Fibras Celulósicas: De volta ao Spotlight

Interesse renovado em fibras derivadas de fontes naturais de celulose (não petroquímicas) viu a demanda por essas fibras crescer para 6 milhões de toneladas por ano atualmente, uma duplicação aproximada da demanda desde 2000, de acordo com os dados de oferta e demanda da Tecnon OrbiChem.

O termo “fibras celulósicas” ou “fibras celulósicas” abrange uma variedade de subtipos de fibras que às vezes são mais conhecidos como Rayon ou por seus nomes de marca, ou subtipos como Viscose, Lyocell, Modal, etc. A característica principal de todas essas fibras é que são fabricadas a partir de celulose natural (ou, em alguns casos, hoje em dia, a partir de uma proporção de celulose reciclada – de que falaremos mais adiante), portanto, não são consideradas sintéticas. Entretanto, as fibras celulósicas também são frequentemente referidas na indústria como “fibras celulósicas artificiais” (MMCF), pois sua geração requer processamento com petroquímicos para pegar a celulose celulósica e regenerá-la de uma forma que permita que as fibras sejam fiadas, ou processadas para outros (mais pequenos) usos, como filmes.

Fibras não naturais são frequentemente subclassificadas como “sintéticas” se derivadas do petróleo, “artificiais” se derivadas do trabalho de materiais naturais, sendo ambas referidas em conjunto como “fibras artificiais”.

Por que existe um interesse renovado nas fibras celulósicas? A Tecnon OrbiChem entende que o principal impulso vem do uso de misturas de fibras de viscose com fibras de algodão ou sintéticas, de modo a conferir maciez e absorção de umidade ao tecido. A viscose tem uma absorção de umidade 50% maior do que o algodão, o que significa que outra saída importante é nos toalhetes de higiene. A sustentabilidade de uma fibra derivada da madeira tem um papel na promoção da viscose e do liocel? O feedback dos proprietários de marcas de moda, utilizando vários tipos de fibras sintéticas e naturais em vestuário, sugere que a escolha de compra dos consumidores muitas vezes não leva realmente em conta o tipo de fibra – muitos consumidores não sabem a diferença entre fibras sintéticas e naturais – e por isso a demanda nem sempre está sendo impulsionada a partir do nível de consumidor da cadeia de valor, apesar das informações negativas que circulam nos meios de comunicação sobre plásticos e o derramamento de microplásticos dos têxteis. No entanto, há alguma atração do mercado por parte dos clientes finais, alguns dos quais gostam da idéia de fibras derivadas da natureza. Alguns fabricantes de, por exemplo, roupas íntimas ou meias, proclamam que estão usando viscose à base de bambu.

Por outro lado, as fibras celulósicas podem oferecer propriedades mais próximas às do algodão do que as fibras sintéticas, além de os próprios proprietários de marcas estarem conscientes dos objetivos verdes e da necessidade de o mundo reduzir a dependência das matérias-primas petroquímicas que levam ao aumento das concentrações de CO2 na atmosfera. As fibras celulósicas provenientes de matérias-primas naturais parecem, assim, uma forma atraente de atender à necessidade de soluções alternativas e verdes às fibras de origem petroquímica para a crescente demanda mundial por fibras.

As fibras de viscose são muito macias e confortáveis e estão sendo cada vez mais utilizadas em artigos que são usados junto à pele (roupa interior), ou em vestuário exterior onde a maciez está em um Premium (casacos, camisolas). Mas quase sempre em misturas com fibras mais resistentes, uma vez que a viscose tem baixa resistência à abrasão (as meias 100% viscose cairiam em pedaços em poucos desgastes). Um uso crescente é nos toalhetes, onde a suavidade é combinada com a absorção de água e a degradabilidade.

Tecnon OrbiChem tem monitorado a crescente demanda mundial por fibras desde 1980 e o gráfico abaixo mostra a evolução. A demanda por fibras está muito ligada ao crescimento do PIB mundial em geral, o que impulsiona a tendência observada. Prevê-se que a demanda total atinja ~147 milhões de toneladas até 2030 (como mostrado no diagrama).

Dado o objetivo de reduzir a produção de CO2, substituir uma parte da demanda de fibras de poliéster mostrada no gráfico por fibras de celulose parece, em primeira instância, um passo óbvio, embora a partir de um ponto de partida relativamente pequeno, quando as fibras de celulose são apenas 6 milhões de toneladas da demanda total.

No entanto, as fibras celulósicas não são tão ‘verdes’ como a simples afirmação de que são de fontes naturais sugere. A própria indústria de fibras celulósicas admite livremente que mais poderia e deveria ser feito para tornar os processos químicos das fibras celulósicas mais amigáveis ao meio ambiente. Os dois processos-chave em operação no mundo todo são o processo de viscose – produzindo quase 90% do filamento de viscose e da fibra de grampo do mundo, e o processo Lyocell, responsável por mais 10%. O processo de viscose depende do dissulfeto de carbono altamente tóxico (CS2) como solvente e embora este seja recuperado dentro do processo, existe o desafio de manusear este material, bem como as descargas na atmosfera de resíduos, incluindo enxofre para o ar e ácido sulfúrico. Nos últimos anos, as normas têm sido melhoradas à medida que as últimas tecnologias têm sido implementadas de forma mais ampla.

O processo Lyocell utiliza N-metilmorfolina N-óxido (NMNO) como solvente e com redução do volume de resíduos é visto como mais amigo do ambiente. O foco na diminuição da entrada de CS2 altamente tóxico levou ao desenvolvimento do processo de carbamato de celulose atualmente visto como a opção mais viável para substituir ou readequar a tecnologia de viscose existente.

China é actualmente de longe o líder mundial na produção de fibra de viscose. Em 2019, a produção de fibra de viscose básica na China foi de 3.672 kt de acordo com os números da China Chemical and Fiber Economic Information (CCFEI). A estimativa da Tecnon OrbiChem é que a produção mundial em 2019 foi de 4.528 kt, o que significa que a China foi responsável por 81% da produção global.

Estas questões levaram a um maior desenvolvimento de soluções para o ‘greening’ da indústria de fibras de celulose, sendo o desenvolvimento mais amplamente discutido a possibilidade de reciclagem. Algumas empresas e organizações presentes na conferência descreveram os progressos na reciclagem das fibras de celulose das fábricas de vestuário ou da reciclagem pós-consumo de volta para a pasta celulósica. O princípio geral é extrair fibras de celulose de aparas de algodão ou viscose, peças de vestuário ou mesmo misturas têxteis contendo fibras de celulose e destas, gerar celulose que pode ser misturada com ração virgem gerada a partir da madeira. Uma fonte sugeriu que poderia haver a disponibilidade de 20 milhões de toneladas por ano de resíduos de algodão e 10 milhões de toneladas por ano de resíduos de viscose, embora esses números pareçam grandes, dado que o volume de produção de algodão não ultrapassa ~25 milhões de toneladas por ano.

As empresas com tais projectos incluem as principais fibras Lenzing, com a sua marca REFIBRA™ a fabricar fibra Lyocell com base na reutilização de aparas de algodão, e uma meta corporativa de redução de 50% das emissões de CO2 até 2030; Infinited Fiber (Finlândia), também utilizando um processo livre de CS2 e com ligações com marcas de moda de grande volume; e Re:newcell na Suécia, também com o seu produto de polpa dissolvente Circulose®, feito através da recuperação do algodão de roupas desgastadas. Na Suécia, a Södra está a trabalhar na dissolução da polpa dos tecidos reciclados, embora se encontre ainda em fase de desenvolvimento. O seu objectivo a longo prazo é a reutilização de todo o tipo de produtos têxteis.

Na Holanda, a KNN Cellulose desenvolveu um produto de marca Recell®, onde as fibras de celulose são recuperadas a partir de estações de tratamento de esgoto. A KNN Cellulose tem até agora explorado o uso deste material em compósitos, embora o uso em fibras também esteja sendo promovido.

Um obstáculo é a disponibilidade de têxteis pós-consumo/resíduos têxteis. Enquanto os plásticos são hoje amplamente coletados e reciclados através de coletas municipais, o mesmo não pode ser dito dos têxteis. Uma maior disponibilidade desse material reciclado a baixo custo certamente ajudaria e existem iniciativas da UE para implementar esquemas de reciclagem. Procuram-se fornecedores e parceiros com disponibilidade de têxteis usados.

Outras, embora a maioria dos recicladores tenha tido sucesso com restos de algodão de cor branca, as fibras pós-consumo contendo misturas de fibras e corantes são significativamente mais difíceis de manusear.

Custo de produção ou custo do laço de reciclagem para o processo de fibra celulósica continua a ser um problema. Nenhum dos produtores sugeriu que a economia da produção se aproxime do processamento da pasta de madeira virgem, embora haja a expectativa de que uma maior atracção dos consumidores através dos proprietários da marca por produtos mais “verdes”, uma melhor disponibilidade de material reciclado e economias de escala à medida que o tamanho da planta para o produto reciclado cresce, tudo isto contribuirá para custos de produção muito mais próximos dos da fibra virgem.

Metsä Group’s innovation company Metsä Spring Ltd. e Japanese Itochu Corporation estabeleceram uma joint venture e uma fábrica de testes para uma nova tecnologia de conversão de celulose de grau papel em fibras têxteis.

Outros desenvolvimentos incluem a adição de fibras de cânhamo à mistura para fazer “Lyohemp”. Isto está sendo pesquisado pela TITK na Alemanha. Fontes de celulose de culturas de proteína verde (capim) estão sendo investigadas pela Universidade de Aarhus, na Dinamarca. Outras iniciativas que contribuem para uma economia menos intensiva em CO2 incluem técnicas de tingimento de drogas (pesquisadas por Aditya Birla).

Fibras de Rayon estão sendo examinadas para uso, como exemplo, no reforço de painéis auto-interiores como uma alternativa às fibras baseadas em petro.

O termo ‘nanocelulose’ é usado para se referir amplamente aos nanocristais de celulose (CNC) que são criados pela hidrólise ácida das fibras de celulose. Nos EUA, a Cotton Incorporated é uma organização sem fins lucrativos financiada por produtores de algodão com o objectivo de criar mais valor na cadeia de valor do algodão. Está estudando formas de utilizar o CNC a partir de sucata de algodão reciclado em compósitos. O objetivo é gerar materiais com propriedades melhoradas. Os institutos de pesquisa, incluindo os Institutos de Pesquisa da Suécia (RISE), estão investigando fibras com nanocelulose.

É inconcebível que as fibras de celulose venham a estar perto de substituir as fibras sintéticas num futuro próximo, dado que a procura de poliéster, poliamida, etc. continuará a crescer à medida que a população mundial cresce e o PIB mundial aumenta. Tal como acontece com os químicos e polímeros sustentáveis em geral, as fibras celulósicas são uma ferramenta à nossa disposição para enfrentar as metas de redução de emissões de CO2 e de aquecimento global. Mas é preciso fazer mais para apoiar – a reciclagem têxtil e a vontade dos proprietários de marcas e dos consumidores de pagar preços mais elevados pelo material reciclado, em vez de utilizar mais recursos florestais. No que diz respeito às fibras sintéticas e em geral, sem redução da demanda, é essencial uma dependência muito maior da reciclagem, se quisermos nos aproximar das metas de sustentabilidade.

No entanto, a celulósica está crescendo (em um CAGR projetado ou 2,8% a 2025) mais rápido do que algumas fibras maduras como acrílico ou poliamida, pelo menos no momento, devido à suavidade e absorção de água — qualidades semelhantes às do algodão.

Gillian Tweddle é Gerente de Negócios – Estudos de Projeto Individual na Tecnon OrbiChem Ltd.