Enzimas revolucionam a indústria de papel e celulose com ganhos em eficiência e sustentabilidade

A indústria de papel e celulose está tem buscado cada vez mais adotarndo soluções inovadoras para otimizar seus processos, e as enzimas têm se destacado como uma ferramenta poderosa nesse cenário. Com ação catalisadora, essas substâncias aceleram reações químicas, praticamente em toda a cadeia produtiva, desde a polpação até a confecção da folha de papel, permitindo a limpeza e adequação das fibras de celulose para o processo, de forma eficiente. Os benefícios incluem redução no consumo de energia, aumento da produtividade, maior segurança e práticas mais sustentáveis.  

Além disso, as enzimas se mostram vantajosas em comparação a outros agentes químicos, pois exigem baixas dosagens para alcançar resultados significativos. Atuando em condições específicas de temperatura e pH, elas aceleram processos químicos sem interferir em outras etapas da produção. Quando utilizadas de forma estratégica, podem otimizar recursos, reduzir custos e aumentar a produção, dependendo das prioridades de cada unidade produtiva.  

A seguir, são apresentadas algumas das enzimas disponibilizadas pela Contech Biodegradáveis, destacando seus benefícios, impactos sustentáveis e produtivos:  

ENZIMA DE REFINAÇÃO  

A utilização da Enzima de Refinação no processo pode auxiliar na redução de um dos custos mais elevados da produção: a energia elétrica necessária para o refino da celulose.  

A combinação do refino enzimático com o refino mecânico permite uma otimização do processo, diminuindo a carga energética total necessária para atingir os níveis ideais de refinação. Sem a ação da enzima, o consumo de energia seria normalmente é consideravelmente maior. Além da redução do consumo de energia, a preservação da integridade da fibra ao produzir um refino químico normalmente resulta em ganhos de resistência da folha e menor geração de finos. 

Um exemplo prático que pode ser compartilhado ocorreu em uma fábrica de papel reciclado especializada na produção de embalagens de papel ondulado. A necessidade de desenvolver porosidade na folha, mesmo com grandes variações da matéria prima disponível, exigia o uso de refinadores trabalhando sempre no limite , quase sempre comprometendo a resistência final do papel. Para solucionar o problema, foi realizado um teste industrial com a enzima de refino CONN 2307 RF, fornecida pela Contech. Este produto é uma mistura biodegradável de componentes químicos umectantes e enzimáticos que otimizam a etapa de refinação, proporcionando o refino químico e minimizando assim a agressividade do refino mecânico.  

Durante a aplicação, foram avaliados diferentes pontos de adição e vários níveis de dosagens (kg de enzima/tonelada de papel), com monitoramento contínuo do refinador e dos parâmetros de qualidade do papel. Na dosagem inicial de 0,10 kg/ton, observou-se um avanço do espelho d’água na mesa plana, permitindo a redução da amperagem do refinador de 85 A para 75 A. Com a dosagem máxima de 0,18 kg/ton, houve uma redução significativa no consumo de energia e no número de refinadores em operação, superando a meta de melhorar a porosidade e resultando em um menor consumo energético.   

A enzima também minimizou os impactos da variabilidade da matéria-prima, alcançando o aumento da porosidade e outros benefícios adicionais. A Figura 1 apresenta os resultados médios obtidos após a aplicação da enzima CONN 2307 RF.  

A porosidade (resistência à passagem de ar) foi diretamente afetada pela dosagem da enzima/redução da energia aplicada no refino mecânico enquanto a resistência da folha, que é dependente do nível de refino da polpa (medida pelo índice RCT), tendo sido possível fechar mais a folha mesmo com a redução substancial da energia aplicada no refino mecânico.  A redução significativa na potência necessária para o  desenvolvimento da Porosidade trouxe um impacto industrial/econômico relevante. Como os refinadores são grandes consumidores de energia, qualquer diminuição na potência exigida se traduz em economia de custos operacionais e menor desgaste dos equipamentos, prolongando sua vida útil.  

As enzimas atuam de forma estratégica ao recuperar a maleabilidade das fibras recicladas, ampliando sua reutilização e contribuindo para a economia de recursos naturais. A fibrilação química, combinada ao refino mecânico, reduz o consumo de energia e preserva as características morfológicas e de resistência das fibras de maneira mais eficiente do que o refino mecânico convencional, feito de forma isolada.  

No segmento de tissue, o tratamento enzimático também se destaca, conferindo maior resistência às folhas. Isso resulta em produtos mais robustos, capazes de atender a processos industriais de alta demanda com maior eficiência.  

Dessa forma, as enzimas de refino não apenas aumentam a eficiência operacional das fábricas de papel, mas também impulsionam práticas mais sustentáveis e econômicas. Essa tecnologia se consolida como uma ferramenta essencial para processos industriais mais eficazes, alinhando produtividade e responsabilidade ambiental.  

ENZIMA DE CONVERSÃO DE AMIDO  

As enzimas amilases, utilizadas na indústria de papel e celulose desde a década de 1950, são essenciais para a conversão de amido. Elas permitem substituir amidos modificados quimicamente, como os tratados por oxidação ou clivagem ácida, por amido in natura convertidos nas próprias plantas, através da aplicação de enzimas adequadas. Essa substituição traz ganhos significativos, como redução de custos, maior eficiência e versatilidade na escolha da qualidade do amido, além de melhorar a resistência interna e superficial do papel.  

A β-amilase quebra as ligações glicosídicas do amido, transformando-o em açúcares simples, como glicose e maltose, por meio de hidrólise. Já a α-amilase atua de forma específica promovendo as clivagens longe das extremidades moleculares, reduzindo a viscosidade do amido sem gerar excesso de açúcares. Esses mecanismos, somados a um adequado processo de aplicação do amido convertido, são fundamentais para melhorar a resistência superficial e a qualidade final do produto.  

Existem diversas variedades de amilases, que diferem em atividade enzimática, pH ideal e temperatura de atuação. Por isso, testes laboratoriais são necessários para identificar a enzima mais adequada a cada aplicação. A dosagem e o tempo de reação podem ser ajustados conforme as necessidades do processo, oferecendo flexibilidade na utilização industrial.  

“O processo de conversão enzimática, embora complexo e sensível a muitas variáveis, proporciona ao produtor de papel que o utiliza uma versatilidade ímpar no manuseio do amido, possibilitando explorar praticamente qualquer qualidade final necessária para o processo de aplicação da solução amilácea”, explica Paulo Pelissari, gerente de Novos Negócios da Contech.  

 

ENZIMA DE BOIL-OUT  

Em processos que utilizam amido, seja convertido enzimaticamente ou por métodos químicos, é comum a ocorrência de retrogradação. Esse fenômeno, caracterizado pela precipitação de amilose ou gelatinização do amido quando a temperatura diminui, pode levar à formação de incrustações em tanques, tubulações e sistemas de aplicação. Esses depósitos são difíceis de remover, exigindo processos específicos de limpeza que podem implicar em paradas na produção, redução da produtividade e aumento dos custos operacionais.  

Tradicionalmente, a indústria realiza a limpeza com produtos alcalinos, que oferecem resultados limitados. No entanto, a combinação de boil-outs enzimáticos (com enzimas amilases) e boil-outs alcalinos, aplicados de forma sequencial, aumenta significativamente a eficácia da limpeza. Além disso, as enzimas proporcionam maior segurança durante as manutenções, reduzindo riscos no processo de boil-out.  

As enzimas de boil-out atuam de forma eficiente, removendo o amido gradativamente das superfícies metálicas por meio de solubilização e suspensão do amido retrogradado. Esse método é mais seletivo e menos agressivo aos equipamentos, comparado a soluções alcalinas. Outro benefício inclui  uma vantagem operacional mais sustentável, já que as enzimas têm um impacto ambiental menor e não exigem descarte complexo, ao contrário dos produtos alcalinos.  

Para serem eficazes, as enzimas de boil-out precisam ser adaptáveis a diversas condições operacionais, funcionando em amplas faixas de temperatura e pH. Um exemplo prático realizado pela Contech com o produto CONN 7330 BA, uma enzima amilase, em uma fábrica de papel reciclado para confecção de embalagens. A enzima atuou de forma eficiente na quebra do amido retrogradado, promovendo sua solubilização. O processo de limpeza foi aplicado no sistema de cozinha de amido, tanques e tubulações, mantendo o pH entre 5,7 e 5,9 e a temperatura entre 60°C e 80°C. O tempo total de boil-out foi de 4 horas, com apenas 2 horas de exposição ao produto.  

“A solução foi mantida sob agitação por 50 minutos para homogeneização no tanque de estocagem do amido cozido e conduzida até os tanques de consumo do amido superficial de ambas as MP, passando por toda a tubulação ainda quente. A solução foi mantida sob recirculação nesse circuito durante aproximadamente 2 horas, e após esse período foi feito o escoamento da solução e o enxague do sistema com água limpa por aproximadamente 40 minutos”, explica Pelissari. O resultado alcançado acabou perenizando a prática.