Produção de Papel e Celulose

A produção industrial de celulose e papel é realizada em várias etapas com um elevado potencial de poluição do ar e da água.

Pode-se afirmar que:

• no processo "Kraft" de cozimento a elevada temperatura e pressão, são empregados o sulfato de alumínio (Al₂SO₄)₃) e ácido clorídrico (HCl).

• o monóxido de carbono (CO) é o principal componente dos gases emitidos.

• no processo de branqueamento podem ser usados agentes como cloro; água oxigenada; hipoclorito de sódio ou hipoclorito de cálcio.

• os valores de DBO nos efluentes líquidos gerados são relativamente baixos, o que justifica a dispensa de um método biológico de tratamento.

• o consumo de energia térmica no processo convencional de produção é considerado baixo, portanto o processo é pouco suscetível à melhoria da sua eficiência energética.

O papel é produzido industrialmente a partir das fibras de celulose retiradas dos troncos das árvores (95% de toda produção mundial), de folhas (sisal), frutos (algodão) e rejeitos industriais (bagaço de cana, palha de arroz etc.). Para fins especiais podem ser utilizadas fibras de origem animal (lã), mineral (asbesto) ou sintética (poliéster, poliamida). As demais matérias‐primas (ou insumos) são a água e outros produtos químicos, dependendo do processo de obtenção da celulose em questão. Sobre os processos utilizados na obtenção do papel, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

( ) A produção de folhas de papel envolve a adição de carga mineral à pasta de celulose que pode ser ou silicato de alumínio, ou carbonato de cálcio, ou dióxido de titânio.

( ) Os agentes branqueadores utilizados enquadram‐se em dois tipos: redutores ou oxidantes. Os reagentes redutores podem ser Bissulfito de sódio, Ditionitos de zinco e sódio e Boro‐hidreto de sódio.

( ) O licor branco usado no processo Kraft contém Na₂CO3 e Na₂S numa proporção típica de 5 : 2 com um pH de 13,5 a 14.

( ) O hipoclorito de sódio é o mais seletivo e eficaz no branqueamento, retirando as impurezas e corantes sem danificar a fibra.

A sequência está correta em:

• F, F, V, V

• V, F, F, V

• V, V, F, F

• F, V, F, V

À produção industrial de celulose e de papel estão associados alguns problemas ambientais. Um exemplo são os odores característicos dos compostos voláteis de enxofre (mercaptanas) que se formam durante a remoção da lignina da principal matéria-prima para a obtenção industrial das fibras celulósicas que formam o papel: a madeira. É nos estágios de branqueamento que se encontra um dos principais problemas ambientais causados pelas indústrias de celulose. Reagentes como cloro e hipoclorito de sódio reagem com a lignina residual, levando à formação de compostos organoclorados. Esses compostos, presentes na água industrial, despejada em grande quantidade nos rios pelas indústrias de papel, não são biodegradáveis e acumulam-se nos tecidos vegetais e animais, podendo levar a alterações genéticas. Celênia P. Santos et al. Papel: como se fabrica? In: Química nova na escola, n.° 14, nov./2001, p. 3-7 (com adaptações).

Para se diminuírem os problemas ambientais decorrentes da fabricação do papel, é recomendável:

• a criação de legislação mais branda, a fim de favorecer a fabricação de papel biodegradável.

• a diminuição das áreas de reflorestamento, com o intuito de reduzir o volume de madeira utilizado na obtenção de fibras celulósicas.

• a distribuição de equipamentos de desodorização à população que vive nas adjacências de indústrias de produção de papel.

• o tratamento da água industrial, antes de retorná-la aos cursos d’água, com o objetivo de promover a degradação dos compostos orgânicos solúveis.

• o recolhimento, por parte das famílias que habitam as regiões circunvizinhas, dos resíduos sólidos gerados pela indústria de papel, em um processo de coleta seletiva de lixo.

Assinale a alternativa correta:

• A celulose tem grau de polimerização baixo

• A hemicelulose é insolúvel em álcali

• A celulose consiste em unidades de glicose ligadas entre si

• A hemicelulose forma um arranjo fibroso

Com relação a lignina pode-se afirmar:

• Na biomassa vegetal, a lignina não está associada juntamente com a celulose e hemicelulose

• A lignina é considerada como um dos materiais mais resistentes na natureza

• É um aldeído construído de unidades de fenil-propanas (C₆-C₃)

• Igualmente a celulose, a lignina não tem estrutura cristalina e é considerado um polímero amorfo

O processo de produção da celulose é baseado na transformação da madeira em material fibroso (pasta, polpa ou celulose industrial), incluindo as seguintes etapas na sequência:

• Descascamento; Picagem; Classificação; Cozimento; Depuração, Branqueamento e Recuperação do licor.

• Descascamento; Classificação; Picagem; Cozimento; Depuração, Branqueamento e Recuperação do licor.

• Descascamento; Picagem; Classificação; Depuração; Cozimento;, Branqueamento e Recuperação do licor.

• Descascamento; Picagem; Classificação; Cozimento; Depuração, Recuperação do licor e Branqueamento.

• Picagem; Descascamento; Classificação; Cozimento; Depuração, Branqueamento e Recuperação do licor.

No processo Kraft, os produtos químicos utilizados são: licor branco e licor negro, constituídos por:

• Licor Branco: Hidróxido de sódio + sulfato de sódio + outros tipos de sais de sódio em pequenas quantidades. Licor Negro: Licor do cozimento anterior, contendo constituintes de madeiras dissolvidos, bem como reagentes não consumidos

• Licor Branco: Hidróxido de sódio + sulfeto de sódio + outros tipos de sais de sódio em pequenas quantidades. Licor Negro: Licor do cozimento anterior, contendo constituintes de madeiras dissolvidos, bem como reagentes não consumidos

• Licor Branco: Hidróxido de potássio + sulfato de sódio + outros tipos de sais de sódio em pequenas quantidades. Licor Negro: Licor do cozimento anterior, contendo constituintes de madeiras dissolvidos, bem como reagentes não consumidos

• Licor Branco: Tiossulfato de sódio + sulfeto de sódio + outros tipos de sais de sódio em pequenas quantidades. Licor Negro: Licor do cozimento anterior, contendo constituintes de madeiras dissolvidos, bem como reagentes não consumidos

O que seria o número de permanganato utilizado nas indústrias de papel e celulose:

• O número K, é um número de referência utilizado na Indústria para verificar o grau de deslignificação da matéria prima

• O número K consiste no número de L da solução de permanganato de potássio (0,5 N), consumida por 1 grama de pasta celulósica absolutamente seca.

• O número K, geralmente varia na faixa entre 0 - 35. Indicando, por exemplo:

  O valor de 25, para pasta celulósica que não sofrerá branqueamento (papel Kraft)

  O valor de 10, para pasta celulósica, que será submetida a etapa de branqueamento.

• O consumo, sob condições fixadas, de KMnO4, por uma pasta celulósica branqueada, fornece uma boa estimativa do teor de lignina, ainda presente na pasta

A recuperação do licor negro é considerada a unidade mais importante na fabricação de celulose, estando diretamente relacionada com a viabilidade econômica de todo o processo, sendo assim pode-se afirmar que:

• Madeira + Licor Branco (NaOH + Na₂S) = Celulose + Licor Preto Fraco Licor Preto Fraco + Evaporação = Licor Preto Forte

• Licor Preto Forte + Sulfeto de Sódio + Queima = Fundido + Calor Fundido + Água = Licor Verde

• Licor Preto + Cal + Água = Licor Branco + Lodo de Cal

  (Na₂S + NaCO₃) + (CaO + H₂0) = (NaOH +Na₂S) + CaCO₃

• CaCO₃ + Calor = Cal + monóxido de carbono

Branqueamento é a purificação da celulose, pois dependendo do grau de cozimento efetuado a pasta pode conter até 5% de lignina.

• O teor de lignina presente é responsável pelo branqueamento da polpa, que pode variar do marrom ao cinza

• A remoção da lignina é necessária não só para se obter uma celulose pura, mas também para dar um aspecto de pouca alvura, característica fundamental para proporcionar alta qualidade ao produto final.

• Branquear a celulose é levar a fibra ao seu estado natural de alvura que é branco. Em função do grau de alvura desejado, a eliminação da lignina se faz em vários estágios, tanto por razões técnicas como econômicas.

• Cada estágio de branqueamento é conduzido em torres apropriadas, seguido de uma operação de lavagem. O monitoramento do número de permanganato durante os diversos estágios de branqueamento não revela uma pasta de celulose contendo teores decrescentes de lignina, consequentemente, pasta de celulose cada vez mais purificada.