COMPONENTES ACIDENTAIS NA MADEIRA DE MOGNO (Swietenia macrophylla King)

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1 COMPONENTES ACIDENTAIS NA MADEIRA DE MOGNO (Swietenia macrophylla King) Leonardo Antônio Moraes Zaque Universidade Federal de Mato Grosso - Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais Zaíra Morais dos Santos Hurtado de Mendoza (zairaufmt@yahoo.com.br) Universidade Federal de Mato Grosso Profª. Drª. da Faculdade de Engenharia Florestal Pedro Hurtado de Mendoza Borges (pborges@ufmt.br) Universidade Federal de Mato Grosso Prof. Dr. da Faculdade de Engenharia e Medicina Veterinária Mayra Daniela Ferreira (mayradaniela90@gmail.com) Universidade Federal de Mato Grosso - Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais RESUMO: Este trabalho teve por objetivo quantificar os compostos acidentais (extrativos e cinzas) presentes na madeira de mogno brasileiro. Para as análises, foi utilizada uma árvore, com idade de 20 anos, cujo tronco foi estratificado em quatro discos retirados aleatoriamente ao longo do tronco, mas que corresponderam às regiões da base, DAP (diâmetro altura do peito), meio e ápice da árvore. Para a quantificação dos teores de extrativos utilizou-se como solventes água (quente e fria) e hidróxido de sódio e, para quantificação dos teores de cinzas efetuou-se a queima direta em forno mufla a 650 C. Para a realização do preparo do material e das análises de teores de umidade, extrativos solúveis em água, extrativos solúveis em NaOH (1%) e cinzas, foram adotadas as metodologias descritas nas normas ABTCP M1/71; ABTCP M2/71; ABTCP M4/68; ABTCP M5/68; ABTCP M11/77 respectivamente, adotando-se seis repetições para cada ensaio. Os teores médios de extrativos em água fria, água quente, hidróxido de sódio (1%) e cinzas foram 5,60%, 11,93%, 17,52%, 0,48%, respectivamente. Os dados dessa pesquisa básica, aliados a outras pesquisas na área tecnológica e silvicultural, servirão como ferramenta para auxiliar na escolha de novas espécies que possam vir suprir a ausência do mogno brasileiro dentro do mercado nacional, visto que o mesmo apresenta excelente qualidade para a área de processamento mecânico da madeira, porém, encontra-se em risco de extinção e com restrições de corte em nosso país. Palavras-chave: Componentes químicos da madeira. Teor de extrativos. Teor de cinzas. ACCIDENTAL COMPONENTS IN MAHOGANY WOOD (Swietenia macrophylla King) ABSTRACT: This study aimed to quantify the accidental compounds (extractives and ash) present in the Brazilian mahogany wood. For the analysis, a tree, aged 20 years was used, whose trunk was divided into four discs randomly taken along the trunk, but that corresponded to regions of the base, DBH (diameter breast height), half and summit of the tree. To quantify the content of extract was used as solvent water (hot and cold) and sodium hydroxide, and for quantifying the ash content is made to direct combustion in muffle furnace at 650 C. To carry out the preparation of the material and moisture content analysis, water-soluble extractives, soluble extractives NaOH (1%) and ash, they were adopted the methodologies described in the rules ABTCP M1 / 71; ABTCP M2 / 71; ABTCP M4 / 68; ABTCP M5 / 68; ABTCP M11 / 77; respectively, adopting six replicates for each test. The average content of extract in cold water, hot water, sodium hydroxide (1%) and ash were 5.60%, 11.93%, 17.52%, 0.48%, respectively. Data of this basic research, combined with other research on technological and silvicultural area, will serve as a tool to assist in the selection of new species that may compensate for the absence of Brazilian mahogany in the domestic market since it provides excellent quality for the area mechanical wood processing, however, is at risk of extinction and to cut restrictions in our country. Keywords: Chemical wood components. Content of extractives. Ash content.

2 1_INTRODUÇÃO O Mogno brasileiro (Swietenia macrophylla King) é uma árvore fornecedora de madeira de alto valor comercial e de grande aceitação no mercado internacional. Sua madeira é muito usada na produção de móveis, por causa da facilidade com que ela é trabalhada, pela sua estabilidade dimensional e pela sua durabilidade. Depois de polida, a madeira apresenta um aspecto castanho-avermelhado brilhante que chama atenção pela beleza. Normalmente é usada em mobiliário de luxo, objetos de adorno, painéis, acabamentos internos, entre outros. É aproveitada também na produção de instrumentos musicais, principalmente em guitarras e violões, pelo timbre característico e ressonância sonora, que tende ao médio-grave. Essa espécie corre sério risco de extinção pois ela vem progressivamente sendo retirada sem ser manejada. A espécie já desapareceu de grandes áreas de ocorrência natural e resiste apenas em regiões de difícil acesso e em áreas protegidas. No intuito de preservar essa espécie, a sua exploração, transporte e comercialização estão suspensos no Brasil desde outubro de 2001, por meio de Instrução Normativa, editada pelo Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Ibama). Atualmente várias pesquisas estão sendo desenvolvidas na área de silvicultura para buscar espécies alternativas ao mogno, visando suprir o mercado madeireiro. Entretanto, aliada à parte silvicultural, deve-se também ser desenvolvidas pesquisas na área tecnológica, para auxiliar na tomada de decisões quanto a indicação de usos das espécies florestais, objetivando assim, um melhor aproveitamento da matéria-prima (FERREIRA et al., 2015). A área de tecnologia da madeira, dedica-se a estudar as propriedades que servem para diagnosticar a qualidade das madeiras, e engloba basicamente os estudos das características anatômicas, químicas, físicas e mecânicas. Essas propriedades isoladas não servem como parâmetro de qualidade, elas devem ser vistas como ferramentas que se complementam para predizer e/ou aprimorar os usos das madeiras. (MENDOZA, 2016). Nas análises químicas, são realizados os estudos dos compostos fundamentais que pertencem à parede celular dos vegetais (celulose, polioses e lignina), e dos compostos acidentais (extrativos e minerais), que estão localizados no espaço intercelular. Os estudos dos compostos fundamentais são direcionados para a área de produção de polpa celulósica/papel e para a área de bioenergia. Já os compostos acidentais, tem seus estudos direcionados para a área de processamento mecânico (serraria, móveis), fitoquímicos (MENDOZA, 2016). Grande parte dos componentes acidentais são simplesmente solúveis em solventes orgânicos neutros ou água, outros componentes acidentais como por exemplo, as proteínas inorgânicas, os ácidos e os sais orgânicos são parcialmente insolúveis nesses solventes. Os componentes acidentais são substâncias não integrantes da parte estrutural da parede celular ou lamela média e se dividem em duas classes. A primeira classe agrupa-se os materiais orgânicos, denominados como extrativos por serem extraíveis em água, em solventes orgânicos neutros, ou volatilizados a vapor. A segunda classe é composta de materiais inorgânicos frequentemente não extraíveis nos referidos agentes, e que são comumente chamados de cinzas (KLOCK et al., 2005). Conforme Silva et al. (2005), a madeira é um material orgânico, e os seus constituintes químicos estão associados com suas propriedades. Os extrativos frequentemente encontrados

3 na madeira consistem de material orgânico oleofílico de baixa massa molecular, podendo conter na sua constituição terpenos, lignanas, estilbenos, flavonoides e ouros grupamentos aromáticos, além de gorduras, ceras, ácidos graxos, álcoois, esteroides e hidrocarbonetos de elevada massa molecular (SARTO E SANSIGOLO, 2010). O grupo de compostos químicos denominados extrativos, são geralmente responsáveis por determinadas propriedades importantes da madeira como: cheiro, cor, resistência natural ao apodrecimento, propriedades abrasivas e gosto. Sua quantidade relativa e composição dependem de vários fatores, como idade, espécie e região de procedência. De acordo com Mendoza (2016), dentro da estrutura macro do tronco (xilema secundário - madeira), os extrativos concentram-se preferencialmente no cerne. Klock et al, (2005), mencionam que em se tratando da árvore, os extrativos se encontram em vários compartimentos, tais como folhas, acículas, flores, frutos, sementes e na casca, sendo que na maioria das vezes, as quantidades nesses compartimentos da árvore, são proporcionalmente superiores aos encontrados na madeira (xilema secundário). O percentual médio de extrativos para as madeiras de coníferas é maior do que para as madeiras de folhosas. Embora sua quantidade seja pequena (quando comparado com os compostos fundamentais), esses compostos podem influenciar na utilização das espécies (AREA, 2008). Conforme Mendoza (2016), esse grupo de substâncias, poderá desvalorizar ou valorizar as madeiras, e que isso depende do uso que se deseja. A autora menciona ainda, que espécies para serem utilizadas no processamento mecânico e futura colagem, não devem conter grande quantidade de extrativos, pois eles podem migrar para a superfície das peças e impedir a colagem pois ficam ancorados, impedindo o contato da madeira com a cola, não permitindo a ligação física e química do aderente e do adesivo. Os componentes inorgânicos são compostos por íons minerais geralmente encontrados nas cinzas e são compostos por oxalatos de potássio, cálcio e magnésio, pequenas quantidades de sódio, manganês, ferro, alumínio, além de radicais como carbonatos, silicatos, cloretos sulfatos e traços de zinco, cobre e cromo (FREDDO et al., 1999). Esses compostos interferem no processamento mecânico da madeira pois se tiverem em grande proporção (acima de 1%), podem danificar os equipamentos de corte, cegando facas e lâminas. Além disso, eles interferem também no processo de colagem das peças, provocando uma linha de cola fraca (MENDOZA, 2016). Diante do exposto, essa pesquisa básica, objetivou quantificar os teores de extrativos solúveis em água (fria e quente) e em hidróxido de sódio, bem como os teores de cinzas (compostos minerais) na madeira de mogno brasileiro, para fins de subsídio ao estudo de outras espécies, que possam futuramente vir suprir a demanda do mogno no setor madeireiro. 2_MATERIAL E MÉTODOS Para a realização deste trabalho foram utilizados 4 discos, sem casca, de uma árvore da espécie Swietenia macrophylla King, conhecida vulgarmente como mogno brasileiro com idade de vinte anos, proveniente do viveiro da Faculdade de Engenharia Florestal FENF. Os discos foram retirados aleatoriamente ao longo do tronco, porém corresponderam às regiões da base, DAP (diâmetro altura do peito), meio e ápice da árvore. A amostragem e preparo da madeira para análise química teve como referência a norma ABTCP-M1/71.

4 Todo o processamento dos discos foi feito no Instituto de Defesa Agropecuária do Estado de Mato Grosso - INDEA-MT. A serragem foi obtida em serra circular e posteriormente foi passada novamente no moinho Fristch para diminuição do tamanho. Em seguida o material na forma de serragem foi classificado em peneiras de 40 e 60 mesh, utilizando-se a porção que passou na peneira de 40 mesh e ficou retida na de 60 mesh. As análises químicas foram processadas no Laboratório de Tecnologia Química de Produtos Florestais, Faculdade de Engenharia Florestal (FENF), Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT). Em todas as análises químicas adotou-se o número de 6 repetições, para cada ensaio. Figura 1 Discos de mogno utilizados 2.1_Quantificação do teor de umidade A determinação do teor de umidade foi realizada conforme a norma ABTCP M2/71 e serviu para correção de peso na quantificação dos compostos químicos obtidos nos diferentes tipos de solventes. A equação usada para determinação dos cálculos foi conforme equação 1: Pi Pf U (%) (1) Pf Onde: U: Porcentagem de umidade (%); Pi: Peso inicial (g); Pf: Peso Final (g). 2.2_Quantificação do teor de extrativos O teor de extrativos foi quantificado aplicando-se o método de extração em água (quente e fria), metodologia da norma ABTCP M4/68, e o método de extração em NaOH (1%), norma ABTCP M5/68.

5 Para as análises de teor de extrativos em água quente foram adicionadas 100 ml de água destilada a 2 gramas de serragem absolutamente seca. Em seguida a mistura foi aquecida em banho-maria por período de três horas a 100ºC. Posteriormente filtrou-se por gravidade a toda a mistura, secando-a em estufa até atingir peso constante. Para as análises do teor de extrativos em água fria adicionaram-se 300 ml de água destilada a 2 gramas de serragem absolutamente seca. Posteriormente esse material foi agitado a cada 15 minutos durante um período de 1 hora. Em seguida filtrou-se o material por gravidade, secando-o em estufa até peso constante. Para as análises do teor de extrativos em hidróxido de sódio (1%) adicionaram-se 100 ml de NaOH (1%) a 2 gramas de serragem absolutamente seca. Posteriormente esse material foi aquecido em banho-maria por 1 hora a 100 C sendo agitado em intervalos de 15 minutos por 3 minutos. Em seguida filtrou-se o material por gravidade, secando-o em estufa até alcançar peso constante. A equação utilizada para quantificação do teor de extrativos para as três análises foi conforme a equação 2: Pi Pf E(%) (2) Pf Onde: E: Porcentagem de extrativos para as três análises (%); Pi: Peso inicial (g); Pf: Peso Final (g). 2.3_Quantificação do teor de cinzas O teor de cinzas foi quantificado adotando-se a metodologia descrita na norma ABTCP M11/77. Para as análises adicionaram-se 2 gramas de serragem absolutamente seca em uma cápsula de porcelana, que posteriormente foi carbonizada em forno mufla por um período de 2 horas a 650 C. Após esse procedimento foi feito o resfriamento em dessecador, pesando-se e calculando-se o resíduo mineral, conforme indicado na equação 3: PCZ * 100 (3) CZ(%) PAS CZ: Porcentagem de cinzas (%); PCZ: Peso cinzas (g); PAS: Peso amostra seca (g). 3_RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1_Teor de umidade Na Figura 2 apresenta-se o teor de umidade em porcentagem, para as 6 repetições e também para a média.

6 Figura 2 Teor de umidade para madeira de mogno Verifica-se nesta figura que a média de umidade ficou em torno de 7%, e que as repetições 4,5 e 6 apresentaram valores acima da média. Ferreira et al. (2015) utilizando a mesma metodologia com a madeira de Tectona grandis L.F, conhecida vulgarmente como teca, obtiveram valor de teor de umidade de 5,19%. Este valor é inferior ao encontrado neste trabalho. Essa diferença pode estar relacionada com o tempo de armazenamento do material até a realização do experimento, além de serem espécies diferentes e também por serem coletadas em lugares distintos. 3.2_Teor de extrativos Na Tabela 1 são apresentados os valores dos teores de extrativos solúveis em água (fria e quente) e em hidróxido de sódio (1%) e a análise descritiva dos dados. Tabela 1 Estatística descritivas dos teores de extrativos da madeira de mogno Repetições Teores de Extrativos (%) Água Fria Água Quente NaOH (1%) 1 5,80% 13,68% 18,75% 2 5,36% 13,94% 17,84% 3 6,54% 12,03% 19,26% 4 6,34% 9,86% 17,01% 5 4,27% 11,10% 15,93% 6 5,29% 10,97% 16,32% Média 5,60% 11,93% 17,52% Desvio padrão 0,82% 1,61% 1,33% CV (%) (1) 14,69% 13,51% 7,60% (2) Inferior 4,73 10,24 16,12 IC 95% Superior 6,46 13,62 18,92 Legenda: (1) Coeficiente de Variação; (2) Intervalo de confiança (95%). O teor médio de extrativo para água fria foi de 5,60%, para água quente foi 11,93% e o de hidróxido de sódio (1%) foi de 17,52%. Comparando-se os três métodos observa-se que o hidróxido de sódio (1%) foi o método que retirou mais extrativo, visto que, ele é um solvente orgânico e a água é um solvente neutro, o que torna o hidróxido, um solvente potencialmente mais eficaz do que a água. O hidróxido de sódio (1%) solubiliza mais extrativos que a água quente e água fria, pois o hidróxido de sódio é mais alcalino. De acordo com Mendoza (2016), o método de extração em

7 NaOH(1%) serve para verificar a durabilidade natural da madeira. Nessa pesquisa, a solubilidade do mogno em hidróxido, mostrou-se abaixo de 20%, sendo, portanto, susceptível ao ataque de microorganismos xilófagos. Necessitando de ser preservada quando for utilizada em ambientes externos. A água quente solubilizou o dobro de extrativos do que a água fria pelo fato da temperatura ser um catalisador de reação química, logo, aumenta a eficiência de extração em termos de quantidade. Em relação ao tipo de compostos químicos extraídos nos dois métodos que utilizaram água, eles são os mesmos, a única diferença é na quantidade de material extraído. A extração em água ajuda a compreender o comportamento da madeira em relação à área de colagem e acabamento, pois dá noção da quantidade de extrativos voláteis que podem migrar para a superfície das tábuas. Nessa pesquisa os teores de extrativos em água foram de grau médio, o que permite boa trabalhabilidade com a madeira, na área de colagem. Barrichelo (1968) usando a mesma metodologia deste trabalho e trabalhando com a madeira da Mimosa bracaatinga Hoehne conhecida vulgarmente como bracatinga, obteve os seguintes teores de extrativos 1,6%, 4,1% e 19% para água fria, água quente e hidróxido de sódio (1%) respectivamente. Confirmando que o hidróxido de sódio (1%) solubiliza mais, e que a água fria é a que solubiliza menos. Ferreira et al. (2015), trabalhando com a madeira de teca, encontraram para os teores de extrativos solúveis em água os seguintes resultados: 3,44% para água fria e 9,66% para água quente, comprovando que a água quente retira mais extrativos que a água fria. Barrichelo e Brito (1976) avaliando a solubilidade em NaOH (1%) para seguintes madeiras de eucalipto: Eucalyptus grandis, Eucalyptus urophylla, Eucalyptus camaldulensis, Eucalyptus cloeziana, Eucalyptus torelliana e Eucalyptus tesselaris. Obtiveram valores com Eucalyptus urophylla, Eucalyptus torelliana e Eucalyptus tesselaris de 17%, 18,5% e 17,2%, respectivamente. Estes valores foram semelhantes a este trabalho que obteve média de 17,52%, já para Eucalyptus grandis, Eucalyptus camaldulensis e Eucalyptus cloeziana, os autores obtiveram 15,8%, 10,8% e 11,8%, valores abaixo do que foi apresentado neste trabalho. Esses valores são divergentes, provavelmente por causa das espécies serem diferentes e de regiões distintas. 3.3_Teores de cinzas Na Figura 3 apresenta-se o teor de cinzas para as 6 repetições, e também para a média. Figura 3 Teores de cinzas da madeira de mogno

8 O teor médio de cinza obtido neste trabalho foi de 0,48%, estando dentro da faixa constatada por Caixeta e Pastore (2007) que ao estudarem a madeira de mogno, na forma de tábuas, encontraram o valor de 0,33% para os teores de cinzas. Vale et al., (2002), estudando diversas espécies de folhosas do cerrado, encontrou 0,15% para Enterolobium gummiferum e 2,73% para Erytroxylum suberosum. Flórez (2012) estudando o teor de cinzas na madeira de teca verificou que o valor encontrado foi de 0,64%, ou seja, quantidade maior que os valores encontrados nesse trabalho. Mendes et al. (2002), encontraram para a espécie Zanthoxylum tingoassuiba St Hill, o valor de 0,84% de cinzas, sendo esse valor aproximadamente duas vezes superior ao desse trabalho. Provavelmente essas diferenças ocorreram devido ao fato de serem espécies distintas e de regiões diferentes. Carli et al. (2012) verificaram que o teor de cinzas da madeira de Calophyllum brasiliensis, conhecida vulgarmente como guanandi foi de 1,28%, isto é aproximadamente 3 vezes superior ao valor encontrado neste trabalho, possivelmente por causa da diferença entre as espécies e também por causa da idade das mesmas. Devido à proibição de corte do mogno, o número de trabalhos encontrados na mesma linha de pesquisa foi reduzido, por isso algumas comparações foram feitas com outras espécies, mas cujas metodologias foram as mesmas empregadas nesse trabalho. 4_CONCLUSÕES A extração em água quente foi mais eficiente do que a extração em água fria, contudo, o hidróxido de sódio possibilitou a retirada de maior quantidade de extrativos em relação aos outros dois métodos, por ser este um solvente orgânico com poder de solubilidade grande para diversos tipos de compostos. O teor de extrativos em água foi de grau médio, portanto a madeira mostrou-se promissora para a área de colagem e acabamentos. Na extração com NaOH(1%), a espécie apresentou baixa durabilidade natural, necessitando de ser preservada para determinados usos. O teor de cinzas encontrado foi moderadamente baixo e apresentou elevada variabilidade, o que favorece a trabalhabilidade da madeira na área industrial. Os teores de compostos acidentais encontrados nessa pesquisa, para a madeira de mogno, são mais compatíveis com os teores, dos mesmos compostos, encontrados para as madeiras exóticas do que para as madeiras nativas. Por ser uma pesquisa básica, necessita-se de pesquisas na área de caracterização anatômica, física e mecânica para fins de complementação desse estudo, visando assim buscar espécies alternativas para suprir a ausência do mogno na indústria de processamento mecânico da madeira.

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10 KLOCK, U.; MUÑIZ, G. I. B.; HERNANDEZ, J. A.; ANDRADE, A. S. Química da madeira 3a edição revisada, Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 81p, Disponível em:< Acesso em: 28 nov MENDES, L. M.; SILVA, J. R. M.; TRUGILHO, P. F.; LOPES, G. A. Anatomia e características físco-químicas da madeira de Zanthoxylum tingoassuiba St. Hill de ocorrência na região de Lavras/MG. Revista Cerne, Lavras MG v.5 n.1 p.14-24, Disponível em: < Acesso em: 22 fev MENDOZA, Z. M. S. H. Tecnologia Química de Produtos Florestais. Cadernos didáticos, Cuiabá, Universidade Federal de Mato Grosso UFMT, 110 p., SARTO, C.; SANSIGOLO, C. A. Cinética da remoção dos extrativos da madeira de Eucalyptus grandis durante polpação Kraft. Acta Scientiarum Technology. Maringá, v.32. n.3. p ,2010. Disponível em: < Acesso em 25 mar SILVA, J. C.; MATOS, J. L. M.; OLIVEIRA, J. T. S.; EVANGELISTA, W. V. Influência da idade e da posição ao longo do tronco na composição química da madeira de Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden. Revista Árvore, Viçosa v.29, n.3, p , Disponível em: < Acesso em: 23 jan VALE, A. T.; BRASIL, M. A. M.; LEÃO, A. L. Quantificação e caracterização energética da madeira e casca de espécies do cerrado. Ciência Florestal, v.12, n.1, p Santa Maria- RS, Disponível em: < Acesso em: 23 out

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