INFLUÊNCIA DO TEOR DE FIBRAS RECICLADAS NAS PROPRIEDADES FÍSICO- MECÂNICAS DO PAPEL

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1 INFLUÊNCIA DO TEOR DE FIBRAS RECICLADAS NAS PROPRIEDADES FÍSICO- MECÂNICAS DO PAPEL Ana Carolina Nascimento, Jean Vinícius Moreira, Rubiane Ganascim Marques, Kelly C. Iarosz Discente do curso de Engenharia Química Professor da FATEB- Faculdade de Telêmaco Borba, FATEB- Faculdade de Telêmaco Borba. Av. Marechal Floriano Peixoto, 8, Alto das Oliveiras, Telêmaco Borba - PR, CEP rubianegm@gmail.com RESUMO - A reciclagem de papel é o aproveitamento de papéis usados para produção de novos papéis, e tem importante contribuição ambiental e social. O objetivo do trabalho é formar folhas com diferentes porcentagens de fibras recicladas para verificar sua influência nas propriedades físico-mecânicas. Foram formadas folhas utilizando fibra curta (eucalipto) e reciclada (jornal) e realizadas microscopias das polpas. As folhas foram obtidas em formador laboratorial, e acondicionadas em ambiente climatizado para realização dos testes físicomecânicos. Os testes de índice de estouro e índice de tração tiveram aumento significativo à medida que aumentava a porcentagem de papel reciclado. Isto ocorre porque as fibras recicladas tendem a preencher os espaços vazios das ligações fibra-fibra, tornando a folha formada mais resistente. O índice de rasgo não seguiu uma tendência, até 5% de papel reciclado ele diminuiu e com porcentagens maiores ele aumentou isto porque o teste rasgo está relacionado com o comprimento das fibras e não com o entrelaçamento entre elas. A utilização de papel reciclado realmente aumentou as propriedades físicas do papel. Observamos que à medida que aumenta a porcentagem de papel reciclado na folha às propriedades aumentam. Também observamos que esta melhora ocorre até um patamar (50% de fibra reciclada). Palavras-Chave: reciclagem, papel, propriedades físico-mecânicas. INTRODUÇÃO A atividade da reciclagem do papel no Brasil é muito antiga e, por este motivo, ela se confunde com as próprias origens da fabricação de papel no país. (PERES, 006). A reciclagem de papéis é uma atividade que vem ao longo dos anos atingindo importância mundial, tanto no aspecto econômico quanto ecológico. A necessidade de se utilizar matérias primas alternativas e mais baratas além da problemática de descarte do lixo tem gerado oportunidades à intensificação do uso de materiais recicláveis (OLIVEIRA e SILVA, 999). Reciclagem é o aproveitamento das fibras celulósicas de papéis usados e aparas para a produção de novos papéis. (INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS, 98). A utilização de papel usado na obtenção de pasta celulósica para se fazer um novo papel representa, frente aos outros processos de fabricação de pasta celulósica, uma economia de água e energia, além de evitar o corte de árvores. A reciclagem de papel reduz o consumo de energia em torno de 50%, podendo chegar a 78% quando comparado com o de uma produção equivalente de papel jornal a partir de pasta mecânica de refinador. Reciclar t de papel usado significa economizar t de petróleo. Além disso, as usinas de reciclagem de papel causam um impacto ao ambiente bem menor do que as de processo sulfato. Alguns problemas relativos à reciclagem são: a estrutura da coleta de papéis usados e aparas, a extensão territorial do Brasil (que traz dificuldades de transporte), a falta de conscientização do brasileiro e o uso crescente de materiais que dificultam o reaproveitamento da base fibrosa do papel. Neste último caso, por exemplo, pode-se citar a presença de substâncias adesivas no papel, originando os stickies, que são materiais de caráter elástico e pegajoso que se depositam nas várias partes da máquina de papel e no próprio papel, levando à perda na produção e a produtos de baixa qualidade, além de diminuir a vida útil das telas e dos feltros da máquina de papel. A partir da década de 80 aos dias atuais, fortaleceu-se a idéia da prevenção e da minimização para evitar a geração de resíduos. Através de revisão de procedimentos de produção, de mudanças tecnológicas e de melhoria nas práticas gerenciais, a prevenção e a minimização de resíduos são aplicadas com o objetivo de tornar os processos produtivos mais eficientes. VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 7 a 30 de julho de 009 Uberlândia, Minas Gerais, Brasil

2 Mais recentemente, o conceito de poluição zero tem sido alvo de estudos e de novas propostas pela indústria. A poluição zero consiste na redução de poluentes a níveis próximos de zero, através da recuperação e reutilização de resíduos da própria indústria, da venda de resíduos como insumo para outras indústrias, da utilização de energia e recursos renováveis, do aumento da vida útil de produtos e, principalmente, da atuação sobre toda a cadeia do ciclo produtivo, ou ciclo de vida do produto. A figura a seguir ilustra a tendência, ao longo do tempo. Do tratamento dado à geração de resíduos até o século XXI (KANAYAMA, 999): A figura ilustra o ciclo de reciclagem de papéis: Figura Ciclo de reciclagem de papéis. RECICLAGEM Figura Tendência da geração de resíduos industriais. A reciclagem é uma atividade promissora, mas existem problemas de ordem técnica e tecnológica com o produto final do processo, que exigem intensivos estudos para desenvolvimento de soluções viáveis a estes fatos. Estes fatos estão relacionados à perda de qualidade e propriedades finais do papel reciclado em relação ao produto original. Em decorrência destas perdas, geram-se limitações de qualidade das fibras celulósicas nos processos sucessivos de reciclagem (OLIVEIRA e SILVA, 999). O termo aparas surgiu para designar as rebarbas do processamento do papel em fábricas e em gráficas, e passou a ter uma abrangência maior, designando, todos os papéis coletados para serem reciclados, ou seja, fibras secundárias. Esses papéis podem ser provenientes de: Pré-consumo: embalagens ou perdas geradas pelas atividades de produção e/ou rejeitadas pelo controle de qualidade ou decorrentes de cortes inerentes ao processo de produção. Segundo estimativa da ABPO (Associação Brasileira do Papelão Ondulado) este valor está entre 0 a 0% do total consumido (00). Pós-consumo: também designados de papéis velhos, são os diferentes tipos de papéis e artefatos de papel descartados pelos usuários finais após a utilização (PERES, 006). A alternativa para minimizar os impactos ambientais e diminuir a quantidade de lixo nos aterros sanitários das cidades aumentando sua vida útil, pode ser realizada e identificada através da Educação Ambiental e da Reciclagem. O conceito de reciclagem é um termo originalmente utilizado para indicar o reaproveitamento (ou a reutilização) de um produto pós-consumo no mesmo processo em que, por alguma razão foi rejeitado. O retorno da matéria-prima ao ciclo de produção também pode ser denominado como reciclagem, embora o termo já venha sendo utilizado popularmente para designar o conjunto de operações envolvidas. O vocabulário surgiu na década de 70, quando as preocupações ambientais passaram a ser tratadas com maior vigor especialmente após o primeiro choque do petróleo, quando reciclar ganhou importância estratégica. As indústrias recicladoras são também chamadas secundárias, por processarem matéria-prima de recuperação. Na maior parte dos processos, o produto reciclado é completamente diferente do produto inicial. Hoje, 30% dos mais de 5 mil municípios brasileiros não contam com nenhum tipo de coleta e apenas cerca de 00 possuem um sistema de coleta seletiva. Esse sistema proporciona material mais limpo, livre de contaminação, conseqüentemente, a sucata assim coletada tem maior valor. Outro beneficio de prática institucionalizada da coleta seletiva é o poder de trazer os trabalhadores dos lixões para cooperativas organizadas. Define-se papel reciclado como o papel produzido com uma tecnologia específica, utilizando como matéria-prima exclusiva o papel usado pelo consumidor. A sua recolha seletiva evita que o papel seja eliminado, recuperando assim a fibra celulósica, a qual, sem esta tecnologia de recuperação, se converteria numa

3 perda econômica e ambiental. Dispõe-se assim, de um novo produto com uma qualidade equivalente à dos papéis tradicionais, produzidos com pasta química. Não se considera como reciclado o produto produzido com papel reutilizado dentro do circuito interno de fabrico de papel ou procedente do circuito de transformação de bobinas em resmas, com o objetivo de fabricar produtos de consumo final que se caracterizam por um grau elevado de brancura (< MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais utilizados neste estudo constituem-se de uma polpa industrial de Eucalipto não-branqueada e de uma polpa de papel reciclado (foram utilizados jornais velhos). Preparação da polpa As polpas industriais, com consistência em torno de 4%, foram lavadas (devido ao álcali residual contido na polpa), desaguadas, secas ao ar, e acondicionadas em sacos plásticos. As folhas de jornal foram desagregadas, secas ao ar e acondicionadas em sacos plásticos. Os materiais utilizados neste estudo constituemse de uma polpa industrial de Eucalipto nãobranqueada e de uma polpa de papel reciclado (foram utilizados jornais velhos). Formação das folhas para os testes físicomecânicos As folhas foram obtidas em formador laboratorial tipo Tappi, com 00 g/m ± 5, de acordo com a norma TAPPI 05 om-8. Foram acondicionadas em ambiente climatizado com temperatura de 3 ± C e umidade relativa do ar de 50 ± % para realização dos testes físicomecânicos. Foram confeccionadas dez folhas de cada composição. Testes físico-mecânicos Os testes e análises aplicados a cada tratamento e suas respectivas normas são apresentados na Tabela : Tabela Normas para cada teste aplicado. Testes Normas Rasgo TAPPI T 44 om-88 Estouro TAPPI T 403 om-9 Tração TAPPI T 494 om-88 Fonte: TAPPI TEST METHODS ( ) Resistência ao rasgo A resistência ao rasgo é a força perpendicular ao plano do papel necessária para rasgar uma ou mais folhas de papel através de uma distância específica. Como já relatado por D`ALMEIDA (988), o comprimento de fibra é uma dimensão importante no desenvolvimento de resistência ao rasgo. É citado também, que resistência intrínseca das fibras, relacionadas à espessura de parede celular, se mostra influente no desenvolvimento de resistência ao rasgo, sendo estas características mais significativas em fibras longas. Resistência ao estouro A resistência ao estouro é definida como a pressão necessária para produzir o arrebentamento do material, ao se aplicar uma pressão uniformemente crescente, transmitida por um diafragma elástico, de área circular, igual 96 mm. Polpas com menores teores de finos e maiores comprimentos de fibras, em geral, geram papéis com maior resistência ao estouro. Resistência à tração A resistência à tração é a força máxima de tração por unidade de largura que o papel ou cartão suporta antes de se romper, sob condições definidas. É à força de tensão direta, necessária para arrebentar o papel, quando aplicada longitudinalmente ou transversalmente. As ligações interfibrilares ocorridas na formação do papel serão fundamentais para se discutir essa propriedade. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Tabela apresenta os valores de índice de tração, estouro e rasgo: Tabela Resultados dos testes físicos. Composição (% de fibra reciclada) Tração (Nm/g) Estouro (kpa.m /g) Rasgo (mn.m /g) 0,00 7,50 0,809 8,548 0,0,67,076 5,704 0,5 3,85 0,939 5,806 0,5 6,50,06 7,45 0,50 30,6,56 6,305 0,70 8,35,476 7,770,00 9,48,540 4,00

4 = Tração( KN/ m) Tração 000 gramatura( g / m ) () Estouro ( KPa) Estouro= () gramatura ( g / m ) Rasgo ( mn ) Rasgo = (3) gramatura ( g / m ) Como não se consegue controlar precisamente a gramatura da folha formada utiliza-se o calculo do índice. Assim podemos comparar os testes, pois são ajustados de acordo com a gramatura de cada folha. As figuras 3,4 e 5 mostram a evolução dos valores dos testes físicos de acordo com a porcentagem de fibra reciclada utilizada: Í n d i c e d e T r a ç ã o (N m / g ) 35,00 30,00 5,00 0,00 5,00 0,00 5,00 0, Figura 3 Comparação do índice de tração. Í n d i c e d e R a s g o (m N. m / g ) , 0,4 0,6 0,8, Figura 5 Comparação do índice de rasgo. As folhas compostas de 00% de fibra curta apresentam um alto índice de tração em relação às folhas com 0% de fibra reciclada. Porém, à medida que aumentamos a porcentagem de fibras reciclada obtivemos ganhos nessa propriedade. Esta melhora ocorre até o patamar de 50% de fibra reciclada. Depois dessa composição, os testes não seguiram uma tendência. O índice de estouro aumentou à medida que aumentou a composição de fibra reciclada. O índice de rasgo não seguiu uma tendência, até 5% de papel reciclado ele diminuiu e com porcentagens maiores ele aumentou isto porque o teste rasgo está relacionado com o comprimento das fibras e não com o entrelaçamento entre elas. Para poder analisar as ligações entre as fibras foram feitas microscopias das seguintes composições: Ín d i c e d e E s to u ro (k P a.m / g ),8,6,4, 0,8 0,6 0,4 0, 0 0 0, 0,4 0,6 0,8, Figura 6 00% fibra curta. Figura 4 Comparação do índice de estouro.

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Figura 7 00% fibra reciclada. Figura 8 50% fibra reciclada. Na polpa contendo 00% de fibra curta observamos a presença de elementos de vaso. Notamos que as fibras estão inteiras, porém não há grande entrelaçamento entre elas. O entrelaçamento (refino) de fibras é um dos fatores que influencia as propriedades físico-mecânicas do papel formado. Para obtenção da polpa contendo 00% de fibra reciclada utilizamos papel jornal. Este tipo de papel é obtido pelo processo de Pasta Mecânica, onde a madeira passa por um rebolo. Por isso observamos que grande parte das fibras estão quebradas. Na polpa contendo 50% de fibra reciclada observamos que as fibras quebradas da polpa reciclada preenchem o vazio das fibras inteiras da polpa de fibra curta. É por isso que aumenta a resistência físico-mecânica do papel. Pois a folha terá melhor formação, já que todos os espaços vazios serão preenchidos pelas fibras. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS,98. Celulose e Papel- Tecnologia de fabricação da pasta celulósica..ed. São Paulo, 988. KANAYAMA, P.H. Minimização de resíduos sólidos urbanos e conservação de energia. Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Engenharia. Disponível em: < Acesso em: 08 dez. 008 às hmin h. PERES, B.H, 006. Fibras Secundárias. Monografia (Engenharia Florestal) Universidade Estadual de Viçosa, Viçosa, 006. SILVA, R.P. OLIVEIRA, R.C.,999. Efeitos do refino e da reciclagem nas propriedades de papéis de Pinus e Eucalipto, 999. Disponível em: < nk/docs/docbank/dc/dc034.pdf>. Acesso em: 4 fev THODE, E. F. Tappi 38(): p88,955. AGRADECIMENTOS Agradecemos a Professora Rubiane Ganascim Marques pelo incentivo e pela paciência, a Cybele A. S. Degannuti e ao Marcelo de Lara por disponibilizar-nos o Laboratório para realização deste projeto, ao amigo Josilei Ferreira de Lima pelo apoio, a FATEB e a Klabin S.A. pelo apoio e incentivo a pesquisa. CONCLUSÃO A utilização de papel reciclado realmente aumentou as propriedades físicas do papel. Observamos que à medida que aumenta a porcentagem de papel reciclado na folha às propriedades aumentam. Também observamos que esta melhora ocorre até um patamar (50% de fibra reciclada). Pois as fibras da polpa reciclada têm a função de preencher os espaços vazios do entrelaçamento das fibras de polpa curta ocasionando melhor formação do papel.