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Parte X. Indústrias Baseadas em Recursos Biológicos
- Indústria de Papel e Celulose
72. Indústria de Papel e Celulose
Editores de Capítulo: Kay Teschke e Paul Demers
Conteúdo
Tabelas e Figuras
Perfil Geral
Kay Teschke
Principais Setores e Processos
Fontes de fibra para papel e celulose
Anya Keefe e Kay Teschke
Manuseio de Madeira
Anya Keefe e Kay Teschke
Polpação
Anya Keefe, George Astrakianakis e Judith Anderson
Bleaching
George Astrakianakis e Judith Anderson
Operações de Papel Reciclado
Dick Heederik
Produção e Conversão de Folhas: Celulose de Mercado, Papel, Cartão
George Astrakianakis e Judith Anderson
Geração de Energia e Tratamento de Água
George Astrakianakis e Judith Anderson
Produção Química e de Subprodutos
George Astrakianakis e Judith Anderson
Riscos e controles ocupacionais
Kay Teschke, George Astrakianakis, Judith Anderson, Anya Keefe e Dick Heederik
Padrões de Doenças e Lesões
Lesões e Doenças Não Malignas
Susan Kennedy e Kjell Toren
Câncer
Kjell Torén e Kay Teschke
Questões ambientais e de saúde pública
Anya Keefe e Kay Teschke
Tabelas
Clique em um link abaixo para visualizar a tabela no contexto do artigo.
1. Emprego e produção em países selecionados (1994)
2. Constituintes químicos de fontes de fibra de celulose e papel
3. Agentes clareadores e suas condições de uso
4. Aditivos para fabricação de papel
5. Riscos potenciais de saúde e segurança por área de processo
6. Estudos sobre câncer de pulmão e estômago, linfoma e leucemia
7. Suspensões e demanda biológica de oxigênio na polpação
figuras
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Categorias crianças
Fontes de fibra para papel e celulose
A estrutura básica da celulose e das folhas de papel é uma esteira de feltro de fibras de celulose unidas por pontes de hidrogênio. A celulose é um polissacarídeo com 600 a 1,500 unidades repetidas de açúcar. As fibras têm alta resistência à tração, absorvem os aditivos usados para modificar a celulose em produtos de papel e cartão e são flexíveis, quimicamente estáveis e brancas. O objetivo da polpação é separar as fibras de celulose dos outros componentes da fonte de fibra. No caso da madeira, são as hemiceluloses (com 15 a 90 unidades de açúcar repetidas), ligninas (unidades altamente polimerizadas e complexas, principalmente fenilpropano; atuam como a “cola” que cimenta as fibras), extrativos (gorduras, ceras , álcoois, fenóis, ácidos aromáticos, óleos essenciais, oleorresinas, estearóis, alcalóides e pigmentos), minerais e outros inorgânicos. Conforme mostrado na tabela 1, as proporções relativas desses componentes variam de acordo com a fonte de fibra.
Tabela 1. Constituintes químicos das fontes de fibra de celulose e papel (%)
|
Madeiras macias |
Folhosas |
Palha |
Bambu |
Algodão |
|
|
Os hidratos de carbono |
|||||
|
a-celulose |
38-46 |
38-49 |
28-42 |
26-43 |
80-85 |
|
Hemicelulose |
23-31 |
20-40 |
23-38 |
15-26 |
nd |
|
Lignina |
22-34 |
16-30 |
12-21 |
20-32 |
nd |
|
Extrativos |
1-5 |
2-8 |
1-2 |
0.2-5 |
nd |
|
Minerais e outros |
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|
|
nd = sem dados disponíveis.
Árvores coníferas e decíduas são as principais fontes de fibra para celulose e papel. Fontes secundárias incluem palhas de trigo, centeio e arroz; canas, como bagaço; caules lenhosos de bambu, linho e cânhamo; e sementes, folhas ou fibras liberianas, como algodão, abacá e sisal. A maior parte da celulose é feita de fibra virgem, mas o papel reciclado representa uma proporção crescente da produção, passando de 20% em 1970 para 33% em 1991. A produção de derivados de madeira representou 88% da capacidade mundial de celulose em 1994 (176 milhões toneladas, figura 1); portanto, a descrição dos processos de celulose e papel no próximo artigo foca na produção de madeira. Os princípios básicos também se aplicam a outras fibras.
Figura 1. Capacidades mundiais de celulose, por tipo de celulose
Manuseio de Madeira
A madeira pode chegar ao pátio de uma fábrica de celulose na forma de toras brutas ou como lascas de uma serraria. Algumas operações da fábrica de celulose possuem serrarias no local (muitas vezes chamadas de “woodrooms”) que produzem tanto madeira comercializável quanto estoque para a fábrica de celulose. A serraria é discutida em detalhes no capítulo Madeira. Este artigo discute os elementos da preparação da madeira que são específicos para as operações da fábrica de celulose.
A área de preparação de madeira de uma fábrica de celulose tem várias funções básicas: receber e dosar o suprimento de madeira para o processo de polpação na vazão demandada pela fábrica; preparar a madeira para que atenda às especificações de alimentação da fábrica quanto à espécie, limpeza e dimensões; e coletar qualquer material rejeitado pelas operações anteriores e encaminhá-lo para disposição final. A madeira é convertida em lascas ou toras adequadas para polpação em uma série de etapas que podem incluir descascamento, serragem, lascamento e peneiramento.
As toras são descascadas porque a casca contém pouca fibra, tem alto teor de extrativos, é escura e geralmente contém grandes quantidades de areia. O descascamento pode ser feito hidraulicamente com jatos de água de alta pressão, mecanicamente esfregando toras umas nas outras ou com ferramentas de corte de metal. Descascadores hidráulicos podem ser usados em áreas costeiras; no entanto, o efluente gerado é de difícil tratamento e contribui para a poluição das águas.
Toras descascadas podem ser serradas em comprimentos curtos (1 a 6 metros) para polpação de madeira moída ou lascadas para métodos de polpação mecânicos ou químicos do refinador. Os picadores tendem a produzir cavacos com uma faixa de tamanho considerável, mas a polpação requer cavacos de dimensões muito específicas para garantir o fluxo constante pelos refinadores e o cozimento uniforme nos digestores. Os cavacos são, portanto, passados por uma série de peneiras cuja função é separar os cavacos com base no comprimento ou na espessura. Os cavacos grandes são reprocessados, enquanto os cavacos menores são usados como combustível residual ou são medidos de volta no fluxo de cavacos.
Os requisitos do processo particular de polpação e as condições dos cavacos ditarão a duração do armazenamento dos cavacos (figura 1; observe os diferentes tipos de cavacos disponíveis para polpação). Dependendo do fornecimento de fibra e da demanda da fábrica, uma fábrica manterá um estoque de cavacos não peneirados de 2 a 6 semanas, geralmente em grandes pilhas de cavacos ao ar livre. As lascas podem degradar-se através de reações de auto-oxidação e hidrólise ou ataque de fungos dos componentes da madeira. Para evitar contaminação, estoques de curto prazo (horas a dias) de cavacos peneirados são armazenados em silos ou silos de cavacos. Cavacos para polpação sulfítica podem ser armazenados ao ar livre por vários meses para permitir a volatilização dos extrativos que podem causar problemas nas operações subseqüentes. Cavacos usados em fábricas de kraft onde a terebintina e o tall oil são recuperados como produtos comerciais normalmente seguem diretamente para a polpação.
Figura 1. Área de armazenamento de chips com carregadores frontais
George Astrakianakis
Polpação
A polpação é o processo pelo qual as ligações dentro da estrutura da madeira são rompidas mecanicamente ou quimicamente. As pastas químicas podem ser produzidas por processos alcalinos (isto é, sulfato ou kraft) ou ácidos (isto é, sulfito). A maior proporção de pasta é produzida pelo método do sulfato, seguido dos métodos mecânico (incluindo semi-químico, termomecânico e mecânico) e do sulfito (figura 1). Os processos de polpação diferem no rendimento e na qualidade do produto, e para os métodos químicos, nos produtos químicos utilizados e na proporção que pode ser recuperada para reutilização.
Figura 1. Capacidades mundiais de celulose, por tipo de celulose
Despolpação Mecânica
As pastas mecânicas são produzidas triturando a madeira contra uma pedra ou entre placas de metal, separando assim a madeira em fibras individuais. A ação de cisalhamento quebra as fibras de celulose, de modo que a polpa resultante é mais fraca do que as polpas separadas quimicamente. A celulose de união de lignina a hemicelulose não se dissolve; apenas amolece, permitindo que as fibras sejam retiradas da matriz da madeira. O rendimento (proporção da madeira original na celulose) costuma ser superior a 85%. Alguns métodos mecânicos de polpação também usam produtos químicos (ou seja, as polpas químico-mecânicas); seus rendimentos são menores, pois removem mais materiais não celulósicos.
Na polpação de madeira moída (SGW), o método mecânico mais antigo e historicamente mais comum, as fibras são removidas de toras curtas pressionando-as contra um cilindro abrasivo rotativo. Na polpação mecânica do refinador (RMP, figura 2), que ganhou popularidade depois de se tornar comercialmente viável na década de 1960, lascas de madeira ou serragem são alimentadas através do centro de um refinador de disco, onde são trituradas em pedaços mais finos à medida que são empurradas para fora barras e ranhuras progressivamente mais estreitas. (Na figura 2, os refinadores estão colocados no meio da imagem e seus grandes motores estão à esquerda. Os cavacos são fornecidos pelos tubos de grande diâmetro e a polpa sai pelos menores.) Uma modificação do RMP é a polpação termomecânica (TMP ), em que os cavacos são vaporizados antes e durante o refino, geralmente sob pressão.
Figura 2. Polpa mecânica do refinador
Um dos primeiros métodos de produção de polpas químico-mecânicas envolvia toras pré-cozidas no vapor antes de fervê-las em licores de polpação química e, em seguida, moê-las em moedores de pedra para produzir polpas de “madeira química”. A polpação químico-mecânica moderna usa refinadores de disco com tratamento químico (por exemplo, bissulfito de sódio, hidróxido de sódio) antes, durante ou após o refino. As pastas produzidas desta maneira são referidas como pastas químico-mecânicas (CMP) ou pastas químico-termomecânicas (CTMP), dependendo se o refino foi realizado à pressão atmosférica ou elevada. Variações especializadas de CTMP foram desenvolvidas e patenteadas por várias organizações.
Polpação Química e Recuperação
As pastas químicas são produzidas pela dissolução química da lignina entre as fibras de madeira, permitindo assim que as fibras se separem relativamente intactas. Como a maioria dos componentes não fibrosos da madeira é removida nesses processos, os rendimentos são geralmente da ordem de 40 a 55%.
Na polpação química, os cavacos e os produtos químicos em solução aquosa são cozidos juntos em um recipiente de pressão (digestor, figura 3) que pode ser operado em batelada ou continuamente. No cozimento em batelada, o digestor é enchido com cavacos através de uma abertura superior, os produtos químicos de digestão são adicionados e o conteúdo é cozido em temperatura e pressão elevadas. Terminado o cozimento, a pressão é liberada, “soprando” a polpa deslignificada para fora do digestor e para um tanque de retenção. A sequência é então repetida. Na digestão contínua, os cavacos pré-cozidos são alimentados no digestor a uma taxa contínua. Lascas e produtos químicos são misturados na zona de impregnação na parte superior do digestor e, em seguida, passam pela zona de cozimento superior, zona de cozimento inferior e zona de lavagem antes de serem soprados para o tanque de sopro.
Figura 3. Digestor kraft contínuo, com transportador de cavacos em construção
Biblioteca Canfor
Os produtos químicos de digestão são recuperados na maioria das operações químicas de polpação atualmente. Os principais objetivos são recuperar e reconstituir os produtos químicos da digestão do licor de cozimento gasto e recuperar a energia térmica pela queima do material orgânico dissolvido da madeira. O vapor e a eletricidade resultantes suprem algumas, se não todas, as necessidades energéticas da fábrica.
Polpação de Sulfato e Recuperação
O processo de sulfato produz uma polpa mais forte e escura do que outros métodos e requer recuperação química para competir economicamente. O método evoluiu a partir da polpação de soda (que utiliza apenas hidróxido de sódio para a digestão) e começou a ganhar destaque na indústria nas décadas de 1930 a 1950 com o desenvolvimento do branqueamento com dióxido de cloro e processos de recuperação química, que também produziam vapor e energia para a fábrica. O desenvolvimento de metais à prova de corrosão, como o aço inoxidável, para lidar com os ambientes ácidos e alcalinos das fábricas de celulose também desempenhou um papel importante.
A mistura de cozimento (licor branco) é hidróxido de sódio (NaOH, “cáustico”) e sulfeto de sódio (Na2S). A polpação kraft moderna geralmente é realizada em digestores contínuos geralmente revestidos com aço inoxidável (figura 3). A temperatura do digestor é elevada lentamente até aproximadamente 170°C e mantida nesse nível por aproximadamente 3 a 4 horas. A polpa (denominada pasta marrom por causa de sua cor) é peneirada para remover a madeira crua, lavada para remover a mistura de cozimento gasta (agora licor negro) e enviada para a planta de branqueamento ou para a sala de máquinas de celulose. A madeira não cozida é devolvida ao digestor ou enviada para a caldeira de força para ser queimada.
O licor negro coletado do digestor e dos lavadores de massa marrom contém matéria orgânica dissolvida cuja composição química exata depende da espécie de madeira despolpada e das condições de cozimento. O licor é concentrado em evaporadores até conter menos de 40% de água, sendo então pulverizado na caldeira de recuperação. O componente orgânico é consumido como combustível, gerando calor que é recuperado na parte superior do forno como vapor de alta temperatura. O componente inorgânico não queimado se acumula no fundo da caldeira como um cheiro derretido. O smelt flui para fora do forno e é dissolvido em uma solução cáustica fraca, produzindo “licor verde” contendo principalmente Na dissolvido2S e carbonato de sódio (Na2CO3). Este licor é bombeado para uma planta de recaustificação, onde é clarificado, então reagido com cal apagada
(Ca(OH)2), formando NaOH e carbonato de cálcio (CaCO3). O licor branco é filtrado e armazenado para uso posterior. CaCO3 é enviado para um forno de cal, onde é aquecido para regenerar a cal (CaO).
Polpa Sulfito e Recuperação
A polpação com sulfito dominou a indústria do final de 1800 até meados de 1900, mas o método usado durante essa época era limitado pelos tipos de madeira que podiam ser despolpados e pela poluição criada pela descarga de licor de cozimento residual não tratado em cursos d'água. Métodos mais novos superaram muitos desses problemas, mas a polpação de sulfito é agora um pequeno segmento do mercado de celulose. Embora a polpação com sulfito geralmente use digestão ácida, existem variações neutras e básicas.
O licor de cozimento de ácido sulfuroso (H2SO3) e íon bissulfito (HSO3-) é preparado no local. Enxofre elementar é queimado para produzir dióxido de enxofre (SO2), que passa por uma torre de absorção que contém água e uma das quatro bases alcalinas (CaCO3, a base sulfito original, Na2CO3, hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) ou hidróxido de amônio (NH4OH)) que produzem o ácido e o íon e controlam suas proporções. A polpação de sulfito é geralmente realizada em digestores de batelada revestidos de tijolos. Para evitar reações indesejadas, o digestor é aquecido lentamente a uma temperatura máxima de 130 a 140°C e os cavacos são cozidos por um longo tempo (6 a 8 horas). À medida que a pressão do digestor aumenta, o dióxido de enxofre gasoso (SO2) é drenado e remisturado com o ácido de cozimento cru. Quando restar aproximadamente 1 a 1.5 horas de tempo de cozimento, o aquecimento é interrompido e a pressão é diminuída pela purga de gás e vapor. A polpa é soprada para um tanque de retenção, depois lavada e peneirada.
A mistura de digestão gasta, chamada de licor vermelho, pode ser usada para recuperação de calor e química para todas as operações, exceto à base de bissulfito de cálcio. Para polpação de sulfito à base de amônia, o licor vermelho diluído é primeiro removido para remover o SO residual2, então concentrado e queimado. O gás de combustão contendo SO2 é resfriado e passado por uma torre de absorção onde a amônia fresca se combina com ela para regenerar o licor de cozimento. Por fim, o licor é filtrado, fortificado com SO fresco2 e armazenado. A amônia não pode ser recuperada porque é convertida em nitrogênio e água na caldeira de recuperação.
Na polpação de sulfito à base de magnésio, a queima do licor de polpação concentrado fornece óxido de magnésio (MgO) e SO2, que são facilmente recuperados. Nenhum cheiro é produzido neste processo; em vez disso, o MgO é coletado do gás de combustão e abafado com água para produzir hidróxido de magnésio (Mg(OH)2). ENTÃO2 é resfriado e combinado com o Mg(OH)2 em uma torre de absorção para reconstituir o licor de cozimento. O bissulfito de magnésio (Mg(HSO3)2) é então fortificado com SO fresco2 e armazenado. A recuperação de 80 a 90% dos produtos químicos de cozimento é possível.
A recuperação do licor de cozimento de sulfito à base de sódio é mais complicada. O licor esgotado concentrado é incinerado e aproximadamente 50% do enxofre é convertido em SO2. O restante do sódio e enxofre é coletado no fundo da caldeira de recuperação como um cheiro de Na2S e Na2CO3. O cheiro é dissolvido para produzir licor verde, que é convertido em bissulfito de sódio (NaHSO3) em várias etapas. O NaHSO3 é fortificado e armazenado. O processo de regeneração produz gases de enxofre reduzido, em particular o sulfeto de hidrogênio (H2S)
Bleaching
O branqueamento é um processo de vários estágios que refina e ilumina a polpa crua. O objetivo é dissolver (pastas químicas) ou modificar (pastas mecânicas) a lignina de cor marrom que não foi removida durante a polpação, mantendo a integridade das fibras da polpa. Uma fábrica produz celulose personalizada variando a ordem, a concentração e o tempo de reação dos agentes de branqueamento.
Cada etapa de branqueamento é definida pelo seu agente de branqueamento, pH (acidez), temperatura e duração (tabela 1). Após cada estágio de branqueamento, a polpa pode ser lavada com soda cáustica para remover os produtos químicos usados no branqueamento e a lignina dissolvida antes de passar para o próximo estágio. Após o último estágio, a polpa é bombeada através de uma série de peneiras e limpadores para remover quaisquer contaminantes como sujeira ou plástico. Em seguida, é concentrado e encaminhado para armazenamento.
Tabela 1. Agentes clareadores e suas condições de uso
|
Símbolo |
Concentração |
pH |
Consistência* |
Temperatura |
Tempo (h) |
|
|
Cloro (Cl2) |
C |
2.5-8 |
2 |
3 |
20-60 |
0.5-1.5 |
|
Hidróxido de sódio (NaOH) |
E |
1.5-4.2 |
11 |
10-12 |
<80 |
1-2 |
|
Dióxido de cloro (ClO2) |
D |
~1 |
0-6 |
10-12 |
60-75 |
2-5 |
|
Hipoclorito de sódio (NaOCl) |
H |
1-2 |
9-11 |
10-12 |
30-50 |
0.5-3 |
|
Oxigênio (O2) |
O |
1.2-1.9 |
7-8 |
25-33 |
90-130 |
0.3-1 |
|
Peróxido de hidrogênio (H2O2) |
P |
0.25 |
10 |
12 |
35-80 |
4 |
|
O ozônio (O3) |
Z |
0.5-3.5 |
2-3 |
35-55 |
20-40 |
<0.1 |
|
Lavagem ácida (SO2) |
A |
4-6 |
1.8-5 |
1.5 |
30-50 |
0.25 |
|
ditionito de sódio (NaS2O4) |
Y |
1-2 |
5.5-8 |
4-8 |
60-65 |
1-2 |
* Concentração de fibra em solução aquosa.
Historicamente, a sequência de branqueamento mais comum usada para produzir celulose kraft branqueada de qualidade comercial é baseada no processo CEDED de cinco estágios (consulte a tabela 1 para a definição dos símbolos). As duas primeiras etapas do branqueamento completam o processo de deslignificação e são consideradas extensões da polpação. Devido a preocupações ambientais sobre orgânicos clorados em efluentes de fábricas de celulose, muitas fábricas substituem o dióxido de cloro (ClO2) para uma porção do cloro (Cl2) usado na primeira etapa do clareamento (CDEDED) e usar oxigênio (O2) pré-tratamento durante a primeira extração cáustica (CDEODE). A tendência atual na Europa e na América do Norte é a substituição completa por ClO2 (por exemplo, DEDED) ou eliminação de ambos Cl2 e ClO2. Onde ClO2 é usado, dióxido de enxofre (SO2) é adicionado durante a fase final de lavagem como um “anticloro” para parar o ClO2 reação e controlar o pH. Sequências de branqueamento sem cloro recém-desenvolvidas (por exemplo, OAZQP, OQPZP, onde Q = quelação) usam enzimas, O2, ozônio (O3), peróxido de hidrogênio (H2O2), perácidos e agentes quelantes, como o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). O branqueamento totalmente sem cloro foi adotado em oito fábricas em todo o mundo em 1993. Como esses métodos mais novos eliminam as etapas de branqueamento ácido, a lavagem ácida é uma adição necessária aos estágios iniciais do branqueamento kraft para permitir a remoção de metais ligados à celulose.
As polpas de sulfito são geralmente mais fáceis de branquear do que as polpas kraft devido ao seu menor teor de lignina. Sequências curtas de branqueamento (por exemplo, CEH, DCEHD, P, HP, EPOP) podem ser usadas para a maioria dos tipos de papel. Para polpas de sulfito de grau solúvel usadas na produção de rayon, celofane e assim por diante, tanto a hemicelulose quanto a lignina são removidas, exigindo sequências de branqueamento mais complexas (por exemplo, C1C2ECHDA). A lavagem ácida final é tanto para controle de metais quanto para propósitos de anticloro. A carga de efluentes para polpas de sulfito de grau de dissolução é muito maior porque grande parte da madeira bruta é consumida (rendimento típico de 50%) e mais água é usada.
O termo brilho é usado para descrever o branqueamento de polpas mecânicas e outras polpas de alto rendimento, porque elas são branqueadas pela destruição de grupos cromóforos sem dissolução da lignina. Os agentes clareadores incluem H2O2 e/ou hidrossulfito de sódio (NaS2O4). Historicamente, o hidrossulfito de zinco (ZnS2O4) era comumente usado, mas foi amplamente eliminado por causa de sua toxicidade no efluente. Agentes quelantes são adicionados antes do branqueamento para neutralizar quaisquer íons metálicos, evitando assim a formação de sais coloridos ou a decomposição de H2O2. A eficácia do branqueamento mecânico da pasta depende da espécie de madeira. Madeiras duras (por exemplo, álamo e choupo) e madeiras macias (por exemplo, abeto e bálsamo) com baixo teor de lignina e extrativos podem ser branqueadas para um nível de brilho mais alto do que o pinho e o cedro, mais resinosos.
Operações de Papel Reciclado
O uso de resíduos ou papel reciclado como matéria-prima para a produção de celulose aumentou durante as últimas décadas, e algumas fábricas de papel dependem quase completamente de resíduos de papel. Em alguns países, os resíduos de papel são separados de outros resíduos domésticos na fonte antes de serem recolhidos. Em outros países, a separação por grau (por exemplo, papelão ondulado, papel de jornal, papel de alta qualidade, misto) ocorre em usinas especiais de reciclagem.
O papel reciclado pode ser repolpado em um processo relativamente suave que usa água e, às vezes, NaOH. Pequenos pedaços de metal e plásticos podem ser separados durante e/ou após a repolpação, usando uma corda de detritos, ciclones ou centrifugação. Agentes de enchimento, colas e resinas são removidos em uma etapa de limpeza soprando ar através da pasta de celulose, às vezes com a adição de agentes floculantes. A espuma contém os produtos químicos indesejados e é removida. A polpa pode ser destintada usando uma série de etapas de lavagem que podem ou não incluir o uso de produtos químicos (isto é, derivados de ácidos graxos surfactantes) para dissolver as impurezas remanescentes e agentes de branqueamento para branquear a polpa. O branqueamento tem a desvantagem de poder reduzir o comprimento da fibra e, portanto, diminuir a qualidade final do papel. Os produtos químicos de branqueamento usados na produção de celulose reciclada são geralmente semelhantes aos usados em operações de branqueamento para pastas mecânicas. Após as operações de repolpação e destintagem, a produção de chapas segue de forma muito semelhante à da pasta de fibra virgem.
Produção e Conversão de Folhas: Celulose de Mercado, Papel, Cartão
Os produtos finais das fábricas de celulose e papel dependem do processo de polpação e podem incluir celulose de mercado e vários tipos de produtos de papel ou papelão. Por exemplo, a polpa mecânica relativamente fraca é convertida em produtos de uso único, como jornais e lenços de papel. A celulose Kraft é convertida em produtos de papel multiuso, como papel de carta de alta qualidade, livros e sacolas de supermercado. A polpa de sulfito, que é principalmente celulose, pode ser usada em uma série de diversos produtos finais, incluindo papel especial, rayon, filme fotográfico, TNT, plásticos, adesivos e até mesmo sorvetes e misturas para bolos. As polpas químico-mecânicas são excepcionalmente rígidas, ideais para o suporte estrutural necessário para embalagens de papelão ondulado. As fibras da pasta de papel reciclado são geralmente mais curtas, menos flexíveis e menos permeáveis à água e, portanto, não podem ser usadas para produtos de papel de alta qualidade. O papel reciclado é, portanto, usado principalmente para a produção de produtos de papel macio, como lenços de papel, papel higiênico, toalhas de papel e guardanapos.
Para produzir celulose de mercado, a polpa de celulose geralmente é peneirada mais uma vez e sua consistência ajustada (4 a 10%) antes de estar pronta para a máquina de celulose. A polpa é então espalhada em uma tela de metal móvel ou malha plástica (conhecida como “tela”) na “parte úmida” da máquina de celulose, onde o operador monitora a velocidade da tela em movimento e o teor de água da polpa ( figura 1; as prensas e a tampa do secador podem ser vistas no canto superior esquerdo; nas fábricas modernas, os operadores passam muito tempo nas salas de controle). Água e filtrado são puxados através do fio, deixando uma teia de fibras. A folha de celulose é passada por uma série de rolos rotativos (“prensas”) que espremem a água e o ar até que a consistência da fibra seja de 40 a 45%. A folha é então flutuada através de uma sequência de vários andares de secadores de ar quente até que a consistência seja de 90 a 95%. Finalmente, a folha contínua de celulose é cortada em pedaços e empilhada em fardos. Os fardos de celulose são compactados, embalados e embalados em fardos para armazenamento e transporte.
Figura 1. Extremidade úmida da máquina de celulose mostrando manta de fibra no arame.
Biblioteca Canfor
Embora semelhante em princípio à fabricação de folhas de celulose, a fabricação de papel é consideravelmente mais complexa. Algumas fábricas usam uma variedade de pastas diferentes para otimizar a qualidade do papel (por exemplo, uma mistura de madeira dura, madeira macia, kraft, sulfito, polpas mecânicas ou recicladas). Dependendo do tipo de pasta utilizada, é necessária uma série de passos antes de formar a folha de papel. Geralmente, a polpa de mercado seca é reidratada, enquanto a polpa de alta consistência do armazenamento é diluída. As fibras de celulose podem ser batidas para aumentar a área de ligação de fibras e, assim, melhorar a resistência da folha de papel. A polpa é então misturada com aditivos “wet-end” (tabela 1) e passada por um conjunto final de peneiras e limpadores. A polpa está então pronta para a máquina de papel.
Tabela 1. Aditivos para fabricação de papel
|
aditivos |
Localização aplicada |
Finalidade e/ou exemplos de agentes específicos |
|
Aditivos mais usados |
||
|
Talco |
Nós tendemos |
Controle de pitch (evita deposição e acúmulo |
|
Dióxido de titânio |
Nós tendemos |
Pigmento (ilumina a folha, melhora a impressão) |
|
“Alúmen” (Al2(SO4)3) |
Nós tendemos |
Precipita o dimensionamento da resina nas fibras |
|
Colher |
Nós tendemos |
Dimensionamento interno (resistir à penetração de líquidos) |
|
Argila (caulim) |
Úmido / seco |
Preenchimento (tornar mais brilhante, mais suave, mais opaco) |
|
Amido |
Úmido / seco |
Dimensionamento da superfície (resistir à penetração de líquidos) |
|
corantes e |
Úmido / seco |
por exemplo, corantes ácidos, básicos ou diretos, lacas coloridas, |
|
Látex |
final seco |
Adesivo (folha de reforço, aditivos de ligação ao papel, |
|
Outros aditivos |
||
|
Slimicidas |
Nós tendemos |
por exemplo, tionas, tiazóis, tiocianatos, hiocarbamatos, tióis, isotiazolinonas, |
|
Antiespumantes |
Nós tendemos |
por exemplo, óleo de pinho, óleo combustível, óleos reciclados, silicones, álcoois |
|
tratamento de fio |
Nós tendemos |
por exemplo, imidazóis, butil diglicol, acetona, terebintina, |
|
Molhado e seco |
Nós tendemos |
por exemplo, resinas de formaldeído, epicloridrina, glioxal, |
|
Revestimentos, |
final seco |
por exemplo, hidróxido de alumínio, acetato de polivinila, |
|
Outros |
Úmido / seco |
Inibidores de corrosão, dispersantes, à prova de chamas, |
O espalhador de fluxo e a caixa de entrada distribuem uma fina suspensão (1 a 3%) de celulose refinada em um fio móvel (semelhante a uma máquina de celulose, só que a uma velocidade muito maior, às vezes superior a 55 km/h) que transforma as fibras em uma folha fina de feltro. A folha passa por uma série de rolos de prensagem até a seção de secagem, onde uma série de rolos aquecidos a vapor evapora a maior parte da água restante. As pontes de hidrogênio entre as fibras se desenvolveram completamente neste estágio. Finalmente, o papel é calandrado e enrolado. A calandragem é o processo pelo qual a superfície do papel é alisada e sua espessura reduzida. A folha de papel calandrada e seca é enrolada em uma bobina, rotulada e transportada para o depósito (figura 2; observe os resíduos de papel sob a bobina e o painel de controle do operador aberto). Os aditivos “dry-end” podem ser adicionados antes da calandragem na máquina de papel ou em operações de revestimento “fora da máquina” separadas no setor de conversão da indústria.
Figura 2. Extremidade seca de uma máquina de papel mostrando a bobina de papel cheia e o operador usando o cortador de ar para cortar a extremidade.
George Astrakianakis
Uma variedade de produtos químicos é usada no processo de fabricação de papel para fornecer ao papel características de superfície e propriedades de folha específicas. Os aditivos mais comumente usados (tabela 1) são normalmente usados no nível percentual, embora alguns, como argila e talco, possam contribuir com até 40% do peso seco de certos papéis. A Tabela 1 também indica a diversidade de aditivos químicos que podem ser usados para fins de produção e produtos específicos; alguns deles são usados em concentrações muito baixas (por exemplo, slimicidas são adicionados à água de processo em partes por milhão).
O processo de fabricação de papelão é semelhante ao de fabricação de papel ou celulose. Uma suspensão de polpa e água é dispersa em um fio móvel, a água é removida e a folha é seca e armazenada em rolo. O processo difere na forma como a folha é formada para dar espessura, na combinação de várias camadas e no processo de secagem. A placa pode ser feita de folhas simples ou multicamadas com ou sem núcleo. As folhas são geralmente de celulose kraft de alta qualidade (ou mistura kraft e CTMP), enquanto o núcleo é feito de uma mistura de celulose semiquímica e reciclada de baixo custo ou de celulose totalmente reciclada e outros resíduos. Revestimentos, barreiras de vapor e múltiplas camadas são adicionados de acordo com o uso final para proteger o conteúdo da água e danos físicos.
Geração de Energia e Tratamento de Água
Além da recuperação de licor, as fábricas de celulose recuperam uma parte significativa da energia da queima de resíduos e subprodutos do processo em caldeiras de força. Materiais como casca, resíduos de madeira e lodo seco coletados de sistemas de tratamento de efluentes podem ser queimados para fornecer vapor para alimentar geradores elétricos.
As fábricas de celulose e papel consomem grandes quantidades de água potável. Uma fábrica de celulose kraft branqueada de 1,000 toneladas por dia pode usar mais de 150 milhões de litros de água por dia; uma fábrica de papel ainda mais. Para evitar efeitos adversos nos equipamentos da fábrica e manter a qualidade do produto, a água de entrada deve ser tratada para remover contaminantes, bactérias e minerais. Vários tratamentos são aplicados dependendo da qualidade da água de entrada. Leitos de sedimentação, filtros, floculantes, cloro e resinas de troca iônica são usados para tratar a água antes de ser usada no processo. A água que é usada nas caldeiras de energia e recuperação é ainda tratada com removedores de oxigênio e inibidores de corrosão, como hidrazina e morfolina, para evitar a formação de depósitos nos tubos da caldeira, reduzir a corrosão do metal e evitar o transporte de água para a turbina a vapor .
Produção Química e de Subprodutos
Como muitos produtos químicos de branqueamento são reativos e perigosos para o transporte, eles são produzidos no local ou nas proximidades. Dióxido de cloro (ClO2), hipoclorito de sódio (NaOCl) e perácidos são sempre produzidos no local, enquanto o cloro (Cl2) e hidróxido de sódio ou cáustico (NaOH) são geralmente produzidos fora do local. O tall oil, produto derivado da resina e dos ácidos graxos extraídos durante o cozimento kraft, pode ser refinado no local ou fora dele. A terebintina, um subproduto kraft de fração mais leve, é frequentemente coletada e concentrada no local e refinada em outro lugar.
Dióxido de cloro
Dióxido de cloro (ClO2) é um gás amarelo-esverdeado altamente reativo. É tóxico e corrosivo, explode em altas concentrações (10%) e é rapidamente reduzido a Cl2 E O2 na presença de luz ultravioleta. Deve ser preparado como um gás diluído e armazenado como um líquido diluído, impossibilitando o transporte a granel.
ClO2 é gerado pela redução do clorato de sódio (Na2ClO3) com SO2, metanol, sal ou ácido clorídrico. O gás que sai do reator é condensado e armazenado como uma solução líquida a 10%. ClO moderno2 geradores operam com eficiência de 95% ou mais, e a pequena quantidade de Cl2 produzido será coletado ou eliminado do gás de ventilação. Reações secundárias podem ocorrer dependendo da pureza dos meios de dosagem, da temperatura e de outras variáveis do processo. Os subprodutos são devolvidos ao processo e os produtos químicos usados são neutralizados e encaminhados para o esgoto.
Hipoclorito de sódio
O hipoclorito de sódio (NaOCl) é produzido pela combinação de Cl2 com uma solução diluída de NaOH. É um processo simples e automatizado que quase não requer intervenção. O processo é controlado mantendo a concentração cáustica tal que o Cl residual2 no vaso de processo é minimizado.
Cloro e Cáustica
Cloro (Cl2), usado como agente de branqueamento desde o início de 1800, é um gás altamente reativo, tóxico e de cor verde que se torna corrosivo quando a umidade está presente. O cloro é geralmente fabricado pela eletrólise da salmoura (NaCl) em Cl2 e NaOH em instalações regionais e transportados para o cliente como um líquido puro. Três métodos são usados para produzir Cl2 em escala industrial: a célula de mercúrio, a célula de diafragma, e o desenvolvimento mais recente, a célula de membrana. Cl2 é sempre produzido no ânodo. Em seguida, é resfriado, purificado, seco, liquefeito e transportado para a fábrica. Em fábricas de celulose grandes ou remotas, instalações locais podem ser construídas, e o Cl2 pode ser transportado como um gás.
A qualidade do NaOH depende de qual dos três processos é usado. No antigo método de célula de mercúrio, o sódio e o mercúrio se combinam para formar um amálgama que é decomposto com água. O NaOH resultante é quase puro. Uma das deficiências desse processo é que o mercúrio contamina o local de trabalho e tem resultado em sérios problemas ambientais. O NaOH produzido a partir da célula do diafragma é removido com a salmoura gasta e concentrado para permitir que o sal cristalize e se separe. O amianto é usado como o diafragma. O NaOH mais puro é produzido em células de membrana. Uma membrana à base de resina semipermeável permite que os íons de sódio passem sem salmoura ou íons de cloro e se combinem com a água adicionada à câmara do cátodo para formar NaOH puro. O gás hidrogênio é um subproduto de cada processo. Geralmente é tratado e usado em outros processos ou como combustível.
Produção de óleo de pinho
A polpação Kraft de espécies altamente resinosas, como pinho, produz sabões de sódio de resina e ácidos graxos. O sabão é coletado dos tanques de armazenamento de licor negro e dos tanques de escumação de sabão que estão localizados no trem do evaporador do processo de recuperação química. O sabão refinado ou o tall oil podem ser usados como aditivo de combustível, agente de controle de poeira, estabilizador de estradas, aglutinante de pavimentos e fluxo para telhados.
Na planta de processamento, o sabão é armazenado em tanques primários para permitir que o licor negro assente no fundo. O sabão sobe e transborda para um segundo tanque de armazenamento. O ácido sulfúrico e o sabão decantado são alimentados em um reator, aquecidos a 100°C, agitados e então deixados em repouso. Depois de assentar durante a noite, o tall oil bruto é decantado em um recipiente de armazenamento e deixado em repouso por mais um dia. A fração superior é considerada resina líquida seca e é bombeada para armazenamento, pronta para embarque. A lignina cozida na fração inferior se tornará parte do lote subsequente. O ácido sulfúrico gasto é bombeado para um tanque de armazenamento, e qualquer lignina arrastada é depositada no fundo. A lignina deixada no reator é concentrada por vários cozimentos, dissolvida em soda cáustica 20% e retornada ao tanque primário de sabão. Periodicamente, o licor negro coletado e a lignina residual de todas as fontes são concentrados e queimados como combustível.
Recuperação de terebintina
Os gases dos digestores e o condensado dos evaporadores de licor negro podem ser coletados para recuperação da terebintina. Os gases são condensados, combinados e depois retirados da terebintina, que é recondensada, recolhida e enviada para um decantador. A fração superior do decantador é retirada e enviada para armazenamento, enquanto a fração inferior é reciclada para o decapante. A terebintina bruta é armazenada separadamente do resto do sistema de coleta porque é nociva e inflamável e geralmente é processada fora do local. Todos os gases não condensáveis são coletados e incinerados nas caldeiras de força, no forno de cal ou em um forno dedicado. A terebintina pode ser processada para uso em cânfora, resinas sintéticas, solventes, agentes de flotação e inseticidas.
Riscos e controles ocupacionais
A Tabela 1 fornece uma visão geral dos tipos de exposições que podem ser esperadas em cada área de operações de papel e celulose. Embora as exposições possam ser listadas como específicas para determinados processos de produção, as exposições a funcionários de outras áreas também podem ocorrer dependendo das condições climáticas, proximidade de fontes de exposição e se trabalham em mais de uma área de processo (por exemplo, controle de qualidade, mão de obra em geral piscina e pessoal de manutenção).
Tabela 1. Riscos potenciais à saúde e segurança na produção de celulose e papel, por área de processo
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área de processo |
Risco de segurança |
Riscos físicos |
Perigos químicos |
Perigos biológicos |
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Preparação de madeira |
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Lagoa de toras |
Afogamento; Equipamento móvel; |
Barulho; vibração; frio; aquecer |
Escape do motor |
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quarto de madeira |
Pontos de nip; escorregando, caindo |
Barulho; vibração |
Terpenos e outros extratos de madeira; Poeira de madeira |
Bactérias; fungos |
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triagem de chip |
Pontos de nip; escorregando, caindo |
Barulho; vibração |
Terpenos e outros extratos de madeira; Poeira de madeira |
Bactérias; fungos |
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Pátio de cavacos |
Pontos de nip; Equipamento móvel |
Barulho; vibração; frio; aquecer |
Escape do motor; terpenos e outros extratos de madeira; Poeira de madeira |
Bactérias; fungos |
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Polpação |
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pedra de chão |
escorregando, caindo |
Barulho; campos elétricos e magnéticos; alta umidade |
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RMP, CMP, CTMP |
escorregando, caindo |
Barulho; campos elétricos e magnéticos; alta umidade |
Cozimento de produtos químicos e subprodutos; terpenos e outros extratos de madeira; Poeira de madeira |
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polpação de sulfato |
escorregando, caindo |
Barulho; alta umidade; aquecer |
Ácidos e álcalis; produtos químicos e subprodutos para cozinhar; gases de enxofre reduzidos; terpenos |
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recuperação de sulfato |
Explosões; pontos de aperto; Deslizamento, |
Barulho; aquecer; vapor |
Ácidos e álcalis; amianto; cinza; produtos químicos e subprodutos para cozinhar; combustíveis; reduzido |
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polpação de sulfito |
escorregando, caindo |
Barulho; alta umidade; aquecer |
Ácidos e álcalis; produtos químicos e subprodutos para cozinhar; dióxido de enxofre; terpenos e outros extratos de madeira; Poeira de madeira |
|
|
recuperação de sulfito |
Explosões; pontos de aperto; Deslizamento, |
Barulho; aquecer; vapor |
Ácidos e álcalis; amianto; cinza; produtos químicos e subprodutos para cozinhar; combustíveis; dióxido de enxofre |
|
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Repolpagem/desintingimento |
escorregando, caindo |
Ácidos e álcalis; produtos químicos de branqueamento e subprodutos; corantes e tintas; poeira de celulose/papel; slimicidas; solventes |
Bactérias |
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Bleaching |
escorregando, caindo |
Barulho; alta umidade; aquecer |
Produtos químicos de branqueamento e subprodutos; slimicidas; terpenos e outros extratos de madeira |
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Formação de folhas e |
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Máquina de celulose |
Pontos de nip; escorregando, caindo |
Barulho; vibração; Alto |
Ácidos e álcalis; produtos químicos de branqueamento e subprodutos; floculante; poeira de celulose/papel; slimicidas; solventes |
Bactérias |
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Máquina de papel |
Pontos de nip; escorregando, caindo |
Barulho; vibração; Alto |
Ácidos e álcalis; produtos químicos de branqueamento e subprodutos; corantes e tintas; floculante; Papel de celulose |
Bactérias |
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Acabamento |
Pontos de nip; Equipamento móvel |
Ruído |
Ácidos e álcalis; corantes e tintas; floculante; |
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Armazém |
Equipamento móvel |
Combustíveis; exaustão do motor; pó de celulose/papel |
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Outras operações |
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A geração de energia |
Pontos de nip; escorregando, caindo |
Barulho; vibração; elétrico e |
Amianto; cinza; combustíveis; terpenos e outros extratos de madeira; Poeira de madeira |
Bactérias; fungos |
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Tratamento de água |
Drowning |
Produtos químicos de branqueamento e subprodutos |
Bactérias |
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Tratamento de efluentes |
Drowning |
Produtos químicos de branqueamento e subprodutos; floculante; gases de enxofre reduzido |
Bactérias |
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Dióxido de cloro |
Explosões; escorregando, caindo |
Produtos químicos de branqueamento e subprodutos |
Bactérias |
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recuperação de terebintina |
escorregando, caindo |
Cozimento de produtos químicos e subprodutos; gases de enxofre reduzidos; terpenos e outros extratos de madeira |
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Produção de óleo alto |
Ácidos e álcalis; produtos químicos e subprodutos para cozinhar; gases de enxofre reduzidos; terpenos e outros extratos de madeira |
RMP = refino de polpação mecânica; CMP = polpação químico-mecânica; CTMP = polpação químico-termomecânica.
A exposição aos riscos potenciais listados na tabela 1 provavelmente dependerá da extensão da automação da planta. Historicamente, a produção industrial de celulose e papel era um processo semiautomático que exigia muita intervenção manual. Em tais instalações, os operadores se sentariam em painéis abertos adjacentes aos processos para visualizar os efeitos de suas ações. As válvulas na parte superior e inferior de um digestor de batelada seriam abertas manualmente e, durante os estágios de enchimento, os gases no digestor seriam deslocados pelos cavacos de entrada (figura 1). Os níveis químicos seriam ajustados com base na experiência e não na amostragem, e os ajustes do processo dependeriam da habilidade e conhecimento do operador, o que às vezes causava transtornos. Por exemplo, a supercloração da celulose exporia os trabalhadores a jusante a níveis elevados de agentes de branqueamento. Na maioria das fábricas modernas, o progresso de bombas e válvulas controladas manualmente para controladas eletronicamente permite a operação remota. A demanda por controle de processo dentro de tolerâncias estreitas exigiu computadores e estratégias de engenharia sofisticadas. Salas de controle separadas são usadas para isolar os equipamentos eletrônicos do ambiente de produção de celulose e papel. Conseqüentemente, os operadores geralmente trabalham em salas de controle com ar-condicionado que oferecem proteção contra ruído, vibração, temperatura, umidade e exposições químicas inerentes às operações da fábrica. Outros controles que melhoraram o ambiente de trabalho são descritos abaixo.
Figura 1. Tampa de abertura do trabalhador no digestor batch controlado manualmente.
Arquivo MacMillan Bloedel
Riscos de segurança, incluindo pontos de pressão, superfícies molhadas, equipamentos móveis e alturas, são comuns em todas as operações de celulose e papel. Proteções ao redor de transportadores móveis e peças de máquinas, limpeza rápida de derramamentos, superfícies de passagem que permitem a drenagem e grades de proteção em passarelas adjacentes às linhas de produção ou em altura são essenciais. Procedimentos de bloqueio devem ser seguidos para manutenção de transportadores de cavacos, rolos de máquinas de papel e todas as outras máquinas com partes móveis. Os equipamentos móveis utilizados no armazenamento de cavacos, áreas de embarque e desembarque, armazenamento e outras operações devem ter proteção contra capotamento, boa visibilidade e buzinas; as faixas de tráfego para veículos e pedestres devem ser claramente marcadas e sinalizadas.
Ruído e calor também são perigos onipresentes. O principal controle de engenharia são os gabinetes do operador, conforme descrito acima, geralmente disponíveis nas áreas de preparação de madeira, polpação, branqueamento e formação de chapas. Também estão disponíveis cabines fechadas com ar-condicionado para equipamentos móveis usados na pilha de cavacos e outras operações de pátio. Fora desses recintos, os trabalhadores geralmente precisam de proteção auditiva. O trabalho em processo quente ou áreas externas e em operações de manutenção de embarcações exige que os trabalhadores sejam treinados para reconhecer sintomas de estresse por calor; nessas áreas, o cronograma de trabalho deve permitir períodos de aclimatação e descanso. O clima frio pode criar riscos de congelamento em trabalhos ao ar livre, bem como condições de nevoeiro perto de pilhas de cavacos, que permanecem quentes.
A madeira, seus extratos e microrganismos associados são específicos das operações de preparo da madeira e das fases iniciais da polpação. O controle das exposições dependerá da operação em particular e pode incluir cabines do operador, fechamento e ventilação de serras e transportadores, bem como armazenamento de cavacos fechado e baixo estoque de cavacos. O uso de ar comprimido para limpar o pó de madeira cria altas exposições e deve ser evitado.
As operações de polpação química apresentam a oportunidade de exposição a produtos químicos de digestão, bem como subprodutos gasosos do processo de cozimento, incluindo compostos de enxofre reduzidos (polpa kraft) e oxidados (polpa sulfito) e compostos orgânicos voláteis. A formação de gás pode ser influenciada por diversas condições operacionais: a espécie de madeira utilizada; a quantidade de madeira despolpada; a quantidade e concentração de licor branco aplicado; a quantidade de tempo necessária para a polpação; e temperatura máxima atingida. Além das válvulas automáticas de fechamento do digestor e das salas de controle do operador, outros controles para essas áreas incluem ventilação de exaustão local em digestores em batelada e tanques de sopro, capazes de ventilar na taxa de liberação dos gases do recipiente; pressão negativa em caldeiras de recuperação e sulfito-SO2 torres de ácido para evitar vazamentos de gás; compartimentos completos ou parciais ventilados sobre lavadores pós-digestão; monitores contínuos de gás com alarmes onde podem ocorrer vazamentos; e planejamento e treinamento de resposta a emergências. Os operadores que coletam amostras e realizam testes devem estar cientes do potencial de exposição ácida e cáustica no processo e fluxos de resíduos, e a possibilidade de reações colaterais, como gás sulfeto de hidrogênio (H2S) produção se o licor negro da polpação kraft entrar em contato com ácidos (por exemplo, em esgotos).
Em áreas de recuperação química, produtos químicos de processo ácidos e alcalinos e seus subprodutos podem estar presentes em temperaturas acima de 800°C. As responsabilidades do trabalho podem exigir que os trabalhadores entrem em contato direto com esses produtos químicos, tornando as roupas pesadas uma necessidade. Por exemplo, os trabalhadores varrem os respingos de cheiro derretido que se acumulam na base das caldeiras, arriscando-se assim a queimaduras químicas e térmicas. Os trabalhadores podem ser expostos à poeira quando o sulfato de sódio é adicionado ao licor negro concentrado, e qualquer vazamento ou abertura liberará gases nocivos (e potencialmente fatais) de enxofre reduzido. O potencial para uma explosão de água com cheiro sempre existe ao redor da caldeira de recuperação. Vazamentos de água nas paredes dos tubos da caldeira resultaram em várias explosões fatais. As caldeiras de recuperação devem ser desligadas a qualquer indicação de vazamento, e procedimentos especiais devem ser implementados para a transferência do cheiro. O carregamento de cal e outros materiais cáusticos deve ser feito com transportadores fechados e ventilados, elevadores e silos de armazenamento.
Nas fábricas de branqueamento, os operadores de campo podem ser expostos aos agentes de branqueamento, bem como orgânicos clorados e outros subprodutos. As variáveis do processo, como resistência química do branqueamento, teor de lignina, temperatura e consistência da polpa, são constantemente monitoradas, com operadores coletando amostras e realizando testes de laboratório. Devido aos perigos de muitos dos agentes de branqueamento usados, monitores de alarme contínuo devem estar instalados, respiradores de escape devem ser distribuídos a todos os funcionários e os operadores devem ser treinados em procedimentos de resposta a emergências. Os gabinetes dossel com ventilação de exaustão dedicada são controles de engenharia padrão encontrados no topo de cada torre de branqueamento e estágio de lavagem.
Exposições químicas na sala de máquinas de uma fábrica de celulose ou papel incluem o arraste químico da planta de branqueamento, os aditivos para fabricação de papel e a mistura química nas águas residuais. Poeiras (celulose, cargas, revestimentos) e fumaças de exaustão de equipamentos móveis estão presentes nas operações de secagem e acabamento. A limpeza entre as execuções do produto pode ser feita com solventes, ácidos e álcalis. Os controles nesta área podem incluir fechamento completo sobre o secador de folhas; fechamento ventilado das áreas onde os aditivos são descarregados, pesados e misturados; uso de aditivos em forma líquida em vez de em pó; uso de tintas e corantes à base de água em vez de à base de solvente; e eliminando o uso de ar comprimido para limpar papel aparado e usado.
A produção de papel em fábricas de papel reciclado é geralmente mais empoeirada do que a produção de papel convencional usando celulose recém-produzida. A exposição a micro-organismos pode ocorrer desde o início (coleta e separação do papel) até o final (produção do papel) da cadeia produtiva, mas a exposição a produtos químicos é menos importante do que na produção de papel convencional.
As fábricas de celulose e papel empregam um extenso grupo de manutenção para atender seus equipamentos de processo, incluindo carpinteiros, eletricistas, mecânicos de instrumentos, isoladores, maquinistas, pedreiros, mecânicos, carpinteiros, pintores, encanadores, mecânicos de refrigeração, funileiros e soldadores. Juntamente com suas exposições comerciais específicas (consulte o Processamento de metal e trabalho de metal e Ocupações capítulos), esses profissionais podem estar expostos a qualquer um dos perigos relacionados ao processo. À medida que as operações da fábrica se tornaram mais automatizadas e fechadas, as operações de manutenção, limpeza e garantia de qualidade tornaram-se as mais expostas. As paradas de fábrica para limpar vasos e máquinas são motivo de preocupação especial. Dependendo da organização da fábrica, essas operações podem ser realizadas por pessoal interno de manutenção ou produção, embora seja comum a subcontratação de pessoal não pertencente à fábrica, que pode ter menos serviços de saúde e segurança ocupacional.
Além das exposições de processo, as operações da fábrica de celulose e papel acarretam algumas exposições dignas de nota para o pessoal de manutenção. Como as operações de polpação, recuperação e caldeira envolvem alto calor, o amianto foi usado extensivamente para isolar tubos e vasos. O aço inoxidável é frequentemente usado em vasos e tubulações durante as operações de polpação, recuperação e branqueamento e, até certo ponto, na fabricação de papel. A soldagem deste metal é conhecida por gerar vapores de cromo e níquel. Durante as paradas de manutenção, sprays à base de cromo podem ser aplicados para proteger o piso e as paredes das caldeiras de recuperação da corrosão durante as operações de inicialização. As medições de qualidade do processo na linha de produção são frequentemente feitas usando medidores infravermelhos e de radioisótopos. Embora os medidores sejam geralmente bem protegidos, os mecânicos de instrumentos que os atendem podem estar expostos à radiação.
Algumas exposições especiais também podem ocorrer entre os funcionários em outras operações de suporte da fábrica. Trabalhadores de caldeiras de energia lidam com cascas, resíduos de madeira e lodo do sistema de tratamento de efluentes. Nas fábricas mais antigas, os trabalhadores removem as cinzas do fundo das caldeiras e depois as vedam aplicando uma mistura de amianto e cimento ao redor da grade da caldeira. Em caldeiras de força modernas, esse processo é automatizado. Quando o material é alimentado na caldeira com um nível de umidade muito alto, os trabalhadores podem ser expostos a retornos de produtos de combustão incompleta. Os trabalhadores responsáveis pelo tratamento da água podem estar expostos a produtos químicos como cloro, hidrazina e várias resinas. Por causa da reatividade do ClO2, o ClO2 o gerador geralmente está localizado em uma área restrita e o operador está estacionado em uma sala de controle remoto com excursões para coletar amostras e fazer a manutenção do filtro de bolo de sal. Clorato de sódio (um oxidante forte) usado para gerar ClO2 pode tornar-se perigosamente inflamável se for derramado sobre qualquer material orgânico ou combustível e depois secar. Todos os derramamentos devem ser umedecidos antes que qualquer trabalho de manutenção possa prosseguir, e todo o equipamento deve ser completamente limpo depois. Roupas molhadas devem ser mantidas molhadas e separadas das roupas de rua, até serem lavadas.
Lesões e Doenças Não Malignas
Lesões
Apenas estatísticas limitadas estão disponíveis sobre as taxas de acidentes em geral neste setor. Em comparação com outras indústrias manufatureiras, a taxa de acidentes em 1990 na Finlândia estava abaixo da média; no Canadá, as taxas de 1990 a 1994 foram semelhantes às de outras indústrias; nos Estados Unidos, a taxa de 1988 estava ligeiramente acima da média; na Suécia e na Alemanha, as taxas foram 25% e 70% acima da média (OIT 1992; Conselho de Compensação dos Trabalhadores da Colúmbia Britânica 1995).
Os fatores de risco mais comumente encontrados para acidentes graves e fatais na indústria de celulose e papel são os próprios equipamentos de fabricação de papel e o tamanho e peso extremos dos fardos e rolos de celulose ou papel. Em um estudo do governo dos Estados Unidos de 1993 sobre fatalidades ocupacionais de 1979 a 1984 em fábricas de celulose, papel e papelão (Departamento de Comércio dos EUA, 1993), 28% foram devidas a trabalhadores presos em ou entre rolos ou equipamentos rotativos (“pontos de pressão” ) e
18% foram devido a trabalhadores esmagados por queda ou queda de objetos, especialmente rolos e fardos. Outras causas de múltiplas mortes incluíram eletrocussão, sulfeto de hidrogênio e inalação de outros gases tóxicos, queimaduras térmicas/químicas massivas e um caso de exaustão pelo calor. O número de acidentes graves associados a máquinas de papel diminuiu com a instalação de equipamentos mais novos em alguns países. No setor de conversão, tornou-se mais comum o trabalho repetitivo e monótono, e o uso de equipamentos mecanizados com maiores velocidades e forças. Embora não haja dados específicos do setor disponíveis, espera-se que este setor tenha maiores taxas de lesões por esforço excessivo associadas ao trabalho repetitivo.
Doenças não malignas
Os problemas de saúde mais bem documentados encontrados pelos trabalhadores da fábrica de celulose são distúrbios respiratórios agudos e crônicos (Torén, Hagberg e Westberg 1996). A exposição a concentrações extremamente altas de cloro, dióxido de cloro ou dióxido de enxofre pode ocorrer como resultado de um vazamento ou outro distúrbio do processo. Os trabalhadores expostos podem desenvolver lesão pulmonar aguda induzida por produtos químicos com inflamação grave das vias aéreas e liberação de fluido nos espaços aéreos, exigindo hospitalização. A extensão do dano depende da duração e intensidade da exposição e do gás específico envolvido. Se o trabalhador sobreviver ao episódio agudo, pode ocorrer uma recuperação completa. No entanto, em incidentes de exposição menos intensos (também geralmente como resultado de distúrbios ou derramamentos de processo), a exposição aguda ao cloro ou ao dióxido de cloro pode desencadear o desenvolvimento subsequente de asma. Esta asma induzida por irritantes foi registrada em numerosos relatos de casos e estudos epidemiológicos recentes, e as evidências atuais indicam que ela pode persistir por muitos anos após o incidente de exposição. Trabalhadores expostos de forma semelhante que não desenvolvem asma podem apresentar irritação nasal persistentemente aumentada, tosse, respiração ofegante e redução nas taxas de fluxo de ar. Os trabalhadores com maior risco para esses incidentes de exposição incluem trabalhadores de manutenção, trabalhadores de fábricas de branqueamento e trabalhadores de construção em fábricas de celulose. Altos níveis de exposição ao dióxido de cloro também causam irritação nos olhos e a sensação de ver halos ao redor das luzes.
Alguns estudos de mortalidade indicaram aumento do risco de morte por doenças respiratórias entre trabalhadores de fábricas de celulose expostos a dióxido de enxofre e pó de papel (Jäppinen e Tola 1990; Torén, Järvholm e Morgan 1989). Sintomas respiratórios aumentados também foram relatados em trabalhadores de fábricas de sulfito que são cronicamente expostos a baixos níveis de dióxido de enxofre (Skalpe 1964), embora o aumento da obstrução do fluxo de ar normalmente não seja relatado entre as populações de fábricas de celulose em geral. Sintomas de irritação respiratória também são relatados por trabalhadores expostos a altas concentrações de terpenos no ar em processos de recuperação de terebintina frequentemente presentes em fábricas de celulose. Pó de papel macio também foi relatado como associado ao aumento da asma e doença pulmonar obstrutiva crônica (Torén, Hagberg e Westberg 1996).
A exposição a microrganismos, especialmente em torno de lascas de madeira e pilhas de resíduos, descascadores e prensas de lodo, cria um risco aumentado de reações de hipersensibilidade nos pulmões. As evidências para isso parecem estar limitadas a relatos de casos isolados de pneumonite de hipersensibilidade, que pode levar a cicatrizes pulmonares crônicas. A bagaçose, ou pneumonite de hipersensibilidade associada à exposição a microrganismos termofílicos e ao bagaço (subproduto da cana-de-açúcar), ainda é observada em usinas que utilizam o bagaço como fibra.
Outros riscos respiratórios comumente encontrados na indústria de papel e celulose incluem fumaça de solda de aço inoxidável e amianto (consulte “Amianto”, “Níquel” e “Cromo” em outras partes do enciclopédia). Os trabalhadores de manutenção são o grupo com maior probabilidade de estar em risco com essas exposições.
Compostos de enxofre reduzido (incluindo sulfeto de hidrogênio, dimetil dissulfetos e mercaptanos) são potentes irritantes oculares e podem causar dores de cabeça e náuseas em alguns trabalhadores. Esses compostos têm limiares de odor muito baixos (faixa de ppb) em indivíduos não expostos anteriormente; no entanto, entre os trabalhadores de longa data na indústria, os limiares de odor são consideravelmente mais altos. Concentrações na faixa de 50 a 200 ppm produzem fadiga olfativa e os indivíduos não conseguem mais detectar o odor característico de “ovos podres”. Em concentrações mais altas, a exposição resultará em inconsciência, paralisia respiratória e morte. Fatalidades associadas à exposição a compostos de enxofre reduzido em espaços confinados ocorreram em fábricas de celulose.
Foi relatado que a mortalidade cardiovascular aumenta em trabalhadores de celulose e papel, com algumas evidências de resposta à exposição sugerindo uma possível ligação com a exposição a compostos de enxofre reduzido (Jäppinen 1987; Jäppinen e Tola 1990). No entanto, outras causas para esse aumento da mortalidade podem incluir exposição ao ruído e trabalho em turnos, ambos associados ao aumento do risco de doença isquêmica do coração em outras indústrias.
Os problemas de pele encontrados pelos trabalhadores das fábricas de celulose e papel incluem queimaduras químicas e térmicas agudas e dermatite de contato (irritante e alérgica). Trabalhadores de fábricas de celulose em fábricas de processo kraft freqüentemente sofrem queimaduras alcalinas na pele como resultado do contato com licores de polpação quentes e pastas de hidróxido de cálcio do processo de recuperação. A dermatite de contato é relatada com mais frequência entre fábricas de papel e trabalhadores de conversão, pois muitos dos aditivos, agentes antiespumantes, biocidas, tintas e colas usados na fabricação de papel e produtos de papel são irritantes e sensibilizadores primários da pele. A dermatite pode ocorrer devido à exposição aos próprios produtos químicos ou ao manuseio de papel ou produtos de papel recém-tratados.
O ruído é um perigo significativo em toda a indústria de papel e celulose. O Departamento do Trabalho dos EUA estimou que níveis de ruído acima de 85 dBA foram encontrados em mais de 75% das fábricas nas indústrias de papel e produtos afins, em comparação com 49% das fábricas de manufatura em geral, e que mais de 40% dos trabalhadores foram expostos regularmente a níveis de ruído acima de 85 dBA (Departamento de Comércio dos EUA 1983). Os níveis de ruído em torno de máquinas de papel, trituradores e caldeiras de recuperação tendem a ficar bem acima de 90 dBA. As operações de conversão também tendem a gerar altos níveis de ruído. A redução da exposição do trabalhador ao redor das máquinas de papel geralmente é tentada pelo uso de salas de controle fechadas. Na conversão, onde o operador geralmente fica próximo à máquina, esse tipo de medida de controle raramente é usado. No entanto, onde as máquinas de conversão foram fechadas, isso resultou em menor exposição à poeira de papel e ao ruído.
A exposição excessiva ao calor é encontrada por trabalhadores de fábricas de papel que trabalham em áreas de máquinas de papel, com temperaturas de 60°C sendo registradas, embora não haja estudos sobre os efeitos da exposição ao calor nessa população disponíveis na literatura científica publicada.
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Câncer
Exposições a numerosas substâncias designadas pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC) como carcinógenos conhecidos, prováveis e possíveis podem ocorrer nas operações de celulose e papel. O amianto, conhecido por causar câncer de pulmão e mesotelioma, é usado para isolar tubulações e caldeiras. O talco é amplamente utilizado como aditivo para papel e pode ser contaminado com amianto. Outros aditivos de papel, incluindo corantes à base de benzidina, formaldeído e epicloridrina, são considerados prováveis carcinógenos humanos. Compostos hexavalentes de cromo e níquel, gerados na soldagem de aço inoxidável, são conhecidos como cancerígenos pulmonares e nasais. O pó de madeira foi recentemente classificado pela IARC como um conhecido carcinógeno, baseado principalmente em evidências de câncer nasal entre trabalhadores expostos ao pó de madeira de lei (IARC, 1995). Escape de diesel, hidrazina, estireno, óleos minerais, fenóis clorados e dioxinas e radiação ionizante são outros carcinógenos prováveis ou possíveis que podem estar presentes nas operações da fábrica.
Poucos estudos epidemiológicos específicos para as operações de celulose e papel foram conduzidos e indicam poucos resultados consistentes. As classificações de exposição nesses estudos frequentemente usam a ampla categoria industrial “papel e celulose”, e mesmo as classificações mais específicas agrupam trabalhadores por tipos de celulose ou grandes áreas de fábrica. Os três estudos de coorte na literatura até o momento envolveram menos de 4,000 trabalhadores cada. Vários grandes estudos de coorte estão atualmente em andamento, e a IARC está coordenando um estudo multicêntrico internacional que provavelmente incluirá dados de mais de 150,000 trabalhadores de papel e celulose, permitindo análises de exposição muito mais específicas. Este artigo revisará o conhecimento disponível a partir de estudos publicados até o momento. Informações mais detalhadas podem ser obtidas em revisões publicadas anteriormente pela IARC (1980, 1987 e 1995) e por Torén, Persson e Wingren (1996). Os resultados para neoplasias pulmonares, estomacais e hematológicas estão resumidos na tabela 1.
Tabela 1. Resumo dos estudos sobre câncer de pulmão, câncer de estômago, linfoma e leucemia em trabalhadores de papel e celulose
|
Extração |
Localização |
Tipo de |
Pulmão |
Estômago |
linfoma |
Leucemia |
|
Sulfito |
Finlândia |
C |
0.9 |
1.3 |
X / X |
X |
|
Sulfito |
ESTADOS UNIDOS |
C |
1.1 |
0.7 |
- |
0.9 |
|
Sulfito |
ESTADOS UNIDOS |
C |
0.8 |
1.5 |
1.3 / X |
0.7 |
|
Sulfito |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
0.9 |
2.2 * |
2.7*/X |
1.3 |
|
Sulfato |
Finlândia |
C |
0.9 |
0.9 |
0/0 |
X |
|
Sulfato |
ESTADOS UNIDOS |
C |
0.8 |
1.0 |
2.1/0 |
0.2 |
|
Sulfato |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
1.1 |
1.9 |
1.1 / 4.1 * |
1.7 |
|
Cloro |
Finlândia |
C |
3.0 * |
- |
- |
- |
|
Sulfito/papel |
Suécia |
CR |
- |
2.8 * |
- |
- |
|
pó de papel |
Localização: Canadá |
CR |
2.0 * |
- |
- |
- |
|
Fábrica de papel |
Finlândia |
C |
2.0 * |
1.7 |
X / X |
- |
|
Fábrica de papel |
Suécia |
C |
0.7 * |
- |
- |
- |
|
Fábrica de papel |
ESTADOS UNIDOS |
C |
0.8 |
2.0 |
- |
2.4 |
|
Fábrica de papel |
Suécia |
CR |
1.6 |
- |
- |
- |
|
Fábrica de papel |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
1.3 |
0.9 |
X / 1.4 |
1.4 |
|
moinho de placa |
Finlândia |
C |
2.2 * |
0.6 |
X / X |
X |
|
usina |
Finlândia |
C |
0.5 |
2.1 |
- |
- |
|
Manutenção |
Finlândia |
C |
1.3 |
0.3 * |
1.0 / X |
1.5 |
|
Manutenção |
Suécia |
CR |
2.1 * |
0.8 |
- |
- |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
C |
0.9 |
1.2 |
0.7 / X |
1.8 |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
C |
0.8 |
1.2 |
1.7 / X |
0.5 |
|
Polpa e papel |
Suécia |
CR |
0.8 |
1.3 |
1.8 |
1.1 |
|
Polpa e papel |
Suécia |
CR |
- |
- |
2.2/0 |
- |
|
Polpa e papel |
Suécia |
CR |
1.1 |
0.6 |
- |
- |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
CR |
1.2 * |
- |
- |
- |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
CR |
1.1 |
- |
- |
- |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
CR |
- |
- |
—/4.0 |
- |
|
Polpa e papel |
Localização: Canadá |
PM |
- |
1.2 |
3.8*/— |
- |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
1.5 * |
0.5 |
4.4/4.5 |
2.3 |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
0.9 |
1.7 * |
1.6/1.0 |
1.1 |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
0.9 |
1.2 |
1.5 / 1.9 * |
1.4 |
|
Polpa e papel |
ESTADOS UNIDOS |
PM |
- |
1.7 * |
1.4 |
1.6 * |
C = estudo de coorte, CR = estudo caso-referente, PM = estudo de mortalidade proporcional.
* Estatisticamente significativo. § = Quando relatado separadamente, LNH = linfoma não Hodgkin e HD = doença de Hodgkin. X = 0 ou 1 caso relatado, nenhuma estimativa de risco calculada, — = Nenhum dado relatado.
Uma estimativa de risco superior a 1.0 significa que o risco é aumentado, e uma estimativa de risco abaixo de 1.0 indica risco reduzido.
Fonte: Adaptado de Torén, Persson e Wingren 1996.
Cânceres do Sistema Respiratório
Trabalhadores de manutenção em fábricas de papel e celulose apresentam um risco aumentado de câncer de pulmão e mesoteliomas malignos, provavelmente por causa de sua exposição ao amianto. Um estudo sueco mostrou um risco três vezes maior de mesotelioma pleural entre os trabalhadores de papel e celulose (Malker et al. 1985). Quando a exposição foi analisada mais detalhadamente, 71% dos casos foram expostos ao amianto, a maioria trabalhando na manutenção da fábrica. Aumentos no risco de câncer de pulmão entre trabalhadores de manutenção também foram demonstrados em fábricas de celulose e papel suecas e finlandesas (Torén, Sällsten e Järvholm 1991; Jäppinen et al. 1987).
No mesmo estudo finlandês, um risco duas vezes maior de câncer de pulmão também foi observado entre os trabalhadores de fábricas de papel e de papelão. Os pesquisadores fizeram um estudo subsequente restrito a trabalhadores de fábricas de celulose expostos a compostos de cloro e descobriram um risco três vezes maior de câncer de pulmão.
Poucos outros estudos de trabalhadores de papel e celulose mostraram riscos aumentados de câncer de pulmão. Um estudo canadense mostrou um risco aumentado entre aqueles expostos ao pó de papel (Siemiatycki et al. 1986), e estudos americanos e suecos mostraram riscos aumentados entre trabalhadores de fábricas de papel (Milham e Demers 1984; Torén, Järvholm e Morgan 1989).
Cânceres gastrointestinais
O aumento do risco de câncer de estômago foi indicado em muitos estudos, mas os riscos não estão claramente associados a nenhuma área; portanto, a exposição relevante é desconhecida. O status socioeconômico e os hábitos alimentares também são fatores de risco para câncer de estômago e podem ser fatores de confusão; esses fatores não foram levados em consideração em nenhum dos estudos revisados.
A associação entre câncer gástrico e polpa e papel foi vista pela primeira vez em um estudo nos Estados Unidos na década de 1970 (Milham e Demers 1984). O risco foi ainda maior, quase o dobro, quando os trabalhadores do sulfito foram examinados separadamente. Os trabalhadores americanos de sulfito e madeira também foram encontrados em um estudo posterior para correr um risco aumentado de câncer de estômago (Robinson, Waxweiller e Fowler 1986). Um risco da mesma magnitude foi encontrado em um estudo sueco entre trabalhadores de fábricas de celulose e papel de uma área onde apenas celulose sulfito era produzida (Wingren et al. 1991). Trabalhadores americanos de fábricas de papel, papelão e celulose nos estados de New Hampshire e Washington tiveram uma mortalidade aumentada por câncer de estômago (Schwartz 1988; Milham 1976). Os sujeitos eram provavelmente uma mistura de sulfitos, sulfatos e trabalhadores de fábricas de papel. Em um estudo sueco, a mortalidade triplicada devido ao câncer de estômago foi encontrada em um grupo composto por trabalhadores de fábricas de papel e sulfito (Wingren, Kling e Axelson 1985). A maioria dos estudos sobre papel e celulose relatou excesso de câncer de estômago, embora alguns não.
Devido ao pequeno número de casos, a maioria dos estudos de outros cânceres gastrointestinais são inconclusivos. Um risco aumentado de câncer de cólon entre os trabalhadores no processo de sulfato e na produção de papelão foi relatado em um estudo finlandês (Jäppinen et al. 1987), bem como entre os trabalhadores de papel e celulose dos Estados Unidos (Solet et al. 1989). A incidência de câncer do trato biliar na Suécia entre 1961 e 1979 foi relacionada com dados ocupacionais do Censo Nacional de 1960 (Malker et al. 1986). Foi identificada uma incidência aumentada de câncer da vesícula biliar entre os trabalhadores da fábrica de papel do sexo masculino. Riscos aumentados de câncer pancreático foram observados em alguns estudos de trabalhadores de fábricas de papel e sulfitos (Milham e Demers 1984; Henneberger, Ferris e Monson 1989), bem como no amplo grupo de trabalhadores de papel e celulose (Pickle e Gottlieb 1980; Wingren e outros 1991). Esses achados não foram comprovados em outros estudos.
Malignidades Hematológicas
A questão dos linfomas entre trabalhadores de fábricas de celulose e papel foi originalmente abordada em um estudo norte-americano da década de 1960, onde um risco quatro vezes maior de doença de Hodgkin foi encontrado entre trabalhadores de celulose e papel (Milham e Hesser 1967). Em um estudo subsequente, a mortalidade entre trabalhadores de fábricas de celulose e papel no estado de Washington entre 1950 e 1971 foi investigada, e um risco dobrado de doença de Hodgkin e mieloma múltiplo foi observado (Milham 1976). Esse estudo foi seguido por outro que analisava a mortalidade entre membros de sindicatos de celulose e papel nos Estados Unidos e no Canadá (Milham e Demers 1984). Ele mostrou um risco quase três vezes maior de linfossarcoma e sarcoma de células reticulares entre os trabalhadores do sulfito, enquanto os trabalhadores do sulfato tiveram um risco quatro vezes maior de doença de Hodgkin. Em um estudo de coorte nos EUA, observou-se que os trabalhadores do sulfato tinham um risco duplo de linfossarcoma e reticulossarcoma (Robinson, Waxweiller e Fowler 1986).
Em muitos dos estudos onde foi possível investigar a ocorrência de linfomas malignos, foi encontrado um risco aumentado (Wingren et al. 1991; Persson et al. 1993). Uma vez que o risco aumentado ocorre tanto em trabalhadores de fábricas de sulfato quanto de sulfito, isso aponta para uma fonte comum de exposição. Nos departamentos de triagem e picagem, as exposições são bastante semelhantes. A força de trabalho está exposta a pó de madeira, terpenos e outros compostos extraíveis da madeira. Além disso, ambos os processos de polpação branqueiam com cloro, que tem o potencial de criar subprodutos orgânicos clorados, incluindo pequenas quantidades de dioxinas.
Em comparação com os linfomas, os estudos sobre leucemias mostram padrões menos consistentes e as estimativas de risco são menores.
Outras malignidades
Entre os trabalhadores das fábricas de papel dos EUA com exposição presumida ao formaldeído, quatro casos de câncer do trato urinário foram encontrados após 30 anos de latência, embora apenas um fosse esperado (Robinson, Waxweiller e Fowler, 1986). Todos esses indivíduos trabalharam nas áreas de secagem de papel das fábricas de papel.
Em um estudo de caso-controle de Massachusetts, os tumores do sistema nervoso central na infância foram associados a uma ocupação paterna não especificada como trabalhador de uma fábrica de papel e celulose (Kwa e Fine 1980). Os autores consideraram sua observação como um evento aleatório. No entanto, em três estudos subsequentes, também foram encontrados riscos aumentados (Johnson et al. 1987; Nasca et al. 1988; Kuijten, Bunin e Nass 1992). Em estudos da Suécia e da Finlândia, foram observados riscos duas a três vezes maiores de tumores cerebrais entre trabalhadores de fábricas de papel e celulose.
Questões ambientais e de saúde pública
Como a indústria de celulose e papel é uma grande consumidora de recursos naturais (ou seja, madeira, água e energia), ela pode ser uma das principais contribuintes para os problemas de poluição da água, do ar e do solo e tem sido objeto de grande escrutínio nos últimos anos. Essa preocupação parece justificada, considerando a quantidade de poluentes da água gerada por tonelada de celulose (por exemplo, 55 kg de demanda biológica de oxigênio, 70 kg de sólidos suspensos e até 8 kg de compostos organoclorados) e a quantidade de celulose produzida globalmente anualmente (cerca de 180 milhões de toneladas em 1994). Além disso, apenas cerca de 35% do papel usado é reciclado, e os resíduos de papel são os principais contribuintes para o total de resíduos sólidos mundiais (cerca de 150 milhões de 500 milhões de toneladas anualmente).
Historicamente, o controle da poluição não era considerado no projeto de fábricas de celulose e papel. Muitos dos processos utilizados na indústria foram desenvolvidos com pouca preocupação em minimizar o volume de efluentes e a concentração de poluentes. Desde a década de 1970, as tecnologias de redução da poluição tornaram-se componentes integrais do projeto de fábricas na Europa, América do Norte e outras partes do mundo. A Figura 1 ilustra as tendências durante o período de 1980 a 1994 nas fábricas canadenses de celulose e papel em resposta a algumas dessas preocupações ambientais: aumento do uso de resíduos de madeira e papel reciclável como fontes de fibras; e diminuição da demanda de oxigênio e compostos orgânicos clorados em águas residuais.
Figura 1. Indicadores ambientais em fábricas canadenses de celulose e papel, 1980 a 1994, mostrando o uso de resíduos de madeira e papel reciclável na produção e demanda biológica de oxigênio (BOD) e compostos organoclorados (AOX) em efluentes de águas residuais.
Este artigo discute as principais questões ambientais associadas ao processo de celulose e papel, identifica as fontes de poluição dentro do processo e descreve brevemente as tecnologias de controle, incluindo tratamento externo e modificações na planta. Questões decorrentes de resíduos de madeira e fungicidas anti-lixívia são tratadas com mais detalhes no capítulo Madeira.
Questões de Poluição do Ar
As emissões atmosféricas de compostos de enxofre oxidados das fábricas de celulose e papel causaram danos à vegetação, e as emissões de compostos de enxofre reduzido geraram reclamações sobre odores de “ovo podre”. Estudos entre residentes de comunidades de fábricas de celulose, em particular crianças, mostraram efeitos respiratórios relacionados a emissões de partículas e irritação da membrana mucosa e dor de cabeça, provavelmente relacionados a compostos de enxofre reduzidos. Dos processos de polpação, aqueles com maior potencial para causar problemas de poluição do ar são os métodos químicos, em particular a polpação kraft.
Os óxidos de enxofre são emitidos nas taxas mais altas de operações de sulfito, especialmente aquelas que usam bases de cálcio ou magnésio. As principais fontes incluem sopros de digestores em batelada, evaporadores e preparação de licor, com operações de lavagem, peneiramento e recuperação contribuindo com quantidades menores. Os fornos de recuperação da Kraft também são uma fonte de dióxido de enxofre, assim como as caldeiras de força que usam carvão ou óleo com alto teor de enxofre como combustível.
Compostos de enxofre reduzido, incluindo sulfeto de hidrogênio, metil mercaptano, sulfeto de dimetil e dissulfeto de dimetil, estão quase exclusivamente associados à polpação kraft e dão a essas fábricas seu odor característico. As principais fontes incluem o forno de recuperação, sopro do digestor, válvulas de alívio do digestor e respiradouros do lavador, embora evaporadores, tanques de fundição, fornos de cal e águas residuais também possam contribuir. Algumas operações de sulfito usam ambientes redutores em seus fornos de recuperação e podem ter problemas de odor reduzido de enxofre associados.
Os gases sulfurosos emitidos pela caldeira de recuperação são melhor controlados reduzindo as emissões na fonte. Os controles incluem oxidação do licor negro, redução da sulfidez do licor, caldeiras de recuperação de baixo odor e operação adequada do forno de recuperação. Gases sulfurosos do sopro do digestor, válvulas de alívio do digestor e evaporação do licor podem ser coletados e incinerados - por exemplo, no forno de cal. Os gases de combustão podem ser coletados usando lavadores.
Os óxidos de nitrogênio são produzidos como produtos de combustão de alta temperatura e podem surgir em qualquer fábrica com caldeira de recuperação, caldeira de força ou forno de cal, dependendo das condições de operação. A formação de óxidos de nitrogênio pode ser controlada regulando temperaturas, proporções ar-combustível e tempo de residência na zona de combustão. Outros compostos gasosos são contribuintes menores para a poluição do ar da fábrica (por exemplo, monóxido de carbono da combustão incompleta, clorofórmio das operações de branqueamento e compostos orgânicos voláteis do alívio do digestor e evaporação do licor).
As partículas surgem principalmente das operações de combustão, embora os tanques de dissolução de cheiros também possam ser uma fonte menor. Mais de 50% do particulado da fábrica de celulose é muito fino (menos de 1 μm de diâmetro). Este material fino inclui sulfato de sódio (Na2SO4) e carbonato de sódio (Na2CO3) de fornos de recuperação, fornos de cal e tanques de dissolução de fundição, e NaCl de subprodutos da queima de toras que foram armazenadas em água salgada. As emissões do forno de cal incluem uma quantidade significativa de partículas grossas devido ao arrastamento de sais de cálcio e sublimação de compostos de sódio. O particulado grosso também pode incluir cinzas volantes e produtos de combustão orgânica, especialmente de caldeiras de força. A redução das concentrações de partículas pode ser conseguida passando os gases de combustão através de precipitadores eletrostáticos ou purificadores. Inovações recentes na tecnologia de caldeiras de energia incluem incineradores de leito fluidizado que queimam em temperaturas muito altas, resultam em uma conversão de energia mais eficiente e permitem a queima de resíduos de madeira menos uniformes.
Questões de Poluição da Água
Águas residuais contaminadas de fábricas de celulose e papel podem causar a morte de organismos aquáticos, permitir a bioacumulação de compostos tóxicos em peixes e prejudicar o sabor da água potável a jusante. Os efluentes de efluentes de celulose e papel são caracterizados com base em características físicas, químicas ou biológicas, sendo as mais importantes o teor de sólidos, a demanda de oxigênio e a toxicidade.
O teor de sólidos das águas residuais é normalmente classificado com base na fração que está suspensa (versus dissolvida), a fração de sólidos suspensos que é sedimentável e as frações voláteis de ambos. A fração sedimentável é a mais questionável, pois pode formar uma densa manta de lodo próximo ao ponto de descarga, que esgota rapidamente o oxigênio dissolvido na água receptora e permite a proliferação de bactérias anaeróbicas que geram metano e gases de enxofre reduzido. Embora os sólidos não sedimentáveis sejam geralmente diluídos pela água receptora e, portanto, menos preocupantes, eles podem transportar compostos orgânicos tóxicos para os organismos aquáticos. Os sólidos suspensos descarregados das fábricas de celulose e papel incluem partículas de casca, fibra de madeira, areia, cascalho de trituradores mecânicos de celulose, aditivos para fabricação de papel, resíduos de licor, subprodutos de processos de tratamento de água e células microbianas de operações de tratamento secundário.
Derivados de madeira dissolvidos nos licores de polpação, incluindo oligossacarídeos, açúcares simples, derivados de lignina de baixo peso molecular, ácido acético e fibras de celulose solubilizadas, são os principais contribuintes para a demanda biológica de oxigênio (BOD) e a demanda química de oxigênio (COD). Os compostos que são tóxicos para os organismos aquáticos incluem orgânicos clorados (AOX; do branqueamento, especialmente polpa kraft); ácidos de resina; ácidos graxos insaturados; álcoois diterpênicos (especialmente de descascamento e polpação mecânica); juvabiones (especialmente de sulfito e polpação mecânica); produtos de degradação de lignina (especialmente da polpação de sulfito); orgânicos sintéticos, como slimicidas, óleos e graxas; e produtos químicos de processo, aditivos para fabricação de papel e metais oxidados. Os orgânicos clorados têm sido uma preocupação particular, porque são extremamente tóxicos para os organismos marinhos e podem bioacumular. Este grupo de compostos, incluindo os policlorados dibenzo-p-dioxinas, têm sido o principal impulso para minimizar o uso de cloro no branqueamento de celulose.
A quantidade e fontes de sólidos suspensos, demanda de oxigênio e descargas tóxicas dependem do processo (tabela 1). Devido à solubilização de extrativos de madeira com pouca ou nenhuma recuperação química e de ácido resinoso, tanto a polpação de sulfito quanto a de CTMP geram efluentes altamente tóxicos com alta DBO. As fábricas da Kraft historicamente usavam mais cloro para o branqueamento e seus efluentes eram mais tóxicos; no entanto, efluentes de fábricas kraft que eliminaram Cl2 no clareamento e uso de tratamento secundário geralmente exibem pouca toxicidade aguda, se houver, e a toxicidade subaguda foi bastante reduzida.
Tabela 1. Total de sólidos suspensos e DBO associados ao efluente não tratado (bruto) de vários processos de polpação
|
Processo de polpação |
Total de Sólidos Suspensos (kg/tonelada) |
DBO (kg/tonelada) |
|
Madeira subterrânea |
50-70 |
10-20 |
|
TMP |
45-50 |
25-50 |
|
CTMP |
50-55 |
40-95 |
|
Kraft, não branqueado |
20-25 |
15-30 |
|
Kraft, branqueado |
70-85 |
20-50 |
|
Sulfito, baixo rendimento |
30-90 |
40-125 |
|
Sulfito, de alto rendimento |
90-95 |
140-250 |
|
Destintagem, não tecido |
175-180 |
10-80 |
|
Resíduos de papel |
110-115 |
5-15 |
Os sólidos suspensos tornaram-se menos problemáticos porque a maioria dos moinhos utiliza clarificação primária (por exemplo, sedimentação por gravidade ou flotação por ar dissolvido), que remove 80 a 95% dos sólidos sedimentáveis. Tecnologias secundárias de tratamento de águas residuais, como lagoas aeradas, sistemas de lodo ativado e filtragem biológica, são usadas para reduzir BOD, COD e compostos orgânicos clorados no efluente.
Modificações no processo da planta para reduzir sólidos sedimentáveis, BOD e toxicidade incluem descascamento a seco e transporte de toras, melhor peneiramento de cavacos para permitir cozimento uniforme, deslignificação estendida durante a polpação, mudanças nas operações de recuperação química da digestão, tecnologias alternativas de branqueamento, lavagem de polpa de alta eficiência, recuperação de fibra de água branca e melhor contenção de derramamento. No entanto, transtornos de processo (particularmente se resultarem em esgoto intencional de licores) e mudanças operacionais (particularmente o uso de madeira não temperada com maior porcentagem de extrativos) ainda podem causar surtos periódicos de toxicidade.
Uma estratégia de controle de poluição relativamente recente para eliminar totalmente a poluição da água é o conceito de “fábrica fechada”. Essas usinas são uma alternativa atraente em locais que carecem de grandes fontes de água para atuar como fluxos de abastecimento de processo ou recebimento de efluentes. Sistemas fechados foram implementados com sucesso em fábricas de CTMP e sulfito à base de sódio. O que distingue as fábricas fechadas é que o efluente líquido é evaporado e o condensado é tratado, filtrado e reutilizado. Outras características das fábricas fechadas são telas fechadas, lavagem em contracorrente na planta de branqueamento e sistemas de controle de sal. Embora essa abordagem seja eficaz para minimizar a poluição da água, ainda não está claro como a exposição dos trabalhadores será afetada pela concentração de todos os fluxos de contaminantes dentro da fábrica. A corrosão é um grande problema enfrentado pelas fábricas que usam sistemas fechados, e as concentrações de bactérias e endotoxinas aumentam na água de processo reciclada.
Manuseio de Sólidos
A composição dos sólidos (lodos) retirados dos sistemas de tratamento de efluentes líquidos varia, dependendo de sua origem. Os sólidos do tratamento primário consistem principalmente em fibras de celulose. O principal componente dos sólidos do tratamento secundário são as células microbianas. Se a fábrica usar agentes de branqueamento clorados, tanto os sólidos primários quanto os secundários também podem conter compostos orgânicos clorados, uma consideração importante na determinação da extensão do tratamento necessário.
Antes do descarte, o lodo é engrossado em unidades de sedimentação por gravidade e desidratado mecanicamente em centrífugas, filtros a vácuo ou prensas de correia ou parafuso. As lamas do tratamento primário são relativamente fáceis de desidratar. As lamas secundárias contêm grande quantidade de água intracelular e existem em uma matriz de lodo; portanto, requerem a adição de floculantes químicos. Uma vez suficientemente desidratado, o lodo é descartado em aplicações terrestres (por exemplo, espalhado em terras aráveis ou florestais, usado como composto ou como condicionador de solo) ou incinerado. Embora a incineração seja mais cara e possa contribuir para problemas de poluição do ar, pode ser vantajosa porque pode destruir ou reduzir materiais tóxicos (por exemplo, compostos orgânicos clorados) que poderiam criar sérios problemas ambientais se lixiviassem para as águas subterrâneas a partir de aplicações terrestres .
Resíduos sólidos podem ser gerados em outras operações da fábrica. As cinzas de caldeiras de força podem ser usadas em leitos de estradas, como material de construção e como supressor de poeira. Os resíduos dos fornos de cal podem ser usados para modificar a acidez do solo e melhorar a química do solo.
Perfil Geral
Evolução e Estrutura da Indústria
Acredita-se que a fabricação de papel tenha se originado na China em cerca de 100 dC, usando trapos, cânhamo e gramíneas como matéria-prima e batendo contra argamassas de pedra como processo original de separação de fibras. Embora a mecanização tenha aumentado ao longo dos anos, os métodos de produção em lote e as fontes de fibras agrícolas permaneceram em uso até o século XIX. As máquinas de fabricação contínua de papel foram patenteadas na virada daquele século. Métodos para polpar madeira, uma fonte de fibra mais abundante do que trapos e gramíneas, foram desenvolvidos entre 1800 e 1844 e incluíam abrasão mecânica, bem como métodos químicos de soda, sulfito e sulfato (kraft). Essas mudanças iniciaram a era moderna da fabricação de celulose e papel.
A Figura 1 ilustra os principais processos de fabricação de celulose e papel na era atual: polpação mecânica; polpação química; repolpando resíduos de papel; fabricação de papel; e convertendo. A indústria hoje pode ser dividida em dois setores principais de acordo com os tipos de produtos fabricados. A celulose é geralmente fabricada em grandes fábricas nas mesmas regiões de colheita da fibra (ou seja, principalmente regiões florestais). A maioria dessas fábricas também fabrica papel - por exemplo, papel de jornal, escrita, impressão ou lenço de papel; ou podem fabricar cartões. (A Figura 2 mostra tal fábrica, que produz celulose kraft branqueada, celulose termomecânica e papel de jornal. Observe o pátio ferroviário e o cais para embarque, área de armazenamento de cavacos, transportadores de cavacos que levam ao digestor, caldeira de recuperação (prédio branco alto) e lagoas de clarificação de efluentes) . As operações de conversão separadas geralmente estão situadas perto de mercados consumidores e usam celulose ou papel de mercado para fabricar sacolas, papelão, recipientes, lenços de papel, papéis de embrulho, materiais decorativos, produtos comerciais e assim por diante.
Figura 1. Ilustração do fluxo do processo nas operações de fabricação de celulose e papel
Figura 2. Complexo moderno de fábrica de celulose e papel situado em uma hidrovia costeira
Biblioteca Canfor
Nos últimos anos, tem havido uma tendência de que as operações de papel e celulose se tornem parte de grandes empresas integradas de produtos florestais. Essas empresas têm o controle das operações de colheita florestal (veja o Silvicultura capítulo), moagem de madeira (ver o Indústria madeireira capítulo), fabricação de celulose e papel, bem como operações de conversão. Essa estrutura garante que a empresa tenha uma fonte contínua de fibras, uso eficiente de resíduos de madeira e compradores garantidos, o que muitas vezes leva ao aumento da participação no mercado. A integração tem operado em conjunto com o aumento da concentração da indústria em menos empresas e o aumento da globalização à medida que as empresas buscam investimentos internacionais. O ônus financeiro do desenvolvimento de plantas nesta indústria encorajou essas tendências para permitir economias de escala. Algumas empresas já atingiram níveis de produção de 10 milhões de toneladas, semelhante à produção dos países com maior produção. Muitas empresas são multinacionais, algumas com fábricas em 20 ou mais países em todo o mundo. No entanto, embora muitas das usinas e empresas menores estejam desaparecendo, a indústria ainda tem centenas de participantes. A título de ilustração, as 150 maiores empresas respondem por dois terços da produção de celulose e papel e apenas um terço dos funcionários do setor.
Importância Econômica
A fabricação de celulose, papel e produtos de papel está entre as maiores indústrias do mundo. As fábricas estão presentes em mais de 100 países em todas as regiões do mundo e empregam diretamente mais de 3.5 milhões de pessoas. Os principais países produtores de celulose e papel incluem os Estados Unidos, Canadá, Japão, China, Finlândia, Suécia, Alemanha, Brasil e França (cada um produziu mais de 10 milhões de toneladas em 1994; consulte a tabela 1).
Tabela 1. Emprego e produção nas operações de celulose, papel e papelão em 1994, países selecionados.
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Sessão |
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Sessão |
Produção (1,000 |
Sessão |
Produção (1,000 toneladas) |
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Áustria |
10,000 |
11 |
1,595 |
28 |
3,603 |
|
Bangladesh |
15,000 |
7 |
84 |
17 |
160 |
|
Brasil |
70,000 |
35 |
6,106 |
182 |
5,698 |
|
Localização: Canadá |
64,000 |
39 |
24,547 |
117 |
18,316 |
|
China |
1,500,000 |
8,000 |
17,054 |
10,000 |
21,354 |
|
República Checa |
18,000 |
9 |
516 |
32 |
662 |
|
Finlândia |
37,000 |
43 |
9,962 |
44 |
10,910 |
|
Ex-URSS** |
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França |
48,000 |
20 |
2,787 |
146 |
8,678 |
|
Alemanha |
48,000 |
19 |
1,934 |
222 |
14,458 |
|
Índia |
300,000 |
245 |
1,400 |
380 |
2,300 |
|
Itália |
26,000 |
19 |
535 |
295 |
6,689 |
|
Japão |
55,000 |
49 |
10,579 |
442 |
28,527 |
|
Coréia, |
|
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|
México |
26,000 |
10 |
276 |
59 |
2,860 |
|
Paquistão |
65,000 |
2 |
138 |
68 |
235 |
|
Polônia** |
46,000 |
5 |
893 |
27 |
1,343 |
|
Roménia |
25,000 |
17 |
202 |
15 |
288 |
|
Eslováquia |
14,000 |
3 |
304 |
6 |
422 |
|
África do Sul |
19,000 |
9 |
2,165 |
20 |
1,684 |
|
Espanha |
20,180 |
21 |
626 |
141 |
5,528 |
|
Suécia |
32,000 |
49 |
10,867 |
50 |
9,354 |
|
Taiwan |
18,000 |
2 |
326 |
156 |
4,199 |
|
ประเทศไทย |
12,000 |
3 |
240 |
45 |
1,664 |
|
Peru |
12,000 |
11 |
416 |
34 |
1,102 |
|
Unido |
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Estados Unidos |
230,000 |
190 |
58,724 |
534 |
80,656 |
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Total |
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* Países incluídos se mais de 10,000 pessoas estivessem empregadas na indústria.
** Dados de 1989/90 (ILO 1992).
Fonte: Dados da tabela adaptados do PPI 1995.
Todo país é um consumidor. A produção mundial de celulose, papel e papelão foi de cerca de 400 milhões de toneladas em 1993. Apesar das previsões de diminuição do uso de papel em face da era eletrônica, tem havido uma taxa anual de crescimento razoavelmente estável de 2.5% na produção desde 1980 (figura 3) . Além dos benefícios econômicos, o consumo do papel tem valor cultural decorrente de sua função de registro e divulgação de informações. Por isso, os índices de consumo de celulose e papel têm sido utilizados como indicadores do desenvolvimento socioeconômico de uma nação (figura 4).
Figura 3. Produção mundial de celulose e papel, 1980 a 1993
Figura 4. Consumo de papel e papelão como indicador de desenvolvimento econômico
A principal fonte de fibra para a produção de celulose no último século tem sido a madeira de florestas temperadas de coníferas, embora mais recentemente o uso de madeiras tropicais e boreais tenha aumentado (ver o capítulo Lumber para dados sobre colheita industrial de madeira em tora em todo o mundo). Como as regiões florestais do mundo são geralmente escassamente povoadas, tende a haver uma dicotomia entre as áreas produtoras e usuárias do mundo. A pressão de grupos ambientalistas para preservar os recursos florestais usando estoques de papel reciclado, culturas agrícolas e florestas de plantação de curta rotação como fontes de fibra pode mudar a distribuição das instalações de produção de celulose e papel em todo o mundo nas próximas décadas. Espera-se que outras forças, incluindo o aumento do consumo de papel no mundo em desenvolvimento e a globalização, desempenhem um papel na realocação da indústria.
Características da Força de Trabalho
A Tabela 1 indica o tamanho da força de trabalho diretamente empregada na produção de celulose e papel e operações de conversão em 27 países, que juntos representam cerca de 85% do emprego mundial de celulose e papel e mais de 90% das fábricas e produção. Em países que consomem a maior parte do que produzem (por exemplo, Estados Unidos, Alemanha, França), as operações de conversão fornecem dois empregos para cada um na produção de celulose e papel.
A força de trabalho na indústria de papel e celulose ocupa principalmente empregos de tempo integral dentro de estruturas de gerenciamento tradicionais, embora algumas fábricas na Finlândia, nos Estados Unidos e em outros lugares tenham tido sucesso com horários de trabalho flexíveis e equipes de rotação de trabalho autogerenciadas. Por causa de seus altos custos de capital, a maioria das operações de polpação é executada continuamente e requer trabalho em turnos; isso não é verdade para plantas de conversão. As horas de trabalho variam de acordo com os padrões de emprego predominantes em cada país, variando de cerca de 1,500 a mais de 2,000 horas por ano. Em 1991, os rendimentos na indústria variavam de US$ 1,300 (trabalhadores não qualificados no Quênia) a US$ 70,000 por ano (pessoal de produção qualificado nos Estados Unidos) (ILO 1992). Os trabalhadores masculinos predominam nesta indústria, com as mulheres geralmente representando apenas 10 a 20% da força de trabalho. A China e a Índia podem formar as extremidades superior e inferior da faixa, com 35% e 5% de mulheres, respectivamente.
O pessoal de gerenciamento e engenharia nas fábricas de celulose e papel geralmente tem treinamento de nível universitário. Nos países europeus, a maior parte da força de trabalho qualificada de colarinho azul (por exemplo, fabricantes de papel) e muitos da força de trabalho não qualificada tiveram vários anos de educação em escolas técnicas. No Japão, o treinamento interno formal e a atualização são a norma; esta abordagem está sendo adotada por algumas empresas latino-americanas e norte-americanas. No entanto, em muitas operações na América do Norte e no mundo em desenvolvimento, o treinamento informal no local de trabalho é mais comum para empregos de colarinho azul. Pesquisas mostraram que, em algumas operações, muitos trabalhadores têm problemas de alfabetização e estão mal preparados para o aprendizado vitalício exigido no ambiente dinâmico e potencialmente perigoso dessa indústria.
Os custos de capital para construir fábricas modernas de celulose e papel são extremamente altos (por exemplo, uma fábrica de kraft branqueado que emprega 750 pessoas pode custar US$ 1.5 bilhão para ser construída; uma fábrica de celulose químico-termomecânica (CTMP) que emprega 100 pessoas pode custar US$ 400 milhões), portanto, há grandes economias de escala com instalações de alta capacidade. Usinas novas e reformadas costumam utilizar processos mecanizados e contínuos, além de monitores eletrônicos e controles computadorizados. Eles exigem relativamente poucos funcionários por unidade de produção (por exemplo, 1 a 1.2 horas de trabalho por tonelada de celulose nas novas fábricas da Indonésia, Finlândia e Chile). Nos últimos 10 a 20 anos, a produção por funcionário aumentou como resultado de avanços incrementais na tecnologia. O equipamento mais novo permite trocas mais fáceis entre execuções de produtos, estoques mais baixos e produção just-in-time voltada para o cliente. Os ganhos de produtividade resultaram em perdas de empregos em muitas nações produtoras do mundo desenvolvido. No entanto, houve aumento de empregos em países em desenvolvimento, onde novas fábricas sendo construídas, mesmo que com poucos funcionários, representam novas incursões no setor.
Da década de 1970 a 1990, houve um declínio de cerca de 10% na proporção de empregos de colarinho azul nas operações europeias e norte-americanas, de modo que agora representam entre 70 e 80% da força de trabalho (ILO 1992). O uso de mão de obra contratada para construção, manutenção e operações de colheita de madeira tem aumentado; muitas operações relataram que 10 a 15% de sua força de trabalho no local são contratados.
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