Atividade 5 - Industria de Papel e Celulose

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Indústria Papel e Celulose Processos Industriais – 4 TQI Karla Menão Lemes Profª Me. Marcia Ferreira Bini

Celulose A celulose pode ser definida como um polímero de glicose formado por ligações β-1,4. A celulose destaca-se por ser um carboidrato insolúvel e resistente a várias reações químicas. Além disso, é o principal componente da parede celular da célula vegetal. Suas moléculas são unidas por ligações glicosídicas, um tipo de ligação covalente que resulta da reação de condensação (reação em que duas moléculas se unem para formar uma única) entre duas moléculas de carboidratos, e as macromoléculas de celulose estabelecem entre si ligações de hidrogênio.

Celulose de Fibra Curta A celulose de fibra curta é produzida com árvores de fibra curta (como o eucalipto, o álamo, a bétula e a acácia) e é geralmente mais adequada para fabricar papéis de impressão e escrita revestidos e não-revestidos, papel de seda e papelão de embalagem revestido, além de ser o melhor tipo para a fabricação de papel sem madeira com boa capacidade de impressão, maciez, brilho e uniformidade.

Celulose de Fibra Fluff Fabricada a partir da fibra longa de pínus, pode ser utilizada em produtos higiênicos, tais como absorvente feminino e de incontinência, fralda infantil e adulta, protetor diário, lenço umedecido, entre outros.

Processo Industrial das Indústrias Brasileiras de Papel e Celulose A polpação química, processo pelo qual a madeira é reduzida a uma massa fibrosa, apresenta como principais processos o Kraft ou Sulfato, onde são utilizados como reagentes no cozimento dos cavacos (toras de madeiras picadas) o NaO𝐻, 𝑁𝑎2 𝑆 e 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3. Atualmente no Brasil, cerca de 81% do processamento de madeira, é realizada pelo processo Kraft ou Sulfato, aproximadamente 12% pelo processo Soda e os restantes por outros processos.

Processo Kraft Consiste na separação das fibras de celulose dos outros componentes da madeira (lignina, polissacarídeos, carboidratos, entre outros) em meio alcalino. Nesta etapa, resumidamente, os cavacos de madeira previamente preparados alimentam continuamente o digestor onde são aquecidos com o licor de cozimento. Este licor de cozimento é constituído pelo licor branco e por uma parcela pequena do licor negro proveniente da etapa de lavagem.

Processo Kraft  Descascamento: Remove as cascas das toras, que são geralmente encaminhadas à caldeira de biomassa, para geração de vapor e energia elétrica. • Picagem: As toras são encaminhadas ao picador para produção de cavacos. • Classificação: E são peneiradas para separar as frações de cavacos muito finas ou muito acima do tamanho padrão. • Cozimento: Os cavacos são cozidos com uma solução alcalina de Hidróxido de Sódio (𝑁𝑎𝑂𝐻) e Sulfeto de Sódio (𝑁𝑎2 𝑆). • Depuração: Durante esse tratamento termoquímico, a lignina é degradada, o que possibilita a separação das fibras.

 Recuperação do Licor Negro:  1ª Etapa: O primeiro passo da recuperação é tirar a água do licor negro. Para isso, ele é fervido até evaporar toda a água e só sobrarem os sólidos.  2ª Etapa:. Como o 𝑁𝑎𝑂𝐻 é uma base, ele reagirá com esse ácido para formar sal e água (é a reação de neutralização).  3ª Etapa: O carbonato de cálcio (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) que foi formado é um sal insolúvel e precipita. O sal é filtrado e temos uma solução de 𝑁𝑎𝑂𝐻 e 𝑁𝑎2 𝑆, o licor branco.

 Branqueamento: para melhorar as propriedades da celulose industrial como alvura, limpeza e pureza química, a polpa é branqueada em um processo que consiste em tratá-la com peróxido de hidrogênio, dióxido de cloro, oxigênio e soda cáustica em cinco estágios diferentes, com seus respectivos filtros lavadores.  Digestores: os digestores ou cozinhadores, que são vasos de pressão onde os cavacos de madeira são tratados com licor de cozimento de composição determinada, à pressão e temperatura estabelecidas, visando à produção da pasta.

Processo de Fabricação do Papel  Refinação: Este movimento de abrir as fibras faz com que se rompam as cadeias de polímeros originais, deixando-as abertas, e obrigando com que busquem outras cadeias abertas para se unirem em ligações por pontes de hidrogênio. Desta maneira a parede "danificada" de uma fibra irá se unir a outra, fechando a ligação, formando assim uma rede de fibras com resistência mecânica suficiente para formar uma folha de papel.  Depuração: É um dos últimos processos antes da entrada na máquina de papel. Dá-se nos depuradores e é semelhante ao processo de filtragem, retirando-se toda a sujeira, areia, partículas metálicas, etc, ainda existentes na pasta.  Aditivação: Dependendo do tipo de papel que se deseja obter, nesse processo são adicionados componentes que podem ou não impermeabilizá-lo, conferirlhe maior ou menor brancura, opacidade ou resistência mecânica.

Impactos Ambientais da Indústria de Papel e Celulose Brasileira Iniciando-se pelo plantio e extração da madeira, que é onde geralmente começa o processo produtivo das indústrias do setor. Seguindo pelas etapas do processamento até a obtenção dos produtos, é uma tarefa trivial identificar os pontos que apresentam, de alguma forma, riscos ambientais. Já na etapa de obtenção da matéria prima, encontra-se um marco gigante nessa análise. O grande volume de madeira a ser extraída para a produção desses bens já foi fonte de muita preocupação.

Caminhando junto com a madeira extraída para o interior do processo produtivo, pode-se identificar outro enorme problema relacionado ao processo produtivo do setor. O problema é o alto consumo de água. Todas as indústrias fazem uso deste recurso, seja em uma ou mais etapas de sua operação. O volume de água que entra no processo não o deixa nas mesmas condições que o iniciou. Ele passa a fazer parte dos efluentes do processo, transformando-se num aglomerado de substâncias sólidas e líquidas com uma grande carga de agentes químicos. Dessa forma, o alto consumo de água torna-se um agravante ainda maior ao final do processo.

Tratamento de Efluentes O tratamento de efluentes líquidos na fábrica de celulose é composto por quatro etapas distintas com diferentes objetivos:  Tratamento preliminar: Seu objetivo é remover os sólidos grosseiros.  Tratamento primário: Seu objetivo é remover os sólidos em suspensão.  Tratamento secundário biológico: O objetivo é reduzir a DBO solúvel.  Tratamento terciário: Faz remoções adicionais de poluentes em águas residuárias.

O que é o processo Deep Eutectic Solvents (DES) As misturas eutéticas profundas são uma classe promissora, sustentável e diversificada de solventes sintonizáveis ​que prometem vários processos químicos e tecnológicos verdes. Muitos Deep Eutectic Solvents (DES) são higroscópicos e encontram uso em aplicações com diferentes graus de hidratação, portanto, exigindo uma compreensão profunda das mudanças na nanoestrutura do DES com teor de água.

O que é a Nanocelulose A celulose faz parte das paredes que formam as células vegetais e que formam as fibras que são utilizadas para a fabricação do papel. Já a nanocelulose é o conjunto dessas fibras coletadas em tamanhos nanométricos. A nanocelulose é retirada da polpa da madeira e a combinação destas nanocélulas, apesar de serem minúsculas, são mais resistentes e duras do que os materiais utilizados nos coletes a prova de bala.

Por que a Indústria de Papel e Celulose é importante para o Brasil? É muito importante para a economia do país, pois é um meio altamente promissor para várias áreas. sendo altamente dependente do meio ambiente, precisa sempre promover novas técnicas e reutilizar o máximo da matéria prima como forma de garantir as mesmas boas condições no futuro mantendo boas Estações de Tratamento de Efluentes.

Referências https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/celulose/ https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-celulose.htm http://www.mundohusqvarna.com.br/assunto/celulose-e-os-diferentes-tipos-de-papel/ https://klabin.com.br/negocios-e-produtos/celulose/ https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/26863/1/IndustriaPapelCelulose.pdf https://eqjunior.com.br/blog/impactos-ambientais-na-industria-de-papel-ecelulose/#:~:text=O%20processo%20Kraft%2C%20especialmente%20citado,cloro%20e%20sulfetos% 20de%20hidrog%C3%AAnio) https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.0c00120 http://casaamericana.com.br/nanocelulose-o-que-e-e-como-impacta-o-meio-ambiente/