Densidade Básica (g/cm3) COMPORTAMENTO DA MADEIRA DE Eucalyptus globulus COM DIFERENTES TEORES DE LIGNINA PARA PRODUÇÃO DE CELULOSE KRAFT Claudia A. Broglio da Rosa¹, Gabriel Valim Cardoso¹, Patrícia de Oliveira2 , Teotônio F. de Assis2, Celso E. B. Foelkel³, Sonia M. B. Frizzo1 1 Laboratório de Química da Madeira Departamento de Química-CCNE Universidade Federal de Santa Maria 97105-900 – Santa Maria – RS – BR cabroglio@yahoo.com.br sofrizzo@terra.com.br 3 Grau Celsius Ltda 91330-520 – Porto Alegre Rio Grande do Sul – Brasil foelkel@pro.via-rs.com.br 2 Klabin CeluloseRiocell . Guaíba – RS – BR poliveira@riocell.com.br O crescente avanço global tem gerado o aumento da competitividade e da busca constante pela perfeição no produto final, ou seja, o papel ideal destinado à finalidade desejada. A tecnologia moderna e matéria-prima de qualidade tem possibilitado o crescimento do mercado papeleiro. E, juntamente com a expansão das indústrias deste setor, todos os nichos envolvidos também cresceram. Nunca se plantou tantas florestas fornecedoras de madeira com tanta qualidade. Com a clonagem de matrizes que beiram à perfeição, devido ao cruzamento genético de indivíduos com características destacadas, é possível encontrar povoamentos inteiros de Eucalyptus perfeitamente manejados. O estudo das propriedades da madeira do eucalipto tem destacado as qualidades encontradas nas espécies mais importantes do gênero no setor papeleiro. O E. globulus há tempos é destaque em outros países para este fim, suas características são dadas como excelentes. No Brasil, sua implantação na região sul, possibilitou o surgimento de mais uma fonte de qualidade e rendimento. As propriedades da madeira, densidade básica, lignina, celulose, hemicelulose e extrativos, constituem as características da madeira de maior impacto sobre o custo e a produtividade da indústria de polpa kraft, sendo que, os teores de lignina e extrativos são considerados como características químicas fundamentais, uma vez que influenciam diretamente o consumo de álcali, rendimento e o potencial de produção. A escolha da espécie E. globulus para realização deste estudo foi devido ao menor teor de lignina que esta espécie apresenta em comparação às espécies tradicionalmente usadas no Brasil, bem como as boas características que o papel resultante apresenta e também pela adaptação desta espécie às condições climáticas do Sul. Estudar a influência do teor de lignina Klason da madeira, em duas diferentes faixas de concentração, para produção de celulose kraft de madeiras de E. globulus e seus efeitos no processo de cozimento da madeira e de refino das celuloses obtidas. Foram abatidas 50 árvores da espécie E. globulus subespécie globulus Labil., com 8 anos de idade, selecionadas em um povoamento, pertencente a empresa Klabin Celulose Riocell, localizado no sul do Brasil. Foi escolhido um talhão de aproximadamente 1,9 hectar, onde o espaçamento implantado era de 2,0 x 3,0 m. A seleção das melhores árvores foi com base na aparência e desenvolvimento das árvores, considerando aquelas com altura dominante, retidão no fuste, sem presença de rachaduras e podridões. As árvores tiveram suas características dendrométricas avaliadas e, após, retirou-se cinco discos de cada árvore e cada posição, a saber: base, 10%, 20%, 30% 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% e 100% da altura comercial. Com o material selecionado, procedeu-se a seguinte metodologia de trabalho: Determinação da Densidade Básica Análises Químicas (Teor de Extrativos, Lignina Insolúvel e Cinzas) Cozimento kraft Análise do Licor Residual Número Kappa, Viscosidade, Solubilidade em NaOH5% e Alvura Refino das Polpas Não Branqueadas Testes Físico-mecânicos das Polpas Refinadas Os volumes e pesos secos das árvores, que são características importantes para produtividade florestal, apresentaram coeficientes de variação entre árvores acima de 34%. Mostrando a influência das condições edafoclimáticas do local sobre o povoamento , implicando em uma heterogeneidade ampla; As árvores com distintos teores de lignina comportaram-se de maneira diferente. As madeiras com baixo teor de lignina insolúvel ( média de 20,53%) tiveram melhor desempenho durante a conversão à celulose, apresentando maior rendimento depurado (média de 53,0%), menor consumo de álcali efetivo (média de 15,1%) e maior viscosidade (média de 1215 cm³/g); As polpas produzidas a partir das madeiras com alto teor de lignina (média de 23,02%) apresentaram o menor rendimento depurado (média de 50,7%) para um consumo de álcali efetivo relativamente maior (média de 15,7%) e uma viscosidade inferior (média de 1133 cm³/g); O teor de rejeitos variou de 0,09 a 0,25 % para polpas com baixo teor de lignina, a alvura variou de 37,79 a 44,28 %ISO e o S5% variou de 12,9 a 14,6 %. Sendo que o número kappa para estas polpas ficou entre 16,2 e 18,2. Para as polpas obtidas das madeiras com alto teor de lignina, o teor de rejeitos variou de 0,04 a 0,28 %, a alvura variou de 38,32 a 45,78 %ISO, o S5% variou de 13,5 a 14,6 % e o número kappa destas polpas ficou entre 16,2 e 18,0; Analisando o aspecto das resistências físico-mecânicas das polpas não-branqueadas, pode-se afirmar que o teor de lignina e, possivelmente, a viscosidade das celuloses dos dois tipos, influenciaram significativamente no gasto de energia de refino. A energia no PFI necessária para refinar as polpas com baixo teor de lignina foi maior, média de 200 rotações a 25°SR e média de 600 rotações a 30°SR. Já para refinar as polpas com alto teor de lignina, a 25°SR praticamente não houve gasto de energia e a 30°SR o valor médio foi de 100 rotações; Com relação aos testes físico-mecânicos aplicados nas folhas resultantes das polpas marrons refinadas, pôde-se observar que as polpas das madeiras com baixo teor de lignina apresentaram os melhores resultados para resistência à tração, resistência ao estouro e ao rasgo. A absorção de água e a porosidade dessas celuloses foram também maiores. Para as resistências à tração, ao estouro e ao rasgo e para absorção de água, os diferentes teores de lignina exerceram maior influência a 30°SR. As diferenças aumentaram a medida que aumentava o grau de refino; Como conclusão geral, é possível afirmar que o menor teor de lignina da madeira em árvores selecionadas de Eucalyptus globulus afeta não somente a facilidade de deslignificação e o rendimento de conversão da madeira à celulose, mas também as qualidades físico-mecânicas das polpas obtidas pela capacidade de lignificação das fibras e pela maior viscosidade encontrada para mesmos números kappa. Os resultados são muito melhores quando se trabalha com as árvores com madeiras de menor teor de lignina, confirmando que a composição química da madeira é uma característica que exerce grande impacto sobre o custo, a produtividade e a qualidade do produto final na indústria. O teor de lignina de uma madeira dever ser considerado como um parâmetro fundamental no processo de escolha da matéria-prima a nível industrial, pois exerce influência direta e importante sobre o consumo de álcali, rendimento da deslignificação, potencial de produtividade industrial no digestor e, principalmente, o nível de qualidade do produto final. INTRODUÇÃO Figura 5. Relação entre alvura e teor de lignina Klason. Figura 7. Relação entre solubilidade em NaOH5% e teor de lignina Klason. Figura 6. Relação entre viscosidade e teor de lignina Klason. JUSTIFICATIVA OBJETIVO Figura 8. Relação entre índice de tração e Grau Schopper Riegler. Figura 10. Relação entre resistência ao estouro e Grau Schopper Riegler. Figura 9. Relação entre elongação e Grau Shopper Riegler. Figura 11. Relação entre índice de rasgo e Grau Schopper Riegler. MATERIAL METODOLOGIA DE TRABALHO Figura 12. Relação entre volume específico e Grau Schopper Riegler. Figura 13. Relação entre resistência ao ar Gurley e Grau Schopper Riegler. Figura 14. Relação entre ascensão capilar e Grau Schopper Riegler. CONCLUSÕES Variáveis do Processo Lignina Alta Baixa Álcali Ativo, expresso como NaOH, % 19,0 18,0 Sulfidez, % 20,0 Relação Licor/Madeira, L/kg 4:1 Temperatura máxima, °C 168 Tempo de aquecimento, min. 90 Tempo à temperatura máxima, min. 60 Peso seco de cavacos, g 190 CONDIÇÕES EMPREGADAS NOS COZIMENTOS RESULTADOS COMPOSIÇÃO QUÍMICA DENDROMETRIA Parâmetros Densidade Básica (g/cm3) Volume real s/c (m3) Peso seco s/c (t) Valor médio para as seis árvores 0,533 0,224 0,119 Valor médio para as três árvores com alto teor de lignina 0,540 0,180 0,097 Valor médio para as três árvores com baixo teor de lignina 0,527 0,268 0,142 Valor mínimo entre as seis árvores 0,512 0,152 0,085 Valor máximo entre as seis árvores 0,557 0,384 0,205 Desvio Padrão 0,015 0,045 Coeficiente de Variação, % 2,75 37,7 37,6 PARÂMETRO EXTRATIVOS%LIGNINA% HOLOCEL.%CINZAS % Média das 50árvores 1,79 21,85 76,36 - Médias das 3 árvores c\ alto teor de lignina 1,93 23,02 75,10 0,37 Média das 3 árvores c\ baixo teor de lignina 1,48 20,53 77,98 0,43 Desvio padrão 0,96 0,89 1,64 0,08 Coeficiente de variação% 1,26 4,08 2,14 19,62 Figura 4. Relação entre número Kappa e teor de lignina Klason. Figura 3. Relação entre álcali efetivo consu Mido e teor de lignina Klason. Figura 1. Influência do teor de lignina Klason sobre o rendimento. Figura 2. Relação entre teor de rejeitos e teor de lignina Klason.