COMPLEXO QUÍMICO. Negro de Fumo. ÁREA DE OPERAÇÕES INDUSTRIAIS 1 Gerência Setorial 4 BNDES

COMPLEXO QUÍMICO

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Gerência Setorial 4

Negro de Fumo

INTRODUÇÃO

O carbono é o nono elemento químico mais abundante na Natureza e se encontra combinado em centenas de milhares de compostos, entre os quais se inclui a totalidade das substâncias orgânicas. O carbono se apresenta, conseqüentemente, em todas as espécies vivas - animais e vegetais -, bem como nos resíduos fósseis originários destes, como o carvão e o petróleo. Na forma não-combinada, o carbono elementar, ou livre, constitui o componente predominante de alguns produtos com grande importância industrial, dentre eles o coque, o carvão vegetal, a grafite, o carvão ativo e o negro de fumo, objeto deste Informe. Estes produtos são utilizados em uma ampla gama de aplicações, cabendo mencionar o uso como redutor na produção de metais; como material básico na fabricação de componentes elétricos (eletrodos, escovas de motores); na purificação de ar, água e de produtos alimentícios e farmacêuticos diversos. O negro de fumo, também conhecido como negro de carbono (do inglês “carbon black"), é constituído por partículas finamente divididas, que são obtidas por decomposição térmica (pirólise) ou combustão parcial de hidrocarbonetos gasosos ou líquidos. O negro de fumo possui duas propriedades que definem a maioria absoluta das suas aplicações: elevado poder de pigmentação e capacidade de, em mistura com as borrachas, elevar substancialmente a resistência mecânica desses materiais. Um exemplo que ilustra o efeito reforçante em borrachas é o aumento da vida útil, de 8.000 km para 129.000 km, de alguns tipos de pneus, devido à adição de negro de fumo, ou seja, uma elevação de 16 vezes.

Embora produzido desde a antiguidade remota, o negro de fumo só começou a ser

fabricado em escala industrial a partir de 1870, para atender às necessidades da indústria de tintas. A descoberta das propriedades reforçantes do negro de fumo na borracha, ocorrida nos primeiros anos do século XX, elevou este produto à condição atual de carga mais importante para esta indústria, sendo mesmo indispensável em muitas aplicações.

PROCESSOS DE PRODUÇÃO

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O negro de fumo não ocorre na natureza, devendo ser produzido por pirólise ou queima incompleta de materiais que contenham derivados de carbono. Devido às propriedades peculiares das partículas de negro de fumo, em especial o tamanho e a estrutura, as matérias-primas mais utilizadas são gases ou líquidos vaporizáveis.

O processo pelo qual o negro de fumo é produzido assemelha-se àquele que dá origem à fuligem em lamparinas, lareiras e motores de combustão. No entanto, enquanto a fuligem é um material indesejável, com propriedades e características variáveis, o negro de fumo possui especificações bem definidas, que podem ser reproduzidas com regularidade pelo controle das condições do processo de produção. A modificação das condições e do tipo de equipamento utilizado tem permitido o desenvolvimento contínuo de uma grande variedade de tipos de negros de fumo, com características ajustadas de forma crescente as necessidades específicas de cada aplicação. Estima-se que existam, atualmente, mais de 50 tipos comerciais de negro de fumo disponíveis. Segundo o processo de produção adotado, o negro de fumo pode ser classificado nos seguintes grupos:

• Lampblack - negro de fumo de lamparina;

• Channel black - negro de fumo de canal;

• Furnace black - negro de fumo de fornalha; e

• Acetylene black - negro de fumo de acetileno.

O negro de fumo de fornalha predomina atualmente de forma quase absoluta, constituindo mais de 95% do total de negros de fumo produzidos no mundo, devido aos custos mais reduzidos e por cobrir a grande maioria das aplicações existentes. Os outros processos são utilizados essencialmente para obter as especialidades, requeridas em aplicações muito específicas.

MERCADO E PREÇOS RELATIVOS

Os principais segmentos em que se divide o mercado de negro de fumo são: 1. Pneus;

2. Artefatos leves de borracha; e 3. Especialidades.

A utilização em pneus, a nível mundial, é a mais importante e consome 70% do total produzido. Os artefatos de borracha consomem mais uns 20%, e dentre estes destacam-se as mangueiras e as correias como os itens de maior relevância. As especialidades respondem pelos 10% restantes e cobrem aplicações em tintas de impressão, papel carbono, aditivo de plásticos e fabricação de pilhas secas. No Brasil estes números são ligeiramente diferentes, sendo de 83% para pneus, 11% para artefatos leves e apenas 6% para as especialidades.

Cada setor é afetado em graus variáveis pelas flutuações econômicas. O mercado de reposição, tanto de pneus como de outros artefatos, funciona como um escudo protetor contra oscilações bruscas nas condições econômicas. O mercado de pneus, apesar de tradicionalmente padronizado, com baixo nível de exigência, vem sofrendo uma evolução que tem exigido um aprimoramento da qualidade do negro de fumo, para atender a modificações, tanto no projeto dos veículos como no dos próprios pneus. Um fato novo, de grande significado, neste segmento, é o aparecimento do conceito de “pneu ecológico” ou “pneu verde”. Trata-se de um pneu com

menor resistência ao rolamento, demandando, em conseqüência, menor consumo de combustível. Estima-se que possa proporcionar economias de combustível e reduções de emissão de dióxido de carbono da ordem de 5% a 10%. Este pneu utiliza sílica em substituição ao negro de fumo, e já tem utilização bastante difundida na Europa. A sua importância pode ser avaliada pela reação da líder mundial - Cabot - que lançou, em 1996, um novo tipo de negro de fumo, que atende aos requisitos exigidos do “pneu verde” e pode, segundo a empresa, fazer face à concorrência da sílica.

No ramo das especialidades, destaca-se o esforço para estender a utilização do negro de fumo a tintas de alto desempenho, como as utilizadas em impressoras a jato de tinta (“inkjet printer”).

Devido à grande variedade de tipos existentes, os preços do negro de fumo variam em uma ampla faixa desde US$ 400/t, para os tipos básicos, usados como cargas de borracha, até de US$ 4.000 a US$ 6.000/t, para os tipos especiais usados como pigmentos.

ASPECTOS AMBIENTAIS

A literatura científica, disponível até o momento, sobre os efeitos do negro de fumo nos seres humanos e nos animais, baseada tanto em experimentações de laboratório como em observações diretas na indústria, revela que este produto não exerce efeitos nocivos sobre a saúde. Neste aspecto, mais uma vez, o negro de fumo não deve ser confundido com a fuligem, que é considerada a causa do denominado “câncer de limpadores de chaminé”. A fuligem contém teores de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) que podem chegar a 30% em peso, e são comprovadamente carcinogênicos, enquanto no negro de fumo os teores de PAH são desprezíveis.

Por outro lado, as fábricas de negro de fumo requerem investimentos elevados em sistemas de controle de poluição, em especial na emissão de particulados muito finos. Plantas que utilizam processos mais antigos

têm sido fechadas, em grande número, pela inviabilidade da instalação de tais equipamentos, indispensáveis para a adaptação destas indústrias a novos padrões ambientais, em especial aqueles vigentes em países industrializados.

A indústria de negro de fumo pode ser ainda caracterizada como intensiva em combustíveis fósseis. Esta característica a coloca, juntamente com as petroquímicas e as de fertilizantes, no grupo de indústrias que podem ser alvo de restrições, tais como a eventual cobrança de um tributo sobre emissões de gás carbônico (“imposto verde”).

CENÁRIO MUNDIAL

A produção de negro de fumo no mundo, em 1996, foi estimada em 6,3 milhões de toneladas, para uma capacidade instalada de 7 milhões t/a, com taxas de utilização superiores a 90%. Esta capacidade apresentou a seguinte distribuição regional:

Gráfico 1 - Distribuição da Capacidade Instalada de Negro de Fumo no Mundo - 1996

EUA 25% ÁSIA 31% Europa Ocidental 25% Resto do mundo 19%

Fonte: Chemical Market Reporter; Chemical Week.

Os quatro maiores produtores detêm mais de 55% da capacidade instalada mundial.

Quadro 1 - Capacidade Instalada dos Principais Produtores Mundiais de Negro de

Fumo - 1996

Empresa País Capacidade - t/a

Cabot EUA 1.800.000 Degussa Alemanha 900.000 Columbian Chemicals EUA 780.000 CSRC (*) Taiwan 392.000

(*) - CSRC - China Synthetic Rubber Co.

Fonte: Chemical Market Reporter; Chemical Week.

As líderes atuam em escala global. A Cabot possui 26 plantas distribuídas por 18 países, e a Degussa opera 11 plantas em 5 países.

Após uma estagnação de mais de dez anos, a capacidade mundial de produção de negro de fumo voltou a se expandir a partir de 1995, estimulada por dois fatores:

• uma elevação de mais de 10% nos preços, iniciada em 1993, o que tornou novamente atrativo o investimento em expansão de capacidade; e

• a assinatura de contratos de suprimento de longo prazo, em 1995, entre a líder Cabot e vários de seus clientes nos EUA.

Estes contratos possibilitaram a partilha dos riscos da ampliação de capacidade entre o fornecedor e os consumidores, estimulando o produtor a realizar os investimentos que assegurassem a disponibilidade do produto nas quantidades e prazos requeridos pelos clientes.

CENÁRIO BRASILEIRO

No Brasil, a produção de negro de fumo foi iniciada em 1958 pela Copebrás, com capacidade de produção inicial de 5.000 t/ano. Em 1996, a capacidade instalada no País atingiu a 228.000 t/ano, ou seja, 3,3% da capacidade mundial, com a seguinte distribuição por empresa.

Quadro 2 - Capacidade Instalada de Negro de Fumo no Brasil - 1996

Empresa Localidade Capacidade Instalada

- mil t/ano -

Copebrás Cubatão/SP 173

Cabot Capuava/SP 55

Total 228

Fonte: ABIQUIM (Associação Brasileira da Indústria Química).

A Copebrás utiliza tecnologia da Columbian Chemicals, 3a colocada no ranking mundial.

A última grande modificação na estrutura produtiva brasileira ocorreu nos anos de 1992 e 1993. Em 1992, foi desativada aquela que era a 3a planta brasileira - pertencente à CCC - Cia. de Carbonos Coloidais - situada na Bahia, provocando uma redução imediata da capacidade instalada, de 253.800 t/ano para 197.800 t/ano. A Cabot, que já controlava a planta de Capuava juntamente com a Unipar, através da Capuava Carbonos Industriais, tornou-se o acionista exclusivo em 1993, mudando a denominação da empresa para Cabot Brasil Indústria e Comércio Ltda.

O consumo aparente de negro de fumo, de 225.760 t em 1996, apresentou a seguinte evolução nos últimos 10 anos.

Gráfico 2 - Consumo Aparente Nacional de Negro de Fumo - Período 1986 / 1996

0 50 100 150 200 250 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Em 1.000 t

Fonte: ABIQUIM (Associação Brasileira da Indústria Química).

É importante notar que a taxa de crescimento do consumo sofreu uma forte desaceleração a partir de 1994, caindo de uma média de 2,7% a.a. de 1986 a 1996 para 1,3% a.a. no período 1994-96. A comparação com o PIB também mostra essa redução.

Quadro 3 - Elasticidade do Consumo Aparente Nacional de Negro de Fumo em Relação ao PIB

Período

Elasticidade

O comportamento das importações e exportações pode ser observado a seguir.

Gráfico 3 - Participação das Importações e Exportações de Negro de Fumo no Consumo

Aparente Nacional - Período de 1986/96

0 2 4 6 8 10 12 14 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Importações Exportações Em % Fonte: ABIQUIM

Pode-se observar que as exportações, apesar da tendência de crescimento, não evoluíram na mesma proporção que as importações. Como as taxas de utilização da capacidade instalada se mantiveram elevadas (superiores a 85%), deduz-se que o aumento das importações tenha ocorrido para cobrir o déficit de oferta no País e não para deslocar a produção interna, como ocorreu no caso das borrachas pneumáticas.

A evolução dos preços de importação e exportação, apresentada no gráfico a seguir, indica que ocorreu uma mudança no perfil dos produtos importados, devido à substituição dos tipos destinados às aplicações especiais pelos tipos comuns, voltados às aplicações pneumáticas.

Gráfico 4 - Preços Médios FOB de Importação e Exportação de Negro de Fumo

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Importações Exportações US$/t Fonte: ABIQUIM PERSPECTIVAS DO SETOR

Seguindo a tendência mundial, a demanda de negro de fumo no Brasil deverá crescer a taxas próximas às do PIB nos próximos anos. O aumento da durabilidade dos pneus e a concorrência com a sílica, pelo segmento dos denominados “pneus ecológicos”, são fatores que devem continuar a limitar o crescimento do consumo a taxas mais elevadas. O aumento da oferta de negro de fumo no mundo deverá ocorrer preferencialmente em países em desenvolvimento, devido ao conteúdo do acordo para reduzir a emissão de gases causadores do efeito estufa, concluído em Kyoto (Japão), em dezembro/97. Este acordo prevê reduções de 6% a 8% nas emissões destes gases (em relação a 1990) nos países desenvolvidos, a partir de 2008, enquanto para os países em desenvolvimento não foram estabelecidas metas de redução. Os projetos de ampliação/implantação de capacidade de produção de negro de fumo, já anunciados para o Brasil, podem ser um indicador desta tendência. O aumento de capacidade anunciado excede amplamente a capacidade de absorção interna, indicando que provavelmente tem como meta suprir também aos mercados externos a partir do Brasil. Estes projetos elevariam a atual capacidade de 228.000 t/a para 326.000 t/a, até o ano 2000, com um acréscimo de 43%, tendo a seguinte distribuição por empresa.

Quadro 4 - Capacidade Instalada Atual e Futura de Negro de Fumo

t/ano Empresa Capac. Atual

1996 -Capac. Futura 2000 -Acréscimo Cabot 55.000 80.000 45 Copebrás 173.000 196.000 13 Degussa - 50.000 -TOTAL 228.000 326.000 43

Fonte: Plástico Moderno; Chemical Week

O excedente exportável, no ano 2000, é estimado em cerca de 20% a 25% da capacidade instalada, muito superior ao verificado em 1996 que foi de apenas 3%.

Equipe responsável: Ricardo Sá P. Montenegro - Gerente Simon Shi Koo Pan - Engenheiro Editoração: Katia Vianna