PRODUÇÃO DE PAPEL E CELULOSE E OS RECURSOS HÍDRICOS

1- INTRODUÇÃO

A produção de papel, através da história da humanidade, já se baseou em inúmeras matérias primas, desde o núcleo fibroso da planta denominada papiro, passando pela fibra de cânhamo, folhas de amoreira, entre outros.

Em países em desenvolvimento, estima-se que grande parte da fibra celulósica (cerca de 60%) venha de insumos agrícolas, como bagaço de cana, palha de cereais, bambu, juncos, gramíneas, juta, sisal e outros.

No Brasil, de maneira geral, a produção do papel se dá a partir da celulose de fibras curtas, proveniente de madeiras consideradas duras (eucaliptos) ou mais moles (pinus); variando de acordo com as demandas de mercado.

Há, contudo, certa preferência pelo eucalipto, sendo esta uma madeira de excelente adaptação às condições climáticas brasileiras (o que permite a utilização da planta para fins lucrativos em até 7 anos).

Além da fibra celulósica virgem pode-se utilizar, ainda, polpa de papel reciclado (aparas) na produção de papel.

Desta maneira, uma unidade industrial pode processar apenas a polpa produzida fora ou funcionar como unidade integrada (fábrica de papel e celulose).

A produção de polpa de celulose, denominada polpeamento, varia ainda conforme as características finais exigidas ao produto e o processo empregado na remoção de lignina (molécula tridimensional amorfa encontrada em plantas terrestres e associada à celulose na parede celular com finalidade de conferir rigidez, impermeabilidade e resistência contra ataques biológicos aos tecidos vegetais), das fibras.

O polpeamento pode empregar dois tipos básicos de ação: mecânica ou química; contudo, existem processos mistos. De maneira geral, os processos de produção de celulose são divididos em: processos mecânicos, termo-mecânicos ou termo-químico-mecânicos, processo de produção de celulose ao sulfato – Kraft (alcalino) ou processo de produção de celulose ao sulfito (ácido).

Os métodos mecânico e termo-mecânico (moagem associada à utilização de calor) separam as fibras desagregando a madeira por ação abrasiva ou impacto, produzindo um papel de fibra curta e frágil, com teor residual de lignina relativamente alto (o que leva o papel a amarelar rápido). Tais métodos demandam, ainda, mais energia para a desagregação.

Os processos mistos químico-mecânicos e termo-químico-mecânicos são similares; contudo empregam menos energia, utilizando agentes amaciantes como o sulfito (Na2SO3), o carbonato (Na2CO3) ou o hidróxido de sódio (NaOH). Nessas polpas, a maior parte da lignina residual fica retida no papel; contudo, a mesma é oxidada com o emprego de peróxidos e hidrossulfitos na fase de branqueamento.

Os processos químicos geram polpas mais puras, sendo estes os mais utilizados no Brasil.

Porém, apesar de gerarem papel de boa qualidade, tais processos transformam aproximadamente metade da madeira em resíduo, além de demandar grandes quantidades de água e apresentar impactos ambientais significativos.

Uma vez que a grande maioria das unidades produtoras de papel e celulose no Brasil utiliza o processo Kraft, apresentar-se-á uma breve descrição do mesmo.

2- O PROCESSO DE PRODUÇÃO DO PAPEL E CELULOSE – KRAFT

Este método é utilizado para produzir uma ampla variedade de polpas, principalmente aquelas destinadas à produção de embalagens de papelão e papéis de alta resistência, além da maior parte daquela utilizada nos papéis de impressão.

O processo pode ser dividido em quatro etapas: cultivo, extração, seleção e preparação da madeira; geração da celulose marrom; geração da celulose branqueada e produção de papel/papelão.

2.1 – CULTIVO, EXTRAÇÃO, SELEÇÃO E PREPARAÇÃO DA MADEIRA

O processo produtivo de polpa de celulose tem início nas áreas florestais que, em geral, são de propriedade das próprias empresas.

As árvores são cultivadas, derrubadas, desgalhadas e as toras cortadas e enviadas até as unidades industriais, onde são armazenadas em pátios de estocagem.

As toras são, então, separadas conforme seu tamanho. Aquelas que não atendam os requisitos para o cozimento são enviadas a um picador específico e reduzidas a cavacos para alimentação da caldeira de biomassa, com geração de vapor e energia suplementar. Já as adequadas ao processo são lavadas para remoção do material argiloso aderido às cascas e à própria tora; descascadas e picadas.

Nos descascadores, ocorre a remoção da casca por atrito (normalmente através de discos giratórios). A casca é, também, enviada às caldeiras de biomassa.

Nos picadores, a madeira é desagregada pela ação de lâminas rotativas, que têm a função de obter cavacos uniformes e de dimensões definidas. Se a picagem não apresentar uniformidade, formando cavacos muito pequenos (palitos, ou ainda serragem), ou muito grandes (lascas), a saída do picador segue, via esteira transportadora, até uma série de peneiras vibratórias, que fazem a seleção e separam os materiais de tamanho adequado.

2.2 – GERAÇÃO DA CELULOSE MARROM

Nesta etapa, ocorrem os processos de digestão, separação do licor negro da celulose, sua concentração nos evaporadores, queima na caldeira de recuperação, formação do licor verde e caustificação/calcinação (recupareção de produtos químicos).

Na digestão, os cavacos selecionados são levados ao digestor, um vaso de pressão, para impregnação com o chamado licor branco (uma solução aquosa alcalina contendo reagentes facilitadores das reações químicas).

Tal massa é cozinhada, e a partir da reação do licor branco com a madeira, a lignina é dissolvida e os cavacos são transformados em celulose marrom, individualizando as fibras.

Da reação do licor branco com a lignina, forma-se o licor negro, onde se concentram a lignina e quase todos os reagentes, além de outras substâncias constituintes da madeira. Sendo assim, é rico em material orgânico e de alto poder calorífico, de modo que pode ser utilizado como insumo energético.

A celulose marrom e o licor negro são separados por meio de lavagem e o licor negro é enviado à Evaporação, onde o excesso de água é removido, aumentando a concentração de sólidos na mistura.

A mistura resultante é enviada, então, à caldeira de recuperação, que