resumo_papel e celulose

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Universidade Estadual Do Centro-Oeste Do Paraná – UNICENTRO 
Departamento de Química - DEQ 
 
Caso Motivador 2: Transformação Sustentável Na Produção De Papel E Celulose 
Nome: Melissa Silverio Da Rosa 
 
1. Conhecer E Compreender Método De Produção Tradicional X Inovador 
 
Polpação é o processo utilizado para transformar a madeira em uma massa de fibras 
individualizadas. Consiste na ruptura das ligações entre as fibras no interior da estrutura da 
madeira. Separação das fibras → quimicamente, mecanicamente ou combinação dos dois 
métodos. 
Métodos Mecânicos: Um processo simples e barato, mas que produz uma polpa de baixa 
qualidade. É utilizado para fabricar papéis de baixo custo e vida útil curta. Para melhorar 
as propriedades do papel, é comum misturar essa polpa com fibras de maior qualidade, obtidas 
por processos químicos. 
A maioria dos constituintes da madeira permanece na pasta fibrosa. O moinho de pedra é o 
instrumento mais antigo para a conversão de madeira em polpa. De modo geral, toras de 
madeira descascadas são pressionadas paralelamente às pedras de moagem em rotação, 
enquanto água é acrescentada à zona de moagem. O atrito na zona de moagem pode aumentar 
a temperatura a 150-190 °C. O processo de moagem desfibrila a superfície da madeira, 
refinando as fibras e reduzindo o tamanho dos aglomerados de fibras. Obtém-se alto 
rendimento (85 a 95%), porém o papel obtido é pouco resistente, tornando-se necessário 
misturar fibras longas produzidas por processos químicos. Outras desvantagens são a rápida e 
fácil descoloração do material e o alto consumo de energia. A pasta de madeira moída é um 
material praticamente não-deslignificado, portanto, sofre amarelamento com o tempo, sendo 
utilizado em aplicações temporárias, como papel-jornal, catálogos, revistas, papel 
higiênico e papelão. A pasta de madeira moída é utilizada pura como material fibroso apenas 
em papéis de baixa qualidade. Em papel-jornal, por exemplo, é adicionada 15-20% de pasta 
obtida em processos químicos, para atingir qualidade aceitável para impressão. Modificações 
do processo de moagem tradicional incluem pré-tratamento com vapor, produtos químicos e, 
mais recentemente, a moagem sob pressão. Estes processos objetivam a redução do consumo 
de energia e melhoramento das propriedades dos materiais, especialmente de madeiras duras. 
Métodos Químicos: O processo Kraft é o processo de polpação mais importante e mais 
utilizado na indústria de papel. A pasta de celulose Kraft, além de ser obtida com alto 
rendimento e com propriedades superiores, possui as seguintes vantagens: baixa demanda em 
espécies de plantas, podendo ser utilizadas madeiras moles, duras, com altos teores de extrativos 
ou resíduos de casca; tempos de cozimento curtos; é um processo bem estabelecido no que diz 
respeito a gasto de licor, recuperação dos reagentes, geração de calor de processo, e produção 
de coprodutos. As principais desvantagens estão relacionadas a problemas com o mau cheiro, a 
coloração escura das polpas não branqueadas e aos enormes custos para a instalação dos 
moinhos. 
 
1.1 https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/137603/1/doc-18.pdf 
 
2. Estudar Propriedades Dos Insumos 
A celulose é um homopolímero natural (poli-β(1,4) D-glucose), não ramificado, fibroso, com 
configuração sindiotática e insolúvel em água. Esse é o material natural mais abundante no 
reino vegetal e o principal componente da madeira e das fibras vegetais. Ele é composto de 
unidades de (β) D-glucopiranose, unidas através de ligações glicosídicas entre os carbonos 1 e 
4. 
 
 
 
Madeira: 
Possui uma composição química aproximada de 50% de celulose, 20% de 
hemiceluloses, de 15 a 35% de lignina e até 10% de constituintes menores. 
 
Densidade básica: apresentam valores entre 0,40 e 0,55 g/cm3, pois madeiras com 
densidade inferior a 0,40 levam a redução de rendimento, maior consumo de reagentes 
e elevado teor de rejeitos, enquanto que densidades superiores a 0,55 apresentam maior 
dificuldade de picagem das toras, o que acarreta além do maior desgaste das facas 
picadoras, maior proporção de cavacos de grandes dimensões, dificultando a 
impregnação do licor nestes e levando a uma menor produção de polpa depurada. 
Teor de umidade: recém cortada possui entre 40 e 60 % de umidade, mas quando 
armazenada perde umidade para o ar até alcançar o equilíbrio que é entre 10 e 15%. A 
madeira seca proporciona redução do ataque por fungos e insetos, contudo a diminuição 
da umidade resulta no endurecimento da madeira, o que aumenta a resistência ao 
desfibramento. Quanto maior o volume de água, menor a quantidade dos demais 
elementos químicos presentes na madeira, tais como a celulose, a hemicelulose e a 
lignina. 
Química: A constituição química da madeira é classificada pelos componentes 
fundamentais que são os constituintes macromoleculares como celulose, hemiceluloses 
e a lignina, que representam cerca de 95% da estrutura total da madeira. Os outros 5% 
são classificados como compostos que não formam parte essencial da estrutura da 
madeira, denominados extrativos. 
2.1 0104-8899-libre.pdf (d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net) 
3. CC Os Impactos Ambientais 
Considera-se a indústria de papel e celulose um setor de alto impacto ambiental, uma vez 
que lida diretamente com a flora para obter sua matéria prima. Desde o plantio das sementes, 
preparação do solo, desmatamento até a extração do insumo da celulose, há diversos pontos 
de grande interferência no ecossistema. O alto consumo de água e energia e a falta de 
otimização das operações envolvidas, também podem representar empecilhos ambientais 
para o setor. 
Descargas de poluentes na atmosfera e em corpos líquidos, geração de ruídos. 
 Poluentes atmosféricos 
O processo Kraft, em especial, é potencialmente danoso ao meio ambiente dada a poluição 
atmosférica decorrente da emissão de dióxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio, material 
particulado e compostos orgânicos tóxicos (cloro e sulfetos de hidrogênio), bem como em 
razão da disposição inadequada e posterior lixiviação dos seus resíduos. Além do uso intensivo 
da água o processo utiliza grandes quantidades de produtos químicos para degradação da 
lignina e branqueamento da polpa que também gera emissões atmosféricas poluidoras. 
A recuperação de produtos químicos, vaporação, caldeiras (recuperação, biomassa e auxiliares), 
forno de cal e secagem da polpa também proporcionam elevada quantidade de emissões 
atmosféricas prejudiciais ao meio ambiente. A tabela a seguir, apresenta os principais poluentes 
atmosféricos e suas respectivas fontes geradoras, na indústria de papel e celulose: 
 
 
 
 
 Resíduos Sólidos 
A indústria de papel e celulose também gera resíduos sólidos constituídos de alto teor de 
matéria orgânica, sobre tudo, de fibras celulósicas. Os resíduos inorgânicos principais 
são os dregs, grits e lama de cal do processo de recuperação 
3.1https://repositorio.enap.gov.br/bitstream/1/3742/1/1983%20RSP%20ano40%20v111
%20n4%20Out-Dez%20p.141-146.pdf 
 
4. Pesquisar a regulamentação 
A produção de papel e celulose é um setor industrial que exige um alto nível de 
regulamentação devido aos seus impactos ambientais e sociais. As normas e leis que regem 
essa indústria visam garantir a sustentabilidade, a segurança dos trabalhadores e a qualidade 
dos produtos. 
 
Licenciamento Ambiental: É obrigatório para qualquer empresa que utilize recursos 
naturais e gere efluentes. As licenças ambientais estabelecem as condições para o 
funcionamento da indústria, incluindo limites para a emissão de poluentes, consumo de 
água e geração de resíduos. 
Instituído pela Lei Federal 6.938/1981, pelas Resoluções CONAMA nº 001/86 e nº 
237/97 e pela Lei Complementar nº 140/2011, o licenciamento ambiental é uma ferramenta 
de gestão pública que tem como objetivo dar permissões sobre a localização e as atividadeshumanas realizadas por uma empresa. 
4.1 https://projetoambiental.com.br/licenciamento-ambiental-porque-voce-deve-se-
importar/#:~:text=Para%20obter%20a%20Licen%C3%A7a%20Ambiental,desde%20dete
n%C3%A7%C3%A3o%20a%20multas%20pesad%C3%ADssimas. 
 
Código Florestal: Estabelece as regras para o uso da vegetação nativa, incluindo o plantio 
de florestas para suprir a demanda da indústria de celulose. 
A Reposição deve ser feita por pessoas físicas ou jurídicas que explorem, utilizem, 
consumam ou transformem produtos ou subprodutos de origem florestal. 
De acordo com a Lei Estadual nº 10.780/2001 no seu Artigo 1.º – “Ficam obrigadas à 
reposição florestal as pessoas físicas ou jurídicas que explorem, suprimam, utilizem, 
consumam ou transformem produtos ou subprodutos florestais”. 
4.2 https://semil.sp.gov.br/sma/reposicao-
florestal/#:~:text=A%20Reposi%C3%A7%C3%A3o%20Florestal%20%C3%A9%20exigida,da%20con
stru%C3%A7%C3%A3o%20civil;%20entre%20outros.&text=Confira%20na%20rela%C3%A7%C3%
A3o%20abaixo%20quais,consultados%20clicando%20na%20referida%20legisla%C3%A7%C3%A3o.
&text=Quem%20deve%20fazer%20a%20Reposi%C3%A7%C3%A3o,a%20realizarem%20a%20Repos
i%C3%A7%C3%A3o%20Florestal. 
 
A Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS, Lei Nº 12.305/2010 : 
Determina as diretrizes para a gestão integrada de resíduos sólidos, incentivando a 
reciclagem e a disposição final adequada dos resíduos gerados pela indústria. 
4.3 https://engemausp.submissao.com.br/24/anais/arquivos/147.pdf?v=1728422285 
 
Legislação sobre Produtos Químicos: Controla o uso de produtos químicos na produção 
de papel e celulose, visando minimizar os riscos à saúde humana e ao meio ambiente. 
O Projeto de Lei nº 4.069, de 2008, de autoria do Deputado Sr. Juvenil, proíbe a utilização 
de dióxido de cloro na produção de papel e determina que o branqueamento do mesmo deve 
ser realizado a partir do processo Chlorine free (TCF), que utiliza oxigênio, peróxido de 
hidrogênio e ozônio. 
4.4 https://www.camara.leg.br/proposicoesWeb/prop_mostrarintegra?codteor=639712&fil
ename=Avulso%20PL%204069/2008#:~:text=O%20Projeto%20de%20Lei%20n%C2
%BA,per%C3%B3xido%20de%20hidrog%C3%AAnio%20e%20oz%C3%B4nio. 
 
 Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel (ABTCP): Promove práticas 
sustentáveis e certifica florestas para a produção de celulose e papel no Brasil; 
 Lei de Florestas (Lei nº 11.428/2006): Estabelece diretrizes para a gestão e conservação 
das florestas no Brasil, incluindo a necessidade de licenças para desmatamento; 
 Agência Nacional de Águas (ANA): Regula o uso e a qualidade da água, essencial para a 
produção de celulose e papel. 
 
5. Pesquisar o que e como reciclar 
Reciclagem: A coleta e reprocessamento de produtos já utilizados diminui a necessidade de 
plantio e expansão das florestas artificiais. Assim como também diminuem a quantidade de 
resíduos descartados, já que estes produtos serão usados novamente no processo. Atualmente, 
existem diversas rotas consolidadas para a reciclagem do papel e outros produtos de origem 
celulósica. 
resíduos, a matéria orgânica sólida rejeitada apresenta grande potencial para compostagem e 
adubação, por vezes dos próprios solos utilizados para retirada de matéria prima e 
reflorestamento. Essa alternativa garante que os resíduos não haverá simplesmente descartes 
em aterros sanitários, fazendo com que se tornem fertilizantes úteis para a produção. 
 os resíduos líquidos devem passar por uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE), devido 
a sua capacidade de contaminação do ambiente. Isso se dá principalmente por conta da etapa 
de branqueamento da celulose, em que o papel é tingido com corantes que podem ser tóxicos 
ou poluentes. Portanto, outro conceito a ser repensado é a idéia do papel totalmente branco e 
uniforme, já que estas características só são obtidas a partir de etapas com possíveis danos 
ecológicos 
5.1 Venha conferir as questões ambientais na indústria de papel e celulose (propeq.com) 
Estão sendo desenvolvidos visando o aproveitamento do alto teor de açúcar no licor preto do 
processo sulfito, para transformar em etanol por processos fermentativos. 
Casca e serragem: A casca e a serragem, além do fornecimento de energia para a própria 
fábrica, na queima da caldeira, são bastante usadas como compostagem. No caso da serragem, 
pode ser também é usada na fabricação de briquetes. 
Lodo primário: Proveniente do sistema primário do tratamento de efluentes. Possui em geral, 
50 a 60 % de material orgânico, principalmente fibras de celulose. O lodo primário pode ser 
usado na confecção de blocos de cerâmica vermelha, pois, segundo estudos realizados, o uso 
do resíduo tem como vantagens, o enriquecimento da massa argilosa por um plastificante e 
devido à presença de celulose, contribui para a redução do consumo de combustível durante a 
etapa da queima. Quando misturado à casca, pode ser aproveitado na compostagem. 
Grits: Gerado na hidratação da cal da recuperação da lama de cal. É constituído areia, 
pedregulho, calcário e outras impurezas que não reagiram, podendo possuir, também, 
quantidades de CaO, Ca(OH), Na e CO. Usados para a estabilização química nas estradas 
florestais. 
Cinzas: é o resíduo inorgânico, produto da combustão de cavacos, cascas, etc. São ricas em 
potássio, o que as confere um grande potencial para reutilização e aplicação no solo como 
nutrientes para plantas. 
Lama de cal e Dregs: A lama de cal, extraída da caustificação do licor verde e o dregs, 
removido durante a clarificação do licor verde, podem ser usados como corretivos da acidez 
do solo. 
 
6. Estudar novas tecnologias e custo beneficio 
Nanocelulose: 
A implementação de soluções digitais no setor de papel e celulose aumentou a produtividade 
em até 15% e reduziu os custos de manutenção em 30%. Processos automatizados, como 
sensores inteligentes e análise de dados em tempo real, otimizam a produção e minimizam o 
tempo de inatividade, resultando em maior eficiência geral. 
A Inteligência Artificial garante mais qualidade nessa inovação; alta qualidade nos processos 
e produtos, é indispensável realizar a manutenção preditiva de máquinas. Com a IA é possível 
agendar a manutenção preditiva das máquinas, prevenindo falhas no processo produtivo. Essa 
tecnologia também é interessante para a automação e redução do trabalho humano na 
configuração de sistemas. E por fim, com a utilização da IA, a indústria de papel e celulose é 
capaz de ter mais precisão e profundidade dos dados gerados por ela. 
 
6.1 https://industriall.ai/blog/o-avanco-tecnologico-da-industria-de-papel-e-celulose 
 
Diante de um cenário de maior complexidade, demanda-se uma nova lógica de organização 
industrial, apresentada por meio da Industria 4.0. Este termo refere-se às tecnologias e 
conceitos da organização de valor, baseado em fábricas inteligentes e modulares conectadas por 
sistemas ciberfísicos. A Indústria 4.0 cria e articula fábricas inteligentes em um novo sistema 
produtivo e de comercialização gerando diferentes modelos de negócios 
 
A Indústria 4.0 possibilita a introdução de interfaces complexas na relação homem e máquina, 
detecção de fraudes, caracterização do perfil dos clientes e interação com a cadeia de valor em 
vários níveis. Segundo o IEL (2017), essa revolução pode ser compreendida por oito clusters 
tecnológicos que impactarão a indústria, constituindo-se por: a) Inteligência Artificial (IA), b) 
tecnologias de redes, c) Internet das Coisas (IoT, no acrônimo em inglês), d) Produção 
Inteligente e Conectada (PIC), e) materiais avançados, f) nanotecnologia, g) biotecnologia e 
bioprocessos e h) armazenamento de energia. 
6.2 https://www.rasi.vr.uff.br/index.php/rasi/article/download/522/137/1692 
 
Tamanho da empresa: Grandes empresas com maior capital podem investir em tecnologias 
mais complexas e personalizadas. 
Nível de investimento: Algumas tecnologias exigem investimentosiniciais mais elevados, mas 
podem gerar economias de escala a longo prazo. 
 
7. Pesquisar novas fontes de matérias primas 
O uso de fibras não madeireiras possui diversas vantagens para a polpação. Estas podem 
requerer menor quantidade de químicos e tempo durante a polpação, há maior 
aproveitamento de resíduos, menor ciclo de produção, maior rendimento por hectare, além 
de serem materiais de baixo custo em muitos casos. 
As matérias-primas vegetais utilizadas para a produção de pasta celulósica são bastante 
variadas, tais como (no Brasil): 
 Plantas anuais e resíduos agrícolas: babaçu, bagaço de cana de açúcar, bambu, 
linter de algodão, estopa de linho e sisal. 
Dois tipos de fibras não madeireiras que podem ser utilizados no Brasil para produção de 
celulose e papel são o bagaço de cana e o bambu. 
O bambu apresenta grande potencial agrícola e econômico, já que possui ciclo curto de 
produção (2-6 anos), rusticidade, fácil manejo, reprodução assexuada, alta produtividade (40-
60 t/ha/ano), além de suas fibras apresentarem excelentes propriedades físico-químicas e 
elevada resistência mecânica. 
7.1 Avaliação das propriedades do bagaço de cana e bambu para produção de celulose e papel 
 Madeiras: eucalipto, pinus, araucária, acácia e gmelina.