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Produção de Papel
Processos Químicos de Produção
Caique Oliveira
1°/2020
Produção de papel
Qual a origem do papel?
Como ele é fabricado?
Você já viu este símbolo? O que ele significa?
Produção de papel
Introdução 
▪ Representações de objetos - egípcios – pedra 6500 anos;
▪ Babilônicos – 3500 - tábuas de argila
▪ Egípcios – papiro – tiras extraídas dos caules de uma planta muito
abundante nas margens do rio Nilo.
▪ No século 2°, o papiro fazia tanto sucesso entre gregos e romanos, que
os mandatários do Egito decidiram proibir sua exportação, temendo a
escassez do produto.
▪ Materiais alternativos ao papiro - Pérgamo - Antiga Grécia (hoje,
Turquia) encontrado o pergaminho, obtido da parte interna da pele do
carneiro.
▪ O pergaminho, entretanto, não era liso e macio o bastante para
resolver o problema dos chineses, que praticavam a caligrafia com o
delicado pincel de pelo, inventado por eles ainda no ano 250 a.C. —
só lhes restava, assim, a solução nem um pouco econômica de
escrever em tecidos como a seda. E tecido, naqueles tempos antigos,
podia sair tão caro quanto uma pedra preciosa.
Produção de papel
▪ Ano 105 a.C. o oficial da corte chinesa Tsai Lun anunciou ao
imperador a sua invenção. Tratava-se, afinal, de um material muito
mais barato do que a seda, preparado sobre uma tela de pano esticada
por uma armação de bambu. Nessa superfície, vertia-se uma mistura
aquosa de fibras maceradas de redes de pescar e cascas de árvores.
▪ 750 d.C., dois artesãos da China foram aprisionados pelos árabes e a
liberdade só lhes seria devolvida com a condição: de que eles
ensinassem a fabricar o papel que assim iniciou sua viagem pelo
mundo.
▪ 1286 d.C. – italianos – papel a base de fibras de algodão e de linho.
▪ 1719 – papel obtido pela madeira – mas limitação estética – folha
escura (parda).
▪ 1744 – Carl Scheele – isolou a molécula de cloro e revelou seus
efeitos alvejantes – papel branco com madeira.
Introdução 
Produção de papel
Panorama 
Principais produtores papel – mil toneladas - 2016 Principais produtores celulose – mil toneladas - 2016
Produção de papel
Panorama 
Balança comercial do papel – milhões de US$
Produção de papel
Panorama 
Área plantada com pinheiros no Brasil - 2016 Área plantada com eucalipto no Brasil - 2016
Produção de papel
Panorama 
Papel – número de estabelecimentos por estado - 2016
Produção de papel
Matéria-prima principal 
A fabricação de papel tem como principais matérias-primas as
fibras vegetais. A fonte de fibras mais usada para compor a pasta
celulósica é a madeira. Existem dois tipos de madeiras
amplamente empregadas: as gimnospermas ou coníferas como o
pinheiro, por exemplo, e as angiospermas ou folhosas como o
eucalipto. A principal diferença entre estes dois tipos de madeira
está no comprimento da fibra, sendo nas coníferas maior do que
2 mm e nas folhosas maior do que 0,65 mm.
Produção de papel
Matéria-prima principal 
▪ São fibras longas — têm maior valor de mercado e são
mais escassas;
▪ Conferem maior resistência mecânica — são próprias
para papéis de embalagens;
▪ Menor rendimento (± 48%).
▪ São fibras curtas;
▪ Maior rendimento (> 50%);
▪ Mais macias;
▪ Maior opacidade (filme mais fechado);
▪ Menor resistência mecânica — são próprias para
papéis de impressão e escrita.
Produção de papel
No Brasil, o controle do manejo florestal é realizado por várias
instituições, dentre as quais destacam-se o Conselho Brasileiro de Manejo
Florestal — FSC Brasil, que tem como principal objetivo promover o
manejo e a certificação florestal no território brasileiro, que é uma
ferramenta voluntária que atesta a origem da matéria prima florestal em
um produto e garante que a empresa ou comunidade maneja suas florestas
de acordo com padrões ambientalmente corretos, socialmente justos e
economicamente viáveis, segundo informações do próprio órgão. Quando
determinada empresa participa do programa da FSC Brasil e está
certificada, seus produtos recebem o selo FSC indicador de que a madeira
utilizada na sua produção tem manejo florestal.
Matéria-prima principal 
Produção de papel
Composição química da madeira
A celulose é um polímero linear de glicose
de alto peso molecular, formado de ligações
beta-1,4 glicosídicas, insolúvel em água, de
incolor a branco, cujo principal componente
da parede celular da biomassa vegetal
(representa cerca de 50% do peso do
vegetal).
A hemicelulose refere-se a urna mistura de polímeros polissacarídeos de baixo peso
molecular, que estão intimamente associados com a celulose no tecido das plantas
(representa cerca de 20% do peso do vegetal). Estes polissacarídeos incluem substâncias
pécticas e diversos açúcares, tais como: D-xilose, D-manose, D- glicose, D-galactose etc.
Produção de papel
A lignina é constituída por polímeros amorfos de
composição complexa e não totalmente caracterizada.
Apresenta grupos fenólicos na sua estrutura e cor variável
entre esbranquiçada e marrom. É considerada o ligante
que mantém as fibras unidas na estrutura da madeira, isto
é, a lignina confere firmeza e rigidez ao conjunto de
fibras de celulose. É resistente à hidrólise ácida e possui
alta reatividade com agentes oxidantes. Representa de
15% a 35% do peso do vegetal.
Composição química da madeira
Produção de papel
Os constituintes minoritários incluem os mais diversos
compostos orgânicos e inorgânicos. Eles se dividem em duas
classes: extrativos e não extrativos. A primeira engloba
materiais conhecidos como extrativos por serem extraíveis
com água, solventes neutros ou volatilizados a vapor. A
segunda classe engloba materiais que não são extraíveis com
os agentes anteriormente mencionados e são representados por
compostos inorgânicos, proteínas e substâncias pécticas.
Representam até 10% do peso do vegetal .
Composição química da madeira
Produção de papel
Processo de obtenção do papel
O papel é produzida industrialmente a partir das fibras de
celulose retirada dos troncos das árvores (95% de toda produção
mundial), de folhas (sisal), frutos (algodão) e rejeitos industriais
(bagaço de cana, palha de arroz etc). As demais matérias-primas
(ou insumos) são a água e outros produtos químicos, a depender
do processo de obtenção de celulose em questão.
Processos pasta 
de celulose
Separar as fibras 
de celulose da 
lignina
Branquear as 
fibras ao final
Método termoquímico-
mecânico: atrito para
desagregação das fibras é
facilitado pela saturação das
fibras com vapor d'água e
adição de produtos
químicos. Os processos são
denominados "Kraft ou
Sulfato" ou "Sulfito", a
depender dos reagentes
químicos utilizados.
Produção de papel
Processo de obtenção do papel
Extração e transporte da madeira
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
A palavra Kraft é de origem sueca e alemã, que significa força, resistência. A química do processo Kraft consiste
em atuar sobre a madeira na forma de cavacos com a combinação de dois reagentes químicos: o hidróxido de
sódio (NaOH) e o sulfeto de sódio (Na2S), cuja combinação é chamada de licor branco, que resulta na dissolução
da lignina e liberação das fibras. O processo pode ser exemplificado de maneira simplificada por meio da equação
a seguir:
O processo apresenta como subproduto o denominado licor negro, que contém a parte dissolvida da madeira
(lignina e extrativos), combinada com os reagentes químicos utilizados no início do processo. Por razões
econômicas e ambientais, o licor negro é reaproveitado em um processo denominado Recuperação de Produtos
Químicos, que consiste em queimar, na caldeira de recuperação, o licor negro previamente concentrado a 60% de
sólidos e enriquecido em sulfato de sódio (Na2SO4).
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
1 – Preparação da Madeira
Produção de papel
A madeira extraídada floresta sob a forma de toras, antes de ser
utilizada na produção de celulose, deverá ser descascada, devido a
vários fatores, tais como:
•A casca contém pouca quantidade de fibras;
• Causaria maior consumo de reagentes químicos nas etapas de
polpeamento químico e de branqueamento da polpa;
• Ocuparia espaço útil nos digestores (diminuindo a produtividade);
• Dificultaria a lavagem e depuração da polpa;
• Diminuiria as propriedades físicas do produto final;
• Prejudicaria o aspecto visual da pasta (aumento de impurezas).
Processo Kraft ou Sulfato
1 – Preparação da Madeira
Descascamento
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
1 – Preparação da Madeira
A casca gerada nos processos de descascamento é formadora de húmus para o solo, se a madeira é descascada na floresta.
No entanto, se for descascada na indústria, a casca causará problemas de disposição, uma vez que ela representa cerca de
10% a 20% do volume total da madeira utilizada. Transportar a casca para aterro florestal seria muito dispendioso, face à
sua baixa densidade aparente. A alternativa lógica de eliminação das cascas é a queima em fornalhas apropriadas para a
geração de vapor (fornalhas de biomassa), uma vez que o seu poder calorífico é da ordem de 4000 kcal/kg de base seca.
Descascamento
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
1 – Preparação da Madeira
O início do processo de fabricação de celulose é marcado pelo
manuseio das toras de madeira descascadas e em dimensões de
até 3 m de comprimento e diâmetro variável de 7 cm a 40 cm.
As toras descascadas são descarregadas dos caminhões que as
transportaram, lavadas e, por esteiras, são levadas a um picador.
Antes da alimentação no picador, as toras devem ser lavadas
para a retirada de areia ou terra nelas contidas, visando diminuir
o desgaste das facas do picador. Além disso, a madeira úmida é
mais facilmente cortada, diminuindo, desta forma, o consumo
energético e o risco de quebra das facas.
Picagem
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
1 – Preparação da Madeira
Picagem
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
1 – Preparação da Madeira
Classificação
A transformação da madeira em cavacos aumenta a
superfície de contato, de modo a facilitar o cozimento que
ela sofrerá na sequência. A classificação dos cavacos
obtidos no picador acontece numa peneira vibratória, que
descarta os muito grandes ou muito pequenos para serem
utilizados em uma caldeira auxiliar como biomassa
combustível. Os cavacos com a dimensão ideal seguem,
por uma esteira, para dentro de um digestor, onde será
realizado o cozimento.
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
2 – Cozimento dos cavacos de Madeira
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
2 – Cozimento dos cavacos de Madeira
Os cavacos de madeira são submetidos à ação química do licor
branco (composto por soda cáustica e sulfeto de sódio) e vapor
de água dentro de digestores, onde permanecem por cerca de
duas horas à temperatura de até 170°C. Nessa etapa, o objetivo
é dissociar a lignina existente entre as fibras da madeira. Estas
fibras são a celulose propriamente dita. Assim, temos:
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
3 – Lavagem alcalina
Após o cozimento, a massa dos digestores é mandada
para a depuração grossa (ação de peneiramento), em que
são retirados os nós da madeira e os cavacos não cozidos
na massa.
Depuração -
peneiramento
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
3 – Lavagem alcalina
A seguir, ela vai para um sistema de lavagem em
filtros rotativos a vácuo (com dois ou três estágios de
lavagem), gerando o licor negro fraco. Depois de
lavada, segue para outro sistema de depuração
(constituído de peneiras vibratórias ou hidrociclones)
e, na sequência, para um espessador, para aumentar
sua consistência. A massa espessada segue
diretamente para a produção de papel ou então para
processos intermediários de branqueamento.
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
3 – Lavagem alcalina
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
4 – Tratamento do licor
O licor negro fraco (com 16%-18% de teor de sólidos) obtido durante
a lavagem é convertido em licor negro forte mediante um sistema de
concentração de múltiplos estágios, o qual, após atingir uma
concentração de até 80%, segue para uma fornalha de recuperação,
onde é queimado. Da queima deste licor negro forte resultam sais
fundidos que se depositam no fundo da fornalha na forma líquida.
Estes sais, constituídos principalmente de carbonato de sódio
(Na2CO3) e sulfeto de sódio (Na2S), são conduzidos por escoamento
ao interior de tanques que contêm licor branco fraco, e resultam em
uma solução denominada licor verde, pois possui tonalidade
esverdeada devido à presença de sais de ferro II.
O licor verde é convertido em licor branco
mediante a adição de cal (Ca(OH)2,), em uma
operação denominada caustificação, segundo a
reação:
O licor branco usado no processo Kraft contém
NaOH e Na2S numa proporção típica de 5:2 com
pH de 13,5 a 14. Usualmente, as perdas de enxofre
e soda no processo são supridas pela adição de
sulfato de sódio à fornalha de recuperação (junto
com o licor negro forte), de modo que na zona de
redução da fornalha ocorra a seguinte reação:
Produção de papel
A unidade de recuperação de uma indústria de celulose com
processo Kraft possui três setores básicos:
• Fornalha de recuperação — equipamento onde é queimado o
licor negro concentrado (60 a 80% de teor de sólidos),
resultando os sais fundidos Na2CO3 + Na2S), que são
dissolvidos em um tanque e originam o licor verde;
• Setor de caustificação — local onde ocorre a reação da cal
com o licor verde, regenerando o NaOH e precipitando CaCO3 o
qual, sob a forma de lama é lavado e concentrado em um filtro
rotativo a vácuo, e resulta no licor branco fraco e numa lama
com aproximadamente 75% de sólidos.
• Setor de calcinação — o CaCO3 parcialmente seco é
calcinado, normalmente em um forno rotativo, onde ocorre sua
decomposição em CaO e CO2 (entre 950 °C e 1200 °C). O CaO
gerado retorna ao setor de caustificação.
Processo Kraft ou Sulfato
4 – Tratamento do licor
Licor verde
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
5 – Branqueamento
O branqueamento da polpa marrom obtida na etapa de
cozimento requer várias etapas, que são determinadas pelo grau
de brancura da fibra que se deseja alcançar. Os principais
agentes branqueadores são: cloro, oxigênio, hipoclorito de
sódio, peróxido de hidrogênio e dióxido de cloro (o mais
seletivo e eficaz, ou seja, retira as impurezas e corantes sem
danificar a fibra). O ozônio tem sido usado, mais recentemente,
também para esta finalidade. A etapa de branqueamento é um
dos processos que mais onera a produção de celulose, além de
consumir produtos químicos tóxicos e de difícil manejo.
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
5 – Branqueamento
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
6 – Secagem e embalagem
Ao final do branqueamento, a celulose está bastante diluída em água, e faz-se
necessário secá-la. A polpa estocada ao final do branqueamento é bombeada para
uma linha de secagem, onde uma mesa de deságue e prensas primárias retiram boa
parte da água presente. Na sequência, a folha já formada passa por uma prensa
secundária, onde é prensada entre feltros. Nesse ponto, a folha de celulose, com
teor seco de aproximadamente 50%, é encaminhada para um túnel secador onde
troca calor com ar quente soprado, completando o processo de secagem (teor seco
de aproximadamente 90%). Na saída do secador, a folha é cortada e empilhada,
em fardos, os quais são levados por esteiras até a linha de embalagem,
embrulhados e devidamente identificados. Os fardos de celulose seguem para a
expedição, onde são carregados em caminhões que os levam diretamente aos
clientes domésticos ou aos portos de embarque para exportação. Termina aqui a
produção da celulose.
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
6 – Secagem e embalagemCorte e empilhamento
Enfardamento
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
7 – Fabricação do papel
A produção de folhas de papel envolve a adição de carga mineral à pasta
de celulose, que pode ser: caulim (silicato de alumínio), carbonato de
cálcio, dióxido de titânio etc., cuja principal finalidade é conferir maior
opacidade ao papel. Outros aditivos tais como cola, amidos, corantes
etc., são também adicionados. A massa de celulose aditivada, muito
diluída em água, passa por vários elementos de drenagem, nos quais a
água é progressivamente eliminada, formando a folha, que é consolidada
nas etapas de prensagem e secagem subsequentes. O processo inicial de
drenagem é desenvolvido em circuito fechado, de forma que a água
eliminada é reaproveitada para diluir a nova massa, continuamente. Desagregador
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
7 – Fabricação do papel
▪ Caulim - é um silicato de alumínio hidratado, ocorrendo em diversos depósitos naturais do nosso planeta. É a
carga mais empregada na indústria papeleira, tendo como principais efeitos: Aumento de lisura, do lustro e da
printabilidade; Aumento de opacidade;
▪ Dióxido de Titânio - Apresenta partículas pequenas e fornece o maior índice de refração, conferindo alta
opacidade ao papel.
▪ Carbonato de Cálcio - Produto de alta alvura e de custo elevado, sendo usado em papéis especiais.
▪ Amido -Corresponde a quase 95% dos produtos e aditivos utilizados para finalidade de resistência a seco.
▪ Policrilamidas Podem ser utilizadas tanto catiônicas quanto aniônicas. No caso de policrilamidas aniônicas é
necessário prestar atenção ao pH.
Aditivos
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
7 – Fabricação do papel
Remoção de água
Produção de papel
Para a fabricação de papéis com alta resistência superficial, existe, numa parte intermediária da seção de
secagem, uma prensa de colagem, onde uma película de cola é depositada sobre a superfície do papel. A
espessura da folha é determinada pela pressão de calandras, e a gramatura, pelo volume de massa que cai na tela.
As modernas máquinas de papel podem atingir uma velocidade de até 1500 m/min com uma largura de folha de
até 10 m. No final da máquina, o papel é enrolado em enormes mandris, que são rebobinados e segmentados em
rolos menores, e seguem para a seção de acabamento. De posse de pequenas bobinas, o acabamento é o
responsável pela conversão em folhas cortadas e pela embalagem de todos os produtos acabados. Para este
processo, dispõe-se de modernos equipamentos que são responsáveis pelo corte, empacotamento e paletização
dos papéis obtidos, cuja bobina é cortada em folhas de formato padrão (A4, Ofício 11 etc.). Toda a produção é
realizada automaticamente, sem contato manual.
Processo Kraft ou Sulfato
7 – Fabricação do papel
Produção de papel
Processo Kraft ou Sulfato
https://www.youtube.com/watch?v=rFqpki-sScM
https://www.youtube.com/watch?v=rFqpki-sScM
Produção de papel
Reciclagem do papel
▪ Os benefícios da reciclagem do papel incluem a redução no consumo de água
utilizada na produção, assim como a redução no consumo de energia.
▪ Com a reciclagem de papel deixa-se de cortar árvores: calcula-se que para cada
1 tonelada de aparas (papéis cortados usados na reciclagem) deixa-se de cortar
de 15 a 20 árvores.
▪ Os tipos de papéis que podem ser reciclados são os seguintes: papelão, jornal,
revistas, papel de fax, papel-cartão, envelopes, fotocópias e impressos em geral;
os não recicláveis são: papel higiénico, papel toalha, fotografias, papel carbono,
etiquetas e adesivos. Todos os papéis recicláveis, depois de coletados por
cooperativas ou catadores, são separados por tipo e vendidos para "aparistas",
que os transformam em aparas, que são enfardadas e novamente vendidas para
as indústrias produtoras de papel.
Produção de papel
O processo de reciclagem do papel é o seguinte: as aparas
adquiridas pelas indústrias são trituradas em meio aquoso, para que
suas fibras sejam separadas. Depois um processo de centrifugação
ou peneiramento irá separar algumas impurezas como areia,
grampos etc. Em seguida, são acrescentados produtos químicos
para retirar a tinta e clarear o papel. Após o clareamento, sobrará
uma pasta de celulose que pode receber o acréscimo de celulose
virgem, a depender da qualidade do papel que se quer produzir.
Esta pasta é que será prensada e seca para formar o papel pronto
para consumo novamente.
Reciclagem do papel
Produção de papel
Principais resíduos gerados no processo