17/SET/2013

1. A ELETROQUÍMICA E O PROCESSO DE CELULOSE E PAPEL 17/SET/2013 Dr. Osvaldo Vieira

2. CELULOSE E PAPEL • Processo subdividido em 5 partes: • Matéria Prima Fibrosa; • Preparo de Madeira; • Fabricação de Fibras; • Recuperação Química; • Máquina de Papel.

3. CELULOSE E PAPEL Visão Geral do Processo de Fabricação de Celulose e Papel 2 3 1 Florestal (Matéria Prima Fibrosa) Preparo de Madeira Fabricação de Fibras Recuperação Química Máquina de Papel 4 5

4. CELULOSE E PAPEL Matéria Prima Fibrosa Folhosas (Eucalipto) Coníferas (Pinus)

5. CELULOSE E PAPEL Preparo de Madeira

6. CELULOSE E PAPEL Fabricação de Fibras (Processo KRAFT) • Utilização de reagentes químico e de calor para dissolver a lignina; • Remove a lignina, permanecendo a celulose e as hemiceluloses; Cavaco Temperatura Químicos Polpa celulósica (+ licor negro) Licor negro (químicos + componentes da madeira)

7. CELULOSE E PAPEL Recuperação Química (KRAFT) Licor Verde

8. CELULOSE E PAPEL Máquina de Papel Independente da natureza da polpa, química, mecânica ou reciclada, fibra longa ou fibra curta, polpa marrom ou branqueada, o básico da fabricação de papel é similar.

9. ELETROQUÍMICA A eletroquímica é um processo termodinâmico que estuda o aproveitamento da transferência de elétrons entre diferentes substâncias para converter energia química em energia elétrica e vice-versa. Pode ser subdividida em duas áreas:

10. ELETROQUÍMICA Iônica: Está relacionada com os íons em solução e os líquidos iônicos que são formados a partir da fusão de sólidos compostos por íons; Eletródica: Relacionada com os fenômenos que ocorrem na interface entre o eletrodo e o eletrólito, além do estudo da transferência de carga nesta região;

11. ELETROQUÍMICA Existem dois tipos de células eletroquímicas:  Célula ou Pilha Galvânica: É uma célula eletroquímica que produz eletricidade como resultado da reação que nela se passa, sendo essa energia liberada em consequência de uma reação espontânea. Célula Eletrolítica: É uma célula eletroquímica em que uma reação não espontânea é impelida por uma fonte externa de corrente.

12. ELETROQUÍMICA Termodinâmica envolvida nas reações Eletroquímica: Energia Livre de Gibbs e Equação de Nernst: G = -nFE G = Go + RTlnQ -nFE = (-nFE)o + RTlnQ E = Eo –(RT/nF) lnQ E = Eo – (0,0592/n) lnQ G0, E 0 Processo espontâneo G0, E 0 Processo não espontâneo G = 0 Equilíbrio do sistema

13. ELETROQUÍMICA Potenciais Padrão de Redução (em solução aquosa a 25oC):

14. ELETROQUÍMICA Célula ou Pilha Galvânica: Processo termodinamicamente espontâneo (G0), pilha de Daniell.

15. ELETROQUÍMICA Célula Eletrolítica: Processo termodinamicamente não espontâneo (G0).

16. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Aspectos Positivos: - Sistemas de Proteção Anódico, Proteção Catódica; - Sistemas de Monitoramento (Ex: ORP); Aspectos Negativos: - Processos de Corrosão.

17. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Interação entre proteção eletroquímica e corrosão Aspectos Eletroquímicos Resistência à Corrosão Aspectos Termodinâmicos Aspectos Metalúrgicos Aspectos Físico-Químicos  Corrosão é um processo termodinamicamente favorável, que pode ser minimizado através da compreensão dos aspectos eletroquímicos envolvidos.

18. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Processos de Corrosão: - Principais influências da corrosão na fabricação de celulose KRAFT:  Aumento da sulfidez dos licores e o aumento da temperatura dentro dos processos aumenta a taxa de corrosão;  Aumento do teor de sólidos presentes no licor negro provoca o aumento da taxa de corrosão durante processo de recuperação química.

19. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Processos de Corrosão: - Principais influências da corrosão nas Máquinas de Papel:  Agressividade dos componentes utilizados no tratamento microbiológico são agressivos aos materiais metálicos no ambiente da produção

20. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Sistemas de Proteção: - Proteção anódica para digestores; A proteção anódica atua devido à possibilidade que o aço oferece de passivar-se nos licores do digestor. Na condição passiva, uma camada uniforme e aderente de óxido protege a superfície do metal contra corrosão, reduzindo sua reatividade, assim protegendo o material de corrosão uniforme, pitting e ataque preferencial a zonas termicamente afetadas (regiões de soldas).

21. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Sistemas de Proteção: - Proteção catódica interna para tubulações de água; A proteção catódica aplicada a tubulações de água com ou sem revestimento é a injeção de uma corrente impressa e potenciais adequados ao longo de toda superfície interna das tubulações, visando diminuir a corrente iônica das águas de captação do processo.

22. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Sistemas de Proteção: - Proteção eletroquímica contra depósitos: Através de reações eletroquímicas o sistema altera o potencial redox do meio, alterando propriedade física na superfície e em formas de energia de repulsão eletrostática, impedindo formação de depósitos orgânicos, inorgânicos e condições anaeróbicas que levam a corrosão microbiológica.

23. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Sistemas de Proteção: - Monitoramento do Potencial de oxidação/redução;  Opotencial de oxidação/redução é a espontaneidade, ou a tendência de uma espécie química adquirir elétrons e, desse modo ser reduzido. A medição aplicada a máquinas de papel pode ser utilizada para monitoramento da presença de íons indesejáveis , como a presença de íons cloreto, muitas vezes responsáveis pelo aumento do processo de corrosão.

24. ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL CONCLUSÃO Há diversas aplicações para eletroquímica dentro da industria de Celulose e Papel. Aplicações essas muitas vezes ligadas a processos de medições e/ou proteção, assim como efeitos indesejáveis responsáveis pelo processo de corrosão eletroquímica.

25. OBRIGADO Osvaldo Vieira osvaldov@klabin.com.br