Licor negro é fonte de energia para a indústria de papel e celulose - Especializada em tratamento de água e efluentes
O licor negro é um líquido escuro subproduto do processo produtivo da celulose. Depois de concentrado, tem alta viscosidade e bom poder calorífico. Nada é perdido no licor negro
O licor negro é um líquido escuro subproduto do processo produtivo da celulose. Depois de concentrado, tem alta viscosidade e bom poder calorífico. Nada é perdido no licor negro, é uma fonte importantíssima de energia para a indústria de papel e celulose, com diversas utilidades no setor. O processo que resulta nesse composto é chamado de Kraft, que é o cozimento dos cavacos de madeira em reatores digestores. Após o cozimento, este licor é concentrado e depois queimado na caldeira de recuperação, gerando vapor e, depois, energia. A lignina é a parte da madeira com maior poder calorífico. A maioria das fábricas modernas de celulose é autossuficiente em energia e pode exportar energia excedente para a rede elétrica, o que gera receita adicional à unidade.
Vantagens e desafios do licor negro na indústria de papel e celulose. "Sua grande vantagem é o potencial energético e de recuperação de químicos, o que traz muita eficiência ao processo produtivo. O grande desafio é o controle de todo o processo, que deve ter muita segurança e eficiência" – afirma Pablo Cadaval Santos, gerente industrial da Unidade Puma da Klabin.
O licor negro é parte indispensável do processo Kraft de produção de celulose. Ele contém energia e químicos que são aproveitados para a geração de energia, tornando o processo autossuficiente e recuperando os químicos utilizados. "Seus principais benefícios são a geração de energia elétrica limpa de fonte renovável e vapor para o uso no funcionamento da fábrica, além de exportação de excedente de eletricidade para a rede elétrica" – expõe Danilo Ribeiro de Lima, especialista em P&D da Suzano.
Ao reciclar os químicos, o processo Kraft tem elevada eficiência e competitividade, além de geração mínima de efluentes químicos. Segundo Lima, é indispensável a reutilização dos químicos presentes no licor negro. Além disso, o licor negro pode ser usado para a produção de lignina, caso da Suzano Ecolig®, insumo sustentável e verde que pode ser usado na indústria química e de materiais.
Conhecido como licor negro fraco ou diluído, o licor negro é alcalino – tem pH = 13 –, além de ser corrosivo, devido à grande quantidade de hidróxido de sódio (soda) dissolvido.
O sulfeto de sódio é outro químico presente em alta quantidade no licor negro.
A composição aproximada do licor negro fraco é menos de 18% de sólidos, dos quais:
• Cerca de 7% são lignina;
• Cerca de 7% são químicos, como hidróxido de sódio e sulfeto de sódio;
• Menos de 4% são derivados de hemicelulose e outros açúcares;
• O restante do licor, aproximadamente 82%, é composto de água.
Etapas do Processo Kraft
No início do processo produtivo, transformase a madeira em polpa, de onde obtém-se uma polpa ainda não branqueada e o licor negro. O licor negro é produzido no digestor de cozimento de madeira da fábrica de celulose e papel. A madeira passa por cozimento em forma de cavacos ou lascas que entram em contato com o licor branco, que contém químicos, como o hidróxido de sódio (soda) e o sulfeto de sódio. Eles auxiliam na dissolução de partes dos cavacos ou lascas, como a lignina e a hemicelulose, resultando na polpa marrom enriquecida em celulose e no licor negro.
A lignina, responsável pela cor amarronzada dos troncos, liga e dá rigidez à estrutura das árvores. Essa solução que contém químicos e partes dissolvidas da madeira é que se torna o licor negro, que é uma mistura do licor branco e da lignina da madeira.
Em seguida, o licor negro é bombeado do digestor para um sistema que possui entre cinco e seis evaporadores em série de múltiplos efeitos. Na entrada dos evaporadores, o licor negro fraco tem concentração de 18% de sólidos em suspensão. O licor negro fraco não é inflamável e não tem valor energético devido à elevada quantidade de água.
Parte da água que existe no licor negro fraco é evaporada até chegar à concentração de ~80% de sólidos ao final da evaporação, quando passa a ser chamado, então, de licor negro forte. "Após a evaporação do licor negro, seu teor de sólidos é de cerca de 80% e 20% de água, formando combustível ideal para gerar energia na caldeira de recuperação" – explica Lima, da Suzano.
Este licor rico em sólidos é ideal para que tenha queima eficiente nesta etapa. "Na caldeira de recuperação, é feita a combustão do licor negro forte e geração de vapor, que produz a energia elétrica, além de ser usado nos demais processos da fábrica" – diz Pablo Cadaval Santos, da Klabin.
O licor forte rico em sólidos enviado à caldeira de recuperação é usado como combustível rico em material orgânico, especialmente lignina. A lignina é a parte da madeira com maior poder calorífico e, por esse motivo, é enviada às caldeiras de recuperação da fábrica de celulose para combustão e geração de energia elétrica e vapor para a fábrica.
Em fábricas modernas, essas caldeiras operam em altas temperaturas e pressão para fazer a combustão de sólidos orgânicos do licor negro e a recuperação de resíduo inorgânico enriquecido em químicos usados na digestão da madeira. "O objetivo é realizar a combustão efetiva dos sólidos orgânicos do licor negro em escala e aproveitar o calor da combustão para aquecer água em tubos para produzir vapor, que é utilizado para gerar eletricidade e no processo de fabricação de celulose e papel" – afirma Lima, da Suzano.
É possível recuperar os químicos do licor branco. O licor negro também possui químicos que devem ser reciclados para a utilização em nova etapa de digestão de cavacos. O enxofre presente no licor é transformado em sulfeto de sódio e recuperado junto dos demais compostos inorgânicos para ser enviado à caustificação, onde o hidróxido de sódio (soda) é produzido. A soda e o sulfeto de sódio formam novamente o licor branco, então, enviado ao digestor para o cozimento da madeira que dará origem mais uma vez ao licor negro, fechando o ciclo do processo Kraft.
Nos últimos anos, a Suzano deu início à primeira planta comercial de produção de lignina a partir do licor negro do Brasil. "A lignina da madeira que se encontra dissolvida no licor é efetivamente precipitada e seca, resultando em um pó marrom rico em compostos aromáticos com ampla aplicabilidade na indústria química e de materiais. Hoje, a Suzano comercializa a Ecolig®, lignina precipitada a partir do licor negro" – conta Lima.
Todas as fábricas de celulose seguem rígidos procedimentos e são projetadas para lidar com o licor negro, minimizando qualquer risco. A natureza química alcalina e a presença de enxofre requerem que os controles de emissões aéreas e de efluentes líquidos sejam adequados. Seu manuseio deve levar em conta todos os aspectos de segurança necessários a esse tipo de material. "Além de cuidados e inspeções rigorosas para evitar acidentes, as caldeiras utilizadas para a queima do licor negro exigem eficiente sistema de controle de emissões, principalmente para compostos de enxofre" – ressalta o especialista em P&D da Suzano.
"Para o futuro, o maior desafio é a busca de novas utilizações para esse rico material que não se restrinja à queima para a obtenção do valor energético" – aponta Lima.
A busca é por soluções sustentáveis e de baixo carbono. "Além da extração da lignina, como a Ecolig®, outras tecnologias que consigam converter ou extrair produtos ou químicos de interesse a partir do licor negro podem fazer toda a diferença em um cenário no qual buscamos soluções sustentáveis e de baixo carbono em direção à bioeconomia" – pontua Lima, da Suzano.