Celulase para Celulose e Papel — Modificação de Fibra, Melhoria da Drenabilidade e Processamento de Fibra Reciclada

A chave para o efeito benéfico da celulase na drenabilidade sem perda de resistência é a sua ação seletiva sobre as microfibrilas de celulose mais externas e expostas na superfície da fibra e sobre os fragmentos de fibra ultrafinos (finos) que mais contribuem para a resistência à drenagem. Ao modificar a superfície de fibras inchadas e fibriladas, e ao degradar parcialmente os finos que mais reduzem a drenagem, a celulase reduz a resistência específica de filtração da rede de fibras sem hidrolisar o corpo principal da fibra, que fornece resistência à tração e ao rasgo. O controlo crítico é a dose — uma dose demasiado baixa proporciona uma melhoria insuficiente da drenagem; uma dose demasiado elevada começa a atacar o corpo da fibra, reduzindo a resistência. A janela prática de dosagem em que a drenagem melhora sem perda significativa de resistência é validada à escala de bancada antes da implementação em produção.

As poupanças de energia reportadas a partir do pré-tratamento com celulase na refinação de pasta variam consoante a aplicação. Para a melhoria da drenabilidade de fibra reciclada em papel para embalagem, o benefício energético indireto resultante da menor refinação necessária para atingir a freeness alvo é tipicamente de 15–25% da energia elétrica de refinação para essa fração de pasta. Para pasta mecânica com pré-tratamento enzimático, foram reportadas poupanças diretas de energia de refinação de 5–15% por tonelada em estudos à escala de bancada, com resultados à escala industrial que variam de modestos a significativos, consoante a espécie de madeira, a qualidade de pasta pretendida e a configuração do refinador. Recomenda-se a validação à escala de fábrica com um programa piloto definido antes de se comprometer com o aprovisionamento de enzima à escala de produção, com base em cálculos de poupança de energia.

A enzima celulase para celulose e papel é tipicamente aplicada como uma solução aquosa diluída, adicionada à pasta no tanque de máquina, no tanque de mistura ou num tanque de pré-tratamento dedicado antes da máquina de papel. O contacto da enzima é gerido a pH 4.5–5.5 e 45–55°C durante 30–120 minutos antes de a pasta seguir em frente. Após o tempo de contacto do tratamento, a enzima é diluída e largamente inativada pela química de retenção alcalina e pela gestão de temperatura da máquina de papel. A celulase é geralmente compatível com a química padrão da zona húmida — amido, agentes de retenção e colagem — mas a compatibilidade específica deve ser verificada com o fornecedor de química de zona húmida da fábrica. Evite adicionar celulase simultaneamente com polímeros catiónicos fortes, que podem ligar-se à enzima e inativá-la.

A seleção da classe de atividade para celulose e papel depende da aplicação-alvo e do tempo de contacto disponível. Para a melhoria da drenabilidade com 30–60 minutos de contacto, uma classe de maior concentração proporciona a dose-alvo com uma massa relativamente pequena de enzima adicionada à pasta — importante para minimizar a adição de proteína enzimática à massa fibrosa. Para aplicações com tempos de contacto mais longos (60–120 minutos num tanque de pré-tratamento), uma classe de menor concentração, com uma dose de massa proporcionalmente mais elevada, também é eficaz. A orientação prática é especificar com base na dose-alvo por tonelada de pasta seca e no tempo de contacto disponível, selecionando depois a classe de atividade de celulase que proporciona essa dose num volume de adição líquida conveniente para o sistema de dosagem da fábrica.