IYC 2011: Química contribuiu com os avanços do setor Celulose e Papel

Quem viveu na capital paulista durante os anos sessenta deve se lembrar do forte mau cheiro que dominava a via marginal do Rio Tietê, na altura da Freguesia do Ó.

Uma indústria de papel instalada por ali causava todo o incômodo, solucionado com a sua transferência para outro município. Essa situação se repetia em várias outras cidades, como Piracicaba e Mogi Guaçu, ambas paulistas, e colocava o setor de celulose e papel entre os grandes vilões ambientais do país.

Revista Química e Derivados, IYC 2011, International Year of the Chemistry, Celulose e PapelA imagem atual dessa indústria é diametralmente oposta à daquela época. E a aplicação da ciência e tecnologia química contribuiu muito para essa transformação. A celulose, um polímero encontrado nas paredes das células vegetais, não aparece sozinha, mas acompanhada de hemicelulose e lignina. Esta, um composto fenólico, confere alta resistência à célula e protege a celulose. Porém, graças à sua composição, é indesejável para a produção de papel. A digestão ácida da lignina libera a celulose para o processo industrial do setor, mas gera um resíduo líquido escuro, chamado licor negro. No passado, esse licor era despejado nos rios adjacentes, causando graves problemas. Com a devida caracterização, percebeu-se que esse material tem alto conteúdo energético, com possível uso como combustível para as grandes caldeiras das companhias de celulose e papel. Dessa forma, o setor se livrou de uma fonte de poluição e conseguiu reduzir custos, ao mesmo tempo.

Mas não foi só no campo ambiental que a química apoiou o desenvolvimento da indústria de celulose e papel. Todo o processo produtivo é pautado por reações químicas variadas, com maior ou menor grau de complexidade. “A química é fundamental no setor, mas os processos de produção de celulose são radicalmente diferentes dos de papel”, comentou Lairton Leonardi, presidente da Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel e diretor da Minerals Technologies do Brasil.

Ele explicou que a produção da celulose é essencialmente química, desde a digestão ácida, neutralização e recuperação da soda cáustica (licor branco), passando pelo branqueamento. A produção de papel obtido da celulose seria uma atividade mais mecânica, realizada em grandes máquinas integradas, nas quais a química permeia várias etapas, como a formação da folha, drenagem interna e outras, todas dependentes de insumos químicos.

Ao delinear a evolução tecnológica do setor, desde os anos 60 até hoje, Leonardi aponta dois grandes eixos de transformação sincrônicos, o ambiental e a mudança do produto. “Na área ambiental, os avanços não se limitaram à queima do licor negro, que hoje responde por 65% da geração de energia nas indústrias do setor”, comentou. Com o paulatino avanço dos controles de produção, as fábricas conseguiram reduzir a emissão de gases, acabando com o mau cheiro, passaram a otimizar o consumo de água nos processos e aprimoraram a eficiência energética e, com isso, cortaram a emissão de gás carbônico e os custos. “O consumo de energia por tonelada de celulose produzida na década de 70 era muito maior do que hoje”, comparou o presidente da ABTCP.

O consumo de água também é uma preocupação permanente no setor. Dados da Associação Brasileira de Celulose e Papel (Bracelpa) calculam o consumo de 30 mil litros de água para se produzir uma tonelada de celulose, e de 25 mil litros de água por tonelada de papel. A entidade setorial estima em 40,2% o índice médio de reciclagem e reúso de água nos processos das suas associadas, com base nos dados de 2009.

Falta dizer que, no Brasil, a produção de celulose se apoia em florestas plantadas que seguem o mais avançado sistema de manejo. Com isso, algumas empresas conseguem absorver entre três e quatro toneladas de gás carbônico para cada tonelada emitida nos seus processos.

Produto melhor – Além dos ganhos ambientais, a química contribuiu para um grande salto na produção brasileira: o uso de celulose de fibras curtas, retirada de árvores de crescimento rápido, como o eucalipto.

“O Brasil foi pioneiro na fabricação de papéis para imprimir e escrever exclusivamente com fibras curtas”, informou Leonardi. Para tanto, foi preciso desenvolver todo o processo, aplicando aditivos adequados para alcançar bons resultados em retenção de fibras, colagem e drenagem interna. “As máquinas de papel operam com fibras curtas nos mesmos padrões de eficiência alcançados quando se processam fibras longas”, garantiu.

Esse desenvolvimento tecnológico permitiu ao país aproveitar a grande vantagem de produzir árvores aptas para corte em cerca de sete anos, contra quinze (pelo menos) dos concorrentes. Com isso, é possível obter 45 metros cúbicos anuais de madeira por hectare no Brasil, enquanto o Chile, o segundo melhor nesse indicador, só consegue 25 m³/ha/ano. De produtor marginal de celulose nos anos 70, o Brasil chegou à quarta posição no ranking mundial de produção, com 13,3 milhões de t em 2009. Estavam na frente, em quantidade de produção: Estados Unidos (48,3 milhões de t), China (20,8 milhões de t) e Canadá (17,1 milhões de t). Em 2010, a produção nacional de celulose cresceu para 14,1 milhões de t.

No papel, no entanto, o Brasil fica no modesto nono lugar, com a fabricação de 9,4 milhões de t/ano em 2009 e 9,8 milhões, em 2010. O líder é a China, com 86,4 milhões de t em 2009, com os Estados Unidos em segundo, com suas 71,6 milhões de t. Segundo a Bracelpa, o crescimento médio anual da produção de papel nacional foi de 5,6% ao ano, entre 1970 e 2011. Enquanto isso, a celulose teve aumento de 7,4% ao ano. Isso comprova a importância do país como exportador de celulose.

Revista Química e Derivados - Lairton Leonardi, presidente da Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel e diretor da Minerals Technologies do Brasil, papel e celulose
Leonardi: expansão do setor precisa de mais profissionais

Avanços notáveis: Como grande exportador, o país não poderia ter ficado alheio à evolução das exigências impostas pelos seus clientes, em especial na Europa.

Na década de 80, houve uma pressão muito forte contra o uso de cloro no branqueamento da celulose. Após a digestão, a celulose tem aspecto marrom, exigindo processamento adequado que inclui a passagem por uma sequência de reações químicas, com oxidações e neutralizações sucessivas, até atingir um padrão de alvura adequado. O cloro sempre teve um papel importante nessa etapa do processo.

Inicialmente, as pressões apontavam para o banimento total desse elemento químico da indústria de celulose. Muitos debates e estudos depois, o uso de cloro elementar acabou sendo afastado. Sua aplicação na forma de cloratos continua sendo feita em larga escala, dentro das sequências ECF (livres de cloro elementar), combinado com outros produtos, como o peróxido de hidrogênio ou ozônio. Mas as sequências TCF (totalmente isentas de cloro) acabaram não sendo largamente adotadas.

Outra grande mudança foi promovida no Brasil em meados dos anos 90, com a substituição da colagem ácida pela colagem alcalina na produção de papel. “Isso aumentou a produtividade industrial e também melhorou a durabilidade do papel”, explicou Leonardi. A principal carga usada pelos papeleiros era o caulim, que tem a tendência de amarelar. Ele foi substituído pelo carbonato de cálcio, de reação alcalina. “É uma carga, mas isso implica aplicá-la corretamente, porque ela permite desaguar mais rápido e dá mais corpo ao papel”, afirmou.

A Evolução da Celulose e do Papel no Brasil (em milhões de toneladas)

Tabela: a evolução da celulose e do papel no Brasil
Tabela: a evolução da celulose e do papel no Brasil

Esse ganho de volume (chamado bulk) é explicado pelo fato de a fibra de celulose conseguir inchar mais, segundo explicou. Além disso, o uso do carbonato tirou do breu o lugar de agente de colagem mais usado no setor e também reduziu bastante a aplicação do dióxido de titânio nos papéis para escrever e imprimir. “Essa carga conferiu um ganho óptico e de drenagem”, disse.

Essas substituições, no entanto, são delicadas e envolvem vários aspectos. “Quando muda a drenagem, seja por usar mais fibras curtas ou pelo tipo de cargas, é preciso mudar também as telas das máquinas, e os tecidos delas também dependem de novos materiais descobertos pela química”, salientou o presidente da ABTCP. Além disso, todas as interações químicas que acontecem dentro das gigantescas máquinas de papel são complexas. “Existem centros de pesquisas dedicados para cada etapa do processo”, informou.

O próprio Leonardi se especializou em revestimento para papel, com curso feito na França. “Um revestimento só fica bom se o papel tiver sido bem formado, com uma colagem boa”, comentou. Isso exemplifica a importância de manter programas de formação e aperfeiçoamento de pessoal. A ABTCP oferece vários cursos diferentes aos profissionais do setor, mas reconhece que isso ainda é pouco.

“Há pessoal de altíssimo nível trabalhando no Brasil, mas esse contingente não é suficiente para garantir o crescimento que se espera do setor”, alertou Leonardi.

A ABTCP já conta com um curso próprio e específico de pós-graduação, coordenado pela Universidade Mackenzie, mas a entidade se esforça para implantar um curso de graduação em engenharia de papel de celulose. Atualmente, as empresas contratam engenheiros químicos e mecânicos e depois os especializam. “O setor também precisa, e muito, de químicos e técnicos químicos”, afirmou.

Matriz Energética da Indústria de Celulose e Papel (consumo direto)

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Tabela: Matriz energética da indústria de celulose e papel – Clique para ampliar

Em parceria com o governo do estado de São Paulo e com o Senai, a ABTCP criou cursos técnicos para papel e celulose, na Etec de Paulínia-SP, e nas escolas Senai da Moóca e de Telêmaco Borba-PR. “Há bons cursos de química no país”, considerou.

Entre contar com um curso de excelência exclusivo para as necessidades do setor ou ter profissionais com formação generalista de boa qualidade, com posterior especialização, Leonardi considera ambas as alternativas válidas. “A primeira dá respostas mais rápidas para as empresas, enquanto a segunda dá mais opções de carreira para os alunos”, avaliou. Ambas podem coexistir, considerando que o setor está em fase de franca expansão, com demanda aquecida por profissionais.

Além disso, ele recomenda, o país deve reforçar o intercâmbio de mestres e doutores com outros polos de geração de conhecimento mundiais.

“Temos alguns centros de pesquisa excelentes, como o do IPT, além de boas universidades ligadas ao setor, como a Esalq-USP e a Universidade Federal de Viçosa-MG, mas ainda falta uma ligação entre institutos, academia e as empresas”, comentou. Para a ABTCP não interessa manter um centro próprio de pesquisas, mas a associação quer ajudar a criar ligações entre esses agentes, contando com seu quadro de sócios altamente qualificados.

Desafios nascentes – O futuro reserva muitas oportunidades para o setor de produtos florestais.

Leonardi avalia que o consumo de celulose e papel tende a crescer no mundo, mas principalmente no Brasil, que demanda apenas 44,2 kg de papel por habitante/ano, abaixo da média mundial, de 57,5 kg/hab/ano. A produção de celulose precisa seguir na busca de otimizações de processo, desenvolvendo alternativas mais amigáveis ao ambiente e também com melhor eficiência de aproveitamento de água e energia.

No caso do papel para imprimir e escrever (diferente do papel para jornal, feito com pasta mecânica, um outro tipo de processo), o desafio consiste em produzi-lo, nas mesmas características, porém com custos menores. As folhas tendem a se tornar mais leves, porém com a mesma opacidade e resistência mecânica.

Mesmo acreditando que o papel ainda terá vida longa, a despeito do avanço das tecnologias digitais, Leonardi vê nos mercados de embalagem e tissue (para toalhas, guardanapos e papéis higiênicos) um campo imenso para negócios, a exigir mais e mais inovações. “As máquinas que fazem o tissue estão ficando mais eficientes e velozes, demandando mais desenvolvimentos tecnológicos para usar gramaturas menores”, disse. Nas embalagens, a tendência também é reduzir o peso por área de papel, sem perder a resistência e a printabilidade.

Fora das hipóteses corriqueiras, Leonardi aponta a necessidade de desenvolver os subprodutos da indústria de celulose, a exemplo de bioplásticos, nanocelulose (com várias pesquisas em andamento), biomateriais e até o álcool combustível. “As respostas para tudo isso estão na química”, salientou.

A ABTCP promoverá de 3 a 5 de outubro, no Transamerica Expo Center, em São Paulo, o 44º Congresso e Exposição Internacional de Papel e Celulose. “Vamos discutir qual a visão do setor para o futuro, incluindo formação profissional, ciência e tecnologia”, finalizou.

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