Espacios. Vol. 36 (Nº 16) Año 2015. Pág. 11
Wilson RAMOS 1, João Luiz KOVALESKI 2, Silvia GAIA 3, Andreia Antunes da LUZ 4, Eberson CAMARGO 5
Recibido: 28/04/15 • Aprobado: 22/05/2015
RESUMO: Este trabalho teve por objetivo verificar se as árvores de pinus, danificadas por animais, utili-zadas na fabricação de papel tem a mesma qualidade de uma árvore sadia, própria para a fabricação de papel. As madeiras danificadas por animais apresentaram nos testes físicos de tração e rago, qualidade inferior em relação às madeiras que não sofreram ataques. Em rela-ção ao teste de alvura, a madeira danificada por animais é 6,63 ISO menor do que a alvura na madeira não danificada. A qualidade das madeiras de pinus danificadas por animais no decorrer de sua vida é inferior quando comparadas com madeiras sadias de pinus, que não sofreram danos. |
ABSTRACT: The present work has the objective of verifying if pines damaged by animals, when utilized in paper manufacturing, have the same quality of a healthy tree, proper to paper manufacturing. The wood damaged by animals presented, on the tensile testing, inferior quality compared to the unharmed wood. Regarding the whiteness test, the whiteness on the wood damaged by animals is 6.63 ISO less than on the unharmed wood. The quality of pinewood damaged by animals during its life is inferior when compared to healthy pinewood, which did not suffer damages. |
A matéria-prima principal do papel é a celulose, que é extraída de troncos de árvores específicas como o pinus e o eucaliptos que dão origem a celulose de fibra longa e curta. A celulose proporciona uma melhor formação do papel, aquele usado no dia a dia para imprimir e escrever. Atualmente toda a produção de celulose vem de madeiras provenientes de plantios renováveis, plantadas e cultivadas em harmonia com a conservação de Ecossisistemas Nativos.
Esse trabalho teve por objetivo verificar se as árvores de pinus, danificadas por animais, utilizadas na fabricação de papel tem a mesma qualidade de uma árvore sadia, própria para a fabricação de papel. Para responder tal questionamento foi necessário uma revisão da literatura em temas relativos a esse assunto como a qualidade da madeira, a composição química da madeira, testes físicos do papel e as características das madeiras danificadas por animais, através da pesquisa bibliográfica.
A coleta da matéria-prima para a realização da pesquisa se deu no ambiente industrial da Norske Skog Pisa, única produtora de papel jornal do país, por trinta dias. Procedimentos em laboratório foram utilizados para analisar e comparar a qualidade da fibra da madeira sadia com a fibra da madeira danificada, tornando a pesquisa, do ponto de vista dos procedimentos técnicos, experimental, onde manipula diretamente as variáveis relacionadas com o objeto de estudo. O resultado da pesquisa apresenta diferenças significativas em relação à alvura, índice de tração e índice de rasgo, quando comparado a madeira sadia com a madeira danificada por ataques, através dos ensaios laboratoriais.
De acordo com Oberling, La Rovere (2010) o consumo de papel em países em desenvolvimento tende a crescer 118% até o ano de 2020, ao passo que em países industrializados, há uma estimativa de queda de 36%, justificando a preocupação com a qualidade da madeira que entra no processo fabril da indústria papeleira, pois o custo da madeira é a principal fonte de vantagem competitiva na indústria de papel e celulose brasileira. No Brasil, espera-se que haja um acompanhamento da tendência de aumento no consumo de papel, só que em níveis menores que os países asiáticos. O Brasil continuará a se afirmar como um grande exportador de pasta de celulose branqueada de fibra curta. (OBERLING, LA ROVERE, 2010).
Para atuar nesse cenário mercadológico são necessárias estratégias competitivas e um dos maiores desafios enfrentados pelas organizações é manter-se competitivas no mercado, para isso devem ser desenvolvidas estratégias eficazes visando o alcance dos objetivos. (FONSECA et al, 2012). Os autores orientam a empresa em estudo que, melhorem a inspeção visual da entrada da madeira em seu parque industrial com a intenção de evitar que madeiras que sofreram ataques possam ir para o processo produtivo.
A madeira é um material composto de células produzidas por uma árvore viva para suportar a copa, conduzir água e nutrientes dissolvidos do solo à copa, armazenar materiais de reserva (principalmente carboidratos). A madeira é um tecido complexo devido a sua formação por diferentes tipos de células, as quais desempenham diferentes funções. (KLOCK et al, 2005).
Alburno é a parte externa do o tronco e contém algumas células vivas. O cerne é encontrada no centro de árvores mais velhas, contém apenas as células mortas, e geralmente é mais seco do que alburno. Cada anel de crescimento anual contém lenho inicial e lenho tardio. O lenho inicial (primaveril) é caracterizado por grande células com paredes celulares finas. O lenho tardio, às vezes chamado de madeira de verão, é caracterizado por pequenas células e paredes celulares espessas. (BIERMANN, 1996).
As espécies do gênero Pinus, devido ao seu rápido crescimento, são amplamente utilizadas em reflorestamentos no Brasil. Em quase 95% dos casos, o papel é fabricado com fibras que provém da madeira e o pinus é uma delas. As fibras se subdividem em: fibras celulósicas virgens que são aquelas que ainda não foram utilizadas para fazer papel, e fibras celulósicas secundárias que são aquelas que já passaram, pelo menos uma vez, por uma máquina de papel, o chamado papel reciclado. (MONTE, CONSTANTE, LPES, 2003).
A qualidade se refere a adequação da madeira para um determinado uso, ou a sua capacidade para atender os requisitos necessários à fabricação de um determinado produto. Para se ter o pleno domínio e controle do processo de produção da empresa, a eficiência na utilização dos recursos humanos, materiais e financeiros, e a eficácia no alcance dos objetivos é necessário o controle da qualidade. (VASCONCELOS et al. 2009).
Conhecendo-se a qualidade da matéria-prima e o processo a ser utilizado é possível obter otimização entre ambos e o produto final. (FANTUZZI NETO, 2012). A qualidade da madeira é definida com base nos resultados obtidos no processo de obtenção de celulose, incluindo rendimentos e produtividade, custos de produção, qualidade e valor do produto final. Portanto ao se definir uma qualidade ótima da madeira deve-se considerar as condições do processo envolvido e as características pretendidas para o produto final. (OLIVETTI NETO, 2002).
Variações na qualidade da madeira podem afetar significativamente o processo fabril industrial, desde a produção do digestor e o desempenho da caldeira de recuperação até a qualidade da polpa celulósica. (GOMIDE, FANTUZZI NETO, REGAZZI, 2009). Na produção de celulose e papel, alem do interesse por madeira com melhores aspectos de qualidade, é de grande importância que as variações nesta qualidade sejam mínimas para que sejam evitados distúrbios no processo e para que possam ser garantidos padrões homogêneos no produto final.
A madeira é a principal e mais abundante fonte industrial de celulose sob a forma de fibras. A celulose quimicamente pura de madeira possui idêntica natureza química da celulose padrão. (BETINI, GALATTI, 1995). A celulose, principal componente da parede celular da fibra, é um polissacarídeo linear, constituído por um único tipo de unidade de açúcar.
A lignina é um polímero amorfo, de composição química complexa, que confere firmeza e rigidez ao conjunto de celulose. A lignina é o terceiro componente fundamental em importância da madeira, ocorrendo entre 15 e 35% do seu peso. Ácidos graxos, ácidos resinosos e neutros, também conhecidos como extrativos, compõem os constituintes menores. (BIERMANN, 1996)
Componente |
Presença (%) |
Celulose |
~50 |
Hemicelulose |
~20 |
Lignina |
15 a 35 |
Constituintes Menores |
Até ~10 |
Tabela 1: Composição química da madeira.
Em estudos realizados em florestas no Sul do Brasil, especificamente em Santa Catarina (SC) destacam que os prejuízos causados pelos insetos considerados pragas aos povoamentos florestais no Brasil têm levado as empresas do setor a investir recursos financeiros e científicos com o intuito de minimizar os danos causados aos reflorestamentos. (BURATTO et al, 2012, p. 684). Já as autoras Mikich e Liebsch (2013) ao estudar o comportamento do macaco prego em florestas de pinus salientam que "o dano é causado quando o animal retira a casca (súber) para se alimentar da seiva elaborada e de tecidos vasculares subjacentes, comprometendo o crescimento e até mesmo a sobrevivência da árvore".
Isso possibilita o ataque de organismos patogênicos ou insetos dependendo da extensão do dano, que em quase 100% dos casos é realizado no terço superior de plantas adultas. O S. nigritus (macaco prego) tira a casca do pinus exclusivamente para o consumo da seiva (floema) e do tecido, e não pela resina. De fato, foi observado que a resina começa a fluir horas após a retirada da casca e nunca foi observada a volta dos macacos para a árvore já danificada para comer a resina. (MIKICH, LIEBSCH, 2013).
Esses ataques têm sido registrados em plantios de P. taeda, nos estados de Santa Catarina, Rio Grande do Sul e Paraná. Provavelmente, por falta de alimento ou pela emissão de alguma substância das árvores, ocorre a atração destes animais, os quais tentam se alimentar da casca da árvore (AUER, GRIGOLETTI JÚNIOR, SANTOS, 2001).
Para as autoras Mikich e Liebsch (2013) "sua ocorrência e sobrevivência em pequenos fragmentos florestais é freqüentemente associada com a proximidade de fontes de alimento cultivadas pelo homem, como pomares, milho, mandioca, tomate, e as plantações de cana-de-açúcar, incluindo estandes de Pinus spp". Portanto, os danos estão relacionados à baixa disponibilidade de frutos e sementes nos remanescentes de Floresta com Araucária durante uma parte do ano. (LIEBSCH, MIKICH, 2009; ANDREIV, 2002).
A exposição prolongada ou permanente do lenho facilita o desenvolvimento de fungos apodrecedores ou manchadores, degradando e alterando a resistência e aparência natural da madeira. O anelamento da árvore causa uma interrupção na condução de seiva elaborada para as raízes. A remoção da casca e tecido vascular por roedores pode resultar na morte da árvore no caso de anelamento ou reduzir o crescimento em diâmetro e altura no casos de anelamento parcial.
O anelamento parcial é também conhecido como "janela" onde apenas uma face do tronco é danificada. Independente do padrão do dano, no entanto, o objetivo do animal é o consumo de seiva elaborada. Para tanto, após a remoção da casca, raspa com os dentes o tecido (floema) que abriga os vasos que conduzem a seiva, interrompendo a sua condução. (MIKICH; LIEBSCH; 2009).
Após a morte da árvore, a madeira é degradada rapidamente e sua utilização deve ser feita no máximo seis meses após ter sido danificada. (REVISTA DA MADEIRA, 2007). Os fungos apodrecedores segregam enzimas que são capazes de decompor o material lignocelulósico estrutural das paredes celulares da madeira. Essa decomposição acarreta alteração de propriedades físicas e químicas com a diminuição da resistência mecânica da madeira deteriorada. (MAGALHÃES, 2011).
O presente estudo foi realizado com matérias primas recebidas pelo pátio de madeira da Norske Skog Pisa , que é a única produtora de papel jornal do país. A empresa é uma das unidades de negócio do grupo norueguês Norske Skog, um dos líderes da indústria mundial neste segmento e está localizada em Jaguariaíva, a 230 km de Curitiba, no Paraná.
Considerada uma parceira de seus clientes, acredita que o papel é o meio permanente de comunicação, trabalha com respeito ao meio ambiente e reconhece o valor das pessoas. Seus principais clientes atuam em mercados de jornais, gráficas, listas telefônicas e outros. Sua capacidade de produção é de 180 mil toneladas, produzindo papeis de 45 e 48,8 g/m2. A fábrica possui a certificação ISO 14001, que coloca a Norske Skog Pisa em conformidade com os padrões internacionais de gestão ambiental. (MEIO AMBIENTE, 2014).
O processo de colheita e transporte da madeira para o processo produtivo da Norske Pisa é totalmente terceirizado e a qualidade da madeira é percebida apenas quando esta chega ao pátio de madeiras trazidas pelos caminhões. A empresa necessita diariamente de 1200 a 1500 toneladas de madeira por dia para abastecer o complexo industrial.
Figura 1: Madeira danificada por animais
A observação e coleta das madeiras danificadas e não danificadas se deu por trinta dias, sendo separadas em lotes, devidamente identificadas de acordo com a procedência (localização na floresta). Com os lotes completos foi agendado o dia para o a realização do experimento permitindo que o profissional que atua na produção pudesse se preparar para a interrupção da linha de produção do cavaco auxiliando na realização do processamento do teste. As amostras (madeira danificada e não danificada) foram processadas em vários períodos, sendo necessárias algumas horas para sua concretização.
O inicio se deu com a definição da sequência em que o lote seria processado. O passo seguinte foi criar um canal de comunicação via rádio com o operador para indicar o momento em que o lote deveria ser inserido no picador. Cada lote foi inserido aproximadamente a dez metros do picador, que tem a finalidade de transformar a madeira em cavacos. Ao atingir as lâminas do picador, a madeira é cortada em pedaços pequenos (3 a 4 mm) e com a força dessa ação, os cavacos são direcionados ao silo equalizador passando pela peneira classificatória e os corpos de provas sendo coletados em uma tomada de amostra logo abaixo da peneira.
Após a coleta, as amostras foram levadas ao laboratório localizado em uma unidade móvel do Senai-Pr em Telêmaco Borba – Pr., onde se deu inicio aos testes das amostras, seguindo a sequência do fluxo conforme a figura 2.
Figura 2– Fluxo do método utilizado para os testes
Depois de separadas as amostras de cavacos, as quais foram de madeiras que sofreram ataques e de madeiras com aspectos normais sem ataques e danos, assim submetidas a uma ação química de licor branco (soda cáustica mais sulfeto de sódio) e vapor de água dentro de um mini digestor de laboratório. Nessa etapa o objetivo é dissociar a lignina existente entre as fibras da madeira.
O processo de cozimento foi realizado em um digestor que se parece com um vaso de pressão. Após o cozimento, o digestor é descarregado e dá-se o início da depuração (ação de peneiramento) grossa. Na depuração grossa são retirados os nós e cavacos não cozidos, seguindo para a lavagem. Logo após a lavagem a massa passa por um sistema de refinação (refinador Bauer) que tem por finalidade dar um melhor acabamento a fibra. Os testes realizados na polpa, no laboratório, justificam-se pelo fato de serem considerados fundamentais na qualidade final do papel.
A qualidade do papel está diretamente ligada ao seu objetivo final. A classificação mais comum e simplificada baseia-se na gramatura (peso), onde os papéis com gramatura de até 150 g/m2 e, acima disso, considera-se como papelão (paperboard em inglês).
A gramatura é fator preponderante na composição dos custos relativos à fabricação do papel. É bastante comum as fábricas convertedoras do exterior, ao encomendar o papel Kraft brasileiro, solicitar o atendimento a uma série de características de qualidade básicas, como gramatura, umidade e espessura, bem como as características de qualidade de resistência do papel. (JORDAN, 2009).
A tabela 2 apresenta o resultado dos testes realizados em madeira que não sofreram ataques, consideradas pelos pesquisadores, sadias, livres de doenças e pragas.
Amostra N0 |
Gramatura |
Tração |
Rasgo |
Alvura |
1 |
65 |
30.19 |
14.53 |
35.2 |
2 |
64.5 |
32.56 |
14.65 |
34.6 |
3 |
64 |
34.72 |
14.05 |
34.8 |
4 |
65.5 |
34.18 |
|
34.2 |
5 |
65 |
33.31 |
|
34.2 |
6 |
63.5 |
36.66 |
|
34.2 |
7 |
63.5 |
32.94 |
|
34.4 |
8 |
66.5 |
35.13 |
|
34.6 |
Média |
64.69 |
33.71 |
14.41 |
34.52 |
Tabela 2: Testes físicos com madeiras não danificadas (sadias)
A tabela 3 apresenta o resultado dos testes realizados nas madeiras que sofreram ataques de doenças e pragas, ou seja, madeiras doentes.
Amostra N0 |
Gramatura |
Tração |
Rasgo |
Alvura |
1 |
57.5 |
24.21 |
10.14 |
28 |
2 |
55.5 |
23.52 |
10.66 |
28 |
3 |
58 |
24.56 |
10.66 |
28 |
4 |
60.5 |
25.83 |
|
27.8 |
5 |
61 |
23.35 |
|
27.5 |
6 |
63 |
24.29 |
|
27.8 |
7 |
57 |
22.71 |
|
27.6 |
8 |
57 |
23.28 |
|
28.4 |
Média |
58.68 |
23.97 |
10.49 |
27.89 |
Tabela3: Testes físicos com madeiras danificadas (doentes)
O gráfico 1, originado das tabelas 1 e 2, compara os testes realizados nas polpas provindas das madeiras não danificadas com as madeiras danificadas.
Gráfico 1: Comparação dos testes físicos entre as madeiras.
A avaliação da qualidade do papel é realizada mediante a determinação de parâmetros como suas propriedades físicas (gramatura, espessura, umidade, densidade, permeância), de resistência (tração, arrebentamento, rasgo e rigidez) e ópticas (alvura e cor) entre outras (BIERMANN, 1996). Para a produção de papeis de impressão as propriedades desejadas são: lisura, opacidade, formação, volume, porosidade, imprimabilibade, resistência, estabilidade dimensional, dentre outras.
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. (NASCIMENTO et al, 2009). A força necessária para rasgar a amostra sob condições de teste é obtida da divisão do valor do trabalho executado pela distância total de rasgo na qual a força é aplicada. É possível verificar pelos resultados das tabelas 2 e 3, através do gráfico 1 que, madeiras não danificadas são mais resistentes ao rasgo quando comparado com madeiras que sofreram ataques.
Tratando-se de coníferas utilizadas na produção de celulose Kraft, entre as resistências físico-mecânicas destacam-se: resistência à tração, expressa em termos de comprimento de auto-ruptura, em metros; resistência ao arrebentamento, expressa com índice de arrebentamento; e resistência ao rasgo, expressa como índice de rasgo. (BARRICHELO, 1980).
A resistência a 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. (NASCIMENTO et al, 2009). Houve uma queda de 9,74 pontos dessa propriedade quando comparado a madeira danificada para a madeira não danificada, o que reforça a ideia de que a madeira danificada tem menos resistência física para a fabricação de papel.
Para Biermann (1996), a cor é a medida da tonalidade ou croma da luz refletida a partir da superfície do papel. Ele não pode ser facilmente colocado em números, e é freqüentemente expressa de forma descritiva, como "vermelho" ou "azul". A percepção da cor depende da fonte de luz usada para exibir o objeto. O brilho é um termo usado para descrever a brancura da pasta de papel ou papel, o brilho da polpa também é dependente da espécie de madeira de qual a polpa foi derivada. (BIERMANN, 1996). As amostras do presente ensaio, não sofreram tratamento químico que ocasionasse o branqueamento das fibras. Portanto, o resultado do gráfico 1 apresenta um ganho de alvura de 6,63 ISO comparando a madeira não danificada com a madeira danificada.
A qualidade das madeiras de pinus danificadas por animais no decorrer de sua vida é inferior quando comparado com madeiras sadias de pinus, que não sofreram ataques. Essas árvores, quando selecionadas para o processo, são mais difíceis de refinar, causando perca de qualidade das fibras quando submetidas aos testes de tração e rasgo além de consumir mais energia. Após a refinação, nota-se uma polpa mais escura, com uma alvura mais baixa e para efetuar o seu branqueamento é necessário aumentar a carga de químicos, consumindo mais produtos e consequentemente aumentando o custo de fabricação.
Todo o processo de corte e remoção de madeira que a empresa em estudo recebe, é terceirizada e não há seleção da madeira que vai para o parque industrial e da madeira que fica na floresta. Os autores sugerem para que a empresa oriente os seus terceirizados para que não enviem madeiras com qualquer tipo de danos no tronco, impossibilitando a entrada de madeiras danificadas em seu processo produtivo.
A fiscalização deve continuar dentro do parque industrial pelos operadores que descarregam os caminhões. A sugestão é que, quando se depararem com madeiras danificadas, que essas sejam separadas das madeiras sadias. As madeiras danificadas deverão ser picadas em um processo separado, com facas especiais, mais duras e o destino desses cavacos será a queima na caldeira para gerar energia.
Ao optar por utilizar as madeiras danificadas, a sugestão é que as mesmas sejam picadas e direcionadas para o silo de cavacos em montes separados dos cavacos provindos de madeiras sadias. A utilização se dará pela dosagem do cavaco contaminado com o cavaco sadio em porcentagens variadas. Ainda, poderão ser consumidos com a fabricação de um papel de baixa qualidade quando não houver a necessidade de alta qualidade da madeira. Novos estudos serão necessários para confrontar os resultados encontrados por esta pesquisa, utilizando-se do mesmo método e se possível, quantificar a madeira danificada que entram no parque industrial e que são transformadas em pasta, matéria-prima para a fabricação do papel.
À fábrica de papel jornal Norske Skog Pisa, por ter colaborado com essa pesquisa. À CAPES pelo apoio financeiro para a realização desse trabalho.
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1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Brasil. wramoswb@hotmail.com
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