Processo de Polpação da Madeira

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
CAMPUS TIMÓTEO
DEPARTAMENTO DE METALURGIA E QUÍMICA
CURSO TÉCNICO DE QUÍMICA
Letícia Alves Lara
Lívia Nantes de Souza
Processo de Polpação
da Madeira
Timóteo
2021
Polpação pode ser entendido como todo o processo de conversão de matérias-primas,
madeiras e não-madeiras, em um aglomerado de fibras na forma de polpa, dissolvido em uma
solução aquosa. Geralmente assume a forma de uma massa ou pasta, tratada e transportada e
diferentes consistências durante o processo de fabricação. Também assume este nome o
processo de conversão de resíduos de papéis (aparas) em fibras individuais na forma de
massa, que se dá no pulper. Há distintos processos de polpação
desenvolvidos ao longo da história para obtenção de fibras
celulósicas. Cada processo produz um resultado específico de
fibra, e não são excludentes entre si. Ou seja, a fibra produzida
por um processo de polpação mecânico terá diferentes
propriedades daquelas produzidas por um processo químico ou
semiquímico, e vice-versa. Geralmente não há um processo
melhor ou pior, mas aquele que resultará nas melhores
qualidades de fibra exigida por determinado papel, e que atenda
critérios econômicos.
O processo mecânico
Conhecido como polpação mecânica ou pasta mecânica, é um processo de individualização
das fibras através de ação primariamente mecânica. No passado era muito comum a utilização
de pedras ou moinhos, porém que foram sendo substituídos por refinadores de alta
consistência. Os refinadores são máquinas de discos simples ou discos duplos, que ao
converterem a energia elétrica em mecânica, transferem para a matéria-prima, resultando na
individualização e tratamento das fibras. Há diversidade dentro do processo de polpação
mecânica por refinamento. Muitos processos são conhecidos por siglas originadas na língua
inglesa como: RMP: refiner mechanical pulping; CRMP: chemi-refiner mechanical pulping;
TMP: thermomechanical pulping; CTMP: chemi-thermomechanical pulping. São também
conhecidos como processos de alto rendimento. Isto porque a madeira é composta de lignina,
carboidratos e extrativos, e a porção de cada componente varia muito entre espécies, e
também dentro da mesma espécie. Os processos mecânicos processam a maior parte da
madeira, sem fazer distinção de seus componentes. Assim, geralmente 90 - 96% de tudo que
entra é convertido em polpa celulósica. As plantas de polpação mecânica são mais
compactas, simples e possuem níveis de produção menores, se comparadas aos processos
totalmente químicos. Por outro lado, são altos consumidores de energia, atingindo valores
acima de 2.000 kWh/ton de polpa produzida. As fibras resultados deste processo possuem
alto volume específico (bulk), boa opacidade e rigidez, e custo baixo/mediano de produção.
Por isso são adequadas à produção de papéis de imprensa (jornal), embalagens (miolo de
cartões e embalagens de líquidos) e outros especiais.
O processo químico
Este tem sido de longe o processo mais popularizado para a produção de fibras celulósicas.
Desde a patente do processo kraft, que envolve o ciclo de recuperação dos químicos
utilizados no processo de polpação, aproximadamente 150 milhões de toneladas são
produzidas anualmente em todo o mundo. Os Estados Unidos produz aproximadamente 1/3
de toda a produção mundial, e o Brasil é o maior produtor de
celulose de fibra curta branqueada do mundo, com
aproximadamente 16 milhões de toneladas por ano.
O processo kraft é o mais importante processo alcalino de polpação O agente principal é o
hidróxido de sódio, porém no kraft é adicionado Na2S como outro agente deslignificante. Sua
operação funciona da seguinte maneira: químicos e cavacos de madeira são carregados em
um digestor, com temperaturas que se elevam a 170°C e lá cozinham de 2 a 4 horas,
dependendo da quantidade de lignina a ser removida. A polpa e licor negro são expelidos do
digestor no final do cozimento e esse licor negro consiste em uma mistura de químicos
utilizados, lignina dissolvida e carboidratos. São utilizados dois
tipos de equipamentos: os digestores contínuos e os digestores
por batelada (Batch). Entramos agora na fase de recuperação
química, onde cada tonelada de polpa produzida tem-se de 9000
a 15000 litros de licor negro que, como dito, contem material
orgânico – componentes da madeira que foram dissolvidos- e
material inorgânico – químicos do cozimento na forma inativa.
Então, por razões economicas e ambientais, o licor negro precisa
ser recuperado, daí vem o sistema de recuperação quimica , que
têm como objetivos: queimar material orgânico para gerar
energia e converter material inorgânico inativo em material de
cozimento ativo. O licor negro é retirado da polpa em sistemas de lavagem de polpa marrom,
este licor fraco é engrossado pela retirada de água em sistemas de evaporação e o resultante,
chamado de forte, é então queimado em caldeira, chamada de caldeira de recuperação. Na
caldeira, o calor gerado pela incineração do licor negro forte é usado para produzir vapor
super aquecido, este vapor é utilizado na polpação (cozimento) e na fabricação do papel e
ainda para produzir energia elétrica. A fibra tem excelentes propriedades físicas, são mais
preservadas, longas e flexíveis. Podem produzir papéis com bom acabamento superficial e
resistentes. São amplamente utilizadas na fabricação de papéis de imprimir e escrever, tissue,
capa e base de cartões, couché e outros especiais.
O processo semiquímico
Este processo considera a combinação da ação mecânica com uma grande quantidade de
aditivos químicos. O mais conhecido é o NSSC - Neutral Sulfite Semi Chemical. Produz um
tipo de polpa não branqueada, com um rendimento ao redor de 75 - 80%. A matéria-prima
mais comum são cavacos de eucalipto utilizados para a produção de papelão corrugado
médio (fluting). Os cavacos são impregnados com sulfeto e carbonato de sódio em pH neutro,
cozidos por aproximadamente 30 minutos a 170 - 180 C. Após isto são desfibrados em um
refinador pressurizado, lavados e refinados novamente para obter a melhor combinação entre
resistência e rigidez. A energia específica aplicada na refinação é ao redor de 200 kWh/t, e os
químicos utilizados são regenerados a partir de um licor negro na planta de recuperação. Em
um processo parecido geralmente também se processam as fibras não-madeira, como bambu
e bagaço de cana. Abaixo a figura de um sistema de cozimento típico destas matérias-primas.
As vantagens comparativas do processo NSSC são: o alto rendimento, baixo consumo de
produtos químicos a um determinado teor de lignina residual, factível em pequena escala. E
as desvantagens seriam: o licor de saída (após a polpação) do processo NSSC não é utilizável
para geração de calor, pois contém baixo teor de matéria orgânica e a dificuldade básica de
recuperar sulfito é a oxidação de sulfeto a sulfito sem gerar tiosulfato que é conhecido por
causar problemas de corrosão.
Desta forma, podemos observar que os processos de produção de celulose estão em
constante evolução. Graças à versatilidade da madeira, que fornece tantos produtos vitais à
sobrevivência humana, a indústria de celulose e papel tem sido exigida a se reinventar de
tempos em tempos.
O Brasil é o terceiro maior produtor mundial de polpa proveniente de madeira (wood
pulp), é líder em exportação de wood pulp, é o maior produtor mundial de celulose de fibra
curta branqueada e é o segundo país mais competitivo. A implantação dos projetos de
expansão da produção de polpa celulósica conforme previsto, poderá levar o Brasil ao
segundo lugar no ranking mundial dos produtores de celulose. A demanda mundial de polpa
branqueada de fibra curta de mercado cresceu no período analisado, em grande parte pela
demanda da China, que atualmente ocupa a oitava posição no ranking de produtores de polpa
celulósica de madeira wood pulp. Destaca-se que a China é um grande produtor mundial de
polpa celulósica obtida a partir de não madeiras (non-wood pulp). E as maiores empresas
brasileiras de celulose de mercado (Fibria CeluloseS.A. e Suzano Papel e Celulose S.A.)
representam 56,2% da produção brasileira de celulose (market share) e 12,4% da produção
mundial de polpa de mercado (market pulp).
Fontes
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https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1980-50982016000401281