deixar de usar o óleo combustível fóssil [9].
Apesar das incontestáveis vantagens que as biorrefinarias podem oferecer ao setor de celulose e papel, existem ainda muitas inquietudes, que quando aceleradas ou magnificadas, convertem-se em barreiras para a mais rápida implementação do conceito, como [10]:
· Aumento no valor da biomassa;
· Competição por madeira;
· Rotas não comprovadas ou viabilizadas;
· Falta de incentivos;
· Comparação com outras formas de produção de biocombustíveis;
· Não existe legislação nem política de controle para biorrefinarias;
· Dificuldades de visualização de cenários futuros;
REFERÊNCIAS 
1. Biorrefinarias. Novas alternativas para as fábricas Kraft. C. Foelkel. Grau Celsius. 02 pp. (2012)
2. CORREIA, F. M. Análise de distúrbios de compactação de cavacos de eucalipto em digestores contínuos fase vapor. 2010. 146 f. Dissertação (Mestrado em Qualidade da Madeira; Tecnologia de Celulose e Papel) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2010.
3. MARÍA, P. D. Industrial biorenewables: a practical viewpoint. New Jersey: John Wiley & Sons, 2016.
4. STEIN, F. R. Modelagem da produção industrial de celulose Kraft com modelos aditivos generalizados e redes neurais. 2010. 109 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Tecnologia de Celulose e Papel) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2010.
5. ALVES, E. D. et al. Estudo do processo de obtenção celulose Kraft com ênfase no forno de cal. Revista Liberato, v. 16, n. 26, 2015.
6. PINHEIRO, O. S. Modelagem e otimização do rendimento de uma caldeira de recuperação em uma indústria de celulose Kraft. 2011. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Industrial) - Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, Coronel Fabriciano, 2011.
7. SOUZA, D. T. de; SCHULTZ, E. L.; DAMASO, M. C. T. Potencial da indústria de papel e celulose no contexto de biorrefinaria. Agroenergia em Revista, Brasilia, v. 12, n. 09, p.58-63, set. 2015.
8. JONG, E. DE; JUNGMEIER, G. Biorefinery Concepts in Comparison to Petrochemical Refineries. Elsevier B.V., 2015.
9. STUART. P. R.; EL-HALWAGI, M. M. Integrated Biorefineries: design, analysis and optimization. CRC Press ed. EUA, 2014.
10. FOELKEL, C. As Biorrefinarias Integradas no Setor Brasileiro de Fabricação de Celulose e Papel de Eucalipto. In: FOELKEL, Celso. Eucalyptus Online Book & Newsletter. Online: Abtcp, 2016. p. 2-52.