Refino de papel e branqueamento de celulose: indústria e biotecnologia - Pavan, Letícia Gonçalves [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
A indústria de papel e celulose exerce papel importante no cenário brasileiro, acumulando uma produção de celulose de 24,3 milhões de toneladas em 2023. Com isso, são realizados estudos para aprimorar a produção, diminuindo tanto o gasto energético quanto o consumo de produtos químicos, essenciais para as etapas de refino de papel e branqueamento de celulose, por sua vez importantes para as propriedades e qualidade dos produtos finais. A compreensão da composição da madeira, em especial dos componentes lignocelulósicos como lignina, hemicelulose e celulose, é fundamental para o desenvolvimento de técnicas mais eficientes de refino e branqueamento. O processo Kraft, amplamente utilizado, permite a separação eficaz da celulose, mas enfrenta desafios relacionados ao alto consumo de energia e à geração de resíduos tóxicos, o que motiva a busca por métodos alternativos mais sustentáveis. O processo usual de branqueamento passa por métodos químicos, como o ECF (Elemental Chlorine Free), ECF-light, e TCF (Totally Chlorine Free), que buscam alcançar a brancura desejada com menor impacto ambiental. A utilização de ozônio e peróxido de hidrogênio nesses processos contribui para a redução dos subprodutos organoclorados, tornando o processo mais ecológico. O refinamento de papel, por sua vez, é uma etapa crítica que influencia diretamente as propriedades físicas do produto, como resistência, opacidade e suavidade, e que pode ser otimizado para melhorar a eficiência do processo e reduzir o consumo energético. Nesse cenário, atua a biotecnologia, com processos de branqueamento e biorrefino. O biobranqueamento, que utiliza enzimas como xilanases e lacases para remover lignina residual e outras impurezas da celulose, reduz significativamente o uso de agentes químicos agressivos, como o cloro, e minimiza a geração de efluentes tóxicos. O biorrefino, por sua vez, visa otimizar o tratamento das fibras de celulose, empregando enzimas como celulases para amolecer as fibras e facilitar o entrelaçamento necessário para a produção de papéis com melhores propriedades físicas. Esse processo enzimático não só melhora a qualidade do papel, mas também reduz o consumo de energia, uma vez que o amolecimento das fibras diminui a necessidade de refino mecânico intensivo. O trabalho mostra como essas alternativas se apresentam como vantajosas, mais sustentáveis e capazes de aprimorar os produtos finais, sendo, contudo, necessário o aprimoramento das mesmas para implementação nas indústrias desse setor.

The paper and pulp industry plays a significant role in the Brazilian economy, with a pulp production of 24.3 million tons in 2023. As a result, studies are conducted to improve production by reducing both energy consumption and the use of chemicals, which are essential for the paper refining and pulp bleaching stages—processes that are crucial for the properties and quality of the final products. Understanding the composition of wood, particularly lignocellulosic components such as lignin, hemicellulose, and cellulose, is fundamental for developing more efficient refining and bleaching techniques. The widely used Kraft process effectively separates cellulose but faces challenges related to high energy consumption and the generation of toxic waste, prompting the search for more sustainable alternative methods. The conventional bleaching process involves chemical methods such as ECF (Elemental Chlorine Free), ECF-light, and TCF (Total Chlorine Free), which aim to achieve the desired whiteness with less environmental impact. The use of ozone and hydrogen peroxide in these processes helps reduce organochlorine byproducts, making the process more environmentally friendly. Paper refining, in turn, is a critical stage that directly influences the physical properties of the product, such as strength, opacity, and smoothness, and can be optimized to improve process efficiency and reduce energy consumption. In this context, biotechnology plays a role through processes of biobleaching and biorefining. Biobleaching, which utilizes enzymes like xylanases and laccases to remove residual lignin and other impurities from cellulose, significantly reduces the use of harsh chemicals like chlorine and minimizes the generation of toxic effluents. Biorefining, on the other hand, aims to optimize the treatment of cellulose fibers by employing enzymes like cellulases to soften the fibers and facilitate the interlacing necessary for the production of papers with better physical properties. This enzymatic process not only improves paper quality but also reduces energy consumption since softening the fibers decreases the need for intensive mechanical refining. The study highlights how these alternatives present themselves as advantageous, more sustainable, and capable of enhancing final products. However, further refinement of these processes is necessary for their implementation in industries within this sector.
Paper refining and cellulose bleaching: industry and biotechnology
Keywords: Papel; Celulose; Branqueamento; Refino; Biotecnologia