Desenvolvimento do processo de biopolpação de eucalipto em escala piloto para produção de polpas termomecânicas e quimiotermomecânicas

• Ano de defesa: 2008
• Autor(a) principal: Pavan, Paulo César
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biodegradação; Biodegradation; Biopolpação; Biopulping; CTMP; Economia de energia; Energy saving; Eucalipto; Eucalyptus; TMP
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97131/tde-24102012-122742/

Na escala evolutiva dos processos de polpação de alto rendimento (PAR), a mais recente promessa é a biopolpação, ou seja, o pré-tratamento microbiológico do cavaco de madeira utilizado na polpação. Esse pré-tratamento tem o potencial de reduzir o consumo de energia necessária ao refino em até 38%, e ainda, ou consequentemente, melhorar importantes propriedades mecânicas deficientes nas PAR, como rasgo, estouro, e tração. Enorme atenção foi dispensada ao assunto nos últimos 20 anos com importantes avanços na compreensão dos mecanismos envolvidos, e ainda, com a condução de testes em escala piloto (50 ton de cavacos) por inoculação direta do fungo. Entretanto, esses testes foram conduzidos e se mostraram eficazes num clima temperado, com madeira típica da América do Norte. O presente trabalho detalha o desenvolvimento, implantação e operação de uma planta piloto para biotratamento de cavacos (inoculação e incubação) de Eucalyptus grandis, usados num processo de escala industrial de polpação termimecânica (TMP) e quimiotermomecânico (CTMP). Também estão detalhados nessa tese os esforços para se alcançar a eficácia desejada desse biotratamento. Vários testes em diferentes escalas - incluindo 40-50 ton - foram conduzidos em diferentes épocas do ano, sob as condições normalmente encontradas nos pátios de cavacos da indústria de celulose. Diferentes fungos (Ceriporiopsis subvermispora e Phanerochaete chrysosporium) e sistemas de inoculação (inoculação por aspersão e inoculação por semente) foram testados, e o escalonamento de um processo anteriormente factível apenas em nível laboratorial foi desenvolvido. Os resultados mostram que os sistemas de inoculação de C. subvermispora por aspersão com micélio suspenso em água e um auxiliar de crescimento foram sujeitos à contaminação dos cultivos por bolores primários, de ocorrência natural no ambiente de pátios de cavacos de indústrias de celulose. Por outro lado, o sistema de inoculação com cavacos pré-cultivados (inoculação por semente) mostrou-se eficaz na escala piloto, pois não esteve sujeito a ocorrência de contaminantes durante a incubação dos cavacos. Esse sistema de inoculação gerou resultados condizentes com a literatura em termos de economia de energia de refino que foram de 18% e 27% nos processos TMP e CTMP, respectivamente. No caso da inoculação por aspersão com P. chrysosporium, os cultivos não apresentaram contaminação por bolores primários, provavelmente devido à temperatura de incubação que nesse caso foi de 38 oC. Nesse experimento foi possível reduzir o consumo de energia em 18,5% no processo CTMP. Uma avaliação da viabilidade financeira do processo é apresentada e simulações de benefícios econômicos foram feitas para diferentes cenários de custo de energia elétrica e níveis de redução no consumo de energia. As simulações mostraram que benefícios econômicos da ordem de R$10/ton de polpa produzida podem ser obtidos para uma redução no consumo de energia da ordem de 20% advinda do biotratamento. Embora esperados, ganhos de propriedades mecânicas das biopolpas quando comparadas às polpas convencionais não foram observados, fato que limitou a extensão da análise econômica de considerar um processo integrado com máquina de papel na substituição de polpa kraft por polpas bio-CTMP ou bio-TMP.