Celulose

A celulose é um polissacarídeo complexo e o componente primário das paredes celulares de plantas. É o polímero natural mais abundante em nosso planeta, estando presente na madeira, no algodão e em outros materiais vegetais, além de em fungos, em animais e em minerais. A celulose é formada por meio da polimerização de condensação de moléculas de beta-glicose, as quais se unem por ligações glicosídicas.

Leia também: Afinal, o que são os polímeros?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre celulose
• 2 - O que é celulose?
• 3 - Para que serve a celulose?
• 4 - Características da celulose
• 5 - Fórmula da celulose
• 6 - Celulose e a produção de papel
• 7 - Curiosidades sobre a celulose

Resumo sobre celulose

• A celulose é um polissacarídeo complexo, formado a partir da polimerização por condensação de moléculas de beta-glicose.
• Ela é o componente primário das paredes celulares de plantas e, por isso, é encontrada em matrizes vegetais, principalmente.
• É, também, o polímero natural mais abundante do planeta e se mostra como uma alternativa ecologicamente interessante aos materiais sintéticos.
• Destaca-se por sua biocompatibilidade, por sua biodegradabilidade, por sua renovabilidade, além de suas boas propriedades mecânicas e de sua não toxicidade.
• A principal aplicação comercial da celulose é na confecção de papel.

O que é celulose?

De fórmula (C₆H₁₀O₅)_n, a celulose é um polissacarídeo complexo e o componente primário da estrutura das paredes celulares das plantas. É o polímero natural mais abundante do nosso planeta, estando presente na madeira, no algodão e em outros materiais fibrosos vegetais, mas também em fungos, em animais e em minerais.

Para que serve a celulose?

Como um biopolímero, a celulose desempenha um papel importante ao promover integridade estrutural e rigidez às plantas, auxiliando-as na manutenção de sua forma e na resistência ao estresse mecânico.

A celulose vem ganhando interesse nos anos recentes, dadas sua biocompatibilidade, sua biodegradabilidade, sua importância econômica, suas grandes propriedades mecânicas, sua alta superfície de contato, sua não toxicidade e sua renovabilidade, tornando-a uma alternativa ecologicamente amigável aos materiais sintéticos em diversas aplicações.

Os materiais derivados da celulose vêm sendo aplicados no campo médico e no campo farmacêutico, como em curativos, em carreadores de fármacos e em aglutinantes em comprimidos, e na produção do papel, do biocombustível e dos bioplásticos.

A celulose também vem sendo explorada em outras indústrias, como têxtil (algodão e linho, por exemplo), de adesivos, de revestimentos e de alimentos, e na confecção de produtos biodegradáveis. Também é possível encontrar a celulose em produtos cosméticos, como loções, cremes e xampus, nos quais serve para afinar os fios, além de ser estabilizante e emulsificante.

O acetato de celulose, também um biopolímero e o principal derivado da celulose, é utilizado como material nas impressões 3D, revestimento para diversas superfícies, como madeira, metal e papel, promovendo proteção e melhora da aparência, em suprimentos médicos, como suturas e membranas cirúrgicas, por conta de sua biocompatibilidade, em embalagens biodegradáveis de alimentos e bebidas, sendo uma alternativa mais ecológica aos plásticos convencionais, em filmes fotográficos, dadas sua estabilidade e sua transparência, em filtros de cigarros, ajudando a reduzir a inalação de substâncias danosas, e em fibras de roupas e de estofamentos, pois apresenta um toque que remete à seda, sendo comumente misturada com outras fibras.

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Características da celulose

A celulose é insolúvel em água, consequência de sua estrutura cristalina e de fortes ligações de hidrogênio entre as cadeias, o que impede que moléculas de água as rompam. A estrutura cristalina auxilia a celulose a ter uma alta força de tensão, sendo resistente à hidrólise e ideal para a integridade estrutural da planta. Sua estrutura fibrosa oferece não só rigidez, como também flexibilidade, o que equilibra força e crescimento. É um material atóxico.

Quimicamente, possui uma grande reatividade por conta de seus diversos grupos hidroxila (OH), permitindo a formação de diversas modificações químicas, como na formação dos derivados acetato de celulose, carboximetilcelulose e metilcelulose, por exemplo.

Além disso, é passível de sofrer hidrólise ácida, o que quebra a ligação glicosídica, produzindo glicose ou bioetanol. A celulose é um material biodegradável, sendo facilmente degradada por microrganismos, sendo uma alternativa ecológica aos polímeros convencionais. É quimicamente estável em condições normais, podendo ser degradada em condições mais extremas, como meios ácidos ou alcalinos. Pode ainda reagir com hidróxido de sódio e outras substâncias alcalinas, o que faz aumentar sua reatividade. Embora não seja muito inflamável, a celulose pode entrar em combustão em altas temperaturas.

A natureza polar da celulose, consequência da presença dos grupos hidroxila, permite uma interação com outras substâncias polares, propiciando a formação de géis e a absorção de água, por exemplo.

Fórmula da celulose

A celulose é um polissacarídeo, e, dessa forma, sua fórmula molecular é (C₆H₁₀O₅)_n. O índice “n” indica que a unidade monossacarídica C₆H₁₀O₅ (formada a partir de moléculas de beta-glicose) se repete “n” vezes, já que estamos diante de um polímero. Estima-se que cadeias de celulose podem apresentar centenas ou até mesmo milhares de unidades monossacarídicas.

A unidade C₆H₁₀O₅, estruturalmente, é caracterizada como sendo um anel heterogêneo, cuja conformação de menor energia (mais estável) é a de cadeira. Os anéis de monossacarídeos estão ligados entre si por meio de uma ligação glicosídica beta 1,4. Em cada anel, existem três grupos hidroxila, ligados aos carbonos 2, 3 e 6, sendo esse último um carbono primário localizado fora do anel.

Celulose e a produção de papel

A celulose é opaca na forma de fibras ou de filmes, o que a torna propícia para papel e outros materiais. Porém, a celulose ocorre na natureza em materiais fibrosos conhecidos como lignocelulósicos, uma matriz complexa que, além de celulose, possui hemicelulose, pectina e outras gomas. Além disso, essa matriz é impregnada de lignina, que pode ser entendida como uma espécie de envoltório de resina plástica.

Dessa forma, para a produção de papel, a celulose deve ser separada dos demais materiais lignocelulósicos extraídos em conjunto da matriz vegetal. Diversos processos (físicos, mecânicos, químicos ou biotecnológicos) podem ser feitos para essa separação, porém, o maior destaque é o processo químico conhecido como Kraft.

O processo Kraft para produção de celulose objetiva a transformação da madeira em material fibroso, por meio das seguintes etapas:

• descascamento;
• picagem;
• cozimento (ou polpação);
• depuração;
• branqueamento.

Os processos de descascamento e de picagem envolvem a preparação da madeira após sua recepção. As cascas possuem baixo teor de fibras, além de dificultarem etapas posteriores e de piorarem propriedades físicas do produto. Já a picagem serve para fragmentação das toras, as quais são chamadas de cavacos, aumentando sua superfície de contato para o processo de cozimento.

Na etapa de cozimento (ou polpação), os cavacos são introduzidos em digestores, onde são adicionados os reagentes hidróxido de sódio e sulfeto de sódio, sob aquecimento (temperatura na faixa dos 170 °C), para que se inicie a polpação. Aqui, a ideia é dissolver a lignina, e que a celulose seja obtida na forma de uma massa marrom.

Na depuração, a massa de celulose obtida na polpação passa por um processo mecânico para a retirada de materiais estranhos, como palitos e outros materiais de madeira. A massa é, então, carregada para filtros lavadores, onde será feita a lavagem para retirada de possíveis materiais solúveis das fibras celulósicas. O objetivo aqui, portanto, é reduzir o teor de impurezas.

No branqueamento, a polpa de celulose extraída e limpa é posta para reagir com peróxido de hidrogênio (H₂O₂), dióxido de cloro (ClO₂), gás oxigênio (O₂) e hidróxido de sódio (NaOH), para que se melhorem as propriedades da celulose. Aqui, ela se torna mais alva, limpa e pura. Quanto menor o teor de lignina no produto, menor a necessidade dos reagentes de branqueamento. A partir daí, a celulose já está apta para ser utilizada na fabricação do papel.

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Curiosidades sobre a celulose

• A celulose é responsável por cerca de 40% da fração de carbono das plantas.
• Ela é o polímero natural mais abundante da biosfera.
• A celulose já era utilizada para produção de papel no ano de 105 d.C., na China, por Cai Lun.
• Ela é feita por meio de uma polimerização de condensação de centenas ou de milhares de moléculas de beta-glicose.
• A celulose é insolúvel em água, já que suas longas cadeias formam fortes ligações de hidrogênio entre si, o que impede que as moléculas de água as quebrem.
• Os grupos hidroxila (-OH) tornam a celulose muito reativa.

Fontes

CASTRO, Heizir F. de. Apostila 4: papel e celulose. Lorena: Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo (EEL-USP), 2009. Disponível em: https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840556/434/apostila4papelecelulose.pdf.

CROPLIFE BRASIL. Da celulose ao papel: como funciona essa cadeia produtiva. São Paulo: CropLife Brasil, 2023. Disponível em: https://croplifebrasil.org/da-celulose-ao-papel-como-funciona-essa-cadeia-produtiva/.

HEINZE, T. Cellulose: Structure and Properties. In: Advances in Polymer Science. Cham: Springer International Publishing, 2015. p. 1–52. DOI: 10.1007/12_2015_319. Disponível em: https://link.springer.com/chapter/10.1007/12_2015_319.

MARINHO, Elina. Cellulose: A comprehensive review of its properties and applications. Sustainable Chemistry for the Environment, [s. l.], v. 11, ref. 100283, 2025. DOI: 10.1016/j.scenv.2025.100283. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949839225000781.