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TECNOLOGIAS EMERGENTES E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NAS INDÚSTRIAS DE PAPEL E CELULOSE BRASILEIRA E CHILENA

Mauro Donizeti Berni

Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (NIPE)

Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Rua Cora Coralina, 330 – Cidade Universitária Zeferino Vaz – CP 6166, CEP 13083-896, Campinas-SP, Brasil – email: mauro_berni@nipeunicamp.org.br

Sergio Valdir Bajay

Departamento de Energia, Faculdade de Engenharia Mecânica, UNICAMP

Ivo Leandro Dorileo

Núcleo Interdisciplinar de Estudos em Planejamento Energético (NIEPE), Universidade Federal de Mato Grosso

Resumo. Este trabalho objetiva estudar os processos produtivos e as perspectivas de incorporação de tecnologias emergentes contemplando ações de eficiência energética, ganhos de produtividade e competitividade da indústria brasileira e chilena de papel e celulose, devido a sua representatividade na América Latina. Ter-se-á uma visão geral, perante os mercados nacional e internacional, da potencialidade das indústrias brasileira e chilena de celulose e papel, com foco especial naquelas produtoras de celulose de mercado. Indústria promissora, mesmo considerando as grandes mudanças que vêm ocorrendo na economia global, justifica-se a importância da avaliação de possíveis incorporações tecnológicas e das perspectivas de mercado e, assim, permitir a identificação de produtos e mercados, nos quais o setor poderia ser altamente competitivo. Ações governamentais e empresariais são sugeridas através de órgãos de fomento e de políticas públicas, focando o uso de tecnologias emergentes para a eficiência energética e a mitigação dos passivos ambientais causados pelos processos produtivos. Existe um longo caminho a ser percorrido e, certamente, quantias importantes de investimentos deverão ser disponibilizadas para que os atuais parques fabris de Brasil e Chile consigam migrar e manter, de forma continuada, a incorporação de novas tecnologias em seus processos produtivos e prossigam competitivos nos mercados.

Palavras-chave: Tecnologias emergentes, Indústria de papel e celulose brasileira, Indústria de papel e celulose chilena, Eficiência energética, Processos produtivos.

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1. INTRODUÇÃO

O processo de inovação tecnológica à disposição do setor industrial coloca novos desafios para as instituições envolvidas com educação profissional e prestação de serviços técnicos especializados. A identificação e a difusão de tecnologias emergentes em equipamentos e processos provocam profundas transformações no perfil de qualificações e no volume de mão-de-obra requerida pelo mercado de trabalho. A abertura da economia à concorrência internacional motiva a introdução de tecnologias emergentes, em geral, ―poupadoras‖ de trabalho e energia, e com menos descarte de resíduos, que, por consequência, favorece a adoção e/ou alterações das técnicas de gestão e marketing por parte da indústria, refletindo-se na montagem de plantas industriais sustentáveis e competitivas no mercado globalizado.

Para cumprir com eficiência a missão de desenvolvimento de inteligência e inovação tecnológica, a universidade busca identificar mudanças qualitativas e quantitativas em processos industriais. Tal tarefa não é trivial, pois o futuro é incerto e a difusão de novas tecnologias depende de uma série de fatores que são, a priori, imponderáveis. Entretanto, fugir do desafio de prever a direção e o ritmo da difusão de novas tecnologias pode comprometer o resultado final de toda a cadeia produtiva. Ciente da importância do desafio e buscando basear seu planejamento nas melhores técnicas de previsão tecnológica disponíveis, pesquisadores do Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (NIPE) da Universidade Estadual de Estadual de Campinas (UNICAMP) e do Núcleo Interdisciplinar de Estudos em Planejamento Energético (NIEPE) da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) estudam o tema eficiência energética e inovação tecnológica, visando contribuir para a sustentabilidade e competitividade do setor industrial, destacando neste trabalho o setor de celulose e papel brasileiro e chileno. Para efeito do objetivo deste trabalho, buscou-se o ponto de equilíbrio entre o rigor acadêmico e a praticidade, simplificando, quando possível, a complexidade dos modelos internacionais pesquisados. Evitam-se, assim, abordagens clássicas para a identificação e a prospecção de tecnologias emergentes, que são geralmente complexas, de alto custo e que geram resultados em prazos muito longos. A simplificação na abordagem, entretanto, não representa menor confiabilidade. Ao contrário, verifica-se que as abordagens clássicas são orientadas para identificar e prospectar os avanços científicos, ao passo que o presente trabalho foca o estado da arte e a eventual difusão das inovações já ocorridas na indústria de papel e celulose mundial. Esta é a informação fundamental para que os Governos possam alavancar políticas públicas para fundamentar suas ações futuras, tendo em vista as distintas realidades regionais e sua relação com a dinâmica internacional.

O trabalho está dividido em duas partes. Na primeira mostra-se, com o detalhamento e a fundamentação possíveis no alcance do presente trabalho, como o setor de celulose e papel brasileiro e chileno poderá incorporar tecnologias emergentes e dar sua contribuição para a sustentabilidade do planeta. Neste aspecto considera-se o fato de que a sociedade moderna precisa enfrentar o agravamento da degradação ambiental, ao mesmo tempo em que se dá conta da globalização e da existência de limites de seus recursos naturais, especialmente, energia. Demonstra-se que a incorporação de tecnologias emergentes em processos industriais desempenha uma função central na implementação de ações de eficiência energética e para a garantia da sustentabilidade e competitividade. Impõe-se, desta forma, a necessidade de repensar com urgência as bases de fomento a tecnologias emergentes, através de políticas públicas e atividades de pesquisa e desenvolvimento direcionadas ao setor, promovendo capacitação tecnológica para permanecer e ampliar mercados. Na segunda parte, o enfoque é dado às indústrias brasileira e chilena possuidoras de estratégias que contemplam a sustentabilidade, mas, de modo geral, não incluem a modernização técnica de seu processo industrial entre suas

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principais alternativas, erigindo barreiras que protegem rotas pouco eficientes e não sustentáveis. Mas por outro lado, são, na América Latina, Brasil e Chile, os países maiores produtores. Além disso, há muita desinformação e um conhecimento limitado das potencialidades da incorporação de tecnologias emergentes nos processos industriais como estratégia de crescimento sustentado, mesmo em setores que apresentam forte penetração no mercado externo, caso das indústrias de papel e celulose de Brasil e Chile.

Com este trabalho tem-se uma visão geral, perante os mercados nacional e internacional, da potencialidade das indústrias brasileira e chilena de celulose e papel, especialmente daquelas produtoras de celulose de mercado. Mostram-se as vantagens em relação à incorporação de tecnologias emergentes para a sustentabilidade e produtividade do setor. Setor promissor, mesmo considerando as grandes mudanças que vêm ocorrendo na economia global, justificando a importância da avaliação das possíveis incorporações tecnológicas e das perspectivas de mercado e, assim, permitir a identificação de produtos e mercados, nos quais o setor poderia ser altamente competitivo. Nesse contexto, ações governamentais e empresariais são sugeridas através de órgãos de fomento e de políticas públicas, focando a eficientização energética e as alternativas para mitigação dos passivos ambientais causados na cadeia da produção de celulose. Existe um longo caminho a ser percorrido e, certamente, quantias importantes de investimentos deverão ser disponibilizadas para que os atuais parques fabris de Brasil e Chile consigam migrar e manter, de forma permanente, a incorporação de novas tecnologias em seus processos produtivos.

2. INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL: INOVAÇÃO E TECNOLOGIAS EMERGENTES

2.1 Introdução

O desenvolvimento de tecnologias emergentes é uma resposta da Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) às questões de ordem mercadológicas, que na atualidade, tem como principal apelo a sustentabilidade. E a velocidade com que são incorporadas essas tecnologias pelo setor industrial é razão direta da competitividade. A rapidez de aprendizagem e a incorporação da nova tecnologia passaram a ser uma vantagem competitiva importante para a indústria, com destaque para aquelas com forte inserção externa, caso da de celulose e papel. De uma forma geral, verifica-se uma maior incidência de mudanças em intervalos de tempo mais curtos, provocando solicitações drásticas que afetam diretamente a vida das pessoas e requerem mudanças de hábitos, novos conhecimentos e novas habilidades, com especificidades diferenciadas para cada tipo de indústria.

No Brasil, apesar de todos os indicadores dos ―paradigmas‖ serem pouco estimulantes ao desenvolvimento pleno da P&D, acredita-se que o país reúna condições de quebrar muitos, senão todos os paradigmas, através da união e atuação coordenada dos atores fundamentais: Empresas, Governo e Academia. A PITCE - Política Industrial, Tecnológica e de Comércio Exterior é um exemplo cujas estratégias estão sendo colocadas em prática. Só assim poder-se-á construir um modelo de negócio sustentável que viabilize a inserção definitiva do Brasil como um dos países geradores de tecnologia e não simples consumidor. Um dos paradigmas é o da barreira monetária, visto que a liderança tecnológica é uma correlação direta entre potencial de mercado e capacidade de investimento. Produtos mais sofisticados, que incorporam maior índice de tecnologia têm um custo mais elevado. Outro paradigma é o gargalo educacional, pois existe a real necessidade de se robustecerem os recursos humanos para as Ciências e Engenharia, já que a formação de talentos é inerente ao processo de criação e inovação; e os contornos das

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atividades produtivas que tendem a ganhar mais peso no futuro deverão requerer mais mão-de-obra com este perfil. O desafio consiste em preparar-se o quanto antes, pois os esforços do sistema educacional surtem efeito entre uma e duas décadas. Observem-se estatísticas disponíveis que mostram que economias, como a asiática e a americana têm apresentado números crescentes de engenheiros e doutores, reforçando a sua capacitação técnica e produção. Este fato mostra para o Brasil o que deve ser feito para tornar-se uma potência no desenvolvimento de tecnologias emergentes. Cabe destacar o chamado investimento inteligente que é alocado em Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC’s), ambas como novas tecnologias e tecnologias emergentes. São tecnologias permeativas no sentido de que afetam e influenciam inúmeras outras indústrias. A biotecnologia, outra tecnologia inovadora, é altamente dependente dos avanços obtidos em automação, processamento e comunicação e não teria sido possível para ela decifrar o código genético sem as TIC’s. Assim, devido a sua natureza multifuncional elas acabam influenciando e contribuindo sistematicamente para o desenvolvimento de tecnologia de ―ponta‖ em todos os segmentos industriais. No Chile, apesar da diversificada produção industrial, os produtos manufaturados são destinados, principalmente, para o consumo interno. As exportações se concentram em matéria-prima e recursos naturais processados, essencialmente minerais. Consciente da dependência das vendas externas de cobre, principal mineral exportado, o governo chileno tem procurado estimular a pesquisa e desenvolvimento, sobretudo para atender o mercado internacional. No afã de uma expansão de mercados e diversificação da pauta exportadora, o Chile tem negociado acordos de comércio bilateral com vários países, entre outras ações (MDIC, 2012).

Independentemente de ser Brasil ou Chile, a identificação e a incorporação de tecnologias emergentes na indústria não requer intuição, mas, conhecimento multidisciplinar e interdisciplinar. Dessa forma, as parcerias e associações passam a fazer parte do dia a dia da inovação, gerando uma interdependência empresarial para a criação e difusão da inovação que desconhece fronteiras. Isso explica as parcerias tecnológicas estratégicas que ocorrem entre indústrias concorrentes ou mesmo entre industriais geograficamente distantes e fora do centro tecnológico inerente. Na prática, acordos de cooperação tecnológica têm sido assinados de forma constante e crescente para substituir competência desenvolvida dentro da empresa (in house technology). Este fenômeno ocorre mais em setores onde os padrões de consumo tendem a ser crescentemente homogêneos e são de capital e conhecimento intensivos, em termos de necessidade de investimentos em tecnologia de ponta. As empresas destes setores se expandiram mais rapidamente, já que conseguiram competir em vários mercados simultaneamente, e também tirar proveito dos ativos e tecnologias que são específicas de determinados mercados. Esta necessidade de estar presente nos mercados internacionais, onde estão os competidores, não acontece apenas para atender a demanda, mas também, e principalmente, devido às limitações da oferta. Estas empresas acabam encontrando nestes mercados insumos alternativos que alimentam o processo de inovação tecnológica contribuindo assim para aumentar as suas vantagens comparativas. Embora haja várias razões para as indústrias estabelecerem parcerias em P&D, prevalecem as que são relativas aos processos de inovação, visando ao acesso e à oportunidade de mercado. Via de regra, as indústrias têm por foco o conhecimento técnico em processos, equipamentos e, até certo nível, os recursos humanos e o conhecimento de mercado.

Com o momento de crise pelo qual passa a economia mundial torna-se oportuno unir inovação e tecnologias emergentes e verificar como superar barreiras para a sua incorporação nos processos produtivos mitigando impactos ambientais, reduzindo consumos de energia, de cuja estratégia possa advirem vantagens comparativas para as indústrias de papel e celulose brasileira e chilena,

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traduzindo-se na forma de maior eficiência e competitividade no médio e longo prazo. Note-se que as indústrias brasileira e chilena de celulose e papel apresentaram um desempenho econômico de razoável para bom nos últimos anos.

Bajay et al, (2008), no caso brasileiro e Alvarez et al, (2008), no caso do chileno, mostram que ambos os países possuem espaço para a incorporação de tecnologias emergentes em suas plantas industriais. Decorre da constatação destes autores, através do cruzamento de variáveis econômicas e energéticas, grande consumo de energia elétrica e térmica, apresentando um comportamento econômico dinâmico, com boas perspectivas de manterem altas taxas de crescimento no futuro e melhoria dos seus processos produtivos. Delgado (2007) mostra a importância de ir além da chamada melhoria contínua dos processos para alcançar o desafio do desenvolvimento sustentável neste setor industrial. O autor sugere que a adoção de tecnologias emergentes alavanca também uma produção mais limpa e a inovação, sendo motivada pelo ambiente social, no qual as indústrias operam, e ainda, por questões como, por exemplo a redução dos impactos ambientais em todo o ciclo de vida dos produtos; envolvimento entre preço e custos totais do ciclo de vida do produto; nível de serviço associado ao produto e o aproveitamento dos resíduos por outros processos produtivos. Estas tecnologias também aumentam a capacidade de atender as necessidades sem fomentar os problemas urbanos e propiciam aumento da eficiência no uso dos materiais e da energia (ecoeficiência ou produção mais ―limpa‖), com resultados econômicos vantajosos e sustentáveis.

No tocante à inovação e pesquisa e desenvolvimento para tecnologias emergentes deve salientar-se que a metodologia baseada no Manual de Oslo e na Community Innovation Survey (CIS), de acordo com especialistas da área de inovação, parece ser a melhor resposta disponível para enfrentar tais questões. Essa metodologia propõe a produção de um leque mais abrangente de indicadores para medir o esforço das várias atividades ou funções da indústria que contribuem com insumos ao processo de inovação: além da P&D interna e externa, a aquisição de direitos de propriedade de conhecimento codificado, a engenharia de projeto, a produção de ferramental e a produção experimental, o marketing de novos produtos e a aquisição de equipamentos e demais despesas de investimento requeridas na implementação de inovações tecnológicas de produto ou processo. Além disso, a metodologia propõe a investigação do que parece ser o mais importante do ponto de vista da sociedade: a identificação, os resultados tecnológicos e impactos da inovação tecnológica (Figura 1).

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Figura 1 - Processo de inovação tecnológica Fonte: OCDE (1997)

2.2 Tecnologias emergentes de uso transversal

Tecnologias emergentes para processos industriais que possam impactar na redução do consumo de energia nas indústrias, geração de resíduos e emissão de gases de efeito estufa (GEE), e contribuir para o aumento de sua competitividade, tem sido um objetivo perseguido e a perseguir nos próximos anos. Reforça este objetivo o fato de que se tem por consenso que as reservas fósseis não serão baratas para sempre, nem o seu uso ocorrerá sem prejuízos para o meio ambiente. Além disso, sabe-se que o serviço de energia - casos da iluminação, força motriz e os usos que possibilitam a obtenção de aquecimento, condicionamento do ambiente, entre outros, pode ser oferecido com menos consumo de energia agregando ganhos econômicos e ambientais. Por exemplo, equipamentos eletroeletrônicos e softwares para controle de processos, equipamentos de alta performance e hábitos de uso, passaram a ser analisados, sob o ponto de vista de sua eficiência energética. Verifica-se que são ―economicamente viáveis‖ quando incorporados aos processos industriais - tecnologias emergentes -, muitas vezes, com o custo de implantação menor que o custo da energia evitada.

Observam-se também os benefícios indiretos de mitigação ambiental, que sistemicamente acabam por potencializar o uso e as vantagens das tecnologias emergentes, em programas de eficiência energética, refletindo positivamente no desenvolvimento sustentável da indústria.

No ―jargão‖ do setor industrial, medidas que fomentam o uso de tecnologias emergentes, levando a um menor consumo de energia para auferir o mesmo serviço prestado, com reflexos positivos ao abatimento ambiental, recebem o nome de ―medidas de eficiência energética - MEE‖ (PNE 2030, 2007). Os nichos, onde pesquisas e validações de novas tecnologias estão em andamento, compreendem a eficientização de sistemas de bombeamento, sistemas hidráulicos, ventiladores, tecnologias de membrana, secagem e sistemas de ventilação, compressores de ar, ar comprimido, uso de acionadores de velocidade variável, eficientização de compressores de fluido

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refrigerante, sistemas de refrigeração e ar condicionado; sistemas de manuseio de material e processamento, entre outros. A seguir, estão relacionados alguns exemplos de tecnologias emergentes de uso transversal, que quando incorporadas a processos industriais, proporcionam eficiência energética e econômica nas plantas.

Nuvem computacional: Em inúmeras situações, indústrias estarão trocando a compra de equipamentos/softwares pelo aluguel. A popularização dos serviços via internet alavancará o mercado de cloud computing como serviço a ser fornecido às empresas de todos os ramos econômicos, devido à facilidade de acesso a grandes provedores da WEB e com custo reduzido das mensalidades. A tecnologia emergente denominada de computação em nuvem (ou nuvem computacional) permite que um mesmo arquivo ligado a qualquer processo produtivo, possa ser acessado de um celular ou notebook, independentemente do equipamento, cujas informações de controle estarão guardadas em servidores na WEB. Grandes corporações industriais e financeiras, em futuro próximo, terão a sua disposição equipamentos e tecnologias para o controle e gestão de processos, como atualmente tem-se o pagamento do consumo de água e energia, ou seja, paga-se conforme o uso. Neste cenário, os objetivos de sustentabilidade e a competitividade industrial deverão ser mais factíveis de serem alcançados. Estima-se que a típica Central de Dados (Data Center) de uma empresa tenha apenas 6% de sua capacidade utilizada. Pelo lado da infraestrutura, empresas de computação estão investindo centenas de milhões de dólares para levar eficiência e rapidez aos usuários. Do lado software, este deixará de ser vendido como um produto. Na nova lógica da computação em nuvem e modelo centralizado, ter-se-á a taxa mensal, com os programas sendo acessados pela internet, sem nenhum tipo de custo extra Ainda em razão da busca da eficiência energética nos processos, surgem alternativas através de empresas de TI, como é o caso da rede elétrica inteligente (Smart Grid). Com esta tecnologia inovadora, as empresas, e em especial as de distribuição de energia elétrica, podem ter informação em tempo real sobre o uso final de seu produto em cada um de seus consumidores. De posse desta informação empresas podem obter a eficiência energética com sustentabilidade e melhor performance competitiva nos mercados.

Tecnologia dos LED’s: O LED (Light Emission Diode) é um componente eletrônico semicondutor, mesma tecnologia utilizada nos chips dos computadores, que tem a propriedade de converter energia elétrica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada em lâmpadas convencionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases. Nos LED’s a transformação da energia elétrica em luz é feita na matéria, sendo, por isso, chamada de Estado Sólido (Solid State). Como comparativo, pode-se citar que os LED’s estão para as lâmpadas, assim como os transístores estão para as válvulas.

Sistemas de Iluminação: Na iluminação industrial são utilizadas lâmpadas que produzem uma descarga elétrica de alta intensidade em seu interior – tecnologia High-Intensity Discharge (HID), incluindo as de vapor metálico, sódio de alta pressão e lâmpadas de vapor de mercúrio; utilizam-se também lâmpadas incandescentes, fluorescentes e fluorescentes compactas. Uma gama de lâmpadas avançadas, reatores, luminárias e tecnologias light pipe ou tubo de luz podem reduzir significativamente o consumo de energia devido à iluminação de instalações industriais. O ―light pipe‖, por exemplo, da 3M, é um sistema de tubos ópticos de policarbonato cristal com OLF (Optical Lighting Film - tecnologia exclusiva 3M), um filme empregado na distribuição da luz através do processo de reflexão interna total. Isto garante uniformidade e suavidade à propagação da luz, além de evitar qualquer tipo de sombreamento ou aquecimento do ambiente. Além dos LED’s já estão disponíveis os OLED’s que são construídos com materiais à base de carbono, que podem ser produzidos em larga escala em indústrias químicas tradicionais. Pesquisadores do

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Laboratório Pacific Northwest, nos Estados Unidos, sintetizaram um novo material que aumenta a eficiência energética dos LED’s orgânicos (OLED’s) em 25%. O material emite uma luz azul profunda e pode ser a base para a construção de OLED’s brancos (http://www.portaldeiluminacao.com.br/).

Motor Elétrico de Alto Rendimento: Os rendimentos nominais dos motores vêm sendo elevados, tanto da linha padrão como da linha de alto rendimento, através da aplicação de mecanismos de ―etiquetagem e padronização‖. No Brasil, desde 2010, os motores fabricados são de ―alto rendimento‖ (Lei de Eficiência Energética nº 10.295 de 17 de outubro de 2001).

Acionadores de Velocidade Ajustável: Esta oportunidade relaciona-se ao uso de conversores de frequência, chamados de AVA’s – Acionadores de Velocidade Ajustável - no acionamento de cargas centrífugas, especialmente bombas, ventiladores e compressores centrífugos, cujo fluxo seria antes controlado por válvulas de controle ou recirculação de parte do fluxo da descarga para a admissão. A aplicação de AVA’s tem uma série de benefícios adicionais à economia de energia, como melhor controle do processo, redução de ruído, redução da manutenção necessária pelas partidas e paradas mais suaves, não só para a bomba e o motor, como para todo o sistema hidráulico por evitar os golpes de aríete. No entanto, sua utilização requer atenção específica por conta de alguns problemas possíveis como geração de harmônicos na rede e sobreaquecimento do motor.

Tecnologias de Membranas: As membranas são meios filtrantes, em geral produzidos a partir de materiais poliméricos, que apresentam poros de dimensões variadas. Estes poros são responsáveis por todas as propriedades que tornam as membranas úteis em suas diversas aplicações, tanto para separar partículas como para fracionar moléculas de diferentes massas molares. Como barreiras seletivas que atuam como uma espécie de filtro, as membranas são capazes de promover separações em sistemas onde os filtros comuns não são eficientes. As membranas são produzidas a partir de materiais poliméricos, e em casos específicos são utilizadas membranas preparadas a partir de matérias inorgânicas. A tecnologia de membrana, devido ao seu alto desempenho, apresenta uma eficiente solução em várias aplicações. Sua sustentabilidade está ligada ao fato de não ser poluente, não gerar efluentes, ter alto rendimento, ser de fácil operação, necessitar de um curto tempo de parada para a limpeza dos meios filtrantes e a sua instalação ser compacta. Além disso, apresenta baixo custo operacional devido à redução significativa na geração de lodo, pois, durante a filtração, não ocorre a adição de produtos químicos, bem como, ao longo de sua vida útil, perde-se um pouco a capacidade de filtração (vazão), mas não a qualidade do filtrado. Entre as tecnologias disponíveis para tratamento de água e efluentes, a tecnologia de membranas é considerada tecnologia limpa, pois é um processo que não requer grandes quantidades de produtos químicos utilizados no tratamento convencional, e, quando saturados, podem ser limpos mecânica ou quimicamente.

Equipamentos de HVAC: Dentro da indústria de transformação, uma variedade de instalações de alta tecnologia, tais como laboratórios e salas especiais, utilizam uma quantidade significativa de energia para funcionamento de sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC - heating, ventilation, and air-conditioning equipment). Grande parte dessa energia é utilizada para assegurar que as instalações de produção sejam isentas de níveis elevados de poluentes que possam danificar os produtos. Existem várias tecnologias HVAC que, quando combinadas, podem alcançar significativas economias de energia. Atualmente uma grande quantidade de energia é consumida em aquecimento, refrigeração e filtragem de ar. Minimizando o fluxo, reduz-se a quantidade de ar que precisa ser filtrado. Tecnologia desenvolvida pelo Lawrence Berkeley

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National Laboratory, “Laboratory Fume Hoods‖, capelas de laboratório - economizam até 75% de energia quando comparadas aos sistemas tradicionais, permitem a utilização de pequenos sistemas de HVAC e evitam caros sistemas de controle exigidos pelo VAV (Variable Air Volume). As ―capelas de laboratório‖ são usadas para proteger o usuário de inspirar vapores químicos nocivos, mas consomem grandes quantidades de energia – uma potência estimada em 1GW. Outras práticas existentes, que também podem ser aplicadas em conjunto com as referidas tecnologias que podem aumentar ainda mais a economia de energia e incluem o correto dimensionamento dos sistemas de exaustão, são o melhoramento da concepção dos dutos de ventilação e a limitação da área a ser tratada com ar mais limpo.

2.3 Breve caracterização das indústrias brasileira e chilena de papel e celulose

2.3.1 Introdução As indústrias de celulose são caracterizadas por utilizarem tecnologia relativamente acessível, com uma capacidade de produção muito elevada, com plantas que tem alcançado produtividade de um milhão de toneladas anuais. Essas fábricas necessitam de alta intensidade de capital e financiamento, devido ao porte dos projetos e ao longo tempo de maturação dos investimentos. As atividades de produção de papel, conversão em produtos impressos, embalagens ou produtos higiênicos, são conduzidas por empresas de todos os portes. Conforme as especificidades e qualidade do papel produzido, torna-se necessário utilizar alta tecnologia para transformação de celulose em papel. A produção e o consumo mundial de celulose e papel cresceram continuadamente nos últimos anos. Dados disponíveis de 2007 informam que a produção mundial de celulose atingiu 194 milhões de toneladas e a de papel 394 milhões de toneladas. Os dados da Tabela 1 indicam os principais países produtores de celulose e papel do mundo. As indústrias do setor de papel e celulose costumam integrar todas as etapas da cadeia produtiva, ou seja, são caracterizadas por uma alta verticalização. Dessa forma, abrangem desde o reflorestamento, a produção de madeira, a fabricação de celulose e de papel, até a conversão de papel em artefatos, a produção gráfica e editorial e a reciclagem do papel utilizado, além de atividades de comércio, distribuição e transporte. Em alguns casos, atuam até mesmo na fabricação de produtos químicos utilizados no processo de produção de celulose e papel, na geração de energia elétrica e extração de água. Isso se deve, principalmente, à indefinição em relação ao futuro das matrizes energéticas, o que ocasiona a corrida dos grandes grupos econômicos em busca da garantia de sua presença nesse mercado.

Tabela 1 Ranking dos maiores produtores mundiais de celulose e papel (2007)

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Fonte: IOS, 2012

Na Tabela 1 pode-se observar que os Estados Unidos apresentam-se como um dos principais players do setor de papel e celulose, na medida em que produz aproximadamente 27% da celulose e 21% do papel mundial. O Brasil aparece com a sexta posição e o Chile com a décima posição no ranking dos maiores produtores mundiais de celulose. Outros dois países importantes no contexto atual do setor são a China, que se destaca na produção de papel, com as maiores indústrias e máquinas do mundo, porém sem as melhores condições para a produção de celulose; e a Rússia, que apresenta uma boa produção de fibras longas. Uma questão relevante é que, apesar dos países desenvolvidos apresentarem extrema eficiência na produção de papel, também possuem dificuldades nas fases iniciais da cadeia produtiva, basicamente, na plantação de florestas homogêneas. Essa é uma das razões que explica a relativa estagnação verificada nos últimos anos na produção de celulose de países como Japão, Canadá e Estados Unidos, em contraposição ao crescimento da produção na Indonésia, China, Brasil e Chile. Os menores custos mundiais de produção de celulose são verificados no Brasil, seguido pela Indonésia e do Chile. Por exemplo, no Brasil o custo variável para produção de celulose era de US$ 341, em 1990, e o mesmo custo foi de US$ 284, em 2005 (IOS, 2012). Esses custos mais baixos são explicados pela mão-de-obra barata, pelo reduzido preço das terras e pelas condições naturais destes países que oferecem uma excelente vantagem competitiva. O principal exemplo dessa vantagem é que a média para as árvores atingirem o ponto de corte no hemisfério Norte é bem superior à média verificada no hemisfério Sul. Esta é uma das razões pelas quais tem ocorrido uma mudança geográfica na produção de celulose e papel, para países como o Brasil, Chile, Rússia e Indonésia.

2.3.2 Indústria brasileira

A indústria brasileira de celulose e papel é formada por 222 empresas espalhadas por 539 municípios de 18 das 27 unidades da Federação. É ―um setor altamente globalizado, demandante

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de capital intensivo e com longo prazo de maturação de seus investimentos‖, define a Associação Brasileira de Celulose e Papel (Bracelpa), entidade que representa as empresas produtoras do setor no país.

Segundo a Bracelpa, a madeira usada pela indústria é extraída exclusivamente de reflorestamentos que cobriam em 2011 uma área de 2,2 milhões de hectares, principalmente com eucalipto e pinus. Os estados com maiores áreas plantadas em 2010 eram a Bahia (527 mil ha), São Paulo (420 mil ha), Paraná (268 mil ha), Minas Gerais (233 mil ha) e Rio Grande do Sul (205 mil ha). O Brasil é o quarto maior produtor de celulose do mundo, considerada uma commodity no mercado internacional, e o décimo na produção de papel. Nos últimos 41 anos, as taxas anuais médias de crescimento da produção de celulose e de papel foram de 7,2% e 5,5%, respectivamente (figura 1). Em 2010, o consumo brasileiro per capita de papel era de 48,6 kg por ano, um valor baixo, quando comparado com estatísticas correspondentes nos Estados Unidos (240,2 kg/ano), França (151,9 kg/ano), Chile (79,2 kg/ano) e Argentina (61,3 kg/ano). A média mundial naquele ano foi de 57 kg/hab.ano (Bracelpa, 2012).

Figura 1- Produção Brasileira de Celulose e Papel

Fonte: http://www.bracelpa.org.br/bra2/sites/default/files/estatisticas/booklet.pdf

No Brasil, a indústria de celulose surge na década de 40, financiada e estimulada pela indústria de papel. Conforme Sperotto (2012), a partir de 1948, com a Lei n. 13.273 surgiu a legislação orientada para proteção dos bosques, associada ao fomento da atividade da silvicultura. Anos mais tarde, na década de 70, a produção florestal ganha mais força através de uma política de incentivos atrelada a instrumentos de intervenção, prioritariamente dirigida para o setor de celulose e papel. O trajeto do setor de papel e celulose no Brasil iniciou pelo comércio de papéis, seguido das atividades gráficas, da fabricação de papel e, por último, da fabricação de celulose. A partir da década de 60, a indústria integrada fortaleceu-se, seguindo uma nova orientação econômica, com a implantação do II Plano Nacional de Desenvolvimento (II PND). As ações previstas no II PND foram decisivas para o setor de celulose de mercado. Em 1974, elabora-se o

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Primeiro Programa Nacional de Papel e Celulose (I PNPC), que pretendia tornar o País autossuficiente na produção de celulose e papel e exportador de celulose de mercado. O I PNCP previa, até 1980, a criação de 13 grandes plantas de celulose, sendo que os investimentos deveriam constituir-se de forma tripartite: Governo, capital privado nacional e capital estrangeiro, com participações iguais. Entretanto, o plano não atingiu a meta estabelecida: apenas cinco plantas foram instaladas, e a maior parcela dos investimentos foi financiada pelo Governo (Berni et al., 2011). De acordo com Sperotto (2012), o início de novos investimentos na década de 90, coincidiu com um período de forte crise mundial, que resultou em uma brusca queda nos preços internacionais e na redução das taxas de lucro (1992-94). A partir de 1999, com a elevação dos preços da celulose e dos diferentes tipos de papéis, o setor voltou a crescer, o que resultou num rápido processo de consolidação patrimonial. Destaca-se que o Brasil, desde 1990, tem-se mantido no grupo dos cinco maiores exportadores mundiais de celulose de mercado. Com relação ao consumo final de energia no setor de papel e celulose brasileiro, inicia-se nas fases da cadeia produtiva da extração de madeira para consumo industrial a partir de reflorestamentos. As fases em que há um consumo mais intensivo de energia são a colheita e o transporte. Quanto maior é o consumo de energia, maior é o custo do produto. Geralmente, um metro cúbico estéreo de madeira, posto no pátio da fábrica, custa na ordem de três vezes mais do que a mesma quantidade de madeira na forma de árvores em pé (Bajay, Berni e Lima, 2005). Conforme indicado na Figura 2, a indústria brasileira de papel e celulose consome cerca de cinco vezes mais energia térmica do que energia elétrica.

Figura 2 Evolução, de 1970 a 2010, dos consumos de energia térmica e energia elétrica da

indústria brasileira de papel e celulose Fonte: Elaboração própria a partir de EPE/MME (2011)

2.3.3 Indústria chilena

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No caso chileno, suas atividades florestais adquiriram significativa importância na economia nos últimos 30 anos, sendo um dos setores mais relevantes para as exportações do País. A primeira ação em favor da expansão do setor florestal chileno, e, por conseguinte, do setor de celulose, ocorreu no início dos anos 30, com a promulgação da Lei dos Bosques, quando o Governo chileno concedeu ao setor florestal uma série de benefícios fiscais voltados aos investimentos para o plantio de pínus. A evolução da indústria chilena de papel e celulose pode ser dividida em duas fases (Sperotto, 2012). Na primeira, entre 1940 e 1973, verifica-se uma forte presença do Estado, com destaque para criação da Corporación de Fomento de la Producción (Corfo), que tinha como meta promover o desenvolvimento do setor florestal e das indústrias conexas. Em 1942, a Corfo elaborou um projeto para a construção de uma fábrica de celulose de fibra longa. Porém, como o setor privado chileno não demonstrou o interesse esperado, a Corfo negociou com o Banco Mundial um empréstimo de US$ 20 milhões, que seria repassado à Compañía Manufacturera de Papeles y Cartones (CMPC), para construção de duas grandes unidades, a Celulosa Arauco e a Celulosa Constitución. Ainda na primeira fase, outra iniciativa importante do Governo no estímulo ao setor florestal foi a criação do Instituto Forestal (Infor). A segunda fase, a partir de 1974, foi resultado de uma nova orientação de política econômica, que se traduziu em três medidas principais:

(i) promulgação do Decreto-Lei nº 701/1974, que objetivava regular a atividade florestal nas áreas de florestas e nas áreas degradadas, e incentivar o plantio florestal aos pequenos proprietários de terras e fornecer assistência para prevenção da degradação, proteção e recuperação do solo. Os resultados dessa medida foram altamente positivos, fazendo com que, pela primeira vez, o setor privado começasse a demonstrar interesse pelas atividades econômicas relacionadas ao setor florestal,

(ii) entre 1974 e 1978, o Estado Chileno iniciou um processo de transferência de propriedade, passando para o setor privado as empresas constituídas na primeira fase, a Celulosa Arauco e a Celulosa Constitución; e

(iii) proibição a partir de instrumentos de política comercial, a exportação de qualquer produto florestal não manufaturado ou semimanufaturado e eliminava as barreiras tarifárias para importação, favorecendo a aquisição de insumos importados a preços menores (Sperotto, 2012).

De acordo com Sperotto (2012), atualmente, a celulose é o principal produto exportado no conjunto dos produtos florestais. A exportação de celulose de mercado corresponde a mais de 50% das exportações de produtos de origem florestal. O crescimento continuado das exportações de celulose ocorreu a partir de 1970. As empresas que atuam no setor são de grande porte em razão das economias de escala. Há, no País, duas empresas — Celco e CMPC — que, nas suas sete plantas industriais, concentram 100% da capacidade produtiva de celulose destinada ao mercado. São plantas que vêm incorporando tecnologias emergentes no processo produtivo e no controle automatizado de produção. A capacidade instalada dessas empresas fica em torno dos cinco milhões de toneladas/ano de celulose (fibras curta e longa). Os produtores de celulose no Chile, Celco e CMPC, participam, respectivamente, com 39% e 61%. A Celco direciona toda a sua produção para o mercado externo e a CMPC, além de exportação, fornece celulose ao mercado local. Em 2008, a produção total de celulose foi de 4,5 milhões de toneladas. Desse volume, apenas 6,75% (cerca de 300 mil toneladas) foram consumidos no Chile por empresas produtoras de papel. O restante da produção teve como

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principal mercado o exterior, gerando uma receita da ordem de US$ 2.626 milhões. O Chile é o quarto maior exportador de celulose do mundo. Entre os principais compradores de celulose chilena estão a China (29%), a Europa (32%), o resto de Ásia (26%), a América (11%) e a África/Oceania (2%) (Celis et al. 2010). O setor de papel e celulose chileno é o terceiro maior consumidor de energia ficando atrás apenas da indústria de mineração e do cobre (Tabela 2). Em relação às fontes de energia utilizadas na indústria de celulose e papel, em 2008, o consumo biomassa correspondeu a 63,35%, a eletricidade 23,51%, óleo combustível 13,06% e o consumo de gás natural, ainda insignificante, participando apenas com 0,08%.

Tabela 2 Consumo final de energia do setor industrial chileno para o ano de 2008

Subsetor Consumo Final (Tcal) Participação (%)

Cobre 27.045 29,21 Papel e Celulose 19.559 21,13

Cimento 3.415 3,69 Mineração 33.265 35,93

Outros 9.297 10,04

Fonte: Celis et al. (2010) 2.3.4 Eficiência energética no setor de papel e celulose do Brasil e do Chile A eficiência energética nesta indústria pode ser alavancada através de novos modos de operação, como por exemplo, treinamento de pessoal e motivação, auditorias energéticas, otimização e integração de processos e instalações existentes, monitoramento e controle, uso mecanismos de financiamento para a introdução de tecnologias emergentes de maior eficiência energética e ambiental nos processos produtivos, incluindo dispositivos e controles eletroeletrônicos com baixo consumo de energia. Brasil e Chile possuem programas de fomento a ações de eficiência energética que incluem a incorporação tecnologias emergentes no setor industrial. Exemplo de benchmarking deste tipo de programa, tem-se o alemão. Conforme Celis et al. (2010), a Alemanha é o país líder na Europa na produção de papel, sendo o quarto maior do mundo, após Estados Unidos, China e Japão. Devido aos altos custos relacionados ao consumo de energia, a indústria alemã de papel e celulose tem sido um dos principais players na otimização de seus processos produtivos a partir do uso de tecnologias inovadoras e ações de eficiência energética. Como ilustração, a Figura 3 mostra a evolução do consumo específico de energia na fabricação de papel para a indústria alemã entre os anos de 1955 e 2005.

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Figura 3- Consumo específico de energia na produção de papel na Alemanha

Fonte: Celis et al. (2010)

No Brasil, embora existam muitos programas de apoio e incentivo ao aumento da eficiência energética, não há uma política pública efetiva e abrangente que incentive as indústrias a investir na conservação e no uso racional de energia, o que passa, necessariamente, pela substituição de equipamentos obsoletos e ineficientes por equipamentos incorporados por tecnologias emergentes. O Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL) e incentivos governamentais para o aumento da pesquisa, desenvolvimento e inovação não foram contemplados pelo Programa de Aceleração do Crescimento dos governos Lula e Dilma. O Governo Federal optou por medidas que, teoricamente, aumentariam os investimentos em infraestrutura como saneamento básico, eletricidade, rodovias e ferrovias. A Eletrobrás/PROCEL, desde 2006, quando do seu lançamento, patrocina o portal PROCEL INFO – Centro Brasileiro de Informação de Eficiência Energética (www.procelinfo.com.br). O PROCEL INFO tem como objetivos reunir e disponibilizar informações de interesse, produzidas no Brasil e no exterior para os públicos que atuam na área de eficiência energética, e facilitar sua interação e, assim, ser reconhecido como referência nacional na disseminação de informação qualificada sobre o uso racional e eficiente da energia. Além disso, traz informações institucionais, indicadores, informações técnicas, simuladores, agentes, incentivos, possibilidades de financiamentos, legislação, cursos, eventos e notícias de uma forma geral. Ainda no âmbito brasileiro, como fomentadores da eficiência energética, merecem destaque o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), através da PROESCO que é o órgão do BNDES para o apoio a projetos de eficiência energética, BNDES Automático, FINAME, Cartão BNDES e o FINEP-CTEnerg – Fundo Setorial de Energia.

No Chile tem-se o Programa País de Eficiência Energética (PPEE), no âmbito do Ministério da Economia e Energia, destinado a construir uma eficiência energética nacional, no médio prazo, através de um mapa de ação, envolvendo o Estado, empresas e sociedade civil. Este programa começou em 2005 e os seus temas principais são i) a criação de uma cultura de eficiência energética na população, ii) a formulação de uma política nacional e um quadro regulamentar para

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a eficiência energética, que permite a dissociação entre o crescimento econômico e o crescimento do consumo de energia, e do estabelecimento de incentivos econômicos, fiscais e financeiros para o uso eficiente de energia nos setores industrial, comercial, residencial, transportes, entre outros. O PPEE possui metas específicas para promover a inovação e a incorporação em processos produtivos de tecnologias emergentes, com vista a atingir uma economia de baixo carbono.

3. TECNOLOGIAS EMERGENTES PASSÍVEIS DE USO NA PRODUÇÃO DE PAPEL E CELULOSE

As tecnologias envolvidas na produção de celulose evoluíram com o aumento da demanda por papel. No Brasil e no Chile, a quase totalidade da produção de papel dá-se a partir da celulose de fibras curtas, obtida de madeiras de áreas de reflorestamento; estas podem ser duras (eucaliptos) ou mais moles (pinus) – utilizadas conforme as demandas de mercado. A maior difusão do eucalipto deve-se as suas vantagens competitivas, como a boa aclimatação, permitindo aproveitamento da planta em até 7 anos e, no caso de florestas européias, de 20 a 50 anos, além da melhora das propriedades de maciez proporcionadas aos papéis da linha sanitária ―Tissue‖ .

Entre as principais tecnologias emergentes1, que podem estar incorporadas a processos industriais utilizados na produção de celulose através da tecnologia Kraft, visando à promoção da sustentabilidade e competitividade, estão o cozimento kraft modificado com pré-impregnação dos cavacos, o deslignificação com oxigênio, branqueamento ECF e TCF, a lavagem eficiente da polpa, caldeira de recuperação do tipo "low odor", evaporação com multi-estágios para cerca de 80% de sólidos no licor preto concentrado; além de tratamento secundário ou terciário no efluente. Ainda, uso de biomassa como combustível em substituição a combustíveis fósseis, secagem "flash" da lama de cal ao forno, caldeira de força de leito fluidizado, sistema de destilação de condensados e queima dos gases voláteis, entre outras. Além disso, por conta de questões ambientais e dos mercados que exigem produtos ―verdes‖, surgem tecnologias emergentes que cumprem o objetivo de ter-se uma produção mais limpa e viável economicamente para prevenir, reusar, segregar, fechar circuitos e atacar o problema na origem e não no fim de tubo. Existem hoje suficientes novas tecnologias emergentes que podem ser introduzidas tanto em plantas novas como no retrofit de plantas já em operação. A seguir, apresentam-se informações básicas de algumas das principais tecnologias emergente disponível ao setor industrial de papel e celulose.

Uso de TI em controle de processos :A tecnologia da informação (TI) e suas derivações tanto em software quanto em hardware, acoplados ou não em equipamentos, é intensamente ut i l izada no controle de proces sos industr iais empregados em plantas integradas.A área de ut i l idades em planta integrada faz uso de sistemas intel igentes de controle de equipamentos como caldeiras e digestores, que além da complexidade para sua operação exige alto grau de conf iabil idade em termos de segurança. A produção de eletr icidade a part ir da biomassa nas plantas integradas ocorre a part ir das caldeiras auxi l iares de recuperação. Neste contexto, a TI faz o gerenciamento local e remoto da produção de vapor, em regime de paridade tér mica, ut i l izando, em geral, turbinas

1 O documento mais tradicional para definir as BAT’s no setor de celulose e papel é o BREF do EIPPCB. Por BREF entenda-se como

sendo "Reference Document on BAT - Best Available Techniques in the Pulp e Paper Industry". O EIPPCB (European Integrated Pollution Prevention and Control Bureau) é o comitê da União Européia para assuntos de prevenção e controle da poluição (Foeckel, 2008).

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de contrapressão e, com menos frequência, turbinas de extração -condensação. No Brasi l, existem mais de 30 caldeiras de recuperação, todas de grande porte. O contínuo aumento de escala das caldeiras de recuperação tem si do possível com a incorporação da TI embarcada em tecnologias emergentes. E ste elevado grau de tecnologia permite o aumento da complexidade das caldeiras e instalações periféricas – lavadores de gases, colunas de dest i lação, queimadores de gases e incineradores -, mas acaba por trazer ganhos de produtividade e sustentabi l idade, com grau de segurança que inf luenciam nas apólices de seguro. Além disso, nestas novas conf igurações, aumenta-se a recuperação de produtos químicos que ir iam ser perdidos, diminui -se o impacto ambiental das instalações, tornando as plantas mais harmoniosas com as comunidades do seu entorno. Sistemas de monitoramento e detecção de vazamentos baseados em tecnologia emergentes derivados do uso de TI possibil i tam a execução de balanços térmicos, traceamento químico, monitormento acúst ico, visando evitar s inistros relacionados com o contato smelt /água – r iscos de explosão durante operação -; e ainda, vazamentos de água em tubos da região inferior da fornalha, em decorrência de corrosão ou de tr incas na tubulação por ataque químico e estresse térmico ou mecânico do material. Destaca-se o Controle Predit ivo Mult iváriavel Avançando (CPMA), tecnologia inovadora, passível de implementação em processos de polpação. Através desta tecnologia, pode -se prever o comportamento da planta baseado em modelos heuríst icos, a f im de que se tomem ações preventivas e corret ivas rápidas, assegurando a ot imização da planta em termos da maximização da produção de celulose, racional ização na ut i l ização de produtos químicos e minimização dos custos energéticos e uso de água por tonelada de celulose produzida ( Berni et al, 2011).

Tecnologias de Co-geração : O emprego de tecnologias avançadas de co -geração no setor de papel e celulose deve ser anal isada sob a perspectiva do processamento industr ial existente. As plantas integradas e de celulose dispõem de combustível próprio, a part ir de sua matéria -pr ima: a l ixívia - subproduto da tecnologia Kraf t - e cavacos, cascas de madeira e lenha residuais. De acordo com Velásquez (2006), uma das tecnologias emergentes, em escala comercial para aumentar o rendimento dos processos de co -geração em plantas integradas é o Condensing Extract ion Steam Turbine Cycle (CEST) que proporciona o aum ento de pressão nas caldeiras (60 a 80 bar) e a introdução de turbinas de extração -condensação. Ainda, segundo a autora, apesar de perdas introduzidas pela condensação, a maior potência produzida pela turbina, devido à pressão de saída mais baixa, aumenta o rendimento do processo e o vapor de processo é extraído em pressões intermediár ias (4 e 12 bar), conforme necessidade. Segundo Velásquez (2006), a tecnologia STIG (Steam Injected Gás Turbine) é uma opção de uso de turbinas para gás obtida da biomassa. As turbinas com injeção de vapor STIG possuem elevado rendimento e já se encontram em fase de comercial ização, representando uma alternativa para a ut i l ização de turbinas a gás, em que parte do vapor produzido na caldeira de recuperação, a part ir d os gases de exaustão, é injetada na câmara de combustão da turbina a gás. Outras alternativas tecnológicas ut i l izam também turbina a gás, mas em outras conf igurações, aproveitando o fato de que a g aseif icação do l icor negro produz gás a elevada temperatura (super ior a 1000 °C) em comparação com a temperatura do vapor gerado em caldeiras (500 a 550 °C ); além da ef ic iência das

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turbinas a gás em ciclo combinado ser maior que a ef iciência das turbinas a vapor. O sistema de gaseif icação do l icor negro acoplado a uma turbi na a gás é chamado de tecnologia BIG-GT (Biomass Integrated Gasif ier/Gas Turbine) já citado neste trabalho. Para que a produção de eletr ic idade ocorra com ef iciência, os gases de exaustão da turbina a gás precisam ser aproveitados em sistemas de cogeração, na produção de vapor para al imentar a turbina de vapor constituindo o cic lo combinado, tecnologia BIG-GTCC (Biomass Integrated Gasif ier/Gás Turbine Combined Cycle). A tecnologia BIG-GT é a mais provável de se tornar comercial; todavia, ainda existem problemas a serem equacionados quanto à l impeza do gás, modif icações na câmara de combustão da turbina a gás e alimentação nos gaseif icadores pressurizados.

Tecnologias ECF e TCF de Branqueamento: O atendimento do mercado de celulose com um produto l impo, resis tente, muito alvo e com custos de produção o mais baixo possível, acaba sendo direcionada para a tecnologia ECF - Elemental Chlorine Free - , pela alta ef iciência do dióxido de cloro. Por outro lado, sob a ót ica essencialmente ambiental requer -se a tecnolog ia de branqueamento TCF - Total Chlorine Free - , imaginando-a sem impacto ambiental por não ut i l izar compostos de cloro como agentes oxidantes. Mas, ambas as tecnologias possuem impactos ambienta is, necessitando serem aval iados para cada t ipo de planta. Nenhuma das tecnologias de branqueamento, que ut i l iza grandes quant idades de água e de reagentes químicos, pode ser considerada "verde" ou sem impactos. Dependendo dos químicos ut i l izados, das suas dosagens e residuais nos f i l t rados, do fechamento de circuit os ou do tratamento dos ef luentes, cada tecnologia poderá ter um impacto maior ou menor. Qualquer das tecnologias emergentes citadas, visando o branqueamento da celulose apresenta vantagens e desvantagens. Parece mais razoável que as pesquisas caminhem no sentido de buscar-se um misto de ECF e TCF. Desta forma, deverão , no médio prazo, surgir tecnologias de catal isadores (molibdato, complexos de manganês, pol ioxometalatos, etc.) de preservação da alvura (estágio f inal de peróxido de hidrogênio em condições adequadas de pH e temperatura). Os efeitos ambientais deverão ser ainda novamente minimizados e o consumo de água reduzido. Nest e caso, as lavagens entre estágios mostram papel important íssimo e as prensas lavadoras ganharam o status de "melhor tecnologia disponível" para esse serviço. Quanto mais se aproxima da tecnologia TCF, ou quanto menor o uso do dióxido de cloro, mais fácil será o fechamento dos circuitos de águas na l inha de f ibras. Isso sem se valer de tecnologias de f inal de tubo, como a nanof i ltr ação (tecnologia de membranas).

Fechamento de circuito : Os fechamentos de circuitos estão agora ocorrendo com maior intensidade, pois novas tecnologias emergentes para evitar o acúmulo de contaminantes nas plantas também estão sendo cr iadas. Já se consegue produzir celulose branqueada de eucal ipto com geração de cerca de 20m 3 de ef luentes totais por tonelada de celulose f inal. Fecha-se o sistema de águas com a incorporação de novas tecnologias que impedem o acúmulo de cloretos, potássio, oxalatos e pitch nos sistemas de fabricação, incluindo ganhos energéticos. Consegue-se produzir uma tonelada de celulose branqueada co m aproximadamente 600 kWh de energia elétr ica e 5 toneladas de vapor. Com os maiores fechamentos de circuitos, obteve -se uma maior recuperação e

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conservação de energias, maiores ef iciências operacionais e maiores escalas de produção. Como resultados, o impacto ambiental tem sido muito menor, os investimentos também e os custos de produção ainda mais competit ivos, especialmente no caso brasi leiro, que já tem no eucal ipto grandes vantagens comparat ivas no mercado mundial de celulose. O fechamento de circuito inclui a recic lagem máxima de água de processo da planta. Uma segunda opção para diminuir o uso de água nos processos industr iais é o aumento da incorporação de tecnologias emergentes que possibi l i tem o aumento da consistência da massa nos pr incipais estág ios do processo. Esta possibi l idade ref lete na necessidade de novos dimensionamentos para os sistemas bombeamento, incluindo controles remotos baseados em controles lógicos programáveis e inversores de f requência. Plantas com tecnologias emergentes em processos com alta ou média consistência ainda não resultaram em apl icações no Brasi l . Uma terceira opção para a fabricação de papel minimizar o uso de água resulta de projeto de P&D da Universidade de Tecnologia de Helsinque, através da tecnologia Air Dynamic Forming (ADF). Com o sistema de formação dinâmica com ar, consegue -se dispersar a massa em f ibras úmidas de madeira em uma corrente de ar, el iminando o uso da água nesta etapa do processo de fabricação do papel. Com esta tecnologia inovadora, todo o trans porte de f ibras no circuito de aproximação, assim como a formação ocorrem por f luxo de ar, em um sistema pneumát ico. O fechamento de circuito pode ser alavancado com a ut i l ização da tecnologia de micropolímeros. Durante a fabricação de papel existe um estr eito equi l íbr io ao se procurar a retenção ót ima de f ibras na máquina de papel, visando a maximização do seu desempenho ao mesmo tempo em que se busca a apropriada formação da folha. A tecnologia de micropolímeros possibil i ta o equi l íbr io na obtenção de retenção e formação de folha desejada, especialmente em sistemas com altos teores de carga mineral e produzindo papéis ou cartões em equipamentos de alta velocidade e elevado efeito de cisalhamento. Neste contexto, a tecnologia de sapatas (shoe presses), também conhecidas como ―long -nip presses‖, constituem um avanço quando empregada em lugar da tecnologia por impulso ( impulse drying), quando a folha de papel é pressionada contra um rolo girante muito quente e uma sapata côncava estát ica convencional. Coadjuva ndo a tecnologia de sapatas com uso de micropolímeros, consegue -se, um teor de umidade da folha de papel de 38%, ou menos, antes dela entrar na seção de secagem evaporativa.

Tecnologia da Biorefinaria Florestal : O cuidado com o meio ambiente, foco de atenção da sociedade em conjunto, transforma-se em fator que agrega valor à produção industr ial sustentada, através da ut i l ização de tecnologias emergentes e recursos renováveis. A possibi l idade de reciclar, reut i l izar um recurso descartado em determinado processo produtivo é de fundamental importância para a economia de alguns setores industr iais que ut i l izam recursos renováveis derivados da biomassa (qualquer matér ia -prima f ibrosa). Uma bioref inar ia é uma estrutura que integra processos de conversão de biomass a e equipamentos para produzir combustíveis, energia e produtos químicos a part ir da biomassa. O conceito de bioref inaria é análogo ao de uma ref inaria de petróleo, que produz múlt iplos combustíveis e produtos a part ir do petróleo. Neste conceito estão contempladas a diversif icação de produtos com tecnologias simples, e também aquelas baseadas em química sintét ica, biotecnologia e processos de obtenção

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de novos mater iais. A bioref inar ia pode ser def inida como ―o uso ef iciente do potencial total da matéria-prima e processos, para a ampliação e maior valoração de produtos e subprodutos da cadeia produtiva‖.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

São relevantes para o Brasil e para o Chile o planejamento e a administração estratégica das indústrias do setor de papel e celulose, levando-se em conta a existência do domínio de tecnologia florestal nos componentes silvicultural e de melhoramento genético, as condições climáticas favoráveis, e o mercado atraente, tanto no cenário nacional quanto mundial. Desta forma, fatores como investimentos direcionados, matéria-prima de qualidade, uso múltiplo da floresta, recursos humanos qualificados, tecnologias emergentes e a integração consumidor-floresta-indústria devem capitanear as decisões estratégicas no setor.

Este setor é promissor, ainda que vivenciemos grandes mudanças na economia global. É importante continuar as avaliações das possíveis modificações tecnológicas, as perspectivas de mercado e, assim, identificar os produtos e mercados, nos quais o setor poderia permanecer altamente competitivo, com apoio de ações governamentais. O uso de florestas nativas para a produção de celulose e papel, ainda é uma realidade, principalmente na Ásia. No caso das florestas tropicais, existe um manejo adequado para esta exploração. Do ponto de vista tecnológico, a utilização de florestas plantadas passa a ser mais vantajosa, pois associa um melhor desempenho geral da floresta à operação de uma planta integrada, principalmente devido à uniformidade e ao melhoramento da matéria-prima. As florestas tropicais nativas, que estão sendo dizimadas para a produção de celulose na Ásia, tornam o custo deste produto mais reduzido; no entanto, não se vislumbra um prazo extenso de exploração neste sistema. Os plantios, mesmo nestas regiões, deverão ser a base das indústrias existentes e das que estão sendo instaladas. As fibras recicladas desempenharão função de maior importância quando as fibras virgens tornarem-se mais escassas e o preço se elevar, tanto no Brasil quanto no Chile. Parte deste efeito poderá ser atribuída ao fato de que as florestas serão manejadas para usos múltiplos2. Entretanto, apesar de existir nível de suprimento e viabilidade de uso de fibras recicladas como um componente do papel, este uso dependerá continuamente da inclusão de fibras virgens no sistema fabril.

REFERÊNCIAS

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2 A floresta de uso múltiplo pode ser uma excelente fonte de renda quando utilizada como fator de ecoturismo, bem como pode ser utilizada como estratégia de

marketing para questões ambientais, ressaltando as áreas de preservação permanentes, a manutenção de bacias hidrográficas e os respectivos mananciais

hídricos. É possível, por exemplo, a introdução e, ou, o incremento da fauna como fonte de renda, através da atividade de caça controlada.

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projeto versando sobre “Análise e desenvolvimento de metodologia visando a implementação de projetos de eficiência energética na indústria‖, financiado pela Confederação Nacional da Indústria, Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético. Universidade Estadual de Campinas, setembro de 2008, 125 p.

Bajay, S. V., Berni, M. D. e Lima, C. R., Papel e celulose. In: Rosillo-Calle, F., Bajay, S. V. e Rothman, H. (Organizadores), Uso da Biomassa para Produção de Energia na Indústria Brasileira, Editora da Unicamp, Campinas, SP, 2005, p. 269-312.

Berni, M.D., Pagliardi, O., Bordoni, O.F.J. G., Guia Técnico: Eficiência Energética na Indústria de

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