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 8466-00 e-mail: 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 500.000 t de papel usado significa economizar 40.000t 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
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
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 (<http://www.infonature.org/portugal/ptreciclagem>). 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 (996-997) 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
= 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 0,00 0 0 40 60 80 00 Figura 3 Comparação do índice de tração. Í n d i c e d e R a s g o (m N. m / g ) 9 8 7 6 5 4 3 0 0 0, 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.
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: <http://www.infonature.org/portugal/ptreciclagem/>. 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: <http://www.celuloseonline.com.br/imagemba nk/docs/docbank/dc/dc034.pdf>. Acesso em: 4 fev. 009. 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.