UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ENGENHARIA

DE ALIMENTOS

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

15200775 - PAULA CRISTINA TESSARO DE BORTOLI

15200776 - RAFAEL BORGES DE SOUZA

15200777 - RAUEL JOANAN VOZNIAK KALESKI

PROCESSOS QUÍMICOS: INDÚSTRIA DE PAPEL E

CELULOSE

Florianópolis

2015

15200775 - PAULA CRISTINA TESSARO DE BORTOLI

15200776 - RAFAEL BORGES DE SOUZA

15200777 - RAUEL JOANAN VOZNIAK KALESKI

PROCESSOS QUÍMICOS: INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE

Trabalho apresentado como requisito

parcial para obtenção de aprovação na disciplina

EQA5103 – Introdução à Engenharia Química, no

Curso de Engenharia Química, na Universidade

Federal de Santa Catarina – UFSC.

Prof. Jose Antonio Mossmann

Florianópolis

2015

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.....................................................................................................................3

2. HISTÓRICO..........................................................................................................................4

3. MATÉRIAS PRIMAS...........................................................................................................5

3.1. CLASSIFICAÇÃO DAS FIBRAS PARA A INDÚSTRIA.................................................6

3.2. CONDIÇÕES PARA SER BOA MATÉRIA PRIMA.........................................................6

3.3. RAZÕES PARA A UTILIZAÇÃO DE FIBRAS NATURAIS............................................6

4. CELULOSE...........................................................................................................................6

5. DADOS ESTATÍSTICOS SOBRE A INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL............8

5.1. PANORAMA NACIONAL.................................................................................................8

5.2. PANORAMA MUNDIAL.................................................................................................10

5.3. PANORAMA ESTADUAL...............................................................................................12

6. PROCESSO QUÍMICO INDUSTRIAL DO PAPEL E CELULOSE............................12

6.1. MADEIRA.........................................................................................................................12

6.1.1. Composição Química.................................................................................................... ..13

7. IDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL............................................................................13

7.1. PROCESSOS DE POLPAÇÃO E TIPOS DE CELULOSE..............................................13

7.1.1. Polpação De Alto Rendimento E Semiquímica...............................................................14

7.1.2. Polpação Química............................................................................................................14

8. PROCESSO KRAFT OU SULFATO................................................................................15

8.1. ETAPAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO KRAFT........................................................16

9. FABRICAÇÃO DO PAPEL...............................................................................................23

9.1. PRINCIPAIS ETAPAS NO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PAPEL......................23

9.2. ETAPAS DO PROCESSO DE FRABRICAÇÃO.............................................................24

10. CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................25

11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................26

3

1. INTRODUÇÃO

O papel surgiu na China no início do século II, mas só chegou ao ocidente por volta do

ano 1150. Até o século XVIII as únicas matérias primas conhecidas eram restos de tecidos e as

folhas de papel eram feitas individualmente. Foi somente na segunda metade do século XIX

que surgiram as primeiras maquinas para a produção em larga escala de papel, período no qual

a madeira começou a ser utilizada como matéria prima. Atualmente em escala mundial a

madeira representa cerca de 90% a 95% da matéria prima utilizada para a produção de celulose.

A indústria de papel e celulose é hoje uma grande referência no panorama químico

industrial. A produção de papel que até o século XIX era totalmente manual, hoje emprega mais

de 128 mil empregados diretos e 640 mil indiretos, sendo mais de 20 mil empregados no estado

de Santa Catarina, que é responsável por 8,43% da produção nacional.

Hoje a principal matéria-prima da indústria papeleira são as fibras vegetais, principalmente

do eucalipto, oriundas de áreas de reflorestamento. É impossível imaginar um cenário onde

essa indústria não esteja presente, já que ela produz desde embalagens para os mais variados

produtos, até papéis sanitários e filtros de café.

4

2. HISTÓRICO

A palavra papel vem do latim papyrus, uma planta comumente encontrada as margens

do rio Nilo da qual se extraem fibras para a produção de diversos materiais. O surgimento do

papel ocorreu na China no início do século II, quando T´sai Lun, um empregado do imperador

Ho Ti, fabricou o primeiro papel feito de fibras vegetais. Por mais de 600 anos, o método de

fabricação utilizado pelos chineses foi mantido sigiloso, até que em 775 com a invasão de

cidade chinesa de Samarcanda pelos árabes, técnicos de uma fábrica foram presos e enviados a

Arábia onde começaram a produzir papel.

A primeira fábrica de papel do ocidente foi implantada na Espanha por volta de 1150.

Nos anos seguintes a técnica difundiu-se amplamente para outros países. Na Alemanha,

remonta ao fim do século XII as primeiras iniciativas na produção do papel. As primeiras

cidades foram Kaufheuren, em 1312; Nuremberg, em 1319 e Augsburg, em 1320. Em seguida

Munich, Leesdorf e Basiléia, que também implantam as suas fábricas, geralmente devido a

demanda proporcionada pelas tipografias ligadas à Igreja e às Universidades. Na França, onde

o papel já era fabricado artesanalmente desde o ano de 1248, surge o primeiro moinho na cidade

de Troyes, em 1350. Na Inglaterra, o papel só começou a ser produzido industrialmente em

1460, na cidade de Steuenage e quase um século depois (1558), em Dartford. No século XV,

com a invenção da imprensa aumentou-se a demanda de papel o que incentivou o

aperfeiçoamento das técnicas de produção existentes.

Até o século XVIII as únicas matérias primas conhecidas pelos europeus eram tecidas e

trapos, o que estava resultando na escassez dos mesmos. O processo de fabricação era rústico e

artesanal, e as folhas de papel eram produzidas individualmente.

Em 1798 foi inventada na França por Nicholas-Louis Robert a primeira máquina para

fabricar papel. Alguns anos depois os irmãos Fourdrinier aperfeiçoaram esse invento, e

introduziram novos métodos de fabricação. As primeiras máquinas para produção em larga

escala de papel surgiram na segunda metade do século XIX, quando a madeira passou a

substituir os trapos como fonte de matéria prima. As primeiras árvores utilizadas como

fonte para esta produção foram os pinheiros encontrados nas florestas de coníferas do norte

europeu. Os avanços na composição química do papel revolucionaram a sua produção,

passando a ser fabricado em escala industrial. As máquinas se modernizaram e atingiram alto

grau de automação e produtividade.

No Brasil começou a se produzir papel por volta do ano de 1809, coincidindo com a

5

chegada da família real portuguesa. Uma amostra do primeiro papel produzido pode ser vista

no Museu Imperial de Petrópolis, e este guarda os seguintes dizeres: “O primeiro papel que se

fez no Brasil, em 16 de novembro de 1809”.

A primeira fábrica de papel foi instalada no Brasil em 1852, porém até 1950, o país

possuía apenas uma série de pequenas fábricas de papel, importando praticamente toda a

celulose que consumia. Foi então que em 1950 viria a ser implantada a primeira indústria de

celulose do país, sediada em Monte Alegre – PR, e tendo o pinheiro como matéria prima.

A partir de pesquisas iniciadas na década de 50 pela Indústria de Papel Leon Feffer S.A.

(atual Cia Suzano de Papel e Celulose), aperfeiçoou-se o processo de produção de papel

utilizando 100% de celulose de eucalipto, árvore essa que se verificou muito produtiva em terras

brasileiras. A produção em grande escala de celulose de eucalipto pelo processo Kraft, se

iniciou em 1957 no Estado de São Paulo, estabelecendo-se aí o caminho para a grande etapa de

industrialização da celulose que em pouco tempo levou o Brasil a ser um dos maiores

produtores do mundo.

3. MATÉRIAS-PRIMAS

Desde o surgimento do papel, incontáveis materiais foram utilizados em sua produção.

Muitos desses foram abandonados por não se adequarem ao processo produtivo. Inicialmente a

preferência era por fibras de vegetais arbustivos como o papiro, o linho, e a amoreira. Depois

fibras de algodão e palhas de gramíneas foram utilizadas, para enfim, há pouco mais de um

século, adotar-se em definitivo a madeira como a principal matéria-prima para a fabricação do

papel.

Pouco antes da descoberta das fibras de madeira, a indústria utilizava fibras de algodão

e linho obtidas de trapos de tecidos. Os limitados suprimentos destas matérias-primas criavam

sérios problemas e impediram o desenvolvimento deste setor industrial. Com a utilização da

madeira, grande volume de matéria-prima tornou-se disponível, sendo a razão do extraordinário

avanço da indústria papeleira no último século. Atualmente em escala mundial a madeira

representa cerca de 90% a 95% da matéria prima fibrosa utilizada pela indústria de celulose.

No Brasil, as duas principais fontes de madeira utilizadas para a produção de celulose são as

florestas plantadas de pinus e eucalipto, responsáveis por mais de 98% do volume produzido.

A celulose e o papel são constituídos principalmente de fibras que são os elementos celulares

dos vegetais. Estes elementos se entrelaçam formando uma rede na folha de papel conferindo a

mesma a maioria de suas propriedades. As fibras encontradas na natureza são quase que

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totalmente provenientes de vegetais, embora existam também fibras animais, minerais e

artificiais.

3.1. CLASSIFICAÇÃO DAS FIBRAS PARA A INDÚSTRIA

Fibras de frutos: coco, algodão;

Fibras de folhas: sisal, fórmio, abacaxi, carnaúba;

Fibras de caules: bambus, coníferas, folhosas;

Fibras de animais: lã;

Fibras minerais: vidro, asbesto;

Fibras artificiais: nylon, dracon.

3.2. CONDIÇÕES PARA SER BOA MATÉRIA-PRIMA

Uma boa matéria-prima para a indústria de papel e celulose deve apresentar algumas

características específicas. Ela necessita ser facilmente renovável e ter baixo custo; precisa ser

disponível em grandes quantidades o ano todo, para assim não prejudicar a produção; deve

necessariamente ser fibrosa e fornecer ao produto as características desejadas, especialmente

com respeito a sua resistência.

3.3. RAZÕES PARA A UTILIZAÇÃO DE FIBRAS VEGETAIS

Baixo custo;

Abundância;

Provem de recursos naturais renováveis;

Conseguem absorver água, tornando-se mais flexíveis;

4. CELULOSE

A celulose pode ser subdividida em dois grupos, com relação a sua origem e

característica: celulose de fibra longa e celulose de fibra curta.

A celulose de fibra longa, oriunda das coníferas, tem comprimento entre 2 e 5

milímetros. É utilizada na fabricação de papéis mais resistentes, como os de embalagens, além

do papel-jornal.

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A celulose de fibra curta, com 0,5 a 2 milímetros de comprimento, deriva principalmente

do eucalipto. São fibras ideais para a produção de papéis como os de imprimir e escrever e os

de fins sanitários. Elas têm menor resistência, com alta maciez e boa absorção.

No Brasil, os produtos da indústria de papéis são classificados conforme suas

características e usos. São eles:

Papéis para imprimir e escrever: os primeiros papéis surgiram

para atender as necessidades da escrita. Com a difusão dos métodos de

reprodução de conteúdo, estes passaram a ser úteis para disseminar ideias. Seus

principais tipos são: papel offset, papel couché, papel jornal, papel lwc, papel

monolúcido, papel apergaminhado, papel “Super Bond”, cartolina para

impressos.

Papéis para embalagem: são papéis que protegem e acondicionam

produtos. Moldados normalmente como caixas ou sacos, apresentam grande

diversidade de formas e tamanhos. Permitem o uso de fibra reciclada na sua

produção e têm a boa resistência como uma de suas características básicas. Esses

papéis compõem embalagens para uma variada gama de produtos, de remédios

a gêneros alimentícios, inclusive bebidas e congelados. Servem também para

outros usos, como forração de paredes ou produção de envelopes. A

impermeabilidade e outras características exigidas para contato direto com

alimentos e outros produtos são definidas pelos processos de tratamento

industrial do papel e pela sua combinação com outros materiais, como plásticos

e metais. Os principais tipos de papel para embalagem são o papelão e o papel

Kraft.

Papel cartão: rígido e encorpado, é muito utilizado na fabricação

de embalagens. Seus principais tipos são: papel cartão duplex, papel cartão

triplex, cartão sólido, cartolina branca e colorida, papelão, polpa moldada.

Papéis sanitários: são compostos por folhas ou rolos de baixa

gramatura, utilizados para limpeza e higiene pessoal. Têm como características

de sua composição fibras virgens e aparas recicladas de boa qualidade. São

8

papéis sanitários: lenços, toalhas de cozinha, toalhas de mão, guardanapo, papel

higiênico.

Papéis especiais: como o próprio nome já diz, são papeis com funções

especiais, como: papéis autoadesivos, papéis decorativos papéis metalizados, papel

absorvente base para laminados, papel autocopiativo, papéis crepados, papel de

segurança, papel filtrante, etc.

5. DADOS ESTATÍSTICOS SOBRE A INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL

5.1. PANORAMA NACIONAL

A produção de celulose e papel, no nosso país, é contabilizada desde os anos de 1970 e,

de lá para cá, houve um grande crescimento de cerca de 14 milhões de toneladas de produtos

produzidos, com destaque entre os anos de 2000 e 2010 onde o crescimento pode ser melhor

observado. Nota-se, também, que nos dias atuais, produz-se mais celulose do que papel. O

contrário do que ocorria antes dos anos 2000.

Figura 1: Produção brasileira de celulose e papel. Fonte: < http://bracelpa.org.br/> Acesso em: 21 de

setembro de 2015.

A indústria de celulose e papel, no nosso país, está presente em 220 empresas, com

atividade em 540 municípios, localizados em 18 estados brasileiros. Existem cerca de 2, 2

milhões de hectares de florestas plantadas para fins industriais e 2, 9 milhões de hectares de

florestas preservadas.

9

Segundo dados de 2014, 128 mil empregados diretos (indústria 79 mil, florestas 51 mil)

e 640 mil empregados indiretos atuam nesta área industrial.

Figura 2: Evolução da produção brasileira de celulose. Fonte: < http://bracelpa.org.br/> Acesso em: 27

de setembro de 2015.

Figura 3: Evolução da produção brasileira de papel. Fonte: < http://bracelpa.org.br/> Acesso em: 27 de

setembro de 2015.

10

Figura 4: Distribuição Geográfica das Florestas Plantadas Brasileiras – 2011. Fonte: <

http://bracelpa.org.br/> Acesso em: 27 de setembro de 2015.

5.2. PANORAMA MUNDIAL

O Brasil se encontra em quarto lugar no que diz respeito à produção de papel. Já

na produção de celulose, está em nono, como pode ser observado na tabela abaixo.

A maior parte das exportações de celulose realizadas pelo nosso país se destina à Europa

(40%), China (31%) e América do Norte (20%). Já o papel é destinado, em sua grande maioria,

para os países da própria América Latina (56%).

11

Figura 5: Produção mundial de papel e celulose. Fonte: < http://bracelpa.org.br/> Acesso em: 27 de

setembro de 2015.

Figura 6: Destino das Exportações Brasileiras em 2013. Fonte: < http://bracelpa.org.br/> Acesso em:

21 de setembro de 2015.

12

5.3. PANORAMA ESTADUAL

O estado de Santa Catarina participa de forma significativa na produção e

exportação de papel e celulose brasileira. O setor emprega 20.196 trabalhadores e seu peso

sobre a produção nacional é de 8,43%.

Os principais compradores dos produtos catarinenses, em 2013, foram: Argentina (US$

100,2 milhões) e Venezuela (US$ 25,2 milhões).

Nosso estado é o maior exportador do Brasil de papel/cartão "kraftliner" para cobertura,

crus, em rolos/folhas, o primeiro em exportação de sacos de papel ou cartão com largura da

base de 40cm e é líder nas vendas ao mercado internacional de papel Kraft para sacos de grande

capacidade.

O segmento de Celulose e Papel de Santa Catarina tem apresentado crescimento anual

do emprego. Em seis anos foram 4.599 mil postos de trabalho abertos no estado, conforme

mostra o quadro abaixo.

Figura 7: Panorama de empregados na indústria de papel e celulose. Fonte: < http://bracelpa.org.br/>

Acesso em: 27 de setembro de 2015.

6. PROCESSO QUÍMICO INDUSTRIAL DO PAPEL E CELULOSE

6.1. MADEIRA

No Brasil, a principal matéria prima para pasta celulósica provém, principalmente, de

reflorestamentos com várias espécies arbóreas de eucalipto e pinus. A escolha destas espécies

para o reflorestamento foi baseada em seu rápido crescimento, de três a quatro vezes mais

13

rápido que espécies nativas. Outras espécies também utilizadas em menor escala na indústria

para obtenção da pasta celulósica são o pinho-do-paraná e a gmelina.

6.1.1. Composição Química

Os materiais lignocelulósicos são compostos, principalmente, por celulose,

hemicelulose e lignina.

A celulose, principal componente da parede celular da fibra, é um polissacarídeo linear,

constituído por um único tipo de unidade de açúcar. A molécula de celulose pertence à função

química dos glicídios. As hemicelulose também são polissacarídeos, porém constituídas de

vários tipos de unidades de açúcar. Estão intimamente associados com a celulose nos tecidos

das plantas. A lignina é uma substância química complexa que confere a rigidez à parede da

célula e, na madeira, é agente permanente de ligação entre as células, tornando a madeira uma

estrutura resistente ao impacto, compressão e dobra.

Todas as espécies de madeira contêm quantidades variáveis de outras substancias

orgânicas e inorgânicas, citadas como constituintes menores. Estes se dividem, basicamente,

em duas classes. A primeira engloba os materiais chamados extrativos, por serem extraíveis em

água, solventes orgânicos neutros, ou volatizados em vapor. A segunda classe engloba materiais

que não são extraíveis com os agentes mencionados, como compostos inorgânicos, proteínas e

substâncias pécticas.

Componente Presença

Celulose ̴ 50%

Hemicelulose ̴ 20%

Lignina 15% a 25%

Constituintes

menores Até ̴ 10%

7. INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL

7.1. PROCESSOS DE POLPAÇÃO E TIPOS DE CELULOSE

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O processo de Polpação é o processo de separação das fibras de madeira mediante a

utilização de energia química e/ou mecânica. Os diversos processos de polpação podem ser

classificados de acordo com seus rendimentos em polpa ou de acordo com o pH utilizado.

7.1.1. Polpação De Alto Rendimento E Semiquímica

No Brasil, até pouco tempo, os processos de alto rendimento se restringiam ao

mecânico e quimitermomecânico de pedra, cujas pastas se destinam quase que exclusivamente

à confecção de papel imprensa. Os principais processos de obtenção de pasta mecânica são:

Pasta mecânica de pedra;

Pasta mecânica de desfibrador pressurizado de pedra;

Pasta quimimecânica de pedra;

Pasta mecânica de desfibrador de disco;

Pasta quimimecânica de desfibrador de disco;

O processo de fabricação de pastas semiquímicas se dá em dois estágios. No primeiro,

os cavacos são tratados quimicamente de modo a remover parcialmente as hemiceluloses e a

lignina. No segundo estágio, os cavacos amolecidos são submetidos a um tratamento mecânico

para separação de fibras. Os principais processos semiquímicos são:

Soda a frio;

Sulfito neutro;

Soda quente.

7.1.2. Polpação Química

Os principais processos de polpação química são:

Polpação química alcalina;

Processo Kraft ou sulfato;

Polpação química com sulfitos;

Processo sulfito com base cálcio;

Processo sulfito com base sódio;

Processo sulfito com base magnésio;

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Processo sulfito multiestágio.

Tipos Características Usos

Pasta mecânica

Resistência física

reduzida

Baixo custo

Boa capacidade de

impressão

Alta opacidade

Papel de jornal, catálogos,

revistas, papéis de parede,

papéis absorventes, papelão

Celulose

semiquímica

Variáveis de processo

para processo

Papelão corrugado, papel de

jornal, papel de impressão,

escrita e desenho

Celulose Kraft ou

Sulfato

Escura

Opaca

Bastante resistente

Não

branqueada:

papéis, papelões e

cartões para

embalagens e

revestimentos

Branqueada:

papéis de primeira

para embalagens,

impressão (livros,

revistas, mapas, etc.)

8. PROCESSO KRAFT OU SULFATO

O processo Kraft é o mais utilizado no Brasil em função das vantagens oferecidas,

apesar das desvantagens apresentadas. Consiste em atuar sobre a madeira na forma de cavacos

com uma combinação de dois reagentes químicos: hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de

sódio (Na2S), obtendo-se como resultado a dissolução da lignina e a liberação das fibras. As

fibras liberadas constituem a “celulose” marrom ou massa marrom.

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Este processo oferece vantagens como: Ciclos mais curtos de cozimento, se comparado

com outros métodos; Recuperação dos produtos químicos associados a ele; Produção de pastas

de alto rendimento. Mas apresenta como principais desvantagens: Baixo rendimento de

polpação; alto custo de branqueamento; alto investimento necessário para montagem das

fábricas; Odor dos gases produzidos.

Figura 8: Ilustração Processo Kraft. Fonte: < http://goolge.com.br/> Acesso em: 27 de setembro de

2015.

8.1. ETAPAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO KRAFT

O processo é baseado na transformação da madeira em pasta, polpa ou celulose

industrial, incluindo as seguintes etapas: Descascamento; Picagem; Classificação; Depuração;

Branqueamento e recuperação do licor.

8.1.1. Descascamento

As cascas possuem um teor de fibras relativamente pequeno e afetam negativamente o

produto. Portanto, o descascamento tem por finalidade reduzir a quantidade de reagentes no

processamento da madeira e facilitar a etapa de lavagem e peneiração. O resíduo – as cascas –

constitui de 10% a 20% da madeira total processada, podendo ser utilizado como combustível

para geração de vapor necessário no processo.

17

Os tipos de descascadores utilizados industrialmente: Descascador a tambor;

Descascador de bolsa; Descascador de anel; Descascador de corte; Descascador hidráulico;

Descascador de faca.

8.1.2. Picagem

Nessa etapa, as toras são reduzidas à fragmentos – em picadores de disco de múltiplas

facas (mais utilizado) ou picadores de tambor –, cujo tamanho facilite a penetração do licor de

cozimento utilizado nos processos químicos. Os cavacos de madeira constituem um material de

fácil transporte, este feito por meio de correias ou pneumaticamente. Existem variáveis da etapa

de picagem que afetam a qualidade dos cavacos, como: Direção e velocidade da alimentação

do picador; Ângulos de corte das facas; Velocidade de corte; Troca das facas.

8.1.3. Classificação

Após a picagem, os cavacos são classificados, separando os cavacos com dimensões

padrões (os aceites), dos cavacos superdimensionados, que retornam ao picados e dos finos,

que são processados separadamente ou queimados na caldeira.

8.1.4. Cozimento

O cozimento ou digestão da madeira ocorre em vasos de pressão, conhecidos como

cozedor ou digestor, podendo ser efetuado, em regime contínuo ou descontínuo. No processo

contínuo, os cavacos e o licor são alimentados continuamente no digestor e atravessam zonas

de temperaturas crescentes, até atingir a zona de cozimento, onde a temperatura é mantida

constante. O período de tempo é determinado pelo tempo que os cavacos atravessam a zona,

até serem descarregados continuamente do digestor. No processo de cozimento descontínuo, o

aquecimento é realizado de acordo com um programa pré-determinado, no qual, a temperatura

é elevada gradualmente, durante 50 a 90 min, até atingir um determinado valor (geralmente 170

°C), sendo mantido durante um certo período de tempo. O grau de cozimento é controlado por

meio de amostragens do material e análise laboratorial, para estimar a quantidade de lignina

presente na polpa de celulose.

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O digestor é carregado com cavacos de madeira e produtos químicos. No processo Kraft,

os produtos químicos utilizados são:

Licor Branco: Hidróxido de sódio (NaOH) + sulfeto de sódio (Na2S) +

outros tipos de sais de sódio em pequenas quantidades.

Licor Negro: Licor do cozimento anterior, contendo constituintes de

madeiras dissolvidos e reagentes não consumidos. Este licor é usado como diluente para

assegurar uma boa circulação da carga, sem a necessidade de introduzir uma quantidade

extra de água.

Figura 9: Ilustração do funcionamento de um digestor. Fonte: < http://goolge.com.br/> Acesso em: 27

de setembro de 2015.

8.1.5. Depuração

A massa cozida é transferida para o sistema de depuração, que por meio mecânico,

separa os materiais estranhos às fibras (nós de madeira, pequenos palitos, estilhas, areia, pedras,

cascas, etc.). O material de aceite é transferido para os filtros lavadores, que tem por finalidades

lavar a massa, separando todos os solúveis das fibras de celulose. A celulose é então

encaminhada para o branqueamento ou então, para fabricação de papel Kraft. O filtrado recebe

o nome de licor negro e é transferido para o sistema de recuperação. O licor é composto

basicamente de sólidos, carbonato de sódio (Na2CO3), sulfeto de sódio (Na2S), sulfato de sódio

(Na2SO4) e hidróxido de sódio (NaOH).

19

O volume de água adicionada no sistema deve ser o menor possível, mas sem

insuficiência, uma vez que o filtrado final deve ser evaporado e queimado para recuperar os

sais de sódio.

8.1.6. Recuperação do Licor Negro

É considerada a etapa mais importante na fabricação de celulose, pois está diretamente

relacionada com a viabilidade econômica do processo Kraft. O processo de recuperação do licor

negro consiste na queima do licor concentrado. No aquecimento a matéria química gera calor e

os reagentes químicos se fundem, sendo em seguida recuperados.

O processo de recuperação dos reagentes químicos é dividido em três etapas:

Evaporação do licor preto; Queima do licor preto na caldeira de recuperação; Caustificação.

8.1.6.1. Evaporação do licor preto

O licor preto contendo aproximadamente 14% de sólidos é gradativamente concentrado

num sistema de Evaporação de Múltiplo Efeito, de seis efeitos e dois concentradores. Nos

evaporadores o licor atinge uma concentração de até 40% em sólidos e nos concentradores, o

8.1.6.2. Queima do licor preto

O licor concentrado, previamente aquecido a 115° C e misturado com cinzas dos

precipitadores, é bombeado para o interior da caldeira onde inicia a sua queima. Na queima da

matéria orgânica – composta principalmente de lignina – é gerado calor e o vapor é usado no

processo para fins diversos. A temperatura nesta fase atinge 1100 °C. A matéria orgânica

(reagentes químicos) se funde sob o efeito do calor e é recolhido pelo fundo da caldeira, em

seguida é encaminhado para o tanque de derretimento (smelt). Da solubilização do fundido,

resulta o licor verde, que toma esta cor devido aos sais ferrosos formados. Este licor é rico em

carbonato de sódio (Na2CO3) e sulfeto de sódio (Na2 S).

8.1.6.3. Caustificação e forno de cal

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O licor verde é bombeado para os caustificadores, ocorrendo a transformação de alcalino

fraco, que é o carbonato de sódio (Na2CO3) em um produto alcalino forte que é o hidróxido de

sódio (NaOH). O sulfeto de sódio (Na2S) que também compõe o licor verde, não participa da

reação, permanecendo estável. A operação ocorre misturando num tanque o licor verde com o

cal. Em seguida, a mistura é enviada para outro tanque, onde o carbonato de cálcio sedimenta

no fundo com o lodo de cal. O líquido sobrenadante transforma-se novamente em licor branco,

sendo usado novamente no cozimento.

A lama sedimentada é recolhida e transferida para os filtros lavadores e o material sólido

recolhido é transportado para o forno de cal, onde é processado a recuperação do óxido de

cálcio, que é utilizado novamente na recuperação do licor verde.

8.1.7. Branqueamento

O branqueamento pode ser definido como um tratamento físico-químico, que tem por

objetivo melhorar as propriedades da pasta celulósica. Ocorre a purificação da celulose, visto

que de acordo com o grau de cozimento, a pasta pode conter lignina e derivados remanescentes

na pasta. O teor de lignina presente é responsável pela tonalidade da polpa, que pode variar do

marrom ao cinza. A remoção da lignina é necessária para se obter uma celulose pura, mas

também para dar um aspecto de alvura (pureza, brancura) elevado. Algumas propriedades

relacionadas com este processo são: alvura, limpeza e pureza química. Em função do grau de

alvura desejado, a eliminação da lignina se faz em vários estágios, tanto por razões técnicas

como econômicas.

Os parâmetros usuais que medem a eficiência do branqueamento são as propriedades

ópticas da pasta (alvura, brancura, opacidade e estabilidade de alvura), relacionadas com a

absorção ou reflexão da luz. As sequências de branqueamento variam em função da

disponibilidade de produtos alvejantes e do grau de alvura desejado.

8.1.7.1. Principais reagentes utilizados

Sigla Reagente Característica

C Cloro Oxida e clora a lignina

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H Hipoclorito Oxida, descolore e

solubiliza a lignina

D Dióxido de cloro Oxida, descolore e

solubiliza a lignina

O Oxigênio Oxida e solubiliza a

lignina

P Peróxido de sódio Oxida e descolore a

lignina

E Hidróxido de sódio Hidrolisa a clorolignina

e a lignina solúvel

Z Ozônio Oxida, descolore e

solubiliza a lignina

8.1.7.2. Tendências atuais do branqueamento

Até pouco tempo, o cloro era o agente alvejante mais empregado na indústria. Sendo

bom oxidante, o cloro gasoso era introduzido diretamente nos vasos, conferindo elevados

índices de alvura do material. Entretanto, o aumento das pressões ambientais tem ocasionado

uma redução do consumo do cloro como agente de branqueamento e o aumento do consumo de

outros alvejantes, como o oxigênio, peróxido de hidrogênio e o clorato de sódio.

A redução de consumo do cloro como agente alvejante tende a crescer, substituindo-o

por outras soluções, como por exemplo, o uso de enzimas que degradam a lignina, como as

ligninases e xilanases. O emprego dessas enzimas tem apresentado resultados bastante

promissores, incentivando de maneira crescente as pesquisas na área do biobranqueamento, em

diversas instituições brasileiras, como por exemplo, UNICAMP e EEL-USP.

22

EXTRAÇÃO

PÁTIO MADEIRA

DESCASCADOR

PICADOR

CAVACOS REJEITADOS

LAMA DE CAL

CAL

DREGS ÁGUA

8.1.8. Fluxograma Básico do Processo Kraft

ÁGUA

ÁRVORES

REFLORESTADA

CLASSIFICADOR

CAVACOS

DIGESTOR

DEPURADORES

DEPURADORES

POLPA

BRANCA

TORRE DE

ALTA

CONSISTENCIA

LAVADORES

BRANQUEAMENTO

TANQUE DE

LICOR NEGRO

FRACO

EVAPORADORES

SECADORA

DE CELULOSE

MÁQUINA

DE PAPEL TANQUE DE

LICOR

NEGRO

FORTE

CALDEIRA DE

RECUPERAÇÃO

TANQUE DE

DISSOLUÇÃO

LICOR

BRANCO

FRACO

CLARIFICADOR

LICOR VERDE

TANQUE DE

LICOR

BRANCO

CLARIFICADOR

DE LICOR

BRANCO

CAUSTIFICADOR

APAGADOR

DE CAL

TANQUE DE

LICOR VERDE

FORNO

DE CAL

ENGROSSADOR

DE LAMA DE

CAL

LAVADOR DE

DREGS

LAVADOR DE

LAMA DE CAL

23

9. FABRICAÇÃO DO PAPEL

9.1. PRINCIPAIS ETAPAS NO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PAPEL

9.1.1. Preparação da massa

A pasta de celulose é desagregada, resultando em uma massa que é refinada e pode

passar por uma colagem interna, de acordo com o tipo de papel que será fabricado. Em

seguida, o papel passa por uma aditivação para aperfeiçoamento das características ópticas do

produto final: colagem, cor, impermeabilização a vapor d’água e a odores, resistência à

umidade, resistência mecânica, opacidade, transparência, brilho e alvura.

9.1.1.1. Principais aditivos e seus respectivos efeitos

Aditivos Efeitos

Caulim

Talco

Dióxido de titânio

Melhoramento da:

Opacidade

Alvura

Lisura

Maciez

Breu saponificado

Aumenta a retenção de

fibras

Previne o espalhamento de

tintas

Resistência à umidade

Sulfato de alumínio Adicionado após o Breu para precipita-lo sobre a

fibra

24

Amido (milho ou mandioca)

Aumentar a retenção de

finos

Melhorar a união entre as

fibras

Corantes

Melhoram a alvura

Tingem o papel

9.2. ETAPAS DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO

Formação da folha: uma máquina de papel é responsável pela formação

das folhas;

Prensagem: as prensas retiram parte da água existente na folha;

Secagem: cilindros secadores aquecidos removem o restante necessário

de água;

Colagem: a folha recebe uma aplicação de aditivos químicos para

aumentar sua resistência superficial;

Calandragem: a espessura é uniformizada, dando um acabamento

especial ao papel;

Corte e enrolamento: o papel é enrolado na enroladora e cortado na

rebobinadeira de acordo com o formato desejado;

Embalagem e expedição: a embaladeira acondiciona o papel em

embalagens que, enfim, são destinadas à expedição.

25

10. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Apesar de ter chegado no ocidente em meados do século XII, o papel já havia surgido

na China há mais de mil anos, sendo sua produção totalmente manual, utilizando restos de

tecidos como matéria prima. A partir do século XIX, os avanços tecnológicos e científicos

proporcionaram uma revolução na produção de papel, agora produzido em escala industrial.

Atualmente, o setor emprega mais de 760 mil pessoas direta e indiretamente no Brasil,

e está presente em 220 empresas, com atividade em 540 municípios, localizados em 18 estados.

Existem cerca de 2,2 milhões de hectares de florestas plantadas para fins industriais e 2,9

milhões de hectares de florestas preservadas. No ano de 2014, cerca de US$ 6,7 bilhões foram

obtidos através de exportações, resultando num saldo comercial de cerca de US$ 4,7 bilhões.

A indústria brasileira utiliza principalmente o processo Kraft na produção de celulose,

devido as suas vantagens oferecidas, dentre elas, a recuperação de parte dos reagentes químicos

utilizados e ciclos mais curtos, se comparado com outros métodos. No entanto, a principal

desvantagem que esse método oferece é o alto custo para sua implantação. Os produtos obtidos

nesta indústria são os mais variados e apresentam inúmeras finalidades, desde papéis para

embalagens, papéis para escrita e impressão até papéis sanitários, o que faz com que este setor

seja indispensável para a sociedade contemporânea.

26

11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CARRAZZA, Luís Carlos; BACHA, Carlos José Caetano. EVOLUÇÃO E ESTRUTURA

DA INDÚSTRIA DE PAPÉIS NO BRASIL: PERÍODO DE 1965 A 20021. 2003.

Disponível em: <http://www.sober.org.br/palestra/12/04O245.pdf>. Acesso em: 27 set. 2015.

CASTRO, Profa. Heizir F. de. Processos Químicos Industriais II: PAPEL E CELULOSE.

2009. Disponível em:

<http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840556/434/apostila4papelecelulose.pdf>.

Acesso em: 17 set. 2015.

(BRACELPA), Associação Brasileira de Celulose e Papel. Publicação mensal da

Associação Brasileira de Celulose e Papel. 2014. Disponível em:

<http://bracelpa.org.br/bra2/sites/default/files/conjuntura/CB-064.pdf>. Acesso em: 19 set.

2015.

(BRACELPA), Associação Brasileira de Celulose e Papel. História. Disponível em:

<http://bracelpa.org.br/bra2/?q=node/170>. Acesso em: 18 set. 2015.

(BRACELPA), Associação Brasileira de Celulose e Papel. Tipos e aplicações. Disponível

em: <http://bracelpa.org.br/bra2/?q=node/191>. Acesso em: 19 set. 2015.

HTTP://BRACELPA.ORG.BR/BRA2/?Q=NODE/191. Dados do Setor. 2014. Disponível

em: <http://bracelpa.org.br/bra2/sites/default/files/estatisticas/booklet.pdf>. Acesso em: 15

set. 2015.

OSORIO, Estela Gonçalves. INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE: ESTUDO DE

CASO DA IMPLANTAÇÃO DA VCP FLORESTAL NO EXTREMO SUL DO RIO

27

GRANDE DO SUL. 2007. Disponível em: <http://tcc.bu.ufsc.br/Economia293729>. Acesso

em: 18 set. 2015.

KLOCK, Umberto; ANDRADE, Alan Sulato de; HERNANDEZ, José Anzaldo. Manual

didático Polpa e Papel: Polpa e Papel. 2013. Disponível em:

<http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasklock/polpaepapel/manualpolpa2013.pdf>. Acesso

em: 26 set. 2015.

LOPES, Carlos Renato Antunes; CONTADOR, Cláudio Roberto. ANÁLISE DA

INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE NO BRASIL. Disponível em:

<http://govtandeducationchat.reocities.com/Eureka/enterprises/1900/palestras/artigo-

coppead.PDF>. Acesso em: 17 set. 2015.

(IBÁ), Indústria Brasileira de Árvores. Estatísticas da Indústria Brasileira de

Árvores. 2015. Disponível em: <http://www.iba.org/images/shared/Cenarios_agosto.pdf>.

Acesso em: 14 set. 2015.

MAPEL JUNIOR, João Luiz. Processos de Produção: São Paulo: Imagens, 2009. 35 slides,

color. Disponível em: <http://pt.slideshare.net/jmapeljr/macro-processo-da-produo-de-

celulose-industrial-1423617>. Acesso em: 18 set. 2015.

(SINPESC), Sindicato das Indústrias de Celulose e Papel de Santa Catarina. O Setor

Celulose e Papel. 2012. Disponível em: <http://sinpesc.com.br/index.php/o-setor>. Acesso

em: 15 set. 2015.