COMPLEXO QUÍMICO
ÁREA DE OPERAÇÕES INDUSTRIAIS 1
BNDES
FINAME
BNDESPAR
Gerência Setorial 4
Negro de Fumo
fabricado em escala industrial a partir de
1870, para atender às necessidades da
indústria de tintas. A descoberta das
propriedades reforçantes do negro de fumo
na borracha, ocorrida nos primeiros anos do
século XX, elevou este produto à condição
atual de carga mais importante para esta
indústria, sendo mesmo indispensável em
muitas aplicações.
INTRODUÇÃO
O carbono é o nono elemento químico
mais abundante na Natureza e se encontra
combinado em centenas de milhares de
compostos, entre os quais se inclui a
totalidade das substâncias orgânicas. O
carbono se apresenta, conseqüentemente,
em todas as espécies vivas - animais e
vegetais -, bem como nos resíduos fósseis
originários destes, como o carvão e o
petróleo. Na forma não-combinada, o carbono
elementar, ou livre, constitui o componente
predominante de alguns produtos com grande
importância industrial, dentre eles o coque, o
carvão vegetal, a grafite, o carvão ativo e o
negro de fumo, objeto deste Informe. Estes
produtos são utilizados em uma ampla gama
de aplicações, cabendo mencionar o uso
como redutor na produção de metais; como
material
básico
na
fabricação
de
componentes elétricos (eletrodos, escovas de
motores); na purificação de ar, água e de
produtos
alimentícios
e
farmacêuticos
diversos. O negro de fumo, também
conhecido como negro de carbono (do inglês
“carbon black"), é constituído por partículas
finamente divididas, que são obtidas por
decomposição
térmica
(pirólise)
ou
combustão parcial de hidrocarbonetos
gasosos ou líquidos. O negro de fumo possui
duas propriedades que definem a maioria
absoluta das suas aplicações: elevado poder
de pigmentação e capacidade de, em mistura
com as borrachas, elevar substancialmente a
resistência mecânica desses materiais. Um
exemplo que ilustra o efeito reforçante em
borrachas é o aumento da vida útil, de 8.000
km para 129.000 km, de alguns tipos de
pneus, devido à adição de negro de fumo, ou
seja, uma elevação de 16 vezes.
PROCESSOS DE PRODUÇÃO (TIPOS)
O negro de fumo não ocorre na
natureza, devendo ser produzido por pirólise
ou queima incompleta de materiais que
contenham derivados de carbono. Devido às
propriedades peculiares das partículas de
negro de fumo, em especial o tamanho e a
estrutura, as matérias-primas mais utilizadas
são gases ou líquidos vaporizáveis.
O processo pelo qual o negro de fumo é
produzido assemelha-se àquele que dá origem
à fuligem em lamparinas, lareiras e motores de
combustão. No entanto, enquanto a fuligem é
um material indesejável, com propriedades e
características variáveis, o negro de fumo
possui especificações bem definidas, que
podem ser reproduzidas com regularidade
pelo controle das condições do processo de
produção. A modificação das condições e do
tipo de equipamento utilizado tem permitido o
desenvolvimento contínuo de uma grande
variedade de tipos de negros de fumo, com
características ajustadas de forma crescente
as necessidades específicas de cada
aplicação. Estima-se que existam, atualmente,
mais de 50 tipos comerciais de negro de fumo
disponíveis. Segundo o processo de
produção adotado, o negro de fumo pode ser
classificado nos seguintes grupos:
•
Embora produzido desde a antiguidade
remota, o negro de fumo só começou a ser
•
•
1
Lampblack - negro de fumo de lamparina;
Channel black - negro de fumo de canal;
Thermal black - negro de fumo térmico;
•
•
menor resistência ao rolamento, demandando,
em conseqüência, menor consumo de
combustível.
Estima-se
que
possa
proporcionar economias de combustível e
reduções de emissão de dióxido de carbono
da ordem de 5% a 10%. Este pneu utiliza
sílica em substituição ao negro de fumo, e já
tem utilização bastante difundida na Europa. A
sua importância pode ser avaliada pela
reação da líder mundial - Cabot - que lançou,
em 1996, um novo tipo de negro de fumo, que
atende aos requisitos exigidos do “pneu
verde” e pode, segundo a empresa, fazer face
à concorrência da sílica.
Furnace black - negro de fumo de fornalha;
e
Acetylene black - negro de fumo de
acetileno.
O negro de fumo de fornalha predomina
atualmente de forma quase absoluta,
constituindo mais de 95% do total de negros
de fumo produzidos no mundo, devido aos
custos mais reduzidos e por cobrir a grande
maioria das aplicações existentes. Os outros
processos são utilizados essencialmente para
obter as especialidades, requeridas em
aplicações muito específicas.
MERCADO E PREÇOS RELATIVOS
No
ramo
das
especialidades,
destaca-se o esforço para estender a
utilização do negro de fumo a tintas de alto
desempenho, como as utilizadas em
impressoras a jato de tinta (“inkjet printer”).
Os principais segmentos em que se
divide o mercado de negro de fumo são:
1. Pneus;
2. Artefatos leves de borracha; e
3. Especialidades.
Devido à grande variedade de tipos
existentes, os preços do negro de fumo
variam em uma ampla faixa desde US$ 400/t,
para os tipos básicos, usados como cargas de
borracha, até de US$ 4.000 a US$ 6.000/t,
para os tipos especiais usados como
pigmentos.
A utilização em pneus, a nível mundial,
é a mais importante e consome 70% do total
produzido. Os artefatos de borracha
consomem mais uns 20%, e dentre estes
destacam-se as mangueiras e as correias
como os itens de maior relevância. As
especialidades
respondem
pelos
10%
restantes e cobrem aplicações em tintas de
impressão, papel carbono, aditivo de plásticos
e fabricação de pilhas secas. No Brasil estes
números são ligeiramente diferentes, sendo
de 83% para pneus, 11% para artefatos leves
e apenas 6% para as especialidades.
ASPECTOS AMBIENTAIS
A literatura científica, disponível até o
momento, sobre os efeitos do negro de fumo
nos seres humanos e nos animais, baseada
tanto em experimentações de laboratório
como em observações diretas na indústria,
revela que este produto não exerce efeitos
nocivos sobre a saúde. Neste aspecto, mais
uma vez, o negro de fumo não deve ser
confundido com a fuligem, que é considerada
a causa do denominado “câncer de
limpadores de chaminé”. A fuligem contém
teores
de
hidrocarbonetos
aromáticos
policíclicos (PAH) que podem chegar a 30%
em
peso,
e
são
comprovadamente
carcinogênicos, enquanto no negro de fumo
os teores de PAH são desprezíveis.
Cada setor é afetado em graus
variáveis pelas flutuações econômicas. O
mercado de reposição, tanto de pneus como
de outros artefatos, funciona como um escudo
protetor contra oscilações bruscas nas
condições econômicas. O mercado de pneus,
apesar de tradicionalmente padronizado, com
baixo nível de exigência, vem sofrendo uma
evolução que tem exigido um aprimoramento
da qualidade do negro de fumo, para atender
a modificações, tanto no projeto dos veículos
como no dos próprios pneus. Um fato novo,
de grande significado, neste segmento, é o
aparecimento do conceito de “pneu ecológico”
ou “pneu verde”. Trata-se de um pneu com
Por outro lado, as fábricas de negro de
fumo requerem investimentos elevados em
sistemas de controle de poluição, em especial
na emissão de particulados muito finos.
Plantas que utilizam processos mais antigos
2
têm sido fechadas, em grande número, pela
inviabilidade
da
instalação
de
tais
equipamentos,
indispensáveis
para
a
adaptação destas indústrias a novos padrões
ambientais, em especial aqueles vigentes em
países industrializados.
CSRC (*)
As líderes atuam em escala global. A
Cabot possui 26 plantas distribuídas por 18
países, e a Degussa opera 11 plantas em 5
países.
Após uma estagnação de mais de dez
anos, a capacidade mundial de produção de
negro de fumo voltou a se expandir a partir de
1995, estimulada por dois fatores:
•
uma elevação de mais de 10% nos preços,
iniciada em 1993, o que tornou novamente
atrativo o investimento em expansão de
capacidade; e
•
a assinatura de contratos de suprimento de
longo prazo, em 1995, entre a líder Cabot e
vários de seus clientes nos EUA.
CENÁRIO MUNDIAL
A produção de negro de fumo no
mundo, em 1996, foi estimada em 6,3 milhões
de toneladas, para uma capacidade instalada
de 7 milhões t/a, com taxas de utilização
superiores a 90%. Esta capacidade
apresentou a seguinte distribuição regional:
Estes contratos possibilitaram a partilha
dos riscos da ampliação de capacidade entre
o fornecedor e os consumidores, estimulando
o produtor a realizar os investimentos que
assegurassem a disponibilidade do produto
nas quantidades e prazos requeridos pelos
clientes.
Gráfico 1 - Distribuição da Capacidade
Instalada de Negro de Fumo no Mundo - 1996
Resto do
mundo
19%
CENÁRIO BRASILEIRO
EUA
25%
ÁSIA
31%
No Brasil, a produção de negro de fumo
foi iniciada em 1958 pela Copebrás, com
capacidade de produção inicial de 5.000
t/ano. Em 1996, a capacidade instalada no
País atingiu a 228.000 t/ano, ou seja, 3,3% da
capacidade mundial, com a seguinte
distribuição por empresa.
Fonte: Chemical Market Reporter; Chemical Week.
Os quatro maiores produtores detêm
mais de 55% da capacidade instalada
mundial.
Quadro 2 - Capacidade Instalada de Negro de
Fumo no Brasil - 1996
Quadro 1 - Capacidade Instalada dos
Principais Produtores Mundiais de Negro de
Fumo - 1996
Empresa
País
Cabot
EUA
Degussa
Alemanha
Empresa
EUA
Localidade
Capacidade Instalada
- mil t/ano -
Capacidade - t/a
Copebrás
Cubatão/SP
173
Cabot
Capuava/SP
55
1.800.000
900.000
Total
Columbian
Chemicals
392.000
(*) - CSRC - China Synthetic Rubber Co.
Fonte: Chemical Market Reporter; Chemical Week.
A indústria de negro de fumo pode ser
ainda caracterizada como intensiva em
combustíveis fósseis. Esta característica a
coloca, juntamente com as petroquímicas e as
de fertilizantes, no grupo de indústrias que
podem ser alvo de restrições, tais como a
eventual cobrança de um tributo sobre
emissões de gás carbônico (“imposto verde”).
Europa
Ocidental
25%
Taiwan
780.000
Fonte:
3
228
ABIQUIM (Associação Brasileira da Indústria
Química).
A Copebrás utiliza tecnologia da
Columbian Chemicals, 3a colocada no ranking
mundial.
Em %
14
12
10
8
6
4
2
0
1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996
Importações
Pode-se observar que as exportações,
apesar da tendência de crescimento, não
evoluíram na mesma proporção que as
importações. Como as taxas de utilização da
capacidade instalada se mantiveram elevadas
(superiores a 85%), deduz-se que o aumento
das importações tenha ocorrido para cobrir o
déficit de oferta no País e não para deslocar a
produção interna, como ocorreu no caso das
borrachas pneumáticas.
250
200
150
100
50
A evolução dos preços de importação e
exportação, apresentada no gráfico a seguir,
indica que ocorreu uma mudança no perfil dos
produtos importados, devido à substituição
dos tipos destinados às aplicações especiais
pelos tipos comuns, voltados às aplicações
pneumáticas.
0
1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996
Fonte: ABIQUIM (Associação Brasileira da Indústria
Química).
É importante notar que a taxa de
crescimento do consumo sofreu uma forte
desaceleração a partir de 1994, caindo de
uma média de 2,7% a.a. de 1986 a 1996 para
1,3% a.a. no período 1994-96. A comparação
com o PIB também mostra essa redução.
Gráfico 4 - Preços Médios FOB de Importação
e Exportação de Negro de Fumo
Período de 1987/96
Quadro 3 - Elasticidade do Consumo Aparente
Nacional de Negro de Fumo em Relação ao PIB
Elasticidade
1,21
Exportações
Fonte: ABIQUIM
Em 1.000 t
91 - 96
0,46
Gráfico 3 - Participação das Importações e
Exportações de Negro de Fumo no Consumo
Aparente Nacional - Período de 1986/96
Gráfico 2 - Consumo Aparente Nacional de
Negro de Fumo - Período 1986 / 1996
1,67
94 - 96
O comportamento das importações e
exportações pode ser observado a seguir.
O consumo aparente de negro de fumo,
de 225.760 t em 1996, apresentou a seguinte
evolução nos últimos 10 anos.
86 - 96
0,98
Fonte: BNDES.
A última grande modificação na
estrutura produtiva brasileira ocorreu nos
anos de 1992 e 1993. Em 1992, foi
desativada aquela que era a 3a planta
brasileira - pertencente à CCC - Cia. de
Carbonos Coloidais - situada na Bahia,
provocando uma redução imediata da
capacidade instalada, de 253.800 t/ano para
197.800 t/ano. A Cabot, que já controlava a
planta de Capuava juntamente com a Unipar,
através da Capuava Carbonos Industriais,
tornou-se o acionista exclusivo em 1993,
mudando a denominação da empresa para
Cabot Brasil Indústria e Comércio Ltda.
Período
93 - 96
4
t/ano
US$/t
Empresa
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996
Importações
Cabot
Copebrás
Degussa
TOTAL
Capac. Atual
- 1996 -
Capac. Futura
- 2000 -
Acréscimo
55.000
80.000
45
173.000
196.000
13
50.000
-
326.000
43
228.000
Fonte: Plástico Moderno; Chemical Week
Exportações
O excedente exportável, no ano 2000, é
estimado em cerca de 20% a 25% da
capacidade instalada, muito superior ao
verificado em 1996 que foi de apenas 3%.
Fonte: ABIQUIM
PERSPECTIVAS DO SETOR
Seguindo a tendência mundial, a
demanda de negro de fumo no Brasil deverá
crescer a taxas próximas às do PIB nos
próximos anos. O aumento da durabilidade
dos pneus e a concorrência com a sílica, pelo
segmento
dos
denominados
“pneus
ecológicos”, são fatores que devem continuar
a limitar o crescimento do consumo a taxas
mais elevadas. O aumento da oferta de negro
de fumo no mundo deverá ocorrer
preferencialmente
em
países
em
desenvolvimento, devido ao conteúdo do
acordo para reduzir a emissão de gases
causadores do efeito estufa, concluído em
Kyoto (Japão), em dezembro/97. Este acordo
prevê reduções de 6% a 8% nas emissões
destes gases (em relação a 1990) nos países
desenvolvidos, a partir de 2008, enquanto
para os países em desenvolvimento não
foram estabelecidas metas de redução. Os
projetos
de
ampliação/implantação
de
capacidade de produção de negro de fumo, já
anunciados para o Brasil, podem ser um
indicador desta tendência. O aumento de
capacidade anunciado excede amplamente a
capacidade de absorção interna, indicando
que provavelmente tem como meta suprir
também aos mercados externos a partir do
Brasil. Estes projetos elevariam a atual
capacidade de 228.000 t/a para 326.000 t/a,
até o ano 2000, com um acréscimo de 43%,
tendo a seguinte distribuição por empresa.
Equipe responsável:
Ricardo Sá P. Montenegro - Gerente
Simon Shi Koo Pan - Engenheiro
Editoração: Katia Vianna
Quadro 4 - Capacidade Instalada Atual e
Futura de Negro de Fumo
5