Principais fontes de celulose bioplástico

Fontes de Celulose – Algodão, Eucalipto ou Bambu?

A Celulose, o material mais promissor como substituto de derivados petrolíferos para produção de plástico, é o principal constituinte das plantas e existe em grande abundância na natureza. Contudo, para analisar as fontes de celulose, há vários fatores de rentabilidade a ter em conta quando se fala de substituir um dos materiais mais utilizados do mundo…

  • Produção (quilos) por área (hectares) por ano
  • Consumo de recursos (água, fertilizantes, pesticidas)
  • Impacto ecológico da plantação
  • Clima necessário
  • Ciclo de cultivo-colheita
  • Dificuldade de colheita

Neste artigo vamos comparar a viabilidade de produção industrial das duas fontes de celulose mais comuns (algodão e eucalipto) e de uma terceira fonte que tem vindo a surgir e que pode vir a consistir na principal fonte de celulose num futuro não muito distante: o bambu.

Produção em quilos por hectare (por ano)

O primeiro ponto a ser analisado e que representa o resultado bruto da produção de celulose é quantos quilos podem ser produzidos por hectare a cada ano, por cada fonte. De notar que, para isto, os valores apresentados são calculados a partir da média por ano, pois no caso do cultivo de eucalipto, a colheita não é feita todos os anos.

Assim, a média de produção anual por hectare de cada uma das fontes de celulose:

Algodão – 500kg por hectare por ano (90% dessa massa é celulose) – os valores variam significativamente de região para região, por isso o valor apresentado é a média aproximada do rendimento por hectare na América (o maior produtor de Algodão do mundo).

Eucalipto – 20 toneladas por hectare por ano (50% dessa massa é celulose).

Bambu – 30 a 40 toneladas por hectare por ano nos primeiros 2 a 3 anos, após 5 anos pode atingir as 80 toneladas por hectare por ano (50% é celulose e 25% hemicelulose)

Consumo de recursos

O consumo de recursos é outro fator com grande peso na decisão estratégica das empresas de investirem numa ou outra fonte para produção de celulose. Neste tópico centramos a análise no consumo de água, fertilizantes e pesticidas.

Água

Dado que todas as plantações analisadas podem ser feitas no exterior sem irrigação adicional, a análise quanto ao consumo de água será feita do ponto de vista de precipitação necessária para o crescimento sem irrigação artificial.

Eucalipto – 2500mm de precipitação anual

Bambu – 2000mm de precipitação anual

Água em folha de bambu - fontes de celulose

Fertilizantes

Algodão – uso intensivo

Eucalipto – não necessário, impacto vestigial (requer rotação de solo ao longo de ciclos)

Bambu – Não necessário, mas pode ser implementado com aumento de rendimento em 40%

Pesticidas

Algodão – consumo extremo (25% dos pesticidas do mundo são utilizados no cultivo de algodão)

Eucalipto – não necessário (aliás, o óleo de eucalipto está a ser utilizado como pesticida em alguns casos)

Bambu – não necessário

Impacto ecológico de plantação

O cultivo tanto de algodão como eucalipto ou bambu acaba por ocupar uma grande área de território onde, geralmente, não crescem outras espécies. Esta falta de diversidade aliada à produção intensiva de celulose tem, inevitavelmente, efeitos no ecossistema ocupado. A análise deste impacto centrou-se sobretudo da degradação do solo e condições de recuperação quando a produção é abandonada.

Algodão – desflorestação da área de plantação, contudo devido à elevada quantidade de fertilizantes e água utilizados, o solo não se demonstra deteriorado ou desertificado após anos de cultivo. Plantação fixa sem rotação de terra (na maioria dos casos) mas que ainda assim requer 20 000m2 de solo por tonelada de algodão produzido por ano.

plantação de algodão - fontes de celulose

Eucalipto – capaz de sobreviver em solos pobres desde que tenha acesso a água suficiente, contudo a alta velocidade de crescimento esgota rapidamente (em poucas décadas) os nutrientes do solo e torna-o infértil para qualquer outro tipo de vegetação. Cria um microclima húmido e com sombra, mas a sua remoção rápida e não controlada facilmente cria grandes zonas desertificadas (caso de algumas zonas do norte algarvio).

Bambu – o bambu propagante rapidamente cobre vastas áreas, e onde cresce cria uma cobertura de folhas secas e sombra que quase impossibilita o crescimento de outras plantas. Contudo, não tem um consumo particularmente alto de nutrientes e não provoca uma desertificação do solo. Antes pelo contrário, cria um microclima húmido após 4-5 anos de ocupação e pode até aumentar significativamente a qualidade do solo graças à espessa camada de biomassa que deposita no solo. Quando removido rapidamente (bastante difícil de fazer, na verdade) o resultado é um solo fértil que recupera relativamente rápido a vegetação natural, desde que tenha havido propagação de sementes para o solo em questão.

Nota: há dois tipos de bambu, bambu agregado que não se propaga pela raiz, mas requer plantação de espécimes individuais, e bambu propagante, que é tão invasor e difícil de controlar que a sua plantação em terreno aberto é ilegal em vários países (inclusive Portugal). Para a análise de cultivo industrial foi escolhido o bambu propagante, devido ao seu maior potencial de produção.

Clima necessário

Cada espécie precisa de certas condições para se desenvolver, e a manutenção dessas condições ou o impacto de quando falham influenciam a produção. Aqui analisamos o tipo de solo, a tolerância à seca e o impacto que as variações sazonais têm em cada espécie:

Algodão – Requer chuva ou rega nos primeiros 2-3 meses de plantação, após os quais o consumo de água é significativamente reduzido. Ainda assim requer humidade quase permanente nas raízes. Solo ideal é areia e argila, e uma vez que requer sistema de rega como segurança e nos primeiros meses, é pouco afetado pelas variações sazonais desde que haja bastante sol.

Eucalipto – Requer pelo menos 2500mm de chuva nos primeiros 2 anos para um desenvolvimento eficiente, mas pode sobreviver com menos a custo de um desenvolvimento mais lento. Cresce em quase qualquer tipo de solo, e é extremamente eficaz a extrair nutrientes da terra, o que permite a propagação em zonas quase desertificadas. Variações sazonais podem atrasar o desenvolvimento, mas muito dificilmente impedem o crescimento ou causam a morte de árvores.

Eucaliptal - fontes de celulose

Bambu – Requer uma média de 2000mm de chuva anual no início do seu desenvolvimento enquanto ecossistema, no entanto após estabelecida, uma floresta de bambu cria um microclima tropical que requer muito menos água para se sustentar. Prefere um solo arenoso e poroso, e o seu crescimento é essencialmente dependente de água e abundância de nutrientes. No caso de escassez de um dos dois elementos anteriormente referidos, o crescimento simplesmente abranda, podendo até no caso da escassez de água, entrar em abrandamento metabólico, perdendo as folhas e esperando pela estação húmida para prosseguir o crescimento. Portanto, as variações sazonais podem abrandar ou parar o crescimento, mas não são destrutivos para a plantação.

Ciclo de Cultivo/Colheita

Qualquer investimento requer um período de retorno previsível e adequado, que orienta todos os ritmos de trabalho de uma empresa. Para isto, decidimos incluir este ponto sobre as três principais fontes de celulose:

Algodão – plantação e colheita anual, plantação por semente em solo húmido tem de ser repetida todos os anos

Eucalipto – Transplantação de rebentos no primeiro ano, colheita ótima após 8 anos – contudo é possível colher a cada 4 anos com rendimento médio por ano menor. Após a primeira plantação, o crescimento local por sementes é comum e muitas vezes dispensa replantação (um fator que chega a tornar o eucalipto uma praga invasora).

Bambu – no caso de plantação de bambu propagante (que não é legal plantar em terreno aberto em Portugal) basta a plantação por estacas ou sementes uma vez, pois propaga-se por raiz. Para a plantação de bambu agregado é necessário plantar cada “núcleo” individualmente a poucos metros uns dos outros, mas também só requer uma única plantação (a cada 60-80 anos, pois ao florescer a planta morre). A colheita é feita anualmente ou até várias vezes por ano.

Floresta de bambu - fontes de celulose

O bambu seco é extremamente resistente, mas enquanto verde não é mais difícil de cortar que madeira normal e, com o perfil esguio das canas, a sua transferência até aos veículos de transporte por guincho não é particularmente difícil.

Resumo comparativo das fontes de celulose

O vencedor é...

A melhor fonte de celulose é primeiramente dependente do terreno e clima disponível para a plantação. Se se tratar de um solo erodido, onde há poucos nutrientes e água, aí o eucalipto poderá ser a hipótese ideal, já que aproveita todos os recursos disponíveis (o que também tem as suas consequências negativas). Contudo, a sua madeira com elevado teor de óleo e alguma resina requer processamento químico extenso e dispendioso para atingir um grau de pureza útil para a maior parte das aplicações.

Em segundo, depende para o que é pretendido da celulose em questão –  o único cenário em que o algodão ganha é se o objetivo for produzir uma celulose que se possa utilizar diretamente sem passar por fábricas adicionais.

No entanto, em termos de rendimento absoluto e menos dano ambiental temos o bambu, que além de ter uma enorme produção de celulose por hectare (afinal de contas, é a planta terreste com o crescimento mais rápido), a sua constituição tem baixo teor de óleo e resinas, pelo que o seu processamento é significativamente menos poluente e dispendioso do que o da celulose de eucalipto.

Investir no cultivo de bambu

Se o vencedor de rentabilidade económica e fator ecológico de entre estas fontes de celulose é o bambu, então porque ainda é tão pouco utilizado?

Em primeiro lugar, a sua natureza invasora (que é o tipo de bambu mais rentável) não permite a sua exploração em campo aberto, o que impede a maior parte dos países de serem produtores.

Em segundo lugar, a necessidade de um ambiente quente e húmido obriga muitas vezes à rega excessiva, em que a grande maioria da água se infiltra no subsolo e/ou evapora.

Em terceiro lugar, a sua fisionomia semelhante a uma cana leva a uma falta de adaptação das máquinas de corte/colheita otimizadas, e é muito suscetível de furar pneus e até danificar lagartas de equipamento industrial.

E nós no MARK 6 desenvolvemos uma solução para estes problemas!

Acreditamos que a produção de madeira e celulose será à base de bambu no futuro, e estamos a trabalhar para tornar esse futuro melhor para todos, tanto empresas como consumidores. 

Por isso criámos o FAST BAMBOO, um sistema de cultivo compacto para interior, desenhado para a máxima eficiência em todos os aspetos, desde a rega autónoma inteligente às luzes LED de crescimento 24h por dia que, além de serem eficientes o suficiente para que uma plantação possa ser energeticamente autossuficiente com painéis fotovoltaicos, duplicam a velocidade de crescimento. 

Poucas semanas após ter plantado bambu no nosso protótipo, este apresentou varas principais de com crescimento continuo de 6 cm por dia, ultrapassando 150cm em menos de um mês!

FAST BAMBOO Por um futuro sem plástico

Queremos disponibilizar esta solução mais ecológica e rentável às empresas pelo mundo e por isso participámos no concurso GovTech’19 com o projeto FAST BAMBOO, que foi um dos projetos selecionados para votação do público.

Quer trabalhar connosco?​