Desagregação e Repolpagem

A desagregação ou repolpagem é a primeira operação unitária na preparação de massa. Nesta etapa inicial do processo, a matéria-prima fornecida na forma seca deve ser convertida em uma suspensão bombeável. As principais funções do processo de repolpagem são:

• umedecer o papel recuperado para reduzir sua resistência
• desintegrar o papel em fibras individuais e partículas
• desprender as partículas de tinta de impressão das fibras
• separar contaminantes grosseiros
• misturar aditivos em alguns casos
• homogeneizar a polpa

Os principais objetivos a serem alcançados na etapa de repolpagem são:

• separar todas as fibras utilizáveis em fibras individuais
• desprender a tinta das fibras sem que ocorra sua reabsorção
• evitar a desintegração dos contaminantes, mantendo-os em tamanho e geometria adequados para separação
• otimizar o uso de tempo, energia e aditivos

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Fundamentos da desagregação e repolpagem

A etapa de repolpagem é frequentemente um processo descontínuo, mas a saída deve ser uma suspensão de polpa preparada para os processos subsequentes de separação, com vazão volumétrica e consistência constantes e previamente definidas.

O processo de repolpagem pode utilizar forças mecânicas, térmicas e químicas. Como o principal efeito utilizado é a grande redução da resistência do papel causada pela sua umidificação, a repolpagem é sempre uma combinação da mistura de água ao papel ou polpa com a aplicação de forças mecânicas, térmicas ou químicas para desintegrar o papel e os flocos.

O efeito da redução da resistência devido à umidificação do papel e à consequente quebra das ligações de hidrogênio é mostrado na Tabela 1, onde a resistência ao rasgo de uma folha de laboratório seca é comparada com a da mesma folha após apenas 15 segundos de imersão em água.

Tabela 1. Resistência ao rasgo de folhas feitas com polpa de abeto

Resistência ao rasgo (N/m)
Folha seca — 1 380
Folha umedecida por 15 s em água — 19

Como mostrado na Figura 1, a redução da resistência ocorre muito rapidamente (redução de 95% em um minuto para papéis de baixa gramatura). Portanto, a umidificação rápida e completa do papel recuperado é extremamente importante para uma repolpagem eficiente.

Para tipos de papel de difícil desagregação, a resistência à tração pode ser reduzida ainda mais com aquecimento acima de 75 °C. Se necessário, também são adicionados produtos químicos, que podem ser ácidos ou alcalinos, dependendo do agente de resistência úmida.

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As forças de desintegração aplicadas devem ser maiores que a resistência do material ou a força de adesão dos contaminantes às fibras. No entanto, não devem ser excessivas, pois isso pode fragmentar demasiadamente os contaminantes.

Como os objetivos da repolpagem podem ser alcançados por diferentes mecanismos, é necessária uma otimização específica para cada aplicação. Por exemplo:

• maior tempo de retenção melhora a umidificação e reduz a necessidade de energia mecânica
• temperaturas mais altas e o uso de aditivos como soda (pH alcalino), que promovem o inchamento das fibras, reduzem o consumo de energia
• divisão do processo em etapas:
  • desagregação grosseira com separação de partículas pesadas
  • desintegração fina em um deflaker ou peneira de discos
  • eventualmente precedida por um tanque de retenção para melhor umidificação e inchamento das fibras

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Na repolpagem de papel recuperado para papéis gráficos, a remoção da tinta das fibras desempenha um papel fundamental, pois apenas as partículas de tinta desprendidas podem ser removidas em processos subsequentes, como flotação ou lavagem.

De acordo com estudos, a taxa de desprendimento da tinta é um processo de primeira ordem e depende da geometria do rotor e das condições operacionais. A tinta pode voltar a se depositar nas fibras, mas isso pode ser reduzido ou evitado com o uso de produtos químicos adequados.

Na Figura 2, são apresentadas curvas de redução de flocos e desprendimento de tinta para duas misturas de fibras recicladas. Observa-se que quase todos os flocos são desintegrados em cerca de 2 minutos, e o valor de concentração residual efetiva de tinta (ERIC) atinge um mínimo nesse período.

Tempos de repolpagem mais longos podem levar à redeposição da tinta nas fibras, aumentando o valor de ERIC.

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Os desagregadores (pulpers) operam em diferentes consistências, dependendo da matéria-prima:

• alta consistência (HC) — até cerca de 19%
• média consistência (MC) — até cerca de 12%
• baixa consistência (LC) — até cerca de 6%

Os pulpers HC e MC operam geralmente em regime descontínuo, enquanto os LC operam continuamente. O tipo de rotor e o sistema de limpeza variam conforme a faixa de consistência.

As curvas de repolpagem de diferentes tipos de papel recuperado podem ser utilizadas para avaliar o desempenho dos equipamentos. Em operação por batelada, essas curvas mostram a relação entre o teor de flocos, o tempo e o consumo específico de energia.

Flocos são pequenos pedaços de papel ou cartão que não foram desintegrados em fibras individuais.