Tecnologia de Celulose e Papel

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    Extração de um biopolímero a partir de resíduo agroindustrial para a flotação do minério de ferro
    (Universidade Federal de Viçosa, 2015-02-25) Ribeiro, Robisnéa Adriana; Colodette, Jorge Luiz; http://lattes.cnpq.br/9430146240641525
    Pelotas de minério de ferro é a matéria-prima utilizada pelas indústrias de ferro e aço; para esta aplicação uma etapa de flotação é usada para aumentar o teor de ferro no minério, antes da aglomeração. O amido tem sido o agente depressor mais utilizado pelas indústrias de mineração para separação seletiva dos minerais por flotação. No entanto, o amido é também uma matéria- prima com outras aplicações industriais, tal como a indústria de alimentos; sua disponibilidade e preço são diretamente dependentes das tendências de mercado. Desta forma, este estudo teve como objetivo desenvolver um biopolímero sintético, chamado XMC, para aplicação na indústria de mineração usando resíduos lignocelulósicos como matéria-prima. As principais conclusões deste estudo foram: (1) foi possível obter um biopolímero (XMC) para aplicação na flotação de minério de ferro; (2) foi obtido XMC com 60% de conteúdo de hemiceluloses; (3) as condições ideais para a extração da XMC a partir do resíduo lignocelulósico, que atingiu a maior concentração de ferro no de minério (68,78%), foram: pH 10, tempo de retenção de 9 horas, temperatura de 72,5 °C, e 1,5 kg/t H 2 O 2 ; e (4), tanto quanto maior o teor de hemiceluloses na XMC, maior a eficiência da flotação de minério de ferro.
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    Avaliação da cana energia para a produção de polpa celulósica
    (Universidade Federal de Viçosa, 2018-02-26) Caetano, Cássio Anderson Martins; Gomes, Fernando José Borges; http://lattes.cnpq.br/4880439880423696
    A utilização da biomassa vegetal residual da agroindústria, rica em materiais lignocelulósicos, tem despertado o interesse de muitos setores industriais tais como o de polpa celulósica e sucroenergético, por exemplo. Dentre os vários tipos de resíduos agrícolas disponíveis, se destaca o bagaço da cana de açúcar. A produtividade anual da cana energia está entre 180-250 toneladas de matéria verde total por hectare, dependendo do ambiente de produção. Ainda no que diz respeito a esse tipo de biomassa, as indústrias e institutos de pesquisa tem desenvolvido espécies de cana com maior conteúdo de material fibroso, o que é uma inovação recente desse setor. O objetivo desse trabalho foi caracterizar a cana com elevado conteúdo de fibras quanto a sua densidade, a composição química e ao potencial para a produção de polpa celulósica pelo processo Soda-AQ. Os resultados desse estudo foram comparados com dados da literatura quanto a espécies de cana-de-açúcar convencional e à madeira de eucalipto. Os resultados obtidos permitem concluir que a cana energia possui potencial para produção de polpa celulósica, apresentando os seguintes pontos positivos: (1) baixo conteúdo de lignina comparado a madeira; (2) conteúdo de carboidratos superior comparado a madeira; e (3) rendimento da polpação próximo ao reportado para a madeira de eucalipto. Entretanto, alguns parâmetros da cana energia são negativos ao processo de polpação e necessitam de mais estudos para o seu aprimoramento, tais como a baixa densidade básica e o elevado conteúdo de metais e extrativos.
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    Efeito do álcali efetivo na produção de polpa kraft branqueada de eucalipto
    (Universidade Federal de Viçosa, 2017-12-18) Abranches, Wellington Paulo de Oliveira; Gomes, Fernando José Borges; http://lattes.cnpq.br/9127913948747373
    A polpa kraft é a mais utilizada para a produção de pasta branqueada. Existem muitos estudos para melhorar a capacidade de polpação da madeira e a capacidade de branqueamento com base na química da madeira, na modificação do processo e na utilização de aditivos, por exemplo. Por outro lado, ainda há oportunidades para melhorar a base do processo em seu melhor controle, uma vez que muitas fábricas de celulose não prestam atenção em alguns parâmetros de processos importantes, tais como o álcali efetivo residual (AER), que apresentam uma variação considerável entre fábricas de celulose e em muitos casos dentro de uma única fábrica de celulose . Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar o impacto da AER no rendimento de polpação, bem como a capacidade de branqueamento e resistência da polpa. Foi investigada o AER nas concentrações de 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 e 14g / L para a produção de polpa de eucalipto no número kappa 17 +- 0,5. A pasta foi branqueada pela sequência OD* (EP) D visando alvura de 90% ISO. Os principais resultados foram: (1) com menor AER maior o rendimento de polpação; (2) com menor AER maior o teor de hemicelulose da polpa; (3) apesar da variação do conteúdo químico da polpa, a branqueabilidade não foi afetada pela variação do AER; e (4) apesar dos menores valores de AER produzirem polpas de melhores refinabilidade, as propriedades de resistência mecânica das mesmas não apresentou clara tendência frente a variação do AER.
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    Uso do ozônio no branqueamento de polpa de eucalipto para dissolução
    (Universidade Federal de Viçosa, 2015-11-10) Vieira, Fernanda Rosa; Colodette, Jorge Luiz; http://lattes.cnpq.br/8012095434584173
    Para a produção de polpa celulósica para dissolução, os processos de pré-hidrólise Kraft (PHK) e branqueamento devem ser realizados de modo que se obtenham polpas com características especiais, como alta pureza, baixo nível de contaminantes inorgânicos, adequadas alvura e viscosidade. As polpas para a produção de viscose exigem viscosidade baixa, de modo que se possa aumentar a sua reatividade. Para obter tais viscosidades, se utilizavam sequências de branqueamento contendo um estágio de hipocloração (H), que sabidamente causa significativa degradação da celulose, com redução da viscosidade da polpa. Porém, é difícil justificar o uso de hipoclorito na atualidade em razão dos seus efeitos ambientais. Como alternativa tem-se o branqueamento com ozônio (Z). E este reagente utilizado em condições sábias é capaz de degradar as cadeias de celulose, de forma a reduzir a viscosidade da polpa a determinados valores. Dessa forma, um estudo detalhado sobre o estágio Z em diferentes sequências de branqueamento, surge como alternativa ao tradicional uso de hipoclorito. O objetivo desse estudo foi investigar sequências ECF e TCF de branqueamento, OZ(EH)P, OZ(EH)D, OZ(EP)P, OZ(EP)D, OZ/D(EH)P, OZ/D(EH)D, OZ/D(EP)P, OZ/D(EP)D e OZP, utilizando o estágio Z pós deslignificação com oxigênio (O) para a produção de polpa para dissolução de eucalipto, com vista à fabricação de viscose. Foram utilizadas amostras industriais de cavacos de eucalipto, os quais foram submetidos ao processo de PHK seguindo da deslignificação com oxigênio, as quais foram realizadas em condições padrões para gerar uma amostra de polpa não branqueada, com características típicas de polpa para dissolução. O estágio Z foi investigado em relação à carga de ozônio (3 e 4 kg/tas de O 3 ), pH (3,0, 4,0 e 5,0) e temperatura (55°C e 70°C). Os estágios subsequentes foram realizados em condições fixas e a sequência OD(EH)DPQ foi utilizada como referência. As principais conclusões deste trabalho foram: (1) O estágio Z permite o controle da viscosidade na faixa de 450- 550 dm 3 /kg; (2) altos valores de alvura final foram alcançados utilizando o estágio Z (90-93% ISO); (3) as melhores sequências de branqueamento com base na viscosidade, alvura e reversão de alvura (NCP) foram OZ(EP)P e OZ(EP)D, sendo pH 3,0, 55°C e 3 kg/tas de O 3 a condição ótima do estágio Z ; (4) os parâmetros de qualidade da polpa para dissolução, grau viscose, foi alcançado, exceto para o conteúdo de sílica que foi maior que 50 ppm; (5) as sequências OZ(EP)P e OZ(EP)D se mostraram de menor consumo de ClO 2 , com economia de 4,5 kg/tas de ClO 2 em comparação com a sequência referência OD(EH)DPQ.
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    Estudo dos processos de extração alcalina e hidrólise enzimática para produção de polpa solúvel grau acetato
    (Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-15) Ávila, Phillipe de Souza; Colodette, Jorge Luiz; http://lattes.cnpq.br/0430933653656157
    A demanda de polpa solúvel praticamente dobrou na última década, influenciada fortemente pela alta do preço do algodão. Esse aumento incentivou um grande volume de investimento neste setor da indústria de celulose. Diante disso, novas tecnologias para a produção de polpa solúvel tem sido estudadas com o objetivo de otimizar a produção, reduzir custos e preservar o meio ambiente. Por isso, o objetivo desse trabalho foi estudar os processos de extração alcalina e a hidrólise enzimática para extrair a hemicelulose presente na polpa de celulose. Foi investigada a influência do tempo, concentração da solução alcalina, temperatura e consistência durante processo de extração. No tratamento enzimático foi avaliado a performance de oito enzimas comerciais, a dosagem e temperatura e pH ótimo de reação das mesmas. As melhores condições de cada tratamento foram combinadas obtendo uma sequência de branqueamento alternativa para o processo de procução de celulose solúvel grau acetato convencional. A melhor condição utilizando apenas o tratamento de extração alacalina para alcançar os parâmetros de polpa grau acetato removeu 50% da hemicelulose residual. Essa condição foi uma concentração de 85 g.L-1 de álcali durante 30 min a uma temperatura de 30 °C e a consistência de 12%. A condição ótima para o tratamento enzimático variou com a enzima testada, para a enzima escolhida, o pH ótimo foi 7,0 e a temperatura de 65 °C. Nessas condições e com uma dosagem de 900 mL de enzima/t o tratamento alcançou 12% de remoção de hemicelulose. As sequências de branqueamento alcançaram os requerimentos necessários para celulose solúvel grau acetato, apesar disso, o tratamento puramente alcalino produz uma polpa de maior qualidade com maior viscosidade e menor teor de hemicelulose.
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    Efeito da impregnação prolongada dos cavacos no rendimento e branqueabilidade da polpa kraft de eucalipto
    (Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-18) Souza, Gustavo Souza Lima Bittencourt de; Colodette, Jorge Luiz; http://lattes.cnpq.br/1184857520254493
    A madeira de eucalipto tem se tornado uma das principais matérias primas para a produção de polpa celulósica, principalmente na América do Sul. Apesar de sua alta produtividade florestal, os custos de produção da madeira de eucalipto tem apresentado tendências de aumento nos últimos anos. A madeira representa em algumas unidades fabris produtoras de polpa celulósica valores superiores a 50% dos custos de produção. Esse fato aponta para a necessidade de se investigar alternativas de processos que melhorem a sua processabilidade. O presente estudo teve como objetivo principal avaliar a influência da tecnologia de impregnação prolongada no cozimento kraft e o seu impacto na branqueabilidade da polpa. Foi utilizada uma mistura de madeiras provenientes do hibrido Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (Eucalyptus urograndis) coletadas aos sete anos de idade. Nesse estudo foram realizados caracterização química e física da amostra de madeira utilizada. O processo kraft foi utilizado como referência. Pelos processos kraft convencional e impregnação prolongada, foram obtidas polpas celulósicas de números kappa 15, 19, 23 e 27 as quais foram branqueadas pela sequência OD(DP)D para uma alvura de 90% ISO. Os principais resultados obtidos pelo desenvolvimento desse estudo foram: (1) a qualidade da madeira de Eucalyptus urograndis usada neste trabalho apresentou composição química e densidade básica (528 kg/dm 3 ) compatível com clones de eucaliptos comerciais segundo dados da literatura; (2) o processo de polpação com impregnação prolongada teve melhores resultados para o rendimento depurado, em geral, 1% acima em relação à polpação convencional; (3) a impregnação prolongada apresentou melhores branqueabilidades quando comparada a polpação kraft convencional; (4) as polpas obtidas pelo processo de polpação com impregnação prolongada apresentaram melhores estabilidades de alvura; (5) o teor de carbono orgânico total, sólidos orgânicos e totais apresentaram forte correlação com o rendimento depurado da polpação.
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    Estudo Comparativo das Sequências A/D(EP)DP e D(EP)DP para Branqueamento de Polpa de Eucalipto
    (Universidade Federal de Viçosa, 2014-05-20) Oliveira, Eduardo Andrade de; Colodette, Jorge Luiz
    Este estudo tem como objetivo realizar uma avaliação comparativa, em laboratório, entre as sequências de branqueamento A/D(EP)DP e D(EP)DP, visando verificar se é possível substituir o estágio A/D pelo D como alternativa para reduzir o consumo de químicos de branqueamento, em especial o dióxido de cloro, da sequência de branqueamento da Linha 2 da unidade Mucuri-BA, da Suzano Papel e Celulose. No estudo foi verificado que para polpas de eucalipto, as sequências D(EP)DP, utilizando fator kappa de 1,85 e 2,40, permitiram melhorar a performance do branqueamento, alcançando maiores valores de alvura, para uma mesma carga de cloro ativo. Foram verificadas reduções de cloro ativo equivalentes a 2,1 e 4,6%, devido a substituição do estágio A/D pelo D, com fatores kappa de 1,85 e 2,40, respectivamente. A substituição do estágio A/D por D não penalizou a remoção de ácidos hexenurônicos da polpa de celulose, não prejudicando a propriedade de reversão de alvura. Por outro lado, a substituição do A/D por D prejudicou a viscosidade da polpa branqueada, no entanto, propriedades físico-mecânicas da polpa, como volume específico aparente, índice de tração, índice de rasgo, índice de arrebentamento, resistência à passagem de ar e coeficiente de espalhamento de luz mantiveram-se inalteradas, demonstrando que apesar da menor viscosidade não foram perdidas propriedades de resistência da polpa. Nesse cenário, industrialmente surge a proposição da substituição do estágio A/D por D. Para o estudo de caso avaliado, retornos financeiros estimados, devido a redução do consumo de cloro ativo, foram na ordem de R$ 725 mil e R$ 1,6 milhões, quando utilizados fatores kappa de 1,85 e 2,40, respectivamente.
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    Pré-impregnação de cavacos de eucalipto com efluentes setoriais na polpação kraft
    (Universidade Federal de Viçosa, 2010-07-01) Frossard, Valério Araújo; Silva, Cláudio Mudado
    Conciliando esta necessidade ao reaproveitamento de água numa fábrica de celulose, este trabalho tem o objetivo de avaliar um efluente setorial capaz de impregnar os cavacos de Eucalyptus num sistema não pressurizado antes do cozimento. No estudo da pré-impregnação dos cavacos, foi utilizada uma composição de efluentes de água branca da linha de secagem e filtrado alcalino do branqueamento, variando a temperatura entre 85 e 95° com tempos de retenção de 60 e 90 minutos. A relação licor:madeira foi C, fixada em 4:1. Todos os cavacos após pré-impregnação passaram por uma etapa de cozimento no digestor laboratorial MK, objetivando kappa 17 ± 0,5. O cozimento sem impregnação foi considerado como referência. O cozimento com a melhor eficiência foi escolhido para os testes ambientais em um estudo de caso, onde foi avaliada, em laboratório, a biotratabilidade do filtrado Os grupos acetila, também responsáveis pelo consumo de álcali no digestor, reduziram de 2,15% para 1,35% após pré-impregnação dos cavacos. O pré-tratamento promoveu uma redução do consumo de álcali efetivo em 1,24% com conseqüente aumento do rendimento depurado em 0,97%. Com a reutilização do efluente, não foi observada variação do teor de cloreto e potássio no licor preto fraco. Nos cavacos impregnados houve aumento da concentração de sódio em três vezes, todos os resultados comparados a referência. Os demais elementos não processáveis (ENP) não apresentaram variações significativas nos cavacos. A composição do novo efluente gerado com a lixívia dos cavacos promoveu um aumento na carga hidráulica da estação de tratamento de efluentes em 5,5% e uma redução de 12,1% na remoção de DQO. As análises microscópicas e de sólidos suspensos totais não indicaram presença efetiva de toxicidade ao novo efluente produzido.
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    Estudo da adição de xilanas na polpação kraft e seus impactos no desempenho do processo e qualidade do produto final
    (Universidade Federal de Viçosa, 2014-12-19) Demuner, Wendel Pianca; Colodette, Jorge Luiz; http://lattes.cnpq.br/1393552655613820
    A utilização eficiente e integrada dos componentes da madeira desperta cada vez mais a atenção da indústria de celulose na busca por maior excelência tecnológica, competitividade, sustentabilidade e responsabilidade ambiental. Estudos recentes demonstram que o reaproveitamento de xilanas em fábricas de polpa kraft pode maximizar seus retornos financeiros e melhorar a qualidade de seus produtos finais. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar o impacto da adição de xilanas no desempenho do cozimento kraft da madeira de eucalipto e nos produtos finais. Foram considerados dois cenários, um de baixa aplicação e outro de alta aplicação de xilanas ao cozimento. No cenário de baixa aplicação de xilanas, elas foram extraídas de polpa kraft através da técnica de extração CCE (extração alcalina a frio) e adicionadas aos cavacos solubilizadas juntamente com o licor alcalino CCE (em natura). Para o cenário de alta aplicação de xilanas, foi utilizada a xilana em natura misturada às xilanas em pó, preparadas a partir da sua precipitação com etanol (xilana mista). A adição de xilanas resultou aumento significativo do rendimento do cozimento kraft, sendo a redeposição mais eficiente quando ela foi aplicada em baixa dosagem (em natura). Neste caso, foi obtido um aumento de rendimento em 6,5% em relação a referência, para uma aplicação de 57,1% superior de xilanas, base peso da madeira seca, com nível de retenção de 5,5%. Quando se utilizou alta dosagem de xilanas, através da aplicação da xilana mista, o máximo aumento de rendimento foi de 8,9%, para uma dose, mais significativa, de 129,8% superior de xilanas, base peso da madeira seca, sendo o nível de retenção de 23,5%. O poder calorífico do licor negro derivado dos cozimentos com adição de xilanas decresceu ligeiramente em relação ao de referência. As polpas tratadas com xilanas apresentaram maior consumo de reagentes químicos na operação de branqueamento, porém, resultaram em características superiores à da polpa referência no que tange à refinabilidade e às propriedades de resistência fortemente dependentes de ligações interfibrilares.
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    Estudo de aperfeiçoamento do sistema de tratamento de condensado contaminado da produção de celulose
    (Universidade Federal de Viçosa, 2014-07-31) Simão, Geraldo; Gomide, José Lívio; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781177P5; Oliveira, Rubens Chaves de; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781313H5; Colodette, Jorge Luiz; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721443U9; Jardim, Carolina Marangon; http://lattes.cnpq.br/4049385760003391; Gomes, Fernando José Borges; http://lattes.cnpq.br/0502504979310236
    A indústria de produção de polpa celulósica Kraft gera no processo grandes volumes de condensados contaminados, oriundos do processo de cozimento e da evaporação de licor negro. Tais condensados são potenciais agentes poluidores impactando em investimentos, custo de operação e manutenção, consumo de energia, gasto de insumos químicos no processo, consumo de água, além de geração de efluente e odor. Sistemas usuais de tratamento de condensados contaminados de uma fábrica de polpa Kraft são formados por sistemas de extração de gases, que são colunas de remoção dos contaminantes voláteis dos condensados com uso de vapor ou ar. Este estudo teve como objetivo o aperfeiçoamento do processo de tratamento de condensado contaminado em uma planta de polpa Kraft de eucalipto branqueada, existente, que apresentava deficiência no tratamento dos condensados e, por conta desta baixa eficiência, não utilizava todo o condensado tratado no processo, gerando maiores custos e uma maior carga para o efluente. Foi realizada uma avaliação dos dados de projeto e de operação de cada um dos três sistemas de extração de gases da planta existente. Foram avaliadas as variáveis de processo e os controles e propostas alternativas técnicas para o tratamento do condensado contaminado bem como a utilização para todo o condensado tratado. Como resultado, foram identificadas as alterações que deverão ser executadas nos sistemas de tratamento de condensado e as alternativas para o uso de todo do condensado tratado, tendo como resultado a redução de custos e impactos ambientais.