A celulose, componente básico dos tecidos vegetais, que dá rigidez e firmeza às plantas e é útil por suas numerosas aplicações. Ela é um carboidrato do tipo polissacarídeo, formada por monômeros de glicose. É a molécula orgânica mais abundante do planeta e consiste até 50% da composição da madeira.
Ela é um dos materiais mais presentes no cotidiano. Ela serve como matéria-prima para diversos tipos de papel, fraldas descartáveis, tecidos, papel higiênico, absorventes, enchimento de comprimidos, emulsionantes, espessastes e estabilizantes de alimentos industrializados (como hambúrgueres e queijo ralado), adesivos, biocombustíveis, materiais de construção entre outros.
A produção de celulose e papel tem grande importância na economia brasileira. Devido ao impacto significativo que a mesma exerce sobre inúmeras outras cadeias produtivas.
Esta cadeia se destaca por suas fábricas modernizadas, pela qualificação de profissionais, florestas altamente produtivas e a um trabalho que respeita os critérios de sustentabilidade.
Ela é composta, basicamente, pela produção e extração da madeira, fabricação da celulose e fabricação do papel.
Entre tantas aplicações da celulose, a produção do papel ainda é maior e mais conhecida.
Atualmente 100% da produção de papel e celulose no Brasil emprega matéria-prima de áreas de reflorestamento. Principalmente de eucalipto (65%) e pinus (31%) e o restante de outras fontes. Incluindo aí os reciclados.
Porém, nem só de papel vive a celulose. Suas aplicações são extensas e bem variadas. Sendo utilizada para produzir outros tipos de produtos.
Portanto, se pensarmos em matéria de aplicação, a celulose precisa ser vista de maneira ampla e versátil, muito além da produção do papel.
O que é celulose?
A celulose é um polímero de cadeia linear. Constituído por unidade monométricas de β-D-anidroglicopiranose, unidas por ligação éter do tipo (1-4) com estrutura organizada e parcialmente cristalina.
A celulose constitui cerca de 40-50% da parede celular. E é encontrada na forma de microfibrilas que apresentam regiões cristalinas (ordenadas) intercaladas com regiões amorfas (desordenadas).
Cada microfibrila é formada por diversas unidades de monômeros de glicose e celobiose (dímeros de glicose). Unidas umas às outras ao longo do seu comprimento por ligações de hidrogênio.
A celulose ocorre no pericarpo dos frutos (ex: algodão, casca de coco, etc). No algodão, é encontrada a celulose mais pura, cerca de 99,8%.
Ela também existe nas fibras do floema (ex: juta, linho, cânhamo, rami, etc) e em gramíneas monocotiledôneas (ex. esparto, sisal, abacá, bananeira, bagaço de cana, bambu, palha de cereais e etc).
No entanto, a principal fonte de celulose é o lenho das árvores de eucalipto e pinus (Colodette et al, 2015)
Abundante na natureza, estas moléculas de glicose é encontrado em variadas espécies. Um exemplo é a formação da madeira, que apresenta cerca de 50% de sua composição de celulose.
Portanto, a celulose é um polímero formado de moléculas de glicose. Tendo sua fórmula química representada por C6H10O5
Figura: Estrutura molecular da celulose
Apesar de ser um componente estrutural dos vegetais, sendo básico na formação destes, ele não é digestível pelo corpo humano.
Pode ser percebido que a celulose apresenta uma estrutura linear em suas ligações entre hidrogênio e hidroxilas.
Ao longo das células, as moléculas da celulose se distribuem no formato de fibras em feixes.
É por esse motivo que os humanos não conseguem digeri-la. Trata-se de uma ligação extremamente rígida e extensa.
A capacidade de digestão da celulose fica a cargo apenas de alguns fungos e bactérias.
Qual a sua função?
Como função primária, a celulose promove a rigidez da parede celular nas células vegetais. Sendo o principal componente, ela permite maior resistência às plantas para sobreviver aos habitats a que estão expostas.
Além disso, do ponto de vista usual, a celulose serve como forte matéria-prima na indústria. É utilizada para a produção, sobretudo, de papel.
Onde está presente?
A celulose é um dos materiais mais presentes no cotidiano. Ela serve como matéria-prima para diversos tipos de papel, fraldas descartáveis, tecidos, papel higiênico, absorventes, enchimento de comprimidos, emulsionantes, espessastes e estabilizantes de alimentos industrializados (como hambúrgueres e queijo ralado), adesivos, biocombustíveis, materiais de construção entre outros.
Tipos de celulose
No Brasil, produzimos e fornecemos três diferentes tipos de celulose: fibra curta (eucalipto), fibra longa (pínus) e fluff. Produzidas em uma única unidade industrial inteiramente projetada para este fim. Gerando múltiplas soluções que fazem parte do nosso dia a dia.
As celuloses são provenientes de florestas 100% plantadas. Com certificações globalmente reconhecidas que abrangem desde a madeira até o produto final. Garantindo a sustentabilidade e a segurança do começo ao fim do processo.
Celulose de fibra longa
A celulose de fibra longa, originária de espécies coníferas como o pinus (plantada no Brasil), tem comprimento entre 2 e 5 milímetros. É utilizada na fabricação de papéis que demandam mais resistência. Como os de embalagens, e nas camadas internas do papel cartão, além do papel jornal.
Celulose de fibra curta
A celulose de fibra curta, com 0,5 a 2 milímetros de comprimento, deriva principalmente do eucalipto. Essas fibras são ideais para a produção de papéis como os de imprimir e escrever e de fins sanitários (papel higiênico, toalhas de papel, guardanapos e seda artificial). As fibras do eucalipto também compõem papéis especiais, entre outros itens.
Elas têm menor resistência, com alta maciez e boa absorção.
Celulose fluff
Fabricada em larga escala pela primeira vez no Brasil 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.
Sua produção foi pensada para fornecer a estabilidade, a homogeneidade e a qualidade que o segmento requer. Conferindo as melhores propriedades ao produto como baixa energia de desfibramento, alta capacidade e velocidade de absorção, retenção de líquido e uniformidade.
Produção de papel e celulose: como funciona?
Nos últimos anos o Brasil se consolidou como o segundo maior produtor de celulose no mundo. E o primeiro na produção de um tipo específico: a celulose de fibra curta.
Apesar desta vocação como produtor de celulose, o país tem também um destaque no mercado de papel e está entre os 10 maiores do mundo. Mas você sabe como funciona a produção de papel e celulose?
Figura: Etapas na produção de papel e celulose
A principal matéria-prima para a produção de papel são os troncos de madeira. Nas fábricas, após serem cortadas, elas passam por um descascador e picador e saem na forma de cavacos.
No digestor, os cavacos são cozidos dentro de um líquido composto por água e alguns agentes químicos e resultado desse cozimento é a polpa.
A polpa passa por um processo de lavagem em tanques e centrífugas e os cavacos que não se dissolveram. Além de outras impurezas, são eliminados.
A polpa é deixada descansando em outros tanques. Essa etapa é chamada de branqueamento e serve para separar a celulose de outros resíduos.
Os restos de madeira não utilizados são queimados em caldeiras e transformados em energia elétrica em turbo geradores a vapor.
A polpa de celulose, ainda com alto teor aquoso, passa por uma máquina chamada mesa plana. Que transforma essa polpa úmida em uma grande folha contínua e lisa sobre uma esteira rolante.
Essa folha passa por rolos de prensagem e secagem com ar quente. Que retiram o excesso de água, compactam o papel e alisam a folha.
Após essas etapas, a celulose é embalada. Com a cortadeira as folhas são reduzidas em pedaços menores e distribuídas em fardos. Essenciais para a produção dos mais diversos tipos de papéis.
O mercado de papel e celulose no Brasil
No Brasil o setor produtivo de papel e celulose contribui de forma relevante para o desenvolvimento do país. Nesse cenário mundial de fibras, a Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ) acompanha anualmente o desempenho do setor de polpa e papel.
Em 2017 o Brasil se firmou como segundo maior produtor de polpa de celulose do mundo. Com uma produção acima de 18,8 milhões de toneladas e se consolidou como maior produtor de polpa branqueada de eucalipto. Com 16,2 milhões de toneladas, ou mais de 86% da produção nacional.
Por fim, ainda cabe ressaltar que quase 70% da produção nacional vai para o mercado externo. Mostrando o tamanho do potencial que o Brasil ainda tem com o aumento do consumo interno.
Segundo a Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ) o setor brasileiro de árvores plantadas apresentou crescimento de 13,1% em 2018 com relação ao ano anterior, alcançando uma receita setorial de R$ 86,6 bilhões.
Essa evolução do segmento foi muito superior à média nacional, que registrou um aumento no Produto Interno Bruto (PIB) Nacional de 1,1%, enquanto o da agropecuária evoluiu 0,1%, o setor de serviços, 1,3% e a indústria em geral, 0,6%. O setor de árvores plantadas fechou 2018 com participação de 1,3% do PIB nacional e 6,9% do PIB industrial.
Investimentos realizados no setor de celulose no Brasil
Em 2018, as empresas associadas à Ibá investiram R$ 6,3 bilhões, sendo R$ 3,9 bilhões em florestas e R$ 2,4 bilhões em unidades industriais.
Com forte orientação de pesquisa e inovação, o setor investiu R$ 25,8 milhões em P&D florestal e R$ 11,0 milhões para este item na área industrial.
Figura: Investimentos realizados em 2018 pelas associadas em IBA, (Fonte:IBA,2019).
Com tudo impulsionou a geração de emprego e renda, onde houve 513 mil empregos diretos. O setor estima que são gerados 3,8 milhões de postos de trabalhos diretos, indiretos e resultantes do efeito renda da atividade de base florestal.
Esse total apresentou um aumento de 1,1% em relação a 2017.
Assumindo-se o número de empregos gerados diretamente e o salário médio líquido dos trabalhadores, a renda gerada pelo setor foi da ordem de R$ 10,2 bilhões.
Desse total, cerca de R$ 9,2 bilhões foram agregados ao consumo das famílias, enquanto o valor restante foi direcionado à poupança nacional.
Em 2018, o Brasil se consolidou como o segundo maior produtor mundial de celulose, atrás apenas dos Estados Unidos da América (EUA).
Foram produzidas, considerando o processo químico – tanto fibra curta (eucalipto) como longa (pinus) – e a pasta de alto rendimento, 21,1 milhões de toneladas, um crescimento de 8,0% frente 2017.
O volume exportado atingiu 14,7 milhões de toneladas, representando um incremento de 11,5% em relação ao ano anterior.
Já o volume consumido no mercado interno atingiu 6,5 milhões de toneladas, com importação de 180 mil toneladas.
A distribuição geográfica da produção de papel e celulose é bem ampla. Mas existe uma relação direta com o mercado consumidor, estando a maioria espalhada nas regiões Sul e Sudeste do País.
Tecnologias para produção de celulose e papel
As tecnologias relevantes no setor de celulose têm duas vertentes: a voltada para o segmento florestal e a direcionada para o industrial.
Nas florestas, o principal objetivo é aumentar sua produtividade. O que reduz custos de produção e a extensão de terras necessária para o plantio destinado a suprir as fábricas.
Outras vertentes incluem melhorar as propriedades do papel produzido a partir da celulose.
No caso das empresas brasileiras, existem esforços visando aumentar o uso da celulose de eucalipto (fibra curta) em detrimento da celulose de fibra longa (produzida pelos países do hemisfério e Chile, em sua maioria).
Entretanto, a tecnologia genérica mais relevante é a biotecnologia.
Mais especialmente no segmento florestal, os principais objetivos são o aumento da produtividade e alterações nas propriedades da celulose produzida, com o uso 88 panoramas setoriais 2030 PAPEL E CELULOSE combinado de três mecanismos:
- Melhoramento genético tradicional;
- Engenharia genética;
- Desenvolvimento de OGMs.
O Brasil é líder especialmente nas rotas tecnológicas florestais. Em que um longo histórico de P&D atrelados a condições edafoclimáticas favoráveis garantiram a competitividade de que o setor desfruta hoje.
No segmento industrial, a maior promessa para o futuro reside na aplicação do conceito de biorrefinarias integradas às plantas de produção de celulose.
Isso porque as unidades industriais de extração das fibras são plantas químicas por definição. O que significa que a introdução de novos processos para converter a biomassa não traria grandes alterações em suas rotinas operacionais.
Ainda, para obtenção da celulose kraft, a biomassa, no caso, a madeira, obrigatoriamente deve ser desconstruída.
Portanto, boa parte da matéria-prima utilizada nessas biorrefinarias seria proveniente de uma biomassa que, além de ser um resíduo de um processo produtivo maior, já estaria pré-tratada. O que gera uma grande economia de custos.
Nanocelulose
O principal diferencial na escala nanométrica é a potencialização das propriedades físicas e/ou químicas. Resultante de uma área superficial elevada e maior grau de dispersão, possibilitando maior eficiência e desempenho de materiais já conhecidos ou a obtenção de novos produtos. A combinação de nanotecnologia e recurso renovável, além da versatilidade, tem dado destaque à nanocelulose como um dos maiores avanços tecnológicos.
Portanto, o material que vem conquistando espaço possui ao menos uma dimensão na escala nanométrica e pode ser utilizado como nanocristais ou nanofibrilas. Apresentando uma combinação única de propriedades, como elevada área superficial, baixa densidade, transparência óptica, biodegradabilidade, baixa toxicidade, elevada resistência mecânica e biocompatibilidade.
As propriedades da estrutura da nanocelulose dependem principalmente da origem da celulose e do processo de extração. Que podem ser tanto de plantios florestais, quanto de resíduos sólidos de agroindústrias.
Embora, as maiores barreiras da aplicação desse material são as do ponto de vista econômico, no processo de obtenção, em que são necessários processos mecânicos ou químicos que abram a estrutura da fibra expondo as microfibrilas.
Por se tratar de um processo recente, ainda há a necessidade de consolidar meios de produção mais baratos e eficientes. No entanto a produção de nanocelulose por desfibrilação mecânica ainda é a mais sustentável e com maior facilidade de aumento de escala; países como Finlândia, Suécia, EUA e Canadá têm investido nessa tendência.
Conclusão
Portanto, a celulose é uma importante substância existente nos vegetais. Onde pode ser utilizada para produção de inúmeros produtos. Mas podemos pensar em alguns mais objetivos, como: a produção de papel, tecidos, comprimidos, estabilizantes de alimentos industrializados, adesivos, biocombustíveis, materiais de construção, entre outros.
No Brasil, a produção de celulose a partir da madeira é totalmente viável, tantos em termos sustentáveis quanto econômicos, considerando o cultivo das florestas e os processos industriais. Assim contribuindo efetivamente na economia do pais.
Escrito por Michelly Moraes.
