Estudo da qualidade de polpas obtidas de serragem, mini-cavacos de madeira e rejeitos da fabricação de
celulose kraft de eucalipto
Autores: Cristiane Pedrazzi1, Celso Edmundo Bochetti Foelkel2, Patrícia de Oliveira3 , Sonia Maria Bitencourt Frizzo4
1 Laboratório
de Química da Madeira
2
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
3
Grau Celsius Ltda
Departamento de Química-CCNE
92500-000 – Porto Alegre
91330-520 – Porto Alegre
Universidade Federal de Santa Maria
Rio Grande do Sul – Brasil
Rio Grande do Sul – Brasil
97105-900 – Santa Maria – RS – BR
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Figura 3: Resistência ao rasgo
Introdução
A abundância de florestas naturais contribuiu para o aparecimento e o desenvolvimento de diversas indústrias madeireiras no Brasil. Porém,
devido à intensa exploração destas florestas, a matéria-prima fibrosa tem-se tornado cada vez mais um recurso escasso para a indústria. A
crescente expansão do mercado de celulose e papel tem gerado inúmeras adequações e melhorias constantes em todos os segmentos
diretamente ligados ao processo, visando o aumento no rendimento e na qualidade do produto final. Com o desenvolvimento da indústria de
celulose e papel, associado à escassez de madeira no mercado, a procura por novas formas de aproveitamento da madeira foi uma das soluções
encontradas pelas indústrias para ajudar na solução do problema. Resíduos fibrosos, como os de serrarias e do sistema industrial de fabricação
de celulose, podem ser transformados em fontes de lucro, tanto para a utilização como combustível, como para a própria produção de celulose.
A utilização, pelas indústrias de celulose e papel, de formas de cavacos não convencionais, obtidos principalmente de resíduos fibrosos, tende a
crescer cada vez mais, devido à escassez de material fibroso no mercado, ao custo da madeira na fabricação da celulose e à possibilidade de se
ter uma produção mais eco-eficiente. O objetivo deste estudo foi definir a qualidade da celulose kraft obtida de serragem, minicavacos ou palitos e
rejeitos pré-cozidos de indústria de celulose e papel; o rendimento de conversão, e as resistências físico-mecânicas das polpas obtidas a partir
deles.
2,5
18,0
16,0
Energia de Refino
(x10³ revoluções)
1,5
1,0
0,5
Índice de Rasgo (mN.m²/g)
Volume Específico (cm³/g)
2,70
2,0
2,50
2,30
2,10
1,90
1,70
1,50
0,0
20
25
30
35
40
45
20
Palitos
Serragem
25
30
35
40
45
50
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
50
°SR
°SR
Cavacos Normais
14,0
2,0
15
15
Cavacos Normais
Palitos
Serragem
0,0
15
Rejeitos
20
25
80,0
60,0
40,0
20,0
30
35
40
45
50
°SR
Cavacos Normais
Palitos
Serragem
Rejeitos
Ascenção Capilar (mm/10 min)
100,0
25
40
45
50
Palitos
Serragem
Rejeitos
Figura 5: Ascenção capilar Klemm
120,0
20
35
°SR
Figura 4: Resistência à tração
15
30
Rejeitos
Cavacos Normais
Tração (N.m/g)
Resumo
O presente trabalho constou da análise de resíduos fibrosos como a serragem grosseira isenta de pó de madeira, minicavacos ou palitos e rejeitos
pré-cozidos de indústria de celulose e papel, utilizando-se cavacos normais, como testemunha. Todos foram provenientes de madeira de
Eucalyptus spp oriundas do abastecimento da indústria de celulose e papel, visando definir a qualidade, o rendimento bruto e depurado, e as
resistências físico-mecânica das polpas dos diferentes materiais, a fim de que os mesmos possam ser utilizados industrialmente. Realizaram-se
cozimentos experimentais para alcançar um número Kappa 18, e assim otimizar as condições de cozimento para cada material e a partir destes,
cozimentos otimizados. Foi refinada a celulose depurada proveniente de polpas não branqueadas, dos cozimentos da serragem, dos palitos, dos
rejeitos e também a polpa resultante dos cavacos normais a qual foi utilizada como amostra comparativa para as demais polpas refinadas. Foram
realizados os ensaios físico-mecãnicos de gramatura, espessura, ascensão capilar KLEMM, volume específico e resistência ao ar, à tração, ao
rasgo e ao estouro. Entre os materiais analisados, a serragem apresentou menor rendimento bruto (49,04%) e o menor rendimento depurado em
celulose (48,29%); os palitos apresentaram valores semelhantes ao dos cavacos normais, tanto para rendimento bruto como para depurado,
tendo o rendimento bruto o valor médio para os palitos 51,03% e o rendimento depurado 50,93%. Os maiores valores de rendimento foram
encontrados para os rejeitos da indústria (“nós ou rejeitos”), onde o rendimento bruto foi em média de 67,11% e o depurado 66,81%. Para as
análises de refino e resistência físico-mecânicas, o comportamento entre as diferentes polpas foram semelhantes, ou seja, não ocorreram
modificações significativas entre os diferentes materiais analisados e desta forma tantoa serragem, os palitos como os rejeitos possuem boa
resistência físico-mecãnica para serem utilizados na fabricação de papel.
Figura 2 : Volume específico aparente
Figura 1: Energia de refino
120
100
80
60
40
20
0
15
20
25
30
35
40
45
50
°SR
Cavacos Normais
Palitos
Serragem
Rejeitos
De uma maneira geral, as celuloses mostraram curvas parecidas para desenvolver suas propriedades físicas e mecânicas em função do grau
Schopper Riegler. Como era de se esperar, algumas diferenças entre as matérias-primas puderam ser notadas, principalmente levando em conta as
diferenças tão marcantes quanto ao fracionamento mecânico da madeira na preparação da serragem e dos mini-cavacos ou palitos. Além disso, a
polpa de rejeitos era produzida com material fibroso duplamente cozido pelo processo kraft. As propriedades dos rejeitos foram as que mostraram
maiores diferenças em relação às demais: apresentaram menores resistências à tração e ao rasgo; maior volume específico aparente e ascenção
capilar comparável às melhores. Exceto quanto à resistência ao rasgo, quando os cavacos normais resultaram em melhores celuloses; para as
outras propriedades, as celuloses de serragem e de palitos foram equivalentes à celulose referência.
Conclusões
Pode-se afirmar que as matérias-primas fibrosas como a serragem grosseira, os mini-cavacos ou palitos e os rejeitos do digestor são tecnicamente
viáveis para a produção de polpas kraft, produzindo celuloses de aceitáveis rendimentos e propriedades físico-mecânicas. Desde que sejam
adequadamente preparadas e se utilizem condições otimizadas de cozimento, esses materiais são excelentes fontes de fibras para a fabricação de
celulose. Com isso, as indústrias passarão a desperdiçar menos, serão mais eco-eficientes e poderão contar com quantidades adicionais de
recursos fibrosos de baixo custo, sem comprometer a qualidade do produto final e o manejo e manuseio adequados desses resíduos dependerá de
arranjos locais para cada unidade industrial. A idéia é processá-los separadamente, para otimizar resultados e performances e misturar as polpas de
resíduos posteriormente com a polpa de cavacos normais, sem prejuízos de qualidade aos produtos finais da indústria.
Material e Métodos
Foram escolhidos quatro tipos diferentes de materiais fibrosos, sendo que três deles, a serragem, os minicavacos e os rejeitos do digestor foram
considerados resíduos ou materiais de segunda qualidade. O quarto material, cavacos normais, serviu de testemunha, era a própria matériaprima cavacos industriais, em conformidade com os requisitos de qualidade desejados. Realizaram-se cozimentos experimentais para alcançar
um número kappa pré-fixado como igual a 18,2  0,8. O consumo real de álcali efetivo pelas diferentes madeiras foi entre 84 e 88% da carga
aplicada, exceto para os rejeitos (70%). O refino foi realizado em moinho PFI. As celuloses refinadas e avaliadas eram do tipo não branqueada e
depurada e eram provenientes dos cozimentos otimizados da serragem grosseira, dos palitos, dos rejeitos de cozimento e também da polpa
testemunha resultante dos cavacos normais. As celuloses não branqueadas foram avaliadas quanto aos seus rendimentos depurados,
viscosidade intrínseca, solubilidade em soda a 5% (S5), alvura e ensaios físico-mecânicos (energia de refino, volume específico aparente,
resistência ao rasgo,à tração e à ascensão capilar de água Klemm).
Resultados
Tabela 1
Rendimento depurado, %
Viscosidade, cm³/g
Alvura, %IS0
S 5, %
Consumo álcali efetivo ,
% base madeira
Serragem
48,29
1005
37,0
11,0
16,9
Palitos / Mini-cavacos
50,93
1083
40,5
9,6
15,7
Rejeitos
66,81
977
27,9
9,6
7,3
Cavacos normais
51,72
1039
40,6
10,3
15,1
Foi possível notar comportamentos diferentes para os diversos materiais, entretanto todos foram deslignificados até celuloses não branqueadas
sem maiores problemas. As frações de madeira mais diminutas consumiram mais álcali para o cozimento, como era de se esperar pela sua maior
superfície de reação ( serragem e palitos). Pode-se observar que a serragem apresentou menor rendimento depurado em celulose (48,29%) e os
palitos apresentaram valores próximos aos dos cavacos normais. Os maiores valores de rendimento foram encontrados para os rejeitos da
indústria (“nós ou rejeitos”), quando o rendimento depurado foi de 66,81%. As viscosidades foram aceitáveis para as polpas de serragem, palitos e
comparáveis às de cavacos normais. A celulose que mais apresentou características desfavoráveis foi a de rejeitos do digestor, com menores
viscosidades, solubilidade em soda a 5% e alvuras. Por outro lado, esses rejeitos são normalmente recozidos industrialmente, consumindo baixa
carga de álcali e não são relatados problemas de prejuízos à qualidade do produto final devido sua conhecida e praticada reciclagem.
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