As fábricas de celulose são extremamente cautelosas quanto à qualidade da matéria prima fibrosa. Há boas razões para isso e todas se relacionam à produtividade, qualidade e custos operacionais. Preferencialmente, a madeira a ser convertida em cavacos deve ser a de toras de tronco, obtida de árvores sadias, sem nós, sem tortuosidades e com o mínimo de casca. Significa que as toras necessitam de um descascamento prévio, antes de serem convertidas em cavacos.
Há inúmeras razões para se descascar a madeira, mas a maioria das empresas sabe que sua operação fabril é facilitada e otimizada quando a casca das árvores é removida. Isso tem sido aprendido tanto nos laboratórios, quanto pela própria vivência operacional.
As cascas das árvores dos eucaliptos trazem diversos problemas operacionais e de qualidade dos produtos, tais como:
a) na estocagem da madeira com casca, a susceptibilidade ao ataque de microrganismos é maior;
b) na produção e classificação dos cavacos, há maior produção de finos e de grumos de cascas e maior ocorrência de entupimentos das peneiras de classificação dos cavacos;
c) na estocagem dos cavacos em silos e em seu manuseio, é muito maior ocorrência de entupimentos;
d) na alimentação e circulações mássicas em digestores contínuos, é muito maior a ocorrência de entupimentos das peneiras das circulações de licor;
e) maior entupimento das telas de filtros lavadores devido presença de material fino;
f) aumento substancial no teor de sólidos secos à caldeira de recuperação devido menor rendimento no cozimento e maior demanda de álcali ativo para polpação;
g) dificuldades operacionais nos evaporadores devido incrustações de matéria orgânica e de sílica, exigindo mais freqüentes lavagens;
h) muito maior formação de espumas devido presença maior de extrativos nas cascas;
i) rendimento em celulose muito menor, podendo com isso causar uma perda de produção diária da fábrica;
j) muito maior consumo de reagentes químicos, tanto no cozimento (álcali ativo), como no branqueamento (cloro ativo);
k) maior quantidade de íons metálicos que comprometem o branqueamento ECF e TCF onde se usam compostos de oxigênio;
l) frente à menor densidade básica da casca, ela ocupa um volume dentro do digestor que poderia ser ocupado por maior peso de cavacos de madeira. Consequentemente, a produção do digestor é menor quando há casca acompanhando os cavacos em relação a quando se cozinha madeira isenta de casca. Significa que uma mesma fábrica pode ter sua produção aumentada se deixar de consumir casca junto aos cavacos.
m) a presença de casca provoca o escurecimento da celulose e muito maior teor de sujeiras contaminantes, o que exige uma depuração muito mais sofisticada;
n) a casca está sempre associada à presença de outros contaminantes como terra, areia, galhos e folhas. Todos prejudicam a qualidade do produto e as operações desde o cozimento até a produção do papel. Além disso, há também a abrasão dos equipamentos causada por esses contaminantes.
o) as resistências físico-mecânicas da celulose diminuem pela presença de casca;
p) na preparação da massa, o controle da refinação é prejudicado pelo fato das fibras e finos da casca possuírem drenabilidade mais lenta e maior índice de retenção de água ;
q) na máquina de papel, há dificuldades com a drenagem, com a resistência à úmido das folhas e com a qualidade do papel.
Por todas essas razões, as fábricas costumam descascar as toras de eucalipto. Entretanto, essa operação não é simples. Pelo contrário, é sempre difícil se obter um descascamento bem eficiente devido à variabilidade das toras em dimensões (diâmetro e comprimento), bem como às resistência e adesão da casca. Por exemplo, as toras finas, de diâmetros abaixo de 7 cm, são muito difíceis de serem descascadas, tanto no descascamento no mato, como nas operações em fábricas. Por isso, algumas fábricas adotam operação mista, descascando as toras mais grossas e picando as toras finas com casca, ou para biomassa energética, ou mesmo para produção de celulose, aceitando que parte dos cavacos contenha uma certa fração de casca. Dessa forma, convivem com uma certa dosagem de casca nos cavacos, sendo que isso pode variar entre 12 até 30% do total de casca que as toras possuem. Isso representa cerca de 1 a 3% de casca base peso seco dos cavacos. As perdas e vantagens que isso acarreta serão objeto de avaliação mais adiante.
Parte do problema para remoção eficiente da casca está na própria variabilidade que existe entre espécies, entre árvores e entre dimensões das toras. Outro fator perturbador é o tempo decorrido entre a colheita (corte da árvore) e o descascamento propriamente dito. A casca pode ser facilmente removida quando a árvore é recém abatida (umidade da casca entre 60 a 70%), Conforme ela vai-se secando, ela se contrai e forma uma camisa difícil de ser removida por meios mecânicos (umidade da casca entre 45 a 55%). Só após uma secagem muito intensa, quando a casca começa inclusive a se soltar do tronco e a se arrebentar naturalmente , é que o descascamento fica facilitado de novo (umidade da casca entre 35 a 40%). Por essas razões, as eficiências dos descascamentos conhecidos é muito variável: entre 95% para as condições melhores , até 65 a 85% para as condições intermediárias e piores. Resumidamente, se quisermos descascar toras de eucalipto, temos que saber e poder gerenciar bem esse processo. Toras recém abatidas (até 3 semanas de corte), ou toras já praticamente secas (mais de 3 meses de estocagem com casca) são as mais fáceis de serem descascadas. Tudo isso implica em operações adicionais, manuseio , estocagens , maquinário extra, e são todas somadoras de custos e de capital de giro. Por essa razão, é que apesar de todo conhecimento em relação aos prejuízos causados pelas cascas, as empresas acabam aceitando algumas ineficiências nessas operações de descasque. Todas essas exigências conduzem a enormes engenharias de logística na área florestal para compatibilizar os diferentes suprimentos em espécies, idades, locais, qualidade de madeira, tempo pós corte, etc., etc.
As dificuldades no descasque estão associadas à adesão da casca à madeira, à espessura e teor de casca, ao tipo de casca, à rugosidade e resistência da casca, ao teor de nós nas toras, ao diâmetro das toras e ao teor de umidade da casca. A adesão da casca na madeira está correlacionada à estação do ano, ao tipo de casca, ao teor de umidade da casca e da madeira, à anatomia da casca, dentre outros fatores. A adesão da casca é muito maior quando a árvore está sofrendo ou sofreu algum stress significativo, como seca forte, incêndio, ataque de alguma praga, déficit de nutrientes no solo, etc.
O descascamento em si não é uma operação simples. Existem diversos métodos para fazê-lo e todos são conhecidos por não removerem toda a casca e por causarem perdas de madeira. Outro problema associado pode ser a disposição a ser dada à casca e resíduos associados a ela. Quanto mais rápido e violento e drástico o método, maior é a quantidade de madeira perdida na operação. Como os descascadores nas fábricas precisam ser robustos e violentos, a perda de madeira é inevitável. O descascamento pode representar perdas de madeira que variam de 0,2 a 0,5 % para os descascamentos manuais ou descascadores de campo móveis que se baseiam em facas ou correntes para descasque. Já para descascadores mais robustos como tambores descascadores, a perda de madeira pode facilmente atingir 1,5 até 3% (ou até mais). A eficiência de descascamento também varia bastante entre esses métodos. Para os primeiros tipos de descasque, onde se perde pouca madeira, a eficiência é bem maior, podendo facilmente ser maior que 95% de casca removida. No caso de tambores descascadores, quando se conseguem eficiências de 85% podemos ficar muito felizes, pois elas variam de 60 até no máximo 90%. Muito pouco pelo esforço envolvido.
As fábricas estão então sempre espremidas pelo dilema: descascar melhor e perder mais madeira ou descascar pobremente e perder menos madeira. Em geral a opção do descasque manual ou de descasque em modelos móveis pequenos é pouco difundida pois demandam muita mão-de-obra. Apesar disso, seus custos globais são competitivos, pois são operações simples, sem grande impacto nas operações silviculturais. Pelo contrário, o impacto acaba inclusive sendo benéfico, pois nessas operações a casca permanece no campo como fonte de nutrientes às futuras gerações de florestas. Além disso, a baixa mecanização causa menos impactos sobre os solos e sobre as cepas das árvores, melhorando a condução ou a reforma das florestas.
Economicamente falando, é claro que a madeira é a mais valiosa das matérias primas e que a polpa é o mais valioso e vendável dos produtos da fábrica de celulose. Um enorme valor é adicionado pelas fábricas de celulose quando convertem madeira de eucalipto para polpa branqueada de mercado. Por essa razão, é claro que as fábricas precisam avaliar cuidadosamente essa operação de descascamento, que pode variar entre o “céu e o inferno” para elas.
Um descascamento eficiente na fábrica pode conduzir a uma polpa de melhor qualidade e a uma performance superior de toda a operação industrial. Entretanto, as conseqüências podem ser a maior perda de madeira e as dificuldades em se dispor os resíduos de casca, madeira e sujeiras associadas, como terra, pedras, folhas, etc.
Uma vez que a maioria das espécies de Eucalyptus são de difícil descascamento, não é somente a operação de descascamento que precisa ser avaliada, mas todo o conceito, envolvendo todas as respostas às inúmeras perguntas que se sucedem, como as que envolvem: quem? quanto? onde? como? por quanto?
As cascas de eucalipto não se fragmentam em pedaços pequenos quando submetidas a forças dentro dos tambores descascadores. Isso é comum para Pinus, mas para eucalipto não. Elas tendem a se separar das toras e formarem pedaços compridos como fitas ou cordas. Ao invés de saírem dos tambores pelos orifícios laterais para saída de casca, essas cordas acompanham as toras e vão para operações subsequentes, como lavagem das toras, picagem e classificação dos cavacos. É definitivamente um desafio para se vencer essa dificuldade. Enormes quantidades dessas fitas de casca estão sempre entupindo os orifícios das peneiras e dando trabalho extra e difícil aos operadores. Além disso, são causadoras constantes de perdas de tempo. Para se garantir desses problemas, os gestores das fábricas trabalham com enormes pilhas de cavacos para poderem dormir mais sossegados em relação ao abastecimento dos digestores. Só que sobrecarregam demasiado as necessidades de capital de giro da empresa com seus estoques elevados. Mais alguma coisa a se colocar entre o céu e o inferno.
A vida do operador do pátio de madeira definitivamente é complexa, pois ele precisa tentar administrar diferentes espécies, idades, tempos pós corte, diâmetros de toras, estação do ano, umidades, ritmos de produção e de estocagens, etc. Algo a lhe trazer sempre desafios motivantes, mas também estressantes. Entretanto, o que se vê muitas vezes é a acomodação e a aceitação de que as perdas são inevitáveis, bem como as deficientes eficiências de descascamento.
Nas fábricas, temos que distinguir muito bem entre as eficiências dos descasques ( nos descascadores da fábrica ou no campo) e o quanto realmente entra de casca junto com os cavacos no digestor. Isso porque existem outros mecanismos de se remover cascas ao longo do processo, como as mesas receptoras de toras, as estações de lavagem das toras, as peneiras de classificação dos cavacos, etc. Pode-se por exemplo, termos eficiências de descascamento de 85%, com toras carregando ainda cerca de 1 a 1,5% de cascas. Entretanto, pelos diversos outros mecanismos de remoção de cascas, podemos ter cavacos contendo entre 0,2 a 0,5% de casca em peso. Isso significaria um total de mais de 95% de remoção de casca ao longo do processo. Paralelamente temos que saber a que custo e com qual perda de madeira. Em geral as perdas de madeira são toretes finos que se partem em pedaços pequenos (cerca de 50 a 90 cm) ou são toras que se esmigalham e praticamente se esfarelam pelas enormes ações mecânicas.
Quando as cascas estão soltas e secas, elas podem ser removidas até com alguma facilidade na lavagem das toras e na etapa de classificação dos cavacos. Entretanto, se elas são demasiadas e se essas operações complementares são deficientes também, facilmente os cavacos adentram ao digestor com mais de 2% de cascas em peso, uma lástima para quem investiu tanto em estações de descascamento.
Quando o descascamento é feito no campo, as cascas que acompanham as toras que chegam à fábrica estão em geral soltas e secas, mais como contaminações de manuseio e não são cascas aderidas às toras devido mau descasque. Por essa razão, elas se soltam com facilidade nas mesas receptoras e operações subsequentes.
Os fornecedores de equipamentos estão sempre buscando inovações para melhorar o descascamento das toras dos eucaliptos. Elas em geral consistem em espaçamentos diferenciados entre os rolinhos de aceleração das toras, ou em velocidades diferentes entre seções. Isso faz com que as toras mais longas sigam e as cascas em fitas caiam pelas aberturas. O problema é que por aí se perdem toretes pequenos de madeira também. A seguir, a dificuldade é manusear esses resíduos.
Quando essas fitas de casca seguem para os picadores, elas são também difíceis de serem picadas. Podem embuchar ou saírem ilesas da picagem. O resultado costuma ser uma massa amorfa, rica em finos, que tende a se acumular a e entupir as peneiras de classificação dos cavacos. É muito comum a necessidade de uma limpeza manual a cada turno nas peneiras de cavacos, para remover as cascas que entopem as aberturas das peneiras. Uma enorme dificuldade, na maioria das vezes, inesperada.
Por todas essas razões, é muito comum se encontrar entre 1 a 1,5% de casca nos cavacos, isso com base em seu peso seco. Do ponto de vista de qualidade e produtividade, esses valores não são bons. Assumindo que as toras possuam entre 8 a 10% de casca base seu peso seco, se continuarmos com 1 a 1,5% de casca nos cavacos, a remoção foi de aproximadamente 85%. Nas fábricas que mostram 2,5% de casca nos cavacos, a eficiência de todas as operações de descascamento envolvidas fica em apenas 70%. Muito baixa para o tremendo investimento e esforço envolvidos.
Paralelamente às eficiências de descasque, que precisam ser monitoradas e melhoradas, temos as perdas de madeira. Essas podem ser de dois tipos: toretes curtos e madeira esfacelada. As perdas de madeira em tambores descascadores podem facilmente atingirem 3 a 4% se pouco controladas. O pior dos mundos é a combinação de baixas eficiências de descascamento (cerca de 65 a 70%) com altas perdas de madeira nessa operação (acima de 3%). Exemplos como esses não são ocasionais, eles existem, infelizmente. Muitas vezes, essas performances muito pobres encontram-se escondidas pela altíssimas produções e pelos ritmos alucinantes das fábricas, Sempre fica a explicação que temos gargalos e restrições devido a esses ritmos de produção. O problema é que poucos se aventuram a calcular as perdas econômicas disso tudo.
Na maioria das vezes, a área de preparo de madeira é vista como pouco charmosa pelos dirigentes e pouco merecedora de investimentos em muitas empresas fabricantes de polpa e de papel. Curioso isso, tanta preocupação com o melhoramento genético das árvores e depois poucos cuidados na preparação dos cavacos que constituirão a matéria prima fibrosa fundamental para o sucesso das operações. Se queremos melhorar a madeira, engenheirá-la para o processo, devemos nos preocupar com sua conversão a cavacos de qualidade, senão onde estará a lógica disso tudo? Por descuido, ou por ingenuidade, os valores reais dessas perdas e ineficiências quase sempre são esquecidos.
Controles mais eficientes da operação de descascamento dependem dos avanços dos recentemente engenheirados descascadores, quer de operação dentro como fora das fábricas. Os novos tambores estão sendo construídos para realmente descarregar as cascas, e para não machucar demais as toras. A otimização, a simulação por sensores óticos (raios de luzes internos aos tambores), a operação e controles online, estão sendo apresentados pelos fornecedores como alternativas para:
a) minimizar perdas de madeira;
b)controlar mais eficientemente o processo;
c) melhorar a remoção de casca;
d) maximizar a qualidade dos cavacos ao digestor em termos de sua pureza, dimensões e uniformidade.
Com controles online através de scannrs é também é possível se acompanhar o teor de casca nas toras saindo dos descascadores e de toretes perdidos como madeira nas cascas removidas pelo descascador. Com isso, o operador pode mais facilmente fazer ajustes para minimizar as perdas e as contaminações.
Apesar de todas essas melhorias, a operação demanda constantes cuidados, já que vimos a altíssima variabilidade do suprimento de madeira às fábricas. A cooperação constante entre o pessoal das fábricas e o pessoal florestal é essencial. Também, é importante que cada área conheça as limitações das outras, para que juntas consigam otimizar as operações
Em operações estado-da-arte em fábricas modernas com descascamento dentro ou fora das mesmas, fala-se hoje em teores de casca acompanhando os cavacos de menos de 0,5% (até mesmo 0,25% é razoavelmente atingido), em perdas de madeira no descascamento em tambores de cerca de 1,25 até 2%, e em teores de madeiras na casca enviada para biomassa de 15 a 35% base peso seco. É claro, que na utilização da casca como biomassa, há nela a incorporação de finos e rejeitos da classificação dos cavacos, o que aumenta essa proporção de madeira na casca.
Autor: Celso Foelkel,engenheiro florestal, professor, www.celso-foelkel.com.br . |
