Utilização das ferramentas da Produção Mais Limpa e Tecnologias da Indústria 4.0 em um processo de pré-alvejamento de algodão

Abstract

O setor têxtil e de confecção desempenham um papel de grande importância na história manufatureira mundial, antes mesmo do período industrial, e vem se propagando ao longo do tempo. Com o aumento expansivo de produção de artigos têxteis, elevou-se o consumo de produtos poluentes, água e energia, principalmente no setor de beneficiamento, em que possui um dos maiores tempos de processo da cadeia têxtil. Diante disso, práticas sustentáveis, como as da Produção Mais Limpa, vêm sendo aplicadas na indústria têxtil, buscando minimizar os impactos ambientais ocasionados pelos processos. Atrelado a isso, as tecnologias da Indústria 4.0 vêm sendo (ainda que pouco) exploradas para auxiliar no controle de processos em escala industrial. Face ao exposto, este trabalho possui o objetivo de desenvolver uma proposta de processo de pré-alvejamento de algodão em baixa temperatura, considerando a produção mais limpa e indústria 4.0. Para isso, foi realizado um estudo de casos múltiplos em quatro empresas têxteis verticalizadas localizadas no estado de Santa Catarina, objetivando diagnosticar o processo atual de pré-alvejamento convencional utilizado em cada indústria, identificar as práticas de produção mais limpa adotadas pelas empresas e quais tecnologias da indústria 4.0 elas já utilizam, além dos seus principais desafios para implantação. Como resultado, tem-se que todas as empresas estudadas, preocupam-se em utilizar a maioria das práticas sustentáveis nas suas empresas e seguem as normas regulamentadoras e as leis ambientais; apenas 50% das empresas utilizam energias renováveis; nenhum dos casos informou o reuso da água no processo de pré-alvejamento; os resíduos gerados não são reinseridos no processo e em sua maioria são vendidos. Com exceção da Empresa D, todos os casos realizaram modificação no produto ou no processo, e ao comprar a matéria-prima, levam em consideração a geração de resíduos. Ainda com base nos resultados do questionário, as empresas A e B são as que mais utilizam as tecnologias da indústria 4.0, ambas possuem seis das nove tecnologias. As tecnologias presentes em todas as empresas são segurança cibernética, integração de sistemas, big data e IoT, sendo a segurança cibernética a mais usada. Investimentos em novas tecnologias, foram elencados como o maior desafio para implantação da Indústria 4.0 nas empresas. No processo de pré-alvejamento, todas as empresas possuem cozinha automatizada, controladores na máquina e controle automático de relação de banho, mas não possuem recursos automatizados para controle de pH e reutilização de água e leitura da cor do banho, para análise de possível reaproveitamento em processos posteriores. Além disso, todas as empresas estudadas utilizam produtos químicos poluentes, como peróxido de hidrogênio e soda cáustica, com processos de elevado tempo à em média de 95ºC de temperatura. Diante das características encontradas no estudo de casos múltiplos, considerando as diretrizes da produção mais limpa e tecnologias da indústria 4.0, para um melhor controle do processo, foi replicado o processo convencional adotado pelas empresas, para fins comparativos. Dessa forma, o novo processo utilizando um complexo enzimático em um único banho foi possibilitou a redução de 10,5% de temperatura, 25% dos químicos no processo, o peróxido de hidrogênio e soda cáustica, além da economia da água através da redução de 4 banhos no processo. Combinado ao processo enzimático, foi desenvolvido o processo de pré-alvejamento com o uso das práticas da Produção Mais Limpa (P+L) e tecnologias da I4.0 para aumento da qualidade e rastreabilidade do processo afim de substituir o convencional utilizado nas indústrias.

Abstract: The textile and apparel sector plays a very important role in the world's manufacturing history, even before the industrial period, and has been propagating over time. With the expansive increase in the production of textile articles, the consumption of polluting products, water and energy has increased, especially in the processing sector, which has one of the longest process times in the textile chain. Therefore, sustainable practices, such as Cleaner Production, have been applied in the textile industry, seeking to minimize the environmental impacts caused by the processes. Linked to this, the technologies of Industry 4.0 have been (albeit little) explored to assist in the control of processes on an industrial scale. In view of the above, this work aims to develop a proposal for a low temperature cotton pre-bleaching process, considering cleaner production and industry 4.0. For this, a multiple case study was carried out in four verticalized textile companies located in the state of Santa Catarina, aiming to diagnose the current conventional pre-bleaching process used in each industry, identify the cleaner production practices adopted by the companies and which technologies of industry 4.0 they already use, in addition to their main challenges for implementation. As a result, all the companies studied are concerned with using most sustainable practices in their companies and follow regulatory standards and environmental laws; only 50% of companies use renewable energy; none of the cases reported the reuse of water in the pre-bleaching process; the waste generated is not reinserted in the process and is mostly sold. With the exception of Company D, all cases made changes to the product or process, and when purchasing the raw material, they took into account the generation of waste. Still based on the results of the questionnaire, companies A and B are the ones that most use Industry 4.0 technologies, both have six of the nine technologies. The technologies present in all companies are cybersecurity, systems integration, big data and IoT, with cybersecurity being the most used. Investments in new technologies were listed as the biggest challenge for the implementation of Industry 4.0 in companies. In the pre-bleaching process, all companies have an automated kitchen, machine controllers and automatic bath ratio control, but they do not have automated resources for pH control and water reuse and bath color reading, for analysis of possible reuse. in later processes. In addition, all the companies studied use polluting chemical products, such as hydrogen peroxide and caustic soda, with long processes at an average temperature of 95ºC. Given the characteristics found in the multiple case study, considering the guidelines of cleaner production and industry 4.0 technologies, for better process control, the conventional process adopted by companies was replicated for comparative purposes. In this way, the new process using an enzymatic complex in a single bath made it possible to reduce the temperature by 10.5%, 25% of the chemicals in the process, hydrogen peroxide and caustic soda, in addition to saving water through the reduction of 4 baths in the process. Combined with the enzymatic process, the pre-bleaching process was developed using P+L practices and I4.0 technologies to increase the quality and traceability of the process in order to replace the conventional one used in industries.