O papel como conhecemos foi criado por volta do ano de 105 d.C., durante a Dinastia Han Oriental por Cai Lun, no império chinês. Antes do surgimento das primeiras folhas de papel, eram utilizadas pedras, folhas de árvores, tecidos e até ossos e peles de animais.
Cai Lun utilizou cascas de árvores, cânhamo, trapos de pano e redes de pesca descartadas. Triturou os materiais, deixando-os de molho por um longo período em água e em seguida a polpa decorrente deste processo, foi aquecida e espalhada em uma superfície lisa e exposta ao sol para secagem. Assim obteve-se o papel, tal invenção foi exportada para toda a Ásia no século VIII, porém a China manteve durante séculos em segredo sua técnica de fabricação, o que levou os árabes a capturarem diversos trabalhadores chineses durante os conflitos entre a Dinastia Tang da China e o Império Árabe no ano de 751 d.C. Em seguida, a indústria do papel se desenvolveu em Bagdá e aos poucos se espalhou pelo mundo. Há registros do primeiro moinho de fabricação de papel na Europa datados cerca de 1000 anos após a invenção de Cai Lun. No Brasil o papel começou a ser fabricado no ano de 1809 no Rio de Janeiro.
Atualmente, segundo a Associação Brasileira de Celulose e Papel (Bracelpa), produz-se aproximadamente 400 mil toneladas de papel em todo o mundo, sendo a China o maior produtor, seguida dos EUA, Japão e Alemanha. O Brasil ocupa o 9º lugar no ranking de produção mundial de papel e em 4º no ranking de produção de celulose, sendo os EUA o maior produtor neste segmento.

No Brasil, desde a década de 70 a produção de papel e celulose vem crescendo anualmente, alcançando em 2012 a marca de 10,3 milhões de toneladas na produção de papel e 14 milhões de toneladas na produção de celulose.
Ainda segundo a Bracelpa, o consumo mundial de papel registrado em 2010 foi de 57 Kg per capita (média), sendo o ranking mundial apresentado abaixo:

O processo básico de fabricação industrial de papel possui as seguintes etapas:
• Corte das árvores, pinheiros, eucaliptos e outras;
• As toras são descascadas e picadas em pequenos cavacos;
• Os cavacos são colocados dentro de um tanque digestor, onde são cozidos em uma mistura de água, soda cáustica e sulfito de sódio, produzindo a polpa;
• A polpa é lavada em tanques e centrífugas, para retiradas as impurezas e os pedaços de cavacos não processados. Em seguida é levada a outro tanque onde é deixada em repouso para separar a celulose de outros resíduos. Esta etapa é chamada de branqueamento;
• A polpa ainda úmida é levada para uma maquina chamada mesa plana, onde é colocada sobre uma esteira rolante de feltro e após o processamento transforma-se em uma folha contínua e lisa;
• Esta folha contínua e lisa passa por rolos de prensagem e secagem que terminam de retirar o excesso de água, compactam o papel e alisam a folha;
• Após a secagem as grandes folhas de papel são levadas para as enroladeiras e para os rolos de rebobinagem onde se descolam da esteira de transporte e formam-se grandes bobinas de papel prontas para o corte e empacotamento.
A origem dos efluentes está associada praticamente como todo o processo produtivo, pois em quase todas as etapas se utiliza água. No início do processamento as toras são limpas com jatos de água visando a remoção de sólidos como terra, cascas e etc, na sequência durante a produção da polpa a mesma é enxaguada e elimina pequenos sólidos com fração orgânica biodegradável, soda cáustica e sulfito de sódio. Na última etapa tem-se o branqueamento, onde há liberação de material orgânica e uma grande fração de sólidos em suspensão.
Dentre os segmentos industrias, a fabricação de papel e celulose destaque-se pelo grande consumo de água, cuja média é da ordem de 15 a 270 m³ de água por tonelada produzida. Na tabela abaixo apresenta-se as características típicas do efluente deste segmento.

Nota-se que o efluente da Indústria de Papel e Celulose não é muito concentrado, se comparado com a Indústria Cervejeira apresentada na edição anterior, porém é necessário efetuar o tratamento para adequação de pH, remoção de sólidos e redução da carga orgânica.
Para correção do pH utiliza-se um tanque para equalização com mistura (mecânica ou aerada) equipamentos e bombas de dosagem de soluções ácidas e alcalinas associadas a sensores de pH instalados em campo ou em laboratório especifico da ETE. Já a remoção de sólidos e matéria orgânica é efetuada por sistema biológicos aeróbios principalmente por lagoas aeradas ou lodos ativados, não sendo recomendo o uso de sistema anaeróbios, pois o efluente apresenta baixa carga orgânica e de difícil digestão, devido à presença de compostos como a lignina.

A lagoa aerada, consiste em geral em uma escavação no solo impermeabilizado através do uso de membranas geotêxteis, a profundidade média é de 3,0 a 4,0 metros com sistema de aeração mecânica ou difusa. Em geral tem-se optado pela aeração difusa devido às novas tecnologias com maiores eficiência de transferência com baixo custo de consumo de energia. O tempo de detenção hidráulico varia de 5 a 7 dias e a taxa de aplicação de carga orgânica volumétrica é de 40 a 60 DBOg/m³.dia de acordo com o local da instalação. Após a lagoa aerada é necessário uma lagoa de decantação, para que a biomassa e parte dos sólidos sedimente para que o efluente possa sair clarificado. O sistema de lagoa apresenta o benefício de baixa geração de lodo em conjunto com reduzidos custos operacionais, porém requerem grandes espaços devido ao longo período de detenção hidráulico. A figura acima ilustra o processo de lagoa aerada seguida de lagoa de sedimentação.
Já o sistema de lodo ativado possui um tanque de aeração com aeração superficial ou difusa assim como a lagoa aerada, porém o tempo de detenção hidráulica é menor e pode variar de 8 a 24 horas, a carga orgânica volumétrica é maior e está compreendida na faixa de 1,0 a 3,0 kg DBO/m³.dia. Após o tanque de aeração existe o decantador final, que possui a mesma função da lagoa de sedimentação, porém o grande diferencial operacional do sistema de lodo ativado é o retorno da biomassa. A manobra de recirculação do lodo do fundo do decantador secundário para o tanque de aeração permite que as células permaneçam por mais tempo no sistema, 10 a 25 dias, desse modo a operação emprega mais biomassa e assim o tempo necessário para oxidação biológica da matéria orgânica será reduzido. A figura abaixo apresenta o fluxograma típico do sistema de lodo ativado.

Apesar da elevada eficiência e reduzido tamanho, o sistema de lodo ativado apresenta maior produção de lodo e consumo de energia se comparado com a lagoa aerada, portanto para elaboração de projetos, sugerimos sempre efetuar o balanço entre as duas tecnologias de acordo com as condições do local de instalação. Existem outras diferenças entres os sistema de lagoas aeradas e lodos ativados que serão discutidos nas próximas edições da revista.
Ainda especificamente no tratamento de efluente de indústria de papel e celulose, deve-se adicionar alguns macronutrientes e micronutrientes ao efluente bruto antes do tratamento biológico, pois em geral este é pobre em Nitrogênio e Fósforo, uma regra geral é manter a proporção ente DBO:N:P da ordem de 100:5:1, por exemplo.

Henrique Martins Neto
Engº Químico – Especialista em Química Ambiental
EQMA Engenharia & Consultoria Ltda
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