Utilização e comercialização de madeira modificada

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1 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 37 Utilização e comercialização de madeira modificada Bruno Esteves CIDET, Departamento de Engenharia de Madeiras, Politécnico de Viseu, Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu bruno@estgv.ipv.pt SUMÁRIO A madeira modificada é, hoje em dia, uma alternativa à madeira maciça para diversas aplicações. A modificação da madeira baseia-se em processos de tratamento aplicados de modo a melhorar o comportamento da madeira maciça, sem a utilização de produtos químicos perigosos. Os tratamentos atualmente existentes, focam a sua atenção na melhoria da resistência à biodegradação, da estabilidade dimensional e da resistência à radiação ultravioleta. Existem sobretudo três tipos de modificação da madeira: modificação química, modificação térmica e modificação por impregnação. A escolha do método a utilizar vai depender da utilização final a dar à madeira de acordo com as vantagens e desvantagens de cada um. A madeira acetilada (modificação química) devido ao elevado custo é mais adequada para situações em que a quantidade de madeira é reduzida mas em que uma boa durabilidade, estabilidade dimensional e resistência às radiações ultra-violeta são necessárias como é o caso da fabricação de aros de portas e janelas. A modificação térmica apresenta-se como um material competitivo para utilizações não estruturais devido ao seu baixo custo, quando comparada com os outros tipos de madeira modificada. A madeira furfurilada (modificação por impregnação) é uma madeira muito densa que apresenta imensas potencialidades em utilizações marítimas pelo facto de ser resistente aos xilófagos marinhos. Em Portugal apenas a madeira termotratada tem uma grande implantação tendo sido realizados vários projetos emblemáticos como o empreendimento Zmar por parte da Jular ou uma casa em Vale Bem pela Bannema, vencedora do Best architecture Portugal and Europe nos European Residential Property Awards PALAVRAS-CHAVE: COMERCIALIZAÇÃO, MADEIRA MODIFICADA, UTILIZAÇÃO 1. INTRODUÇÃO A madeira maciça na construção tem diversas aplicações estruturais e não estruturais. Os principais problemas associados à madeira na construção são a sua biodegradabilidade, instabilidade dimensional e resistência aos raios ultravioleta. Devido à escassez de madeira de elevada qualidade o melhoramento das propriedades da madeira tem assumido um papel cada vez mais importante. De modo a melhorar a resistência aos agentes xilófagos são geralmente utilizados tratamentos com biocidas que, apesar de melhorarem as propriedades

2 38 Utilização e comercialização de madeira modificada do material, introduzem na madeira compostos de elevada toxicidade que constituem um perigo para a saúde pública e ambiental, quer durante a sua utilização, quer no final da sua vida útil. A modificação da madeira pode, pois, ser uma boa alternativa ao uso de biocidas e pode substituir as madeiras exóticas ou outros materiais menos sustentáveis, para a maioria das aplicações não estruturais e para algumas aplicações estruturais. Os processos de modificação da madeira melhoram as propriedades de madeiras menos nobres como o pinho, o espruce ou a bétula, produzindo um material novo sem a introdução de compostos químicos potencialmente perigosos. Deste modo, no final do ciclo de vida este material não apresenta um perigo ambiental superior ao da madeira não tratada. Existem basicamente três tipos de processos de modificação de madeira. Aqueles que se baseiam na modificação térmica, modificação química e impregnação. Existem, hoje em dia, exemplos de todos os tipos de modificação de madeira que alcançaram a comercialização como a modificação térmica, em que o processo finlandês Thermowood é o que apresenta maior sucesso comercial, mas também o processo Perdure que tem evoluído desde que as indústrias PCI do Canadá compraram os direitos de propriedade intelectual para esta tecnologia. Dentro da modificação química, a madeira acetilada comercializada com o nome Accoya é a mais vendida enquanto que, em relação à modificação por impregnação, o processo de furfurilação chamado Kebony é o que está melhor estabelecido no mercado. 2. TIPOS DE MADEIRA MODIFICADA 2.1. Modificação térmica Os processos de modificação térmica são aqueles que mais têm evoluído em termos comerciais nos últimos anos. O sucesso deve-se provavelmente ao baixo custo de tratamento quando comparado com outras modificações que se baseiam na utilização de compostos químicos que tornam o produto final bastante mais caro. Os processos de modificação térmica com mais sucesso são cinco: Thermowood (Finlândia), Plato (Holanda), Oil Heat Treatment (Alemanha), Bois Perdure e Rectification (França) embora o Boi Perdure tenho sido adquirido pela PCI Industries do Canadá. Os processos desenvolvem-se normalmente em quatro fases: aquecimento, tratamento, arrefecimento e estabilização. As principais diferenças entre os diversos métodos prendemse com o modo como é feito o aquecimento (vapor, óleo, gás neutro) e com as condições operatórias na fase de tratamento, que ocorre a temperaturas entre os ºC. Figura 1 Madeira modificada termicamente.

3 Bruno Esteves 39 As temperaturas elevadas utilizadas na modificação térmica alteram a composição química da madeira, produzindo um novo material com propriedades melhoradas. Essencialmente conduzem a uma diminuição da humidade de equilíbrio, melhoram a durabilidade de madeira, aumentando a resistência aos fungos, exceto em contacto com o solo, e ligeiramente a insetos, mas tem pouco efeito na resistência contra térmitas. O ponto fraco do tratamento é a degradação de algumas propriedades mecânicas. O efeito no MOE é pequeno mas a diminuição da tensão de rotura pode ser significativa. A madeira torna-se mais quebradiça com a deterioração das propriedades de fratura devido à perda de polissacarídeos amorfos. Uma revisão sobre as melhorias dos vários processos de modificação térmica foi publicada por [1] Modificação química A maioria dos processos de modificação química existentes baseia-se na reação entre os grupos hidroxilo da madeira e um reagente químico. Ao substituir alguns grupos hidroxilo da madeira por um composto hidrofóbico, a higroscopicidade diminui conduzindo a um material com propriedades melhoradas. O principal método de modificação química já em fase comercial é a acetilação com anidrido acético. As propriedades melhoradas pela modificação química não são muito diferentes das promovidas pela modificação térmica. A resistência contra fungos aumenta consideravelmente na madeira acetilada mesmo em contacto com o solo. Em relação à resistência contra térmitas apenas se verifica um ligeiro aumento. A madeira tratada mostra alguma resistência em relação aos xilófagos marinhos, mas é ainda suscetível ao ataque, por exemplo, de crustáceos e moluscos. A maior das vantagens da madeira acetilada é provavelmente a sua resistência aos raios ultravioleta o que a distingue das demais. Algumas das propriedades mecânicas também são afetadas com este tratamento como por exemplo a resistência ao corte paralelo ao grão que diminuiu assim como o módulo de elasticidade que diminui ligeiramente mas nenhuma mudança na resistência ao impacto ou na rigidez. A resistência à compressão e a dureza aumentam, enquanto que o módulo de rotura (MOR) aumenta nas resinosas mas diminuí nas folhosas [2]. Figura 2 Madeira modificada por acetilação (Modificação Química). Retirado de

4 40 Utilização e comercialização de madeira modificada 2.3. Modificação por impregnação A modificação por impregnação difere da modificação química pelo facto de não ser a ligação química com os compostos estruturais existentes nas células de madeira que promovem as melhorias das propriedades embora essa ligação possa ocorrer. O funcionamento da modificação por impregnação baseia-se na introdução de um ou vários compostos químicos na parede das células que, ao reagirem, formam um composto que bloqueia o acesso aos grupos hidroxilo, diminuindo desta forma a higroscopicidade da madeira. Existem principalmente dois mecanismos: a impregnação com um monómero e subsequente polimerização ou a introdução de um material solúvel que se torna depois insolúvel após tratamento. O processo de modificação por impregnação que mais tem evoluído nos últimos anos é a furfurilação. Este processo de modificação da madeira pode ter um futuro prometedor, uma vez que o álcool furfurílico pode ser obtido através dos produtos secundários da produção do bioetanol, e o preço deste composto químico deverá baixar no futuro. À semelhança da modificação térmica e química, a impregnação com álcool furfurílico conduz a uma diminuição da humidade de equilíbrio e a um aumento da estabilidade dimensional da madeira, sendo este aumento proporcional ao aumento de massa (WPG). A madeira furfurilada é muito resistente aos xilófagos marinhos o que não acontece com outros tipos de madeira modificada, provavelmente devido à sua elevada densidade. Em relação às propriedades mecânicas, a que mais aumenta é a dureza Brinell. Por outro lado, a resistência ao impacto em ensaios de flexão é afetada pelo tratamento; A madeira tratada por este método é ligeiramente mais resistente às condições climatéricas do que a não tratada [2]. Figura 3 Madeira modificada por furfurilação (Modificação por Impregnação). 3. UTILIZAÇÕES DE MADEIRA MODIFICADA 3.1. Utilização para fins estruturais As perdas de resistência mecânica da madeira modificada termicamente colocam sérias restrições à utilização deste material em aplicações para fins estruturais. Alguns autores [3-4] estudaram o comportamento estrutural de madeira tratada termicamente e a possibilidade da utilização para esta madeira do sistema de classes de resistência

5 Bruno Esteves 41 implementada na EN 338, utilizando para o efeito ensaios sobre madeira de faia (Fagus sylvatica L.). Os ensaios realizados permitiram concluir que os valores do módulo de elasticidade são semelhantes ou ligeiramente superiores às da faia não tratada, o que permitiria a sua inclusão em classes de alta resistência como, por exemplo, D50. No entanto os valores de resistência à flexão são bastante inferiores aos da madeira não tratada o que obrigaria a colocar esta madeira na classe de resistência D30. Foi igualmente verificado que as relações estabelecidas na norma europeia EN 384, para derivação de alguns propriedades mecânicas de madeira maciça em função de outras, não poderiam ser aplicadas à madeira modificada [5] Apesar de quer a madeira modificada por acetilação (modificação química) quer a modificada por furfurilação (modificação por impregnação), do ponto de vista das propriedades, poderem ter várias utilizações estruturais, dependendo apenas da madeira original, o seu elevado custo faz com que não sejam competitivas, quer com madeiras tropicais, quer com outros materiais existentes no mercado. Ainda assim foi recentemente construída uma ponte de madeira Accoya na cidade de Sneek na Holanda (Figura 4) tendo sido os elementos pré-montados e depois colocados na posição final [6]. Figura 4 Ponte feita com madeira Accoya em Sneek na Holanda. Retirado de A grande vantagem da utilização da madeira modificada em relação a outros materiais é a sua sustentabilidade uma vez que se trata de um material renovável. Além disso, não menos importante, é a questão estética, dando a madeira um ar natural às estruturas Utilização para fins não estruturais Apesar de a madeira modificada através do tratamento térmico não ser adequada para utilizações estruturais ela tem uma elevada aplicabilidade na construção. A madeira de resinosas tratada pelo processo thermowood é utilizada em alguns componentes para a

6 42 Utilização e comercialização de madeira modificada construção, painéis para revestimento de paredes e tetos (interiores e exteriores), mobiliário de jardim e outras estruturas exteriores (p. ex pérgolas), portas e janela, estores, onde a perda de resistência mecânica não impede que este produto apresente um comportamento adequado. A madeira de folhosas é utilizada sobretudo para revestimento de paredes e tetos, mobiliário para interior e exterior, pisos e persianas ou barreiras acústicas. As vantagens na utilização desta madeira são a boa estabilidade dimensional, importante tanto para utilizações no interior como no exterior e a boa durabilidade que é um fator essencial na utilização da madeira no exterior. Essas vantagens são também as que tornam este material adequado para todas as outras utilizações exteriores anteriormente referidas. Como referido anteriormente o custo das madeiras modificadas por impregnação e acetilação é superior ao da madeira tratada termicamente. Sendo assim, estas madeiras são mais utilizadas em situações onde a madeira tratada termicamente não apresenta um comportamento satisfatório. A madeira acetilada apresenta uma boa cota de mercado para aros de portas e janelas do exterior pela sua excepcional durabilidade, estabilidade e resistência aos raios ultravioleta. A madeira impregnada com álcool furfurílico é essencialmente utilizada para aplicações marinhas devido à sua elevada dureza e consequente resistência aos xilófagos marinhos. Ainda assim tem havido algum aumento de comercialização de decks e fachadas com esta madeira. A Tabela 1 apresenta um resumo das principais vantagens e desvantagens das madeiras tratadas [5]. Tabela 1 Principais vantagens e desvantagens dos vários processos de modificação. Processos Vantagens Desvantagens Modificação térmica Não utilização de qualquer químico Preço final Degradação das propriedades mecânicas Degrada-se em contacto com o solo. Modificação química (Acetilação) Modificação por impregnação (Furfurilação) Resistente a fungos em contacto com o solo. Resistente aos raios ultravioleta Não atribui cor à madeira Resistente a fungos em contacto com o solo. Preço do composto químico menor que o da acetilação. Resistente a xilófagos marinhos. Ligeiramente resistente aos raios ultravioleta Cor castanha escura Uso de grandes quantidades de químicos Processo mais caro Uso de maiores quantidades de químicos que a modificação química Cor castanha escura 4. PRODUÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO EM PORTUGAL Hoje em dia, há principalmente quatro empresas a vender madeira modificada em Portugal e algumas mais a usar ou revender madeira modificada adquirida às outras empresas. A comercialização de madeira modificada neste país começou há 10 anos, mas só nos últimos anos as vendas se tornaram significativas. De acordo com a indústria nos últimos anos as vendas de madeira modificada têm tido um crescimento exponencial. Não está claro que empresa foi a primeira a vender madeira modificada em Portugal mas a Jular e Banema

7 Vendas (m) Bruno Esteves 43 ambas começaram a comercialização em A empresa Banema iniciou a comercialização de madeira termicamente modificada (Thermowood) importada da empresa Lunawood na Finlândia e a Jular também começou a vender Thermowood importado diretamente da Finlândia (procedência não revelada). A empresa Multiplacas começou a vender Thermowood um pouco mais tarde, por volta de 2004 e a Carmo começou a vender madeira Plato em Mais recentemente, em 2010 a empresa Santos & Santos pertencente ao grupo Catarino começou a comercialização de madeira tratada termicamente importada da Estónia, mas devido aos preços elevados, a empresa decidiu investir num equipamento de tratamento térmico de madeira e iniciou a produção em A nova marca chama-se madeira Atlantic. A empresa Santos & Santos está feliz com a produção e com o aumento de vendas, cerca de 40-50% cada ano. Santos & Santos é, até agora, a única empresa a produzir madeira modificada em Portugal. Com o crescimento do mercado, outras empresas iniciaram a comercialização de madeira tratada, como por exemplo as empresas Spring ou Madeivouga em A madeira modificada termicamente está totalmente estabelecida em Portugal, mas em relação a outras modificações apenas a madeira modificada por furfurilação já entrou no mercado. A comercialização começou apenas em 2011 pela empresa Bannema com Kebony. Em 2014 a Banema começou a comercialização da madeira acetilada com a marca Accoya [7] É muito difícil acompanhar a evolução das vendas de madeira modificadas em Portugal, pois as empresas têm medo de revelar os montantes de madeira vendidos nos últimos anos. A única empresa que forneceu esses dados foi a Banema (Figura 5) *6 meses Thermowood Kebony Figura 5 Vendas de madeira modificada da empresa Banema nos últimos anos. A madeira tratada é vendida tanto em bruto como perfilada. As aplicações principais são revestimento de paredes (sobretudo fachadas) e pavimentos (deck exterior), mas existem outras aplicações exteriores como pérgolas, terraços ou varandas e interiores, como saunas ou telhados. A madeira comercializada com tratamento Thermowood importado da Finlândia é principalmente a bétula, o abeto e pinho nórdico. A Santos & Santos trata principalmente pinho bravo; a espécie mais comum em Portugal e também algum freixo mas encontram-se a realizar testes para permitir o tratamento da madeira de eucalipto, que é consideravelmente mais barata. A madeira de Kebony é pinho nórdico, Acer, vidoeiro e syp (pinho amarelo do Sul).

8 44 Utilização e comercialização de madeira modificada 5. PROJETOS EM PORTUGAL COM MADEIRA MODIFICADA Algumas das empresas que comercializam madeira modificada têm feito muitos projetos, alguns dos quais com vários prémios. Os projetos mais emblemáticos com madeira Thermowood feitos pela Banema foram uma casa em Vale Bem, premiada com a melhor arquitetura de Portugal e da Europa nos prémios europeus de propriedade residencial (Figura 6) ou um parque temático na ilha da Madeira (Figura 7). Figura 6 Casa em Vale Bem (Thermowood). Figura 7 Parque temático da ilha da Madeira. Figura 8 Anfiteatro em Mértola (Thermowood). Figura 9 Centro escolar de Mouriz. Em Mértola no Algarve a renovação de um anfiteatro também foi feita com Thermowood (Figura 8). Um dos projetos que envolveram a maiores quantidades de Thermowood foi o centro escolar de Mouriz (Figura 9), onde a fachada inteira foi feita com madeira modificada. A Jular tem trabalhado com Thermowood durante vários anos e vende casas de madeira, feitas com Thermowood chamadas treehouse (Figura 10). O maior projeto feito pela Jular é um Ecocampo em Zambujeira do mar Alentejo chamado Zmar (Figuras 11 e 12), mas esta empresa fez vários outros projetos como o Bar do Hotel Convento do Espinheiro (Figura 13) [7].

9 Bruno Esteves 45 (a) (b) Figura 10 Treehouse; (a) no Douro; (b) e no Zmar. Figura 11 Zmar in Alentejo (Thermowood). Figura 12 Hotel-Bar Convento do Espinheiro. Os projetos com madeira tratada por furfurilação (Kebony) são geralmente menores e menos. Um dos maiores projetos feitos com madeira Kebony pela Bannema foi a renovação das piscinas municipais de Penafiel (Figura 13). Figura 13 Piscinas de Penafiel.

10 46 Utilização e comercialização de madeira modificada 6. CONCLUSÕES A escolha da madeira modificada a utilizar vai depender da utilização final de acordo com as vantagens e desvantagens de cada uma. A madeira acetilada é ideal para a fabricação de aros de portas e janelas pois além da boa estabilidade dimensional é bastante resistente à radiação ultravioleta. Ao contrário a modificação térmica é melhor para utilizações sem função estrutural em que uma grande quantidade de madeira é necessária devido ao seu baixo custo e a modificação por furfurilação é ideal para aplicações marinhas. A comercialização de madeira modificada em Portugal está a crescer e continuará a crescer nos próximos anos. A madeira tratada é vendida tanto em bruto e perfilada, essencialmente para revestimentos, decks, e pisos. A madeira tratada em Portugal é principalmente o pinho marítimo, mas também algum freixos. Estão a ser feitos testes para permitir o tratamento da madeira de eucalipto. Algumas das empresas que comercializam madeira modificada têm feito vários projectos emblemáticos. 7. REFERÊNCIAS [1] Esteves B., Pereira H., Wood modification by heat treatment: a review. BioRes, n.º 4(1), pp , [2] Esteves B., Pereira H., Novos métodos de protecção da madeira. 6º Congresso Florestal Nacional - A floresta num mundo globalizado, Ponta Delgada, Açores, Portugal, [3] Widmann R., Thermally Modified Beech as a Structural Material: Allocation to European Strength- Classes and Relevant Grading Procedures. 4th European Conference on Wood Modification, [4] Widmann R., Beikircher W., Thermally modified beechwood as a structural material: allocation to european strength classes and relevant grading procedures. 11th World Conference on Timber Engineering, [5] Esteves B, Nunes L., Saporiti Machado J., Utilização de madeira modificada na construção. CIMAD 11 1º Congresso Ibero-Latino Americano da Madeira na Construção, 7-9/06/2011, Coimbra, Portugal, [6] Bongers F., Alexander J., Jorissen A., Blaβ H., Hill C., Acetylated wood in structural applications. 5th European Conference on Wood Modification, 20-21/09/2010, Riga, Latvia, [7] Esteves B., Carmo J., Nunes L., Commercialization and production of modified wood in Portugal. ECWM7- Seventh European conference on Wood Modification, 10-12/03/2014, LNEC, Lisboa, Portugal, 2014.