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Caso publicado em: 23/11/2010

Estudo de Caso: O Caso da Fábrica de Papel

Autoria: Adriano Soares de Oliveira Gomes e Milene Zezzi do Valle Gomes

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Sumário 1. “O caso da fábrica de papel” ................................................................................................. 1

2. Fontes de inspiração ............................................................................................................. 3

3. Etapas sugeridas para aplicação do caso .............................................................................. 4

4. Conceitos/ Habilidades que se pretende contemplar a partir da aplicação do caso ............ 6

4.1 Habilidades que podem ser contempladas com a aplicação do caso: ................................... 6

4.2 Conhecimentos teóricos que podem ser contemplados com a aplicação do caso ................ 6

5. Relação das habilidades com as etapas ................................................................................ 7

6. Fundamentação teórica e soluções....................................................................................... 8

6.1 Primeira solução ...................................................................................................................... 8

6.2 Segunda solução ..................................................................................................................... 9

6.3 Terceira solução ...................................................................................................................... 9

7. Conclusão ............................................................................................................................ 10

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1. “O caso da fábrica de papel”

O caso da fábrica de papel aborda o problema ambiental da fábrica de papel

devido a utilização de cloro gasoso.

O caso está apresentado, demonstrando as características que fariam dele um

bom caso segundo “Herreid”:

O caso

da

Fábrica

de

Papel

Na disciplina de Processos Industriais Orgânicos e Inorgânicos, a última atividade da turma

de 2005, prestes a se formar no curso de Química da USP, foi uma visita à fábrica de papel

Papel S/A. Nesta visita eles aprenderam um pouco sobre os processos de fabricação e os

cuidados tomados com o meio ambiente. Durante a apresentação do processo de

branqueamento da polpa Kraft um dos alunos fez a seguinte questão á Débora, gerente de

produção.

- Com licença!? – educadamente chamou a atenção de Débora.

- Sim, pode dizer. – respondeu ela com desdém.

- Neste processo vocês utilizam cloro gososo, e nós aprendemos nas aulas que os efluentes

gerados causam problemas ambientais, não há outro processo que utilize reagente menos

tóxico? – perguntou ele com ar interessado.

- Sim, existem alguns outros processos, no entanto, outros reagentes utilizados também

apresentam certos riscos à natureza... – disse ela, tomando um ar mais preocupado. Os

alunos e a professora sentiram que havia certo desconforto por parte dela. Débora então

continuou. – Nós estamos há certo tempo já procurando por algum outro processo que utilize

algo com bom rendimento e que não seja tão agressivo. Mas nossas opções têm sido sempre

as mesmas, o que não traz grandes avanços. Nosso setor responsável pela pesquisa está

deficiente, pois ainda não encontramos mão de obra qualificada.

- O que aconteceria se aparecesse alguém com uma alternativa para seu problema? Algo que

ainda não foi pensado por vocês? Seria contratado? – Perguntou a professora Andrea,

responsável pela disciplina, com certo ar ao mesmo tempo brincalhão e interessado.

- Sem dúvida. – respondeu Débora entre risadas. A classe então se mostrou interessada no

assunto. - Não poupamos esforços para que nossa empresa desenvolva a melhor forma de

fabricar papel, no intuito principal de conciliar o melhor rendimento com a proteção à

natureza. Tive uma ideia, aguardem um minuto. – Ao dizer isso saiu da sala de reuniões

onde todos estavam.

A classe estava de certo modo eufórica. Todos queriam achar uma solução para o

problema. Quinze minutos se passaram. Quando Débora voltou, trouxe consigo Roberto

Papelsa, gerente de recursos humanos. Todos ficaram mais ansiosos depois de sua

apresentação. O homem tomou a frente e disse para toda a turma:

- Bom dia, meus caros visitantes. A Srta. Débora me trouxe uma proposta assaz interessante.

Visto que estamos prestes a abrir vagas para químicos em nossa fábrica, trago-a

pessoalmente a vocês. Se alguns de vocês nos trouxerem novas idéias de como podemos

tratar o papel de modo a não utilizarmos mais cloro no processo, nós contrataremos os

autores da idéia. Essa proposta se estende até a um grupo de quatro alunos.

Você, como aluno desta disciplina, não pode perder esta oportunidade, forme seu grupo

e inicie as pesquisas.

É atual

Gera empatia

Utilidade pedagógica

Permite generalizações

Apresenta

diálogos

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Comentário: O caso é curto, desperta interesse nos alunos, pois a disciplina será

aplicada no penúltimo semestre do curso, e os alunos estarão prestes a se candidatar a

vagas de estágio. Desta forma, é importante que se deparem com questões que se

relacionem ao desenvolvimento industrial, portanto o caso é relevante para o leitor.

Desperta interesse

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2. Fontes de inspiração

Anexo 1. Cardoso,A.M. et al. Archea: Potencial Biotecnológico. Revista Biotecnologia

Ciência e Desenvolvimento. n. 30, 2003.

Anexo 2. Guia Técnico Ambiental da Indústria de Papel e Celulose. Disponível em:

www.cetesb.sp.gov.br/Tecnologia/producao_limpa/.../papel.pdf. Acesso em: 1 de junho

de 2010.

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3. Etapas sugeridas para aplicação do caso

Primeiro encontro

Inicialmente os alunos serão separados em grupos com quatro membros (cinco no

máximo, caso haja a necessidade) e será apresentado o caso: “O caso da Fábrica de Papel”. Os

alunos serão informados que ao final da atividade cada grupo deve entregar uma monografia e

apresentá-la oralmente nas datas estabelecidas pelo professor. Em seguida, será dada uma breve

explicação de como fazer a apresentação oral e o trabalho escrito. Após a aula, será entregue

para cada grupo o Questionário 1, o qual visa direcionar os alunos para o foco principal do

problema a ser solucionado (Questões 1 e 2). Nesta etapa, será incentivado um “brainstorm”,

para que se possa avaliar se existe algum conhecimento prévio sobre o assunto (Questão 3). Na

Questão 4, objetiva-se que os alunos expressem suas opiniões sobre o assunto, e também

abordem os temas correlacionados ao assunto (Impactos ambientais).

Segundo encontro

Neste segundo encontro será realizada uma discussão em sala de aula sobre a pesquisa

feita por cada grupo. Neste ponto, o objetivo não será avaliar qual grupo está mais empenhado

ou mesmo avaliar individualmente cada aluno. Contudo, durante esta discussão visa-se o

compartilhamento mútuo das informações adquiridas entre os grupos em suas pesquisas

individuais.

QUESTIONÁRIO 1

1. Qual é o problema enfrentado pela Papel S/A?

2. Quais as características desejadas para o método de tratamento?

3. A partir de conhecimentos prévios, quais seriam os primeiros passos para que

se possa resolver este problema?

4. O processo de produção de papel se enquadra entre os mais poluidores

processos industriais da atualidade. Vocês com certeza já devem ter escutado

sobre os problemas ambientais gerados por indústrias de papel. Façam uma

breve discussão sobre estes problemas e algumas formas de se minimizar os

impactos ambientais.

Próxima aula: trazer para a sala de aula uma pesquisa sucinta sobre o uso de

cloro como branqueador e quais os impactos ambientais que este método de

branqueamento traz. ATENÇÃO: antes de concluírem suas pesquisas verifiquem

se as fontes utilizadas são confiáveis.

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Num segundo momento será apresentada uma aula sucinta sobre os processos de fabricação do

papel.

Os alunos receberão a seguinte atividade para ser entregue na próxima aula:

Terceiro encontro

Os alunos receberão a tarefa de fazer um resumo de tudo o que foi discutido e

pesquisado por eles para a resolução do caso. Desta forma, os alunos poderão tirar suas dúvidas

(durante ou após redigir o resumo), com dicas do professor de quais são os pontos falhos ou

relevantes para resolução do caso que de certa forma ainda não foram abordados.

Com a entrega das monografias o professor vai selecionar quais grupos se confrontarão

de acordo com as respectivas resoluções encontradas.

Próxima aula: Descreva o processamento do branqueamento do papel. Importante que

vocês detalhem o máximo possível dos processos envolvidos nesta etapa. Esta

atividade visa ajudá-los no trabalho final e consequente resolução do caso.

Tragam todas as suas dúvidas para esta aula (não apenas do processo, mas

principalmente da resolução do caso e das formas que serão avaliados.)

Próxima aula: Entregar a resolução do caso na forma de monografia.

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4. Conceitos/ Habilidades que se pretende contemplar a partir da aplicação do

caso

4.1 Habilidades que podem ser contempladas com a aplicação do caso:

Disposição do aluno para trabalhos em grupo (H1);

Capacidade de argumentação (H2);

Competência na busca por informações (H3);

Aprimoramento da habilidade de apresentação oral (H4).

4.2 Conhecimentos teóricos que podem ser contemplados com a aplicação

do caso

Impactos ambientais gerados por indústrias de papel (C1);

Como reduzir os impactos ambientais gerados pelas indústrias de Papel

(C2);

Etapas químicas envolvidas na produção do papel (C3).

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5. Relação das habilidades com as etapas

Etapas de aplicação da proposta

H1 Em todas as etapas da aplicação da PBL

H2 Durante a discussão entre os grupos de propostas opostas

H3 Durante as tarefas extraclasse

H4 Durante a apresentação oral das propostas

C1 Durante toda a resolução do caso

C2 Durante toda a resolução do caso

C3 Durante as tarefas extraclasse; Na aula expositiva.

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6. Fundamentação teórica e soluções

6.1 Primeira solução

Utilização das enzimas xilanases obtidas a partir de microorganismos.

Diversos microorganismos, entre eles bactérias, actinomicetos, fungos, e

arqueobactérias, são capazes de produzir enzimas xilanases. Entretanto, enquanto varias

espécies de Bacillus secretam grandes quantidades de xilanase extracelular, fungos

filamentosos secretam xilanases juntamente com enzimas celuloliticas, o que não é

vantajoso para o emprego das mesmas no processo de branqueamento das polpas Kraft1.

O uso de xilanases de arqueobactérias extremofílicas tem se mostrado interessante, visto

que o processo ocorre em temperaturas em torno de 70 ºC e em pH entre 10-12, e estes

microorganismos são tolerantes a álcali e também a altas temperaturas2.

As xilanases são empregadas no processo de branqueamento da polpa Kraft, pois

são capazes de remover a porção xilana da polpa seletivamente, sem afetar a celulose. A

hidrólise enzimática de xilano reprecipitado na superfície da fibra torna a estrutura da

fibra mais permeável para a extração da lignina3.

Em uma pesquisa realizada por Bim4 na Faculdade de Engenharia Química da

Unicamp foi destacado, entre as vantagens do uso de xilanases, o fato do processo ser

economicamente favorável, visto a disponibilidade de enzimas comerciais a preços

razoáveis, ao baixo capital de investimento necessário para implementação e a redução

dos custos dos tratamentos de efluentes.

Abaixo estão duas conclusões encontradas na literatura sobre o uso de xilanases

no processo de branqueamento da polpa Kraft:

Em conclusão, resultados mostraram que o extrato bruto de xilanase de T.

longibrachiatum, P. corylophilum and A. niger foram eficientes para melhorar

algumas propriedades da celulose da polpa Kraft3.

Isto indica que a xilanase de Bacillus pumilus produzida no laboratório de

Engenharia Bioquímica(FEQ-UNICAMP) apresenta alto potencial de uso industrial

como coadjuvante no branqueamento de polpas com o intuito de diminuir o uso de

químicos (cloro) no processo e consequentemente diminuir a quantidade de

organoclorados nos efluentes de indústrias de papel e celulose4

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6.2 Segunda solução

Utilização de oxidantes denominados ECF- Elemental Chlorine Free - processos

Livres de Cloro Molecular

O agente oxidante ECF mais utilizado no branqueamento da polpa Kraft é o

dióxido de cloro. Eventualmente, o hipoclorito de sódio também é empregado5.

Um problema para o uso de ECFs pode ser a implementação, já que o dióxido de

cloro é muito reativo e deve ser preparado na própria fábrica para imediata utilização.

Entretanto, aparentemente, este não tem sido um problema para as indústrias de papel,

visto o crescimento acelerado do emprego desta tecnologia 5,6

.

Na literatura são encontradas algumas razões pelas quais ECFs têm sido

amplamente utilizados nas indústrias6: 1) A polpa é mais aplicável nos demais

processos; 2) Aumento na capacidade de produção; 3) Maior brilho na polpa sem afetar

suas características de resistência; 4) A seqüência de branqueamento é simples; 5) O

processo é lucrativo.

6.3 Terceira solução

Utilização de oxidantes denominados TCF- Totally Chlorine Free

Estes processos totalmente livres de carbono envolvem o uso de oxigênio,

peróxido de hidrogênio e ozônio.

A utilização de TCFs apresenta uma vantagem, pois permite que os efluentes da

etapa de branqueamento sejam utilizados na lavagem da polpa em um processo de

contracorrente. Entretanto, estes têm sido pouco utilizados visto que apenas admitem o

trabalho com menor número de lignina o que acarreta polpas de qualidade inferior a

desejada 5. Desta maneira, os processos TCFs não apresentam grande aplicabilidade nas

indústrias de papel que comumente utilizam processos ECFs. Isto também se deve ao

custo com substituição de dióxido de cloro por ozônio, oxigênio ou peróxido de

hidrogênio, e também ao fato de que o impacto ambiental gerado em ambos os

processos é similar 6,7

.

Recentemente um projeto de lei procurava banir o uso ECFs na produção do

papel substituindo os mesmos por TCFs. Entretanto, a proposta foi rejeitada pela

Comissão de Meio Ambiente e Desenvolvimento sustentável8. O relator do processo na

Comissão, o deputado Marcos Montes fez as seguintes argumentações: "Esse sistema

não utiliza cloro elementar e, em comparação com o processo TCF, os efluentes

gerados não apresentam diferenças significativas quanto à sua poluição; “Não cabe,

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no momento, retroceder com a imposição do TCF às fábricas brasileiras, quando

instituições nos outros países desenvolvidos a utilizam cada vez menos".

7. Conclusão

A melhor solução é a utilização de enzimas xilanases, pois com isso seria reduzido

ao máximo o uso de reagentes químicos, reduzindo assim o custo com tratamento de

efluentes, sem prejudicar a qualidade do papel. Tendo em vista que a grande

preocupação da empresa é uma metodologia eficiente e economicamente viável sem

prejudicar o meio ambiente, a utilização de xilanases é adequada.

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Referências Bibliográficas:

1. Srinivasan, M.C.; Rele, M.V. Microbial xylanases for paper industry. Disponível em:

www.ias.ac.in/currsci/jul10/articles21.htm. Acesso em : 1 de junho de 2010.

2. Cardoso,A.M. et al. Archea: Potencial Biotecnológico. Revista Biotecnologia Ciência e

Desenvolvimento. n. 30, 2003.

3. MEDEIROS, R. G. et al . Application of xylanases from Amazon Forest fungal species

in bleaching of eucalyptus kraft pulps. Braz. arch. biol. Technol. v. 50, n. 2, 2007.

4. Bim, M.A.; Extração em sistemas de duas fases aquosa de xilanase alcalina produzida

por Bacillus pumilus e aplicação no branqueamento das polpa Kraf. Disponível em:

HTTP://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000195549. Acesso em: 1 de junho de

2010.

5. Guia Técnico Ambiental da Indústria de Papel e Celulose. Disponível em:

www.cetesb.sp.gov.br/Tecnologia/producao_limpa/.../papel.pdf. Acesso em: 1 de junho de

2010.

6. Elemental Chlorine-Free (ECF) Pulp Production Growth Accelerates. Disponível em:

http://www.aet.org/reg_market_news/press_releases/2009/2009ecf_release.html. Acesso

em: 1 de junho de 2010.

7. Carlos Alberto dos Santos Avaliação de sequencias de branqueamneto ECF e TCF com

ozônio e peróxido de hidrogênio na Bahia Sul Celulose. Disponível em:

www.celuloseonline.com.br/dr_celulose_files/dc157.pdf. Acesso em: 1 de junho de 2010.

8. Meio Ambiente rejeita proibição do uso de papel clorado. Disponível em

http://www.jusbrasil.com.br/noticias/946140/meio-ambiente-rejeita-proibicao-do-uso-de-

papel-clorado. Acesso em: 1 de junho de 2010.