Na história da humanidade, sempre foi possível observar o esforço feito pelas pessoas para se comunicar e perpetuar alguns conhecimentos. Desenhos nas paredes de cavernas podem ser vistos até hoje e demostram que os meios de comunicação são utilizados desde a era pré-histórica. Entretanto, com o desenvolvimento do papel, a divulgação de mensagens tornou-se bem mais rápida e os documentos escritos se mostraram como ótimas ferramentas para o conhecimento de nossa história.
Sabendo disso, conhecer o funcionamento da indústria química de papel e celulose é interessante para entender como acontecem as transformações químicas que dão origem a um produto simples do nosso cotidiano, além de avaliar os impactos ambientais que podem ser gerados.
Por definição, o papel é um material formado por constituintes vegetais fibrosos através da sua justaposição e posterior secagem.
No início da produção do papel é feita a escolha da árvore da qual será extraída a madeira. No Brasil, o eucalipto é a espécie mais utilizada e apresenta um ciclo de crescimento de seis anos.
A madeira do eucalipto passará pelo processo físico de descascamento e picagem onde será aumentada a superfície de contato para que a reação química posterior para a separação da lignina e da celulose seja mais rápida.
A celulose constitui-se do biopolímero natural mais abundante do planeta sendo encontrada na parede celular dos vegetais e sintetizada com o auxílio das enzimas celulose sintases. Formado por monômero de glicose com ligações β-1,4-glicosídicas, a celulose realiza ligações de hidrogênio entre as suas hidroxilas formando um arranjo sólido tornando-a insolúvel em água e em muitos outros solventes.
Figura 1: Estrutura do polímero da celulose
Fonte: Sousa Neto at al. (2012).
A lignina é um polímero natural amorfo muito abundante em diversas biomassas de origem vegetal que apresenta como principal característica a sua rigidez. Por ser muito complexa, é difícil determinar uma única estrutura para lignina, pois ela é constituída de grupos polifenóicos que podem variar dependendo da espécie de biomassa analisada. Com base na figura 2 pode-se observar a variedade de funções orgânicas presentes na lignina como por exemplo fenóis, aldeídos e éteres.
Figura 2: Estrutura estimada da lignina da madeira
Fonte: https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/lignina/
Como para a fabricação do papel a indústria necessita apenas da celulose, faz-se necessário separá-la da lignina. Isso geralmente é efetuado utilizando o método Kraft.
O método Kraft consiste em colocar os cavacos (pedaços de madeira picados e descascados) para reagir com hidróxido de sódio e sulfeto de sódio (licor branco) sob pressão numa etapa denominada de cozimento. No digestor, é colocada a madeira juntamente com o licor branco sob pressão e fazendo uso de um programa de aquecimento. Após a reação se processar, a celulose será separada da lignina e restará no reator o licor negro (rico em lignina).
Após a reação de separação, a celulose ainda pode está integrada com uma pequena porção de lignina, o que dá a fibra um aspecto de cor escura, dessa forma faz-se necessário seguir para a etapa de branqueamento.
O branqueamento consiste em um tratamento físico-químico a fim de promover a clarificação da fibra de celulose utilizando-se de diferentes reagentes químicos. O reagente químico mais utilizado para esse processo é o dióxido de cloro (ClO2) devido a sua capacidade de oxidar a lignina sem alterar a celulose.
Após essa etapa, a celulose branqueada com cerca de 80% de umidade irá passar por diversos processos físicos com intuitos de deixá-la na consistência e na forma do papel que conhecemos. Em algumas indústrias, ainda são usados alguns aditivos químicos tais como amido e carbonato de cálcio para corrigir algumas propriedades desejadas.
O grande resíduo gerado na produção de papel é o licor negro, rico em lignina e em hidróxidos. Muitas empresas fazem o pré-tratamento desse resíduo e até mesmo recuperam a lignina para aplicações posteriores.
As diferentes reações e processos químicos envolvidos na fabricação de papel fascinam pelas dimensões de grandeza e nos mostram o quanto a química está inserida em produtos considerados simples.
Referências
DÉBORA CARVALHO MELDAU. Lignina – Composto Químico – InfoEscola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/lignina/>. Acesso em: 5 set. 2018.
HEIZIR F. DE CASTRO. PAPEL E CELULOSE. Disponível em: <https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840556/434/apostila4papelecelulose.pdf>. Acesso em: 5 set. 2018.
LÍRIA ALVES DE SOUZA. Composição química do papel – Mundo Educação. Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/composicao-quimica-papel.htm>. Acesso em: 5 set. 2018.