ASPECTOS DE QUALIDADE DA MADEIRARELACIONADOS A POLPAAOALCALINA

ASPECTOS DE QUALIDADE DAMADEIRA RELACIONADOS A

POLPAQAO ALCALINAProfDr Francides Gomes

ESALQUSP

SEMINARIO SOBRE PRODUC DE PAPEL DE FIBRA LONGALages SC 05062003 ABTCP

O BRASIL NO CENARIOGLOBAL DE PRODUQAO DE

CELULOSE

presente futuro

PREQOS USt

DE

PROGNOSES

DE

650

PRODUCAO

600 Nerd d

IN 1O NFS IA NA

550

246 257 319 391

R U A S 11 1 4 7

500

2 7 11 2 9 5

450

4 1 4

Ell A 1 5 3

400

3 2 3 3 3 7 3 8 1 4 6 7

C A N A U A 1 5 9

350

3 0 4 3 7 1 4 1 6

300

P O R U C A I 1 1 5

RHO

n n n w N r

3 33

DIET

ESTIMATIVAS DE CUSTO DE

PRODUCAO

IN 1O NFS IA NA N A 246 257 319 391

R U A S 11 1 4 7 3 0 1 2 7 11 2 9 5 3 3 0 4 1 4

Ell A 1 5 3 3 1 2 3 2 3 3 3 7 3 8 1 4 6 7

C A N A U A 1 5 9 2 9 8 3 0 4 3 7 1 4 1 6 4 7 7

P O R U C A I 1 1 5 236 405 3 33 40 1 5 2 4

IlN P A N 11 A 1 42 11 485 374 4 37 552

F IN L A N U 1 A 1 4 1 2 9 1 3 5 9 3 3 5 4 1 4 5 8 6

8 I I H C IA 1 5 1 3 0 6 4 2 8 3 3 9 4 2 3 5 9 4

E UCVly tuv Braeib iro

5ollw and

D

o 0

o n

COMPOSIQAO DE CUSTOS

0 241 0 0

E U A

C A N A 0 A

9 C A

F 61

U

A N D A

p A S IL

0 M T U G A L

E S P A N

IN D 0 I s IA

RODuAO DE CELULOSE2001

I A

lz

11 1 M

A I I I

1 1 d 1 1

x 1 0 0 0 t ISST

COMPETITIVIDADE GLOBAL

Aspectos Determinantes

Rapido crescimento

disponibilidade de areamaterial consistente para

produgao de celulosefibras com caracteristicas

especificas para produao decelulose

EVOLUQAO DA PRODUQAO BRASILEIRA DE CELULOSE

8000000

5000000

4000000

O 30 0 000D

000000

000000

oTf

t t t t t t t t

0 B 8 e B B B 9

5 5 B B B B

0 4 1 B 5 2 B

f F L A R

EI

EVOLUQAO DA PRODUrAO BRASILEIRA DE CELULOSE

100

6 0

6 0

O

z 0

o

t i t t z

9 9 9 9 0

5 6 7 6 9 0

0 0 0 0 0 0

C3FC EMFL ED P A R TSST

Produgao de Papel no Brasil 2001

314446

xx

42 10 rte

O E m D a In 0 e m D S a n l l a r l o s

M C a r t6 e s e C a r l o l i n o s D E s p e c l a I sIm rensa E

5

Consumo de Papel no Brasil 2001

21

5

3

11

49

O C g

C r ts e c

rloe

O C a d e s e CC a r t o 11 n a s MO E s p e c 10 i sO I m p re n s a

m I E

BRASIL celulose papel

Polpa celulbsica fbra curta

Eucalipto

Papel embalagemFibra longa

I

IM

CELULOSE

COMMODITY

CRIADA BOLSA DE FUTURO DECELULOSE

A industria produz cerca de 20 tiposdiferentes de celulose Diferentes

tipos de panel exiaem diferentes tiposde celulose

QUALIDADE DA MADEIRA

O ELO DE LIGAQAOFLORESTA INDOSTRLA

VISAO HOLISTICA

POLPAAO

MATERIAPRIMAPAPEL

BRANQUEAMENTO

MEIOAMBIENTE

0

QUALIDADE DA MADEIRA

Diferentes Visoes

transcendental

qualidade nao a definidaprocesso

adequaraoao usevalor

custo de processamentouse

satisfagao do cliente final

MADEIRA MATERIAPRIMA COMPLEXAPARAMETROS INTRINSECOS

LiGADOS A FORMACAO DA MADEIRA

caracteristicas fisicas

composigao quimicaanatomia

9

MADEIRA MATERIAPRIMA COMPLEXA

Tecido vegetal oriundo do crescimentosecundario

Xilema secundario

origem cambio vascular

Formagao da madeira

Divis6es das celulas do cambioiniciais fusiformes

sistema axial

iniciais dos raios

sistema radial

divisoes

periclinaisanticlinais

10

Atividade cambial

Controlada ou regulada porhormonios

disponibilidade de luzaguanutrientes

temperatura

tratamentos silviculturaisdesbaste

modificaoes no tecido formado

E

Atividade cambial

Determina ritmo de crescimento

influencia qualidade da madeiradimensoes de elementos anatomicos

Traqueides a fibras propriedades da polpa celulosicacomposioo quimica

rendimento do processo

11

Atividade Cambial

Exemplo

Pinus sp

fatores ambientais agemcontrolando a atividade

de celulas cambiais

aneis de crescimento

lenho inicial a tardio

Disponibilidade de aguaQualidade da Madeira

Uniformidade na taxa de crescimentomaior unifonnidade nas propriedades damadeira

diferengas entre especies

12

OI i

Desbaste

Pinus taeda

aumento de volume

aumento da largura dos aneis de crescimentopequena reduao da densidade basicaaumento da largura a diametro do lume dostraqueides

aumento do indice de tragao

redur do indice de rasgo

MUNER 1983

Pinus ritmo de crescimento

ritmo de crescimento

celulas mais largas

paredes mais delgadasmaior diametro do lume

menor densidade basica

maior penetraCao dos agentes dedeslignificagao

13

MADEIRAMATERIAPRIMA COMPLEXAPARAMETROSINTRINSECOS

COMPLICADORES

ser biologico

carga geneticameio solo clima latitude altitudeoutros

tecnologia florestal

MADEIRAMATERIAPRIMA COMPLEXAPARAMETROS EXTRINSECOS

ligados a formaoo da madeiradiametro conicidade outros

ligados a preparaoo para use no processocorte armazenamento descascamento

picagem outros

14

MADEIRAMATERIAPRIMA COMPLEXAPARAMETROS EXTRINSECOS

COMPLICADORES

tecnologia industrialrecursos

financeiros

materiais

humans

PARAMETROS DE QUALIDADE DA MADEIRAEvolugao Historica

tipo de fibra 1960

longacuriaespeciedensidade 1970

procedenciastprog @ niesclones 1980

caracteristicas quimicas

madeira x processo 1990

madeira x produto final diente 1995

15

MATERIAPRIMA PROCESSO PRODUTO

Premissas Basicas

o produto em quantidade a qualidade a funcaoda materiaprima a processo de transformagao

a materiaprima apresenta variabilidadeconhecidade a controlada

o processo a passivel de sofrer variaroes

PRINCIPAIS PROBLEMAS

FLORESTA IMPROPRIA

especie

implantarao

manejo

16

PRINCIPAIS PROBLEMS

INSTALAQAO FABRIL

pouco versatil

inadequada a materiaprimaobsoleta

T

PRINCIPAIS PROBLEMAS

RECURSOS HUMANOS

formar precariarelacionamento

mavontade

17

Axioma do Sucesso

CRESCIMENT x QUALIDA

TEMPO

QUALIDADE DE FIBRAS FONTES

maten

mix d4 Aferet to es

mater

qua ida a m em

con ecida c

produ ida

IF

Preocupagoes

ProdutividadeFlesist pragasrdoenos

ciclagem MArieilAesEridnda nuliic onai

interaoo gen66poambiente

Aplicagoes

Malhoramento gen6tico

Propagagdo vegetativa

19

Programa Qualidade da Madeira

Fluxograma

FLORESTA

iAnafises

completes

MATRIZES

r

Anafises

Dsicas

Y

6ANCO DEDADOS

Correlar6es

r

SELEC

r

r PLANTIO

A necessidade de seleiao de arvores

considerandose caracteristicas industriais a M

real e o nivel de competitividade da empresavai depender significativamente dos recursos eesforpos investidos na selegao aou geraq5ode arvores superiores tanto do ponto de vistaindustrial quanto ambiental

OLIVEIRA et al 1995

20

Qualidade da Madeira de Pinusdesafio

madeira heterogenealenho inicial lenho tardio

possibilidade de use multiptoserraria

laminaCao

polpagao

produoo de polpas branqueaveis a naobranqueaveis

diferentes estrategias de polpagao

Qualidade da Madeira de Pinusdesafio

LENHO INICIAL

menor densidadebasica

menor teor de tigninamaior teor deholocelulose

traqueides comparedes maisdelgadastraqueides commenor frag5o parede

LENHO TARDIO

maior densidadebasica

maior teor de ligninamenor teor deholocelulose

traqueides comparedes maisespessas

traqueides com maiorfraoo parede

21

Qualidade da Madeira de Pinus

use multipiomadeira pars serraria a laminagao

diametro elevado

idade elevada

madeira para produr de celulosemadeira de desbaste

diametro reduzido

residuos de serraria

costaneiras

residuos de laminagaoroloresto

topo de arvores manejadas para serrana a laminaoo

Pinus caribaea var hondurensis

arvores corm 23 anos

residuos de serraria costaneiras

residucs de laminarao rotoresto

topo toretes com diametro reduzidoarvores com 8 anos

desbaste

22

Pinus caribaea var hondurensis

densidade basica

cn 08E

05

d

y 04D

03

v

c 02ma

01

0

6 anos wstaneira roloresto topo

Pinus caribaea var hondurensis

traqueides comprimento

45

4

35

EE 3

oc 25

mE2

E 15

1

05 L0

8 anos w bstaneira roresto toPo

0491

Pinus caribaea var hondurensis

traqueides fragao parede

Pinus caribaea var hondurensisholocelulose

68

675

67

665

O 66

655

L 65645

64

6358 anos costaneira rolo resto topo

24

8 anos costaneira roloresto lopo

Pinus caribaea var hondurensis

rendimento depurado

53 kappa 50 t2

0 5Dv

48

47c

EE

c 45d 44

43 J A42

8 anos eostaneira rolorecto topo MEST

Pinus caribaea var hondurensisdrenabilidade

60

50

0 40i

30

Bnd 20 a

10

i00 200 400 600 800 1000 1200 1400

revolutions PPI mill

j slabs a peeler core top 8yearsold

25

Pinus caribaea var hondurensis

resistencia a tragao

12000

10500 JE 9000z

x 7500d

6000

A 4500

3000

1500

00010 15 20 25 30 35 40 45 50 55

drenability SRslabs i i peeler core top 8years

Especies potenciais

Pinus tecunumanii

Pinus maximinoi

99

Especies potenciaisdensidade basica

045

04

0 035O 03

w 025w 02N 0150

a 01

005

0 T

P taeda P tecunumanii P maximinoi

Especies potenciaiscomposigao quimica

70

50

50

30

20

10

0

P tasda P tecunumanii P maximinoi

Especies potenciaispolparao kraft rendimento depurado

550 kappa 70500

450

400

350

300

e 250200

150

100

50

00P taeda P tecunumanii P maximinoi

FEJ7

Estrategia de polpagao P taeda

polpas branqueaveis a naobranqueaveis

21

17

mlxu

16

is

14

u Ila1

It

1

m

N4

Polparaoalcalina de Pinus spad itivos

30

UTILIZAQAO DE ADITIVOS

potencialidade tecnicapotencialidade economicabaixo custo de instalagao

31

MODIFICAQOES DO PROCESSOKRAFT

melhoria da qualidade da polpa

aumento de rendimento do

processo

PROCESSO KRAFTESCALA INDUSTRIAL

cada etapa constitui uma operarao unitariaeficiencia de cada operarao contribui paraeficiencia global do processo

por esta razao o processo kraft vemsofrendo varias modificasoes

l

ANTRAQUINONA

org5nicofus5o 286C

ebulig5o 3798CJ densidade 1438gCM3

ANTRAQUINONACELULOSE

CELULOSE

tpo terminal redutorgrupo terminal carboxilico

ANTRAQUINONA ANTRAHIDROQUINONA

4LIGNINA LIGNINA

iixo peso molecular

33

ANTRAQUINONA

REDuAO NOAUMENTO DE

CONSUMO DEPRODUgAo

MADEIRA

MEIO QUALIDADE DAAMBIENTE POLPA

ANTRAQUINONA

aditivo versatil

use especifico para cadafAbrica

objetivoinstalag6es industriais

ES

cm

IMPREGNAQAO

reagoes do processo krafttopoquimicas

necessidade de difusao dos reagentesno interior dos cavacos

uniformidade das reagoes dedeslignificagao

IMPREGNAAOFundamentos

distribuir o licor de cozimento uniformemente dentrodo cavaco

mecanismos

penetraGao movimento do licor de cozimento atravesdos poros

penetracao forc diferencial de pressaoascensao capilar

difusao

movimento das moleculas de regiao de altaconcentragao para area de menor concentraOo

FATORES QUE DETERMINAM A

IMPREGNAAODE CAVACOS

caracteristicas da madeira

raio dos capilares

nrlmero dos capilares

comprimento doscapilares

caracteristicas do

processo industrialdiferencial de

pressao

temperatura

tempo

caracteristicas do licorviscosidade

tensao superficial

angulo de contalo

TENSAO SUPERFICIALlicor de cozimento

use de surfactantes

que nao interfiram nas reagoes depolpacaoresistentes as condigoes decozimento

alteram angulo de contato

potencialidade de melhora daimpregnagao

C11

ADITIVO DIGESTOR

Aumenta a velocidade de penetraqao doslicores nos cavacos durante o cozimento

Aumenta a remogao de extrativos doscavacos a auxilia sua dispersao na faseliquida

BENEFICIOS

Aumento de produgaoRedurao de tempo de cozimento fator H

Reduq5o de variagoes do processoRedurao de rejeitosReducao do consumo de carga alcalina

37

Rendimento Depurado e Kappa

80

sD

20Y

10

0

sl PQ Q00016 002Pu 409o 0107910

rad dapuado kappaCJ

Fator H e Kappa

60

m

94

90 qQ

4s

44

42

40

1400 1600 1800 20

fAw H

H

IN

Fator H e Rendimento Depurado

52

51

4

47

46

1400 1800 1800 2000

fAw H

nT

Kappa a Rendimento Depurado52

51

a49

248

@4746

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 W

44M

39

Resultados

possibilidade de reduao do kappa

qualidade de polpa

possibilidade de redugao de fator Haumento de produCaoaumento de rendimento

possibilidade de redurao de carga alcalinaaumento de produgaoaumento de rendimento

ADITIVOS DE POLPAQAO

desenvolvimento continuo

formulagoes especificas

taylormadeaumento de eficiencia

reducao de custos

aditivos com atuag5o sobre deslignificaraoensaios laboratoriais a estudos de viabilidadeeconomica

m

Aumento de rendimento

estrategia

consumo RENDIME Icalide madeira

solidos

IA

PARA AUMENTO

aditivos

antraquinona

polissulfeto

aumento kappapolpatao

deslignificagaocom oxigenio

EO0Extended Oxygen Delignification

Air Products FTC

EE

EOD FLUXOGRAMA

ESQUEMATICO

Lavagem1OesliGraJOr 4

0v

rga0otT4 1

y

Lavagem Decker

Depurarao

LBO o

lbrte

y Potpafl Livor

Outros per

ENSAIOS LABORATORIAIS

Cavacos industriais de Pinus sp

Obtenoo de polpas com diferentes numeros kappak40 t 2 refer@nciak50 2

k602

Polpas k50 a k60 foram submetidas a deslignificagao comO

E

PRINCIPAIS RESULTADOS

POLPAQAO

RENDIMENTOS BRUTO E DEPURADO x KAPPA

y i P1151RR 09AY

55

W

0X

EE 55 yOWx05666 59662c A4Yw

60

5

30 10 n w 50 5O W 70 90 W

rasa 61gs T

RD a R9I L1

43

K40 K50 K60

AA Na 163 15 14

Rend Bruto 488 504 518

Rend Depurado 486 500 507

Rejeitos 02 04 11

Viscosidade cp 268 353 nd

RENDIMENTOS BRUTO E DEPURADO x KAPPA

y i P1151RR 09AY

55

W

0X

EE 55 yOWx05666 59662c A4Yw

60

5

30 10 n w 50 5O W 70 90 W

rasa 61gs T

RD a R9I L1

43

PROPRIEDADES FISICO

MECANICAS

A polpa proveniente do processo EODtende a apresentar

maior facilidade de refino economia deenergia

melhores resultados para as propriedades detracao a estouro

Os valores obtidos para o indice de rasgonao demonstraram diferengas significativasentre as polpas geradas pelo cozimentokraft convencional a EOD

EOD SIMULAQAO

ProduCao de UWh a 508 adt 0540 adt k50 k40

558 adt WO k40

CC

g 0iov L ofN

Na09 tWON

551 531

51111

5edl508 i to 540 d1N 1 calm

558 d1570 1cWla

1701u1ed1 138dldl0bldi

tMbladl 100IWdl0021ldl

tj3i f 125 Wall 0001

ftWEHECW tI AO

CC

PROCESSO EOD

O processo EOD propicia condigoes para oaumento da produgao de celulose em um fabricakraft limitada pela capacidade de queima desdlidos na caldeim

aumento do rendimento global do processo depolpaFaoredugao da carga de solidos para queima

A utilizaOo de antraquinona no cozimento emassociagao ao processo EOD tende a apresentarefeito aditivo propiciando meihores condigoespara o aumento da produpao de celulose

PROJETOS EM ANDAMENTO NAESALQUSP

processos modificados de polpagao paraPinus taeda

polpas branqueaveis kappa 28 2polpas naobranqueaveis kappa 58 2processo LoSolidsprocesso SuperBatchcom a sem antraquinona

Financiamento

FAPESP Fundaoo de Amparo a Pesquisado Estado de Sao Paulo

I9

Consideragoes

polpapapel de fibra longa sao deimportancia estrategica para a economiabrasileira

pouca importancia tem sido dada a estesegmento do setor de celulose a papel noBrasil

as especies de Pinus representam aprincipal fonte de materiaprima no Brasilpara produqao de polpas de fibra longasao poucas as instituigoes de pesquisa queestao desenvolvendo projetos de pesquisaconsistentes relacionados a fibra longa

Consideragoes

ha a necessidade de elaboraaoe

implantaiaode estrategias com o objetivode estimular as atividades industriais a depesquisa a desenvolvimento ligas aprodurao de florestas polpa a papes defibra longa

estas estrategias devem envolver o asempresas do produtoras fornecedoresuniversidades a institutos de pesquisa e ogoverno

Em