Produção de Celulose

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PRODUÇÃO DE CELULOSE
Vitória Garcia1, Natália Louise1, Fábio Lenger1 e Leonardo Quevedo1
1 Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil
Introdução
Desde muito tempo o papel vem sendo utilizado como forma de registrar a memória e a cultura de diversas civilizações. Existem indícios que sua invenção vem desde o século II na China, onde era utilizado fibras de árvores e trapos de de tecidos cozidos para a fabricação do papel. Com o passar dos séculos, foi evoluindo para a primeira máquina de fazer papel, desenvolvida na França por Nicholas-Louis Robert e mais tarde no século XIX, conseguindo desenvolver a produção de celulose em uma escala industrial. Na atual conjuntura brasileira, a produção de celulose trouxe uma melhora qualidade de vida para a população, o reflorestamento do país e um grande avanço na economia do Brasil.
Descrição do Processo
No Brasil, as principais fontes de celulose são as madeiras de pinus e eucalipto, diferenciados pelo tamanho de suas fibras. As árvores são selecionadas para a extração da matéria prima de acordo com seu material genético. Após ser colhida, a madeira é transportada até a fábrica. A fábrica em questão recebe a madeira com ou sem cascas, as quais são enviadas para uma caldeira de biomassa, que gera vapor, movendo turbinas e resultando em energia elétrica.
Em picadores e descascadores de tambor rotativo, a tora se transforma em cavacos de madeira e, no digestor de cavacos, é cozida. Acrescenta-se o licor de dissolvimento, que tem objetivo de individualizar as fibras de celulose por meio da dissociação da lignina, polímero existente entre a fibra e a madeira. Passa, então, pela depuração, processo de peneiração da celulose industrial, para remover impurezas sólidas.
Em seguida, a celulose é encaminhada para os processos de pré-desliquificação e branqueamento, enquanto a lignina dissolvida, chamada de licor negro, é encaminhada para a recuperação química (queimado em caldeira, gerando vapor e energia elétrica). 99% do licor retorna ao processo de cozimento.
No branqueamento, a polpa entra em contato com produtos químicos para o alvejamento. Depois de descolorida, vai para a secagem, pois tem uma grande quantidade de água e impurezas, que acompanham a fibra e são separadas. A mesa de formação, prensas e secador, removem a água, deixando a polpa com 10% de umidade e 90% de fibras (ponto de equilíbrio com a umidade relativa ambiente). A cortadeira, por fim, corta os fardos de celulose em medidas industrialmente estabelecidas. Prensados e embalados, os fardos são comercializados. 
Etapas do processo
O processo da produção de celulose é realizada em diversas etapas, começando pela colheita e chegando a adição de produtos químicos e secagem para obter o produto final.
A primeira etapa é voltada para plantio de árvores, em que é dado preferência para áreas de reflorestamento. Logo após um período de 6 a 15 anos é então colheita das toras de madeira para serem enviadas à fábrica. Na segunda etapa temos a produção de cavaco onde as toras recebidas da colheita são picadas e peneiradas, e após passadas por uma peneira vibratória para selecionar o tamanho adequado para o cozimento. Em seguida temos a produção da polpa de celulose, na qual é necessário separar a lignina da madeira, para a obtenção da polpa. A realização deste método pode correr de duas formas, com o processo mecânico que consiste principalmente na aplicação de energia mecânica e pode ser feito sem adição de produtos químicos ou processo químico (em grande parte dos casos é o mais utilizado para a produção de celulose) que é através da adição de produtos químicos e calor para assim dissolver lignina. Ainda há diversas operações unitárias empregadas em um processo de produção de celulose, como a lavagem que é feita para separar os materiais ainda encontrados na polpa durante as etapas anteriores, a depuração que serve para separar os restos de cavacos que não conseguiram ser desfibrados, o branqueamento que tem como objetivo deixar a celulose com sua cor natural e a secagem que pode ser feito de dois modos, pela máquina tipo fourdrinie ou pelo sistema flash drying. Terminando então na celulose seca, cortada em folhas e pronta para a venda. 
Aplicações da Celulose
 
A aplicação da celulose é diversificada em várias áreas industriais e cada uma com um processo específico de reações e/ou variações da molécula para a formação do produto ou subproduto.
Como setor primário e mais conhecido, a celulose é usada para a produção de papel, dividido em dois tipos de fibra. A celulose de fibra longa, que tem estrutura altamente fibrosa e comprimento longo, retirada de coníferas, é usada para papéis mais resistentes, como fabricação de embalagens e papel cartão. Por outro lado, a celulose de fibra curta, produzida em árvores como eucalipto, é usado para a fabricação de papéis com boa capacidade de impressão, maciez, brilho e uniformidade.
Na construção civil a celulose também é utilizada para a confecção de painéis utilizados para divisórias de ambiente, conhecidos como drywall.
Na medicina, é utilizada como matéria prima de um curativo de biocelulose, para o tratamento de feridas cutâneas que apresentam perda de tecido de pele.
Na indústria têxtil, a celulose é misturada com fibra de algodão, devido sua estrutura mais apropriada para a confecção de roupas. A aplicação mais conhecida está na fabricação da viscose utilizada para fazer tecido de vestuário, forros, tapetes e guarda-chuvas.
Na indústria farmacêutica a celulose é utilizada para revestimento de comprimidos e cápsulas para medicamentos além da produção de colírios oculares. 
Na indústria alimentícia sua aplicação é diversa, usada largamente em alimentos processados, produz emulsificantes, espessantes e estabilizantes que entram na composição de alimentos como sorvete, hambúrguer, queijos, entre outros. Usado na fabricação de bebidas e pó de capuccino.
No setor petroquímico, a celulose faz parte da produção de bioprodutos e biocombustíveis, incluindo o etanol.
A nitrocelulose, uma variação da molécula de celulose, é um material usado na fabricação de explosivos, propulsores de foguete e pólvora.
Mercado
Em 2017 o mercado da celulose brasileira sofreu um aumento da demanda internacional, especialmente da China, principal comprador da celulose brasileira no ano passado, elevando em 18,7% o consumo comparado a 2016. Atualmente, existem 60 empresas de papel e celulose no Brasil. E conforme o Ibá, as exportações de papel e celulose chegaram a US$ 8,557 bilhões em 2017, contra US$ 7,696 bilhões em 2016. Já as importações ficaram em US$ 1,024 bilhão, número estável em relação ao ano anterior, fazendo um saldo positivo de US$ 7,533 bilhões na balança comercial. A participação do segmento nas exportações brasileiras foi de 3,9% em 2017, ante 4,2% em 2016. A receita bruta dessa indústria totalizou R$ 69 bilhões em 2015, representando 6% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional à época.
 Atuação do Engenheiro Químico na produção de Celulose
	Embora as atribuições geralmente concedidas a engenheiros químicos consistem essencialmente em tarefas relacionadas a supervisão e controle de processos, o efetivo papel desse profissional na indústria, no entanto, vai além desse escopo comum, não sendo diferente, portanto, na produção de celulose e, principalmente, seus derivados associados ao papel, matéria prima que concentra a maior variedade de subprodutos dessa indústria. Dentre as atribuições principais do engenheiro químico, na indústria da celulose, podemos destacar:
	
· Criação e execução de projetos de plantas para processamento da matéria vegetal bruta e derivados como a celulose, lignina e extrativos;
· Otimização energética das etapas do processo produtivo;
· Gerenciamento ambiental e de resíduos industriais;
· Logística da matéria prima e produto primário a ser encaminhado para a indústria de finalização;
· Avaliação financeira e dimensionamento econômico;
· Gestão do efetivo pessoal;
· Elaboração de novos produtos e aperfeiçoamentodos existentes;
Referências
http://www.remade.com.br/madeiras/42/celulose/processo-de-fabricacao-da-celulose
http://www.remade.com.br/madeiras/3/celulose/polpa
https://techmelt.com/pt-br/blog/2018/09/14/as-diversas-aplicacoes-da-celulose/
https://www.trabalhosgratuitos.com/Exatas/Quimica/Aplica%C3%A7%C3%B5es-da-celulose-833702.html
http://economiaindustrialpapelecelulose.blogspot.com/2016/04/1.html
https://www.celuloseonline.com.br/para-que-serve-a-celulose-quimica/
http://www.mundohusqvarna.com.br/assunto/celulose-e-os-diferentes-tipos-de-papel/
https://instrumentacaoecontrole.com.br/producao-de-papel-e-celulose-como-funciona/
http://www.remade.com.br/madeiras/42/celulose/processo-de-fabricacao-da-celulose
https://www.dci.com.br/impresso/industria-de-papel-e-celulose-caminha-para-consolidac-o-1.683813
https://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_papel_e_celulose.pdf
http://www.mme.gov.br/documents/10584/105176754/PRODUTO+4_Vpublicacao.pdf/f48424df-30ef-464e-ac90-e30d97f41936
https://pt.wikipedia.org/wiki/Papel
https://en.wikipedia.org/wiki/Louis-Nicolas_Robert