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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 1 2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CELULOSE E PAPEL ........................ 2 3. ÂMBITO ECONÔMICO .............................................................................. 10 4. CONCLUSÃO ............................................................................................ 12 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................... 13 RESUMO A matéria-prima básica para a produção de papel mais utilizada pelas indústrias por motivos ecológicos e econômicos é a celulose que é obtida através das fibras da madeira. Por meio de um processo que envolve tranformações físicas e químicas a celulose é retirada da madeira e tratada a fim de que seja preparada para a produção de papel. 1 1. INTRODUÇÃO A primeira máquina para fazer papel foi inventada na França por Nicholas-Louis Robert em 1799. Pouco tempo depois, os irmãos Fourdrinier apresentaram o método de produção contínua de papel, aperfeiçoado na Inglaterra. Na segunda metade do século XIX, quando a madeira substituiu trapos na produção de papel, as máquinas “Fourdrinier” ganharam mudanças importantes. Os avanços na composição química do papel transformaram a sua fabricação, que ganhou escala industrial. As máquinas se modernizaram e atingiram alto grau de automação e produtividade. No Brasil, o papel começou a ser fabricado em 1809, no Rio de Janeiro. E chegou a São Paulo com o desenvolvimento industrial proporcionado pela vinda de imigrantes europeus para trabalhar na cultura do café. Em sua bagagem, eles trouxeram conhecimento sobre o processo de produção de papel. Após certo tempo e desenvolvimento tecnológico, foi iniciada, em 1889, a mais antiga fábrica de papel em funcionamento. A empresa Melchert & Cia deu início ao empreendimento que continha uma fábrica abastecida pela energia hidráulica proveniente do rio Tietê e funciona até os dias de hoje. A matéria-prima básica da indústria de papel é a celulose, e seu meio principal de obtenção é a madeira. 1.1. A Celulose A celulose é um polissacarídeo (similar ao açúcar) que é o principal componente da parede celular das fibras das plantas. Junto com a lignina, as resinas e os minerais (compostos inorgânicos), a celulose é um dos compostos que constituem a madeira - cerca de 50%. As moléculas de celulose, agrupadas pela lignina (polímero amorfo que conferem firmeza e rigidez ao conjunto de fibras da madeira), formam feixes de fibras que constituem as células vegetais que compõem as fibras presentes na madeira. Existem dois tipos de fibras de celulose, celulose de fibra longa, e de fibra curta. A celulose de fibra longa é extraída principalmente do pinus. A celulose de fibra curta é extraída principalmente do Eucalipto, espécie mais utilizada para fabricação do papel no Brasil. Esse tipo de celulose proporciona um papel de melhor formação, é o papel usado para impressão, cópias, escritas. 2 Toda a produção de celulose vem de madeira proveniente de plantios renováveis de eucalipto. Em relação aos outros tipos de árvores o eucalipto tem a vantagem de crescer rapidamente e estar pronto para a colheita depois de apenas sete anos em média. O objetivo do processo industrial é extrair a celulose da madeira, na forma de uma pasta separando-a da lignina, resinas e minerais, as quais são usadas na geração de energia elétrica pela própria fábrica. A Lignina é o principal resíduo das indústrias de papel e celulose; tem um alto poder calorífico e a solução alcalina onde ela está dissolvida é utilizada como combustível nas caldeiras para geração de energia. 2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CELULOSE E PAPEL Figura 1: Representação esquemática da cadeia de produção macro de papel e celulose. 3 Figura 2: Diagrama de blocos da produção da celulose e papel. 2.1. Colheita e Descascamento da Madeira O processo de produção de papel e celulose se inicia pela etapa da colheita da madeira, onde esta é cortada e passada pelos descascadores; por meio dos descascadores ocorre a eliminação da casca, folhas, galhos, areia e demais impurezas no próprio local da colheita. O processo de descascamento é necessário, por se tratar de um material fibroso que traz impurezas de difícil eliminação para o produto final, além disso a casca também não possui valor comercial, apenas servirá como adubo para as mudas subsequentes. 2.2. Produção de Cavacos Após o processo de descascamento, é realizada a picagem para facilitar a dosagem da madeira no digestor e assim possibilitar uma incorporação mais efetiva dos produtos químicos de cozimento pois são fatores que influenciam na qualidade da polpa. É necessário que a madeira picada/cortada, mais 4 conhecida como cavacos, tenha dimensões (de 5 a 50mm) limitadas e uniformes. 2.3. Peneiramento Os cavacos provenientes dos picadores apresentam uma variedade de tamanhos e espessuras que podem acarretar queda na qualidade do produto final e possível economia nos digestores. Desse modo, a etapa do peneiramento facilita na remoção de materiais grossos dos cavacos ou outros materiais contaminantes. Figura 3: Representação esquemática da produção dos cavacos. 2.4. Cozimento Nessa etapa, o objetivo é dissociar a lignina existente entre as fibras da madeira. Os cavacos são submetidos ao processo kraft, que consiste em uma ação química que visa dissolver a lignina por meio de um licor branco (hidróxido de sódio e sulfeto de sódio) e vapor de água dentro de um reator contínuo chamado de digestor, com temperatura, pressão e tempo de residência controlados ( de 2 a 3 horas). Neste processo usa-se uma pré-hidrólise, para remover as pentosas e as polioses, que é seguida por um tratamento de sulfatos, seguido de um alvejamento em várias etapas. 2.5. Lavagem da Polpa Marrom Ao sair do reator de cozimento a pasta de celulose ainda apresenta licor preto e fibras, impregnados com lignina, por isso é submetida a uma lavagem com água quente, a fim de retirar tais resquícios, e assim o licor preto é encaminhado para o processo de recuperação enquanto as fibras são enviadas 5 para o branqueamento. Outra vantagem da lavagem é que ela reduz o consumo de alvejante utilizado no branqueamento. O licor de cozimento usado (licor negro ou lixívia negra) é bombeado para a estocagem para aguardar a recuperação das substâncias dissolvidas mediante evaporação e, depois, a combustão da matéria orgânica dissolvida nas fornalhas de recuperação para reutilização no processo. A polpa lavada passa para a sala das peneiras, onde atravessa grades, calhas de sedimentação, peneiras, que separam quaisquer lascas de madeira não cozida[1]. 2.6. Recuperação do Licor Preto O licor preto gerado no cozimento pode, a partir de tratamentos químicos, voltar na forma de licor branco para o cozimento de cavacos. Mas este resíduo antes de ir para a caldeira de recuperação deve passa por evaporadores para que sua concentração possa ser elevada, uma vez que baixas concentrações inviabilizam o processo de recuperação. Após a passagem pelos evaporadores, a concentração que era cerca de 14% de sólidos passa a ser acima de 80% de sólidos. Na caldeira de recuperação o licor preto concentradoé pulverizado através de bicos injetores. As gotas formadas entram em contato com o ar de combustão, sofrendo o processo de secagem e combustão, nessa etapa grande parte da água presente no licor é evaporada[1]. Na caldeira de recuperação o licor preto gerado é tratado com CaO e Na2CO3, recuperando assim o NaOH que é ingrediente do licor branco usado no cozimento. Reação I: CaO + H2O → Ca(OH)2 + 270 kcal/Kg de CaO Reação II: Ca(OH)2 + Na2CO3 ↔ 2NaOH + CaCO3 2.7. Branqueamento Pode-se considerar o branqueamento como sendo uma continuação da deslignificação iniciada no cozimento, utilizando-se para isso o cloro e seus compostos (hipoclorito e dióxido de cloro) e também, a soda cáustica. 6 A polpa lavada passa para a sala das peneiras, onde atravessa grades, calhas de sedimentação e peneiras, que separam quaisquer lascas de madeira não cozida, após o que entra nos filtros e espessadores. A polpa espessada é em seguida alvejada, usando pelo menos um estágio a dióxido de cloro, seguido de neutralização e tratamento a hipoclorito de cálcio. Na etapa do branqueamento há remoção, através de agentes oxidantes, da lignina restante na polpa celulósica a fim de obter uma polpa com maior alvura (grau de reflectância da luz). Depois de alvejada a polpa é lavada e reespessada, sendo preparada para formar folhas secas. As técnicas modernas de branqueamento, no entanto, utilizam um processo denominado de deslignificação com oxigênio ou pré-branqueamento, que permite reduzir o teor de lignina da polpa, antes de receber os compostos químicos oxidantes. Além desta técnica já foram utilizados outros agentes branqueantes, como o ozônio e peróxido de hidrogênio. 2.8. Secagem Antes de iniciar o processo de secagem, a polpa celulósica passa por um novo processo de depuração semelhante ao da polpa marrom saída do digestor. A formação das folhas é feita num espessador a úmido constituído, essencialmente, por um cilindro que mergulha numa cuba, ou tanque, cheia de polpa, por uma correia sem fim em feltro, que arrasta a folha de polpa através de rolos de secagem e, depois, através de rolos de prensagem. As lâminas contêm de 35 a 45% de fibra seca ao ar. Estas folhas “úmidas” são empilhadas em prensas hidráulicas e sujeitas a pressões até 3.000psi (204 atm). O produto resultante contém de 50 a 60% de fibra seca ao ar. O processo de secagem logo após o branqueamento é feito para fins de transporte das folhas de celulose para as fábricas de papel e outros materiais. Caso a fábrica de papel funcione juntamente com a de celulose, após o branqueamento a celulose já é diretamente conduzida para a etapa de produção do papel. 7 Figura 4: Principais unidades do fluxograma do processo de papel e celulose. 2.9. Produção de Papel A fabricação e os usos do papel à partir celulose, branqueada ou não, é empregada na fabricação de inúmeros tipos de papel. De acordo com sua finalidade, os papéis podem ser classificados em papéis para impressão (acetinado, bíblia, bouffant, couché, imprensa, jornal, mimeógrafo, monolúcido, offset); papéis para escrever (apergaminhado, correspondência aérea, segundas-vias); papéis para embalagem (manilhinha ou de padaria, manilha, tecido, hamburguês, havana, HD, LD, macarrão); papéis para fins sanitários (higiênico, toalha, guardanapo, lenço); cartões e cartolinas; papéis especiais (base para carbono, cigarros e afins; crespado; para desenho; heliográfico; absorventes e filtrantes) e, também, papéis não classificados (kraft especial para cabos elétricos, fios telefônicos e condensadores). Para fazer o papel, a polpa de celulose ainda deve passar por várias etapas até a obtenção final do produto, o papel. 2.9.1. Fourdrinier ou Máquina de Papel a Dois Fios A suspensão de celulose sai do contentor num fluxo controlado e consistente para o fio. O fio é uma matriz ou crivo com finos orifícios para permitir que a suspensão inicie o processo de drenagem e permita que as fibras sejam formadas num tapete entrecruzado. O fio corre aproximadamente na mesma velocidade quando o jato flui na suspensão que determina a formação de fibras na camada entrecruzada e coesa, à medida que a água na suspensão começa a drenar. A maioria das fibras orienta-se na direção da passagem no fio. O que produz papel com uma resistência maior na direção da 8 máquina, em comparação com a direção transversal. Se o processo de drenagem for apenas apoiado na gravidade, a camada de papel resultante terá duas distintas superfícies. Para evitar a produção de papel com dois lados, um segundo fio atinge o topo da suspensão à medida que passa no fio inferior. O uso de lâminas de drenagem e de caixas de sucção permite a drenagem do lado superior da suspensão, igualando a distribuição de fibras finas e reduzindo o acabamento dupla-face. A secção de fio aumenta o conteúdo seco de 1% para 16-19%. 2.9.2. Seção de Pressão Assim que a formação de folhas de papel estiver estabelecida, tem lugar mais uma remoção de água na secção de pressão da máquina de papel. A folha de papel, que ainda tem um elevado conteúdo de água, passa entre uma série de grandes rolos de aço que exercem uma compressão na folha para apertar outras quantidades de água. A rede de papel é segurada numa “sanduíche” de material absorvente à medida que passa entre os rolos de compressão em aço. O material de feltro, na forma de cintos contínuos, atua como papel mata-borrão para absorver a água, e as caixas de vácuo extraem a água dos feltros, antes de chegar à folha de papel na próxima rotação. No final da seção de pressão, o conteúdo seco aumentou para 40-50%. A folha de papel pode agora ser auto apoiada. 2.9.3. Seção do Secador Para estabelecer a quantidade final de humidade do papel, uma quantidade de água é removida por meio da evaporação. A seção do secador é composta por uma série de cilindros aquecidos a vapor, nos quais a rede de papel passa. Os cilindros estão dispostos de forma a que a rede de papel entre em contato primeiro com um lado do papel, e a outra assegure a drenagem. A rede de papel poderá ser apoiada durante esta fase ou poderá ser auto apoiada, dependendo da concepção do equipamento. O apoio aumenta o contato e a transferência de calor, bem como assegura um desempenho de elevada velocidade. O papel poderá tomar diferentes caminhos a partir desta etapa para os fins desejados. Para produtos para publicação, uma calandra poderá ser o que seja apenas necessário para produzir o produto final. Uma 9 calandra é composta por vários rolos em aço que entram em contato com cada lado do papel para amolecer as fibras superiores da superfície. Uma calandra suave tem dois pares de rolos em aço, um rolo em cada par é coberto com um plástico suave e cada par encontra-se disposto de forma a que ambos os lados do papel entrem em contato com cada um dos rolos. O emparelhamento do rolo suave com um rolo rígido produz forças friccionais diferentes no papel e desenvolve um ligeiro efeito de brilho ao amolecer as fibras de papel. O papel exige que mais processos para o produto final é enrolado numa bobina em aço para produzir as chamadas “bobinas mãe” ou “tambores”. Por fim, o conteúdo seco é de 90-95%, dependendo do tipo de produto produzido. 2.9.4. Revestimento Para a produção de papel que exija uma elevada qualidade e brilho, bem como uma vida mais longa e uma superfície superior de impressão, poderá ser adicionada uma camada de revestimento ao papel base produzido na máquina de papel. A camada de revestimentoé principalmente composta por caulino (Argila da China), carbonato de cálcio (CaCo3). Os agentes de ligação são necessários para assegurar o material fino e em pó do caulino e o carbonato de cálcio adere ao papel base para formar uma camada coesa. Outros materiais podem também ser adicionados para aumentar a aparência do papel. Estes trabalhos por conversão de luz ultravioleta em espectro visível, adicionando uma aparência azul-branca ao papel. A aparência final do papel poderá ter um acabamento brilhante ou opaco, dependendo dos processos posteriores. 2.9.5. Máquina de Revestimento Na maior parte dos processos de produção de papel para publicação, o revestimento poderá ser aplicado numa de duas formas, ou numa combinação de dois métodos. O revestimento por filtro aplica uma espessura de volume regulado no papel base. A camada de revestimento segue os contornos do papel base, produzindo uma camada de espessura constante de revestimento. O revestimento por lâmina aplica uma espessura de revestimento do volume final pretendido. O revestimento em excesso é crivado do papel base por meio de uma lâmina, deixando uma camada suave de revestimento na superfície. Em ambos os métodos, primeiro um lado do papel é revestido e seco, e depois 10 o segundo lado é trabalhado da mesma forma. A secagem é conseguida por meio de secadores por infravermelhos e por flutuação de ar, dependendo do fabricante do equipamento. 2.9.6. Calandragem Para dar ao papel o seu acabamento final, o papel é calandrado. O trabalho de calandragem corresponde à correção de quaisquer ligeiras anomalias na estrutura do papel e à adição de um acabamento final ao papel. Para o papel revestido, a calandragem procede a um polimento da superfície de revestimento para proporcionar uma suavidade e um acabamento brilhante à especificação exigida. Para papel SC (Supercalandrado), o mesmo caulino e carbonato de cálcio usados para o revestimento, são integrados com a celulose na fase de mistura (a camada fibrosa), antes da chegada ao contentor da máquina de papel. Durante a formação da folha de papel, estes minerais são distribuídos pela estrutura do papel, com uma maior quantidade a passar para as superfícies exteriores do papel. Estes minerais, com as fibras de papel na superfície do papel, são orientadas para uma estrutura consolidada pela pressão e pelo calor. O resultado é uma superfície brilhante e uniforme, adequada para uma impressão offset e rotogravura. 2.9.7. Corte em direção longitudinal e enrolamento Após um controle final do papel por meio de análises laboratoriais, o papel, que se encontra na forma de uma bobina mãe ou tambor, tem de ser cortado e enrolado até atingir os requisitos do utilizador final. Programas de computador são usados para auxiliar a planejar o corte da bobina mãe, no sentido de maximizar o papel disponível, com perdas de papel mínimas. 3. ÂMBITO ECONÔMICO Altos investimentos da indústria e o desenvolvimento econômico do Brasil tiveram impactos expressivos na produção de celulose na última década. O segmento praticamente dobrou o volume de celulose produzido nesse período, com um crescimento médio de 6,5% ao ano. 11 Em 2008, o setor teve uma grande conquista: alcançou o posto de quarto produtor mundial de celulose – atrás apenas de Estados Unidos, Canadá e China. Já em 2011 a desvalorização do real em relação ao dólar causou expressivas mudanças no mercado de papel e celulose devido ao preço baixo. As principais indústrias do setor tiveram prejuízos na ordem de milhões de reais já que os principais mercados importadores aproveitaram para fazer estoques e compraram mais durante a desvalorização. Na figura abaixo nota- se um aumento das exportações de 2010 para 2011. Além dos prejuízos, a baixa no preço resultou também numa maior competitividade entre as industrias do setor. Figura 4 : Resultados das Vendas de Celulose durante a desvalorização do real. O recorde foi obtido em um período adverso, durante a crise financeira internacional. A posição foi mantida em 2009, quando o setor produziu 13,5 milhões de toneladas de celulose. Em 2010, como se observa na Figura 5 abaixo, a produção brasileira de celulose chegou a 14 milhões de toneladas. 12 Figura 5 : Produção Brasileira de Celulose nos últimos dez anos. Para reparar os danos e recuperar os prejuízos, em meados de 2012, produtores de papel-cartão, muito utilizado na confecção de embalagens, tentaram um reajuste superior a 10%, mas não conseguiram aplicá-lo integralmente. Em 2013 o reajuste de preço será de até 12%, para diferentes tipos do produto, tais índices serão integralmente aplicados, resultando em menor flexibilidade das indústrias papeleiras nas negociações. 4. CONCLUSÃO O processo de produção de papel consiste em transformações físicas e químicas. A madeira passa por diversas etapas de processamento que foram aqui descritas, e finalmente a celulose é extraída da mesma, e preparada para que seja possível produzir papel. 13 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Disponível em : {http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeokwAA/fabricacao- celulose} acesso em janeiro/2013. Disponível em :{ http://www.sca.com/Global/Publicationpapers/pdf/Brochures/Papermaking.pdf?} acesso em janeiro/2013. Disponível em : {http://brasileconomico.ig.com.br} acesso em janeiro/2013. SHREVE e BRINK Jr. Diponével em : {http://pt.scribd.com/doc/35809498/Celulose-Papel-1} acesso em janeiro/2013.
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