Como professor integrante do corpo técnico científico da UFV/SIF/LCP, no último ano, levantamos e desenvolvemos um portfólio de projetos bastante interessantes para a indústria do setor de celulose e papel, com base nas biomassas florestais. Entre as propostas dos projetos de pesquisa com maior sinergia entre a área florestal com maior impacto nos processos industriais.
 

Bambu como fonte de biomassa:

Como o mercado mundial, o brasileiro segue a tendência de crescimento e a produção de embalagens, voltado para as diferentes  caixas, vêm ganhado atenção e uma fatia maior de mercado. Naturalmente, fibra longa vinda da madeira de pínus é a matéria-prima essencial para a produção de caixas de papelão para embalagens diversas. No entanto, dos aproximados 9 milhões ha em florestas plantadas, apenas cerca de 1,64 milhão ha são de pínus, o que, provavelmente, pode ocasionar uma restrição nos futuros acréscimos de produção de embalagens de alta qualidade. Como resultado, tem ocorrido uma grande demanda por matérias-primas fontes de fibra longa.

Uma fonte fibrosa não madeira, de grande potencial, que tem sido avaliada ao longo do tempo e ainda não se concretizou em uma aplicação industrial brasileira é o bambu. Por outro lado, a China tem uma longa tradição de uso de matérias-primas não madeireiras para celulose e papel devido aos seus recursos florestais limitados e grande oferta de resíduos agrícolas e plantas não madeireiras, entre elas o bambu. Recentemente, a Unidade Fibras Florestais SIF/EMBRAPII lançou um grupo de trabalho com foco no bambu como fonte de biomassa para diferentes finalidades.

Certamente, a cultura chama atenção pela rusticidade, produtividade e ciclo curto de produção florestal, o que reflete em custo específico da biomassa por tonelada bastante interessante e competitivo. É bom mencionar que os resultados preliminares mostram o grande potencial dessa biomassa para produção de papéis para embalagens e mesmo para polpas especiais com alto conteúdo de celulose, tipo polpa para dissolução. Com isso, iniciaram-se vários projetos com grandes empresas voltados para os gargalos tecnológicos da fibra vinda da biomassa do bambu, no estado da arte dos processos industriais, de acordo com a finalidade. 

 

Inserção de híbridos de Corymbia:

Atualmente, a indústria brasileira produtora de celulose branqueada de mercado, maior exportadora global, exibe uma tendência muito forte do aumento da capacidade de produção. Em outras palavras, existe uma demanda significativa de madeira como fonte fibrosa no Brasil, contudo com custos operacionais da madeira iguais ou menores, bem como qualidade igual ou superior à madeira de Eucalyptus spp. Sem dúvida, as madeiras de várias espécies de Eucalyptus e seus clones têm alta qualidade para diferentes tipos de papéis, e sua produtividade florestal impressiona. Com essa finalidade, o IMACell (tsa.ha-1.ano-1) é um parâmetro muito usado pela indústria para ranquear os clones comerciais e prever o custo fabril e mesmo a qualidade do produto final, além do comparativo.

 

Industrialmente, no setor produtor de celulose e papel, a utilização da madeira dos clones híbridos de Corymbia foi muito pouco explorada, até o momento. Pode-se mencionar que, atualmente, não se tem comercialização e/ou aplicação dessa biomassa de forma significativa como fonte fibrosa para a produção de polpa celulósica. Os resultados desse projeto já demonstraram que as madeiras dos híbridos de Corymbia podem ser um natural substituto, tanto na produtividade quanto na qualidade da fibra, podendo, inclusive, ter vantagens na área florestal, com menor custo da madeira posto fabrica (R$/m³), e na indústria, com menor consumo específico por tonelada de celulose produzida (m³/tsa). Esse trabalho visa desenvolver alternativas tecnológicas para os principais gargalos da utilização da madeira dos híbridos de Corymbia, que são principalmente relacionados à alta densidade da madeira. 
 

Em adição ao ranqueamento dos clones comerciais frente aos clones dos híbridos de Corymbia, quanto ao IMACell, evidenciam-se as relações da densidade básica da madeira com o consumo de álcali efetivo e com rendimento depurado, usando protocolo industrial de polpação kraft modificada.

Uso dos resíduos florestais e da lignina kraft na produção de produtos químicos:

Certamente, reduzir as emissões de CO2 na atmosfera está entre os maiores dilemas do século 21. Essas emissões têm como origem o carvão mineral, o petróleo e o gás natural, utilizados largamente como matérias-primas para a produção de produtos químicos, bem como os diversos combustíveis e na geração de energia, que movimenta os diferentes processos industriais. 
 

As preocupações ambientais globais sobre os níveis e as emissões de carbono na atmosfera têm despertado o interesse do setor industrial e das instituições na busca por matérias-primas e processos com menor pegada de carbono, isto é, da geração de CO2. Como um dos maiores países agrícolas do mundo, o Brasil é rico nos recursos da biomassa lignocelulósica agrícola e florestal. Sem dúvida, a biomassa lignocelulósica renovável pode oferecer uma plataforma capaz de produzir produtos químicos, combustíveis e gerar energia a um custo competitivo. É consenso entre os pesquisadores que uma das maneiras promissoras de utilizar certos tipos de biomassa lignocelulósica é por meio da pirólise rápida, com reduzido investimento e de custos operacionais. A pirólise rápida é uma decomposição térmica acelerada da fração orgânica em produtos líquidos, vapor e sólidos em uma atmosfera pobre de oxigênio. Usualmente, e dependendo da finalidade, é estabelecida uma temperatura na faixa de 300 - 600 °C com um tempo de residência em torno de 0,5” a 3”. 

A fração sólida após a pirólise rápida, chamada de “biochar”, usualmente pode ser queimada juntamente com a fração gasosa não condensável, para gerar energia, resultando em benefício da venda do excedente da mesma. Por outro lado, a fração líquida conhecida como bio-óleo contém os produtos químicos que podem ser purificados, atingindo alto valor agregado. 
 

Vários estudos pesquisaram a conversão de biomassa lignocelulósica em bioprodutos por meio da pirólise rápida, que contém compostos orgânicos que podem ser usados como produtos químicos e/ou mesmo como combustíveis. Os principais projetos envolvem a pirólise rápida em processos otimizados, para diferentes biomassas lignocelulósicas como matéria-prima, desenhado para diferentes bioprodutos. Os mais promissoras são do uso dos resíduos florestais na produção de um bio-óleo, matéria-prima para diferentes plataformas de produtos químicos de alto valor agregado, enquanto a utilização da lignina kraft produz um bio-óleo que, após ser refinado, resulta em gasolina verde e diesel. 
 

Adicionalmente, a remoção da lignina kraft tem conexão com estratégia das empresas produtoras de celulose kraft de mercado pelo menos em três pontos, a saber:

(a) eficiência:  removendo parcialmente a lignina kraft do licor preto concentrado, pode impactar a remoção de um dos principais gargalos da produção de celulose de mercado, isto é, a caldeira de recuperação. Portanto tem sido visto como uma saída para incrementar a produção e a redução dos custos fixos atrelados ao aumento de capacidade; em adição, o ganho da margem de contribuição da celulose de mercado extra produzida com mesmo CAPEX.

(b) inovação: os principais aspectos de inovação desse projeto estão voltados para a otimização das condições de processo da pirólise rápida da lignina kraft para a produção de bio-óleo, com o objetivo de substituir o diesel para motor veicular que faz o transporte da madeira do campo para o site industrial. Por outro lado, a fração gasosa gerada no processo será queimada no forno de cal no lugar do combustível fóssil utilizado. A grande vantagem é que a comercialização dos combustíveis pode ser realizada internamente no site produtor de celulose de mercado; e

(c) sustentabilidade: removendo a lignina kraft e otimizando o processo da pirólise rápida, nesse caso, para a produção de bio-óleo, em substituição do diesel e do combustível fóssil do forno de cal, o impacto seria “zerar” o consumo específico de combustíveis fosseis, reduzindo drasticamente a pegada de carbono e, portanto, a emissão de CO2. Dessa forma, seria um grande passo na busca do site produtor de celulose, fossil fuel-free, e mesmo na sustentabilidade do próprio negócio. Num segundo momento, acredita-se que, após vencer os desafios de P&D postos aqui de forma simplificada, o site poderia vender para o mercado diesel ou produtos químicos de maior valor agregado do que simplesmente queimar a lignina kraft na caldeira de recuperação.