Caracterização Química Da Madeira Do Angico-Do-Cerrado

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1 Caracterização Química Da Madeira Do Angico-Do-Cerrado Emmanoella Costa Guaraná Araujo (1) ; Pedro Henrique Tavares de França (2) ; Thiago Cardoso Silva (3) ; Willams José de Oliveira (4) ; Levy Paes Barreto (5) (1) Graduando em Engenharia Florestal; Universidade Federal Rural de Pernambuco; manuguarana@hotmail.com; (2) Graduando em Engenharia Florestal; Universidade Federal Rural de Pernambuco; pedro_franca092@hotmail.com; (3) Graduando em Engenharia Florestal; Universidade Federal Rural de Pernambuco; thiagocardoso.pe@gmail.com; (4) Graduando em Agronomia; Universidade Federal Rural de Pernambuco; willamsoliveira9@gmail.com; (5) Professor Associado, Departamento de Química da Universidade Federal Rural de Pernambuco; levy@dq.ufrpe.br. RESUMO O angico-do-cerrado (Anadenanthera falcata Benth) é uma espécie arbórea nativa da América Tropical e sua madeira é de boa qualidade e de grande importância para várias áreas, principalmente construção civil, lenha e carvão. Este trabalho teve por objetivo realizar uma caracterização química da madeira do angico-do-cerrado, quantificando-se toda a composição química da madeira desta espécie. O trabalho foi realizado no Laboratório de Química Vegetal, Departamento de Química da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Para isso, foi utilizada uma amostra de madeira de angico-do-cerrado coletada em Aldeia, Camaragibe PE. As variáveis analisadas foram: umidade, material inorgânico, extrativos (extraíveis em água, etanol e éter etílico), holocelulose (polioses + celulose) e lignina. O teor dos componentes não estruturais apresentou o valor total de 21,91% enquanto os componentes estruturais foram de 79,28 % da madeira seca. A análise somativa da madeira tem como objetivo quantificar os componentes individuais e suas proporções na composição da totalidade da madeira, servindo de indicador da qualidade da madeira. Palavras-chave: Anadenanthera falcata Benth; química da madeira; componentes individuais INTRODUÇÃO Segundo o projeto Florestas Nativas, o angico-do-cerrado (Anadenanthera falcata Benth) é uma espécie arbórea pioneira do cerrado brasileiro, rústica e adaptada a terrenos secos. Apresenta madeira compacta, não elástica, rija, de grande durabilidade sob condições naturais, e estas características garantem seu uso nas áreas de construção civil, carpintaria e marcenaria. Conforme Pettersen (1984) apud Silva (2010), a composição química da madeira de determinada espécie, ou mesmo de determinada árvore, não pode ser definida com exatidão, uma vez que pode variar de acordo com as diferentes partes da árvore, com o tipo de madeira ou com as condições ambientais da região em que o espécime se encontra. Com isso, são considerados dois grupos de componentes químicos da madeira: os componentes estruturais (celulose, hemiceluloses e lignina) e - Resumo Expandido - [283] ISSN:

2 os componentes não estruturais ou extrativos. Porém, faz-se também necessária a determinação de resíduo mineral e do teor de umidade da madeira, para que a caracterização química seja mais eficiente. Um dos principais parâmetros da madeira é a quantidade de água que esta possui. Segundo Baracho Jr. (2012), uma das principais características da madeira é sua propriedade higroscópica, pois adquire e perde umidade em função das variações de temperatura e umidade relativa do ar. Por isso, é possível estimar a umidade da madeira através da diferença de massa entre a madeira seca ao ar e a madeira seca em estufa. O conteúdo de água das plantas, também denominado de teor de umidade, varia de uma espécie vegetal para outra e, dentro da mesma espécie, varia de um órgão para outro, como por exemplo, o caule das plantas lenhosas, que apresentam cerca de 50% de umidade (BEZERRA NETO & BARRETO, 2011). Porém, em madeira seca ao ar, o teor de umidade geralmente encontra-se abaixo de 20%. O material inorgânico presente na madeira também deve ser caracterizado sob parâmetros bioquímicos. Klock et al. (2005) afirmam que os principais componentes das cinzas da madeira são os elementos: K, Ca, e Mg; estes obtidos na forma de óxidos após calcinados. Os autores ainda completam que a porcentagem de cinzas presentes nas madeiras temperadas está entre 0,2 e 0,5%, porém essa faixa é maior em madeiras tropicais, chegando até cerca de 5% de resíduo mineral. Além de água e material inorgânico, a madeira possui algumas substâncias de natureza tipicamente lipofílica, denominadas extrativos, que podem ser liberados em diferentes fases do processamento da madeira (BARBOSA et al., 2005). Estas substâncias desempenham algumas funções no vegetal, como proteção contra parasitas e micro-organismos. A maior porção de carboidratos da madeira é composta por polímeros de celulose e hemicelulose, com menor quantidade de outros açúcares. A combinação de celulose e hemicelulose é denominada holocelulose (SANTOS, 2008). A celulose é um polímero natural de cadeia longa, de peso molecular variável, composto de um só monômero que é um carboidrato. É um componente estrutural primário das células vegetais e sua estrutura é formada pela união de moléculas de β-d-glucose, através de ligações β-1-4 glicosídicas, o que a torna insolúvel em água. Assim, as hemiceluloses constituem uma mistura de polímeros polissacarídeos de baixa massa molecular, os quais estão intimamente associados com a celulose nos tecidos dos vegetais. Por isso, em qualquer método de isolamento, a celulose não pode ser obtida em estado puro, mas somente como uma preparação mais ou menos bruta (KLOCK et al., 2005). Segundo Fukushima et al. (2003), a lignina é um complexo polímero fenólico e um dos componentes da parede celular dos vegetais, ao lado dos carboidratos estruturais celulose e hemicelulose. Porém, a lignina não é degradada por enzimas. O objetivo do trabalho foi realizar uma caracterização química da madeira do angico-do-cerrado, através das determinações analíticas de umidade, material inorgânico, extrativos, holocelulose e lignina, quantificando-se toda a composição da madeira desta espécie. MATERIAL E MÉTODOS Os experimentos foram realizados no Laboratório de Química Vegetal, do Departamento de Bioquímica Vegetal, da Universidade Federal Rural de Pernambuco, no período de julho a agosto de Para a realização dos mesmos, foi utilizada uma amostra da madeira de angico-do-cerrado coletada na região de Aldeia, Camaragibe PE. A determinação da umidade da amostra foi realizada pelo método de secagem em estufa, no qual a amostra de madeira, seca ao ar, foi separada em lascas e posteriormente processada em um moinho de facas. Em seguida pesamos cerca de 5,0g da amostra em pesa filtro previamente seco em estufa e - Resumo Expandido - [284] ISSN:

3 de tara conhecida e levamos este material para uma estufa de secagem a 105ºC, onde permaneceu aberto por quatro horas até desidratar. Transcorridas as quadro horas, o pesa-filtro foi tampado e levado para um dessecador para que tomasse a temperatura ambiente, sem haver contato com a umidade. Por fim, pesou-se o pesa-filtro contendo a amostra desidratada e, pela diferença das massas deste material e da tara do pesa-filtro, obteve-se a umidade da amostra. Para a determinação do teor de material inorgânico da amostra foi utilizado um cadinho previamente seco e devidamente pesado, no qual pesou-se cerca de 2,0g de serragem da amostra.o cadinho foi levado para uma chapa aquecedora e deixado o material carbonizar por completo, até que não mais houvesse liberação de fumaça. Logo após carbonizada a amostra, o cadinho foi transferido para uma mufla anteriormente aquecida a 300ºC e depois regulada a 575ºC (±25ºC) durante 4 horas. O cadinho foi levado a um dessecador para atingir a temperatura ambiente e foi pesado logo quando frio. Através da diferença entre o cadinho com a amostra calcinada e a tara do cadinho, obteve-se a percentagem de material inorgânico na amostra. Os extrativos foram determinados através de uma série de extrações utilizando-se água, álcool etílico e éter-etílico, cuja metodologia a seguir foi aplicada da mesma forma com os três solventes. Em um balão coletor, previamente seco e de tara conhecida, adicionou-se um cartucho de celulose com um papel de filtro, de peso conhecido, contendo cerca de 4,0g da serragem da madeira do angico. O cartucho, contendo o papel de filtro e a amostra, foi adaptado a um extrator de Soxhlet. Adicionouse um dos reagentes em quantidade suficiente para sifonar uma vez e mais a metade da capacidade do extrator, conectando-se a um condensador e a uma fonte de aquecimento. Deixou-se a extração ocorrer durante 6 horas, sendo 2 horas com o cartucho mergulhado no solvente a 70ºC e 4 horas suspenso a 110ºC. Transcorridas as 6 horas, levou-se o balão a uma estufa regulada a 100ºC durante 3 horas e, em seguida, transferiu-se o balão para um dessecador e, quando esfriado, foi pesado o balão que continha os extrativos. Através da diferença entre a massa desse material final e a tara do balão coletor determinou-se a quantidade de extrativos solúveis em água, álcool etílico e éter-etílico. Para a determinação dos teores de celulose e hemiceluloses precisou-se inicialmente extrair a quantidade de holocelulose (celulose + polioses), e posteriormente calcularam-se separadamente os dois teores. Para obter a quantidade de holocelulose, pesou-se cerca de 4,0 g de amostra livre de extrativos e a transferiu-se para um becker, adicionando-se 55 ml de água destilada, 10 ml de hipoclorito de sódio (6%) e 7 ml de ácido acético glacial. O material foi então levado ao banho-maria a 75ºC, onde permaneceu por 30 minutos, sendo agitado periodicamente. Transcorrido esse tempo, filtrou-se a amostra em um funil de Gooch (previamente seco e tarado). Este procedimento foi repetido seis vezes, até o aparecimento de um resíduo branco. Lavou-se este resíduo com cerca de 500 ml de água destilada e filtrou-se. O funil, com o resíduo de holocelulose, foi levado para uma estufa de secagem e esterilização regulada à 105ºC por 2 horas para retirar a umidade. Em seguida, transferiu-se o material para um dessecador até adquirir temperatura ambiente. Prosseguiu-se com a verificação do peso em uma balança analítica e posteriormente os cálculos. Através da diferença entre a massa final e a tara do funil de Gooch determinou-se a quantidade de holocelulose. Para a determinação de celulose, transferiu-se o resíduo da prática de holocelulose para um erlenmeyer e adicionou-se 200 ml de hidróxido de potássio a 15% (fervente). A amostra foi então levada para aquecer em ebulição suave e sob refluxo por 30 minutos. Filtrou-se o material em papel de filtro previamente tarado juntamente com o pesa-filtro. O filtrado, contendo as polioses, foi então desprezado e o resíduo de celulose lavado com 200 ml de água destilada quente. Em seguida, a amostra foi transferida com o papel de filtro para o pesa-filtro e todo o material foi levado para estufa de secagem e esterilização regulada à 105ºC por 2 horas para retirar a umidade, sendo conduzido a um dessecador e depois pesado. Através da diferença da massa do material final e da massa do papel de filtro + pesa-filtro, determinou-se o teor de celulose. Assim, a diferença entre o teor de holocelulose e o teor de celulose representa o teor de polioses na madeira. - Resumo Expandido - [285] ISSN:

4 A lignina foi determinada pelo método de Klason, no qual transferiu-se cerca de 1,0g da amostra de madeira livre de extrativos para um becker de tara conhecida e adicionou-se lentamente 25 ml de ácido sulfúrico a 72% sob agitação constante com o auxilio de um bastão de vidro. Cobriu-se então a amostra com um vidro de relógio. O becker foi levado ao banho de água gelada, a uma temperatura de 19ºC, onde permaneceu por 1 hora e 30 minutos, agitando-se periodicamente. Logo após transferiu-se o conteúdo para um erlenmeyer, utilizando-se 400 ml de água destilada. Colocou-se o material para aquecer, onde permaneceu em ebulição sob refluxo por 2 horas em um fogareiro elétrico. Ao sair do aquecimento, filtrou-se a amostra a vácuo utilizando-se papel de filtro previamente tarado juntamente com um pesa-filtro. O resíduo foi lavado com 500 ml de água destilada quente e filtrado, transferindo-se o papel de filtro contendo a lignina para o pesa-filtro e o material permaneceu na estufa de secagem e esterilização regulada a 110ºC por 2 horas, logo após levou-se para um dessecador até adquirir temperatura ambiente e, por fim, pesou-se. Através da diferença entre essa massa final e a massa do papel de filtro + pesa-filtro obteve-se o teor de lignina na madeira. RESULTADOS E DISCUSSÃO A madeira, por ser um material natural, requer métodos e procedimentos próprios na sua análise, e também das substâncias a ela relacionadas, que diferem dos métodos clássicos da química analítica (KLOCK et al., 2005). Depois de realizados todos os experimentos, foi obtida a caracterização química da madeira do angico através dos resultados de umidade, resíduo mineral, extrativos, celulose, polioses e lignina (Quadro 1). Quadro 1 Composição química da madeira de angico-do-cerrado. Variáveis Teor na madeira seca (%) Constituintes Inorgânicos 0,82 Extrativos 21,09 Celulose 35,39 Polioses 23,42 Lignina 20,77 Total 101,49 Na determinação da umidade, através do método de secagem em estufa, obteve-se um valor de 6,10%, considerando-se um resultado abaixo do que diz a literatura, pois segundo Bezerra Neto & Barreto (2004), o teor de umidade da madeira deveria estar entre 10 e 20%. Na determinação do teor de material inorgânico, obteve-se uma percentagem de resíduo mineral de 0,82 %. Este valor está de acordo com Klock et al. (2005), que afirmam que a madeira apresenta cerca de 0,5% e, em alguns casos (as madeiras tropicais, com o Angico), até 5%. Como a amostra foi levada à chapa aquecedora para carbonizar, houve a perda da matéria orgânica, também facilitada pelas altas temperaturas da mufla, refletindo em uma grande diferença de massa, pois, quando ocorre a combustão completa de compostos orgânicos, ocorre também a liberação de CO2 e H2O em forma de vapor, e ainda NH3 decorrente de compostos orgânicos apresentando nitrogênio em sua fórmula (amida, aminas, dentre outros). Portanto, o resíduo mineral contém as quantidades de elementos minerais como potássio, cálcio e magnésio. - Resumo Expandido - [286] ISSN:

5 Os compostos solúveis em solventes orgânicos pertencem às classes dos ácidos e ésteres graxos, alcoóis de cadeia longa, esteroides, compostos fenólicos e glicosídeos (SILVÉRIO et al, 2006). Estes compostos, quando presentes na madeira, são denominados extrativos. No presente estudo o teor de extrativos solúveis em água foi de 2,82%, em etanol foi de 5,11% e em éter etílico 13,16%, somandose um total de 20,77% de extrativos nesta madeira. Após a determinação do teor de holocelulose, a amostra de serragem de Angico apresentou um teor de 35,39% de celulose e 23,42% de hemiceluloses, num total de 58,81% de holocelulose. A madeira do angico apresentou 20,77% de lignina em sua composição, resultado que está de acordo com Klock et al. (2005), os quais informam que a madeira geralmente contém uma concentração de lignina entre 15 e 35% de sua composição. A análise somativa da madeira, através deste trabalho, foi realizada com o objetivo de verificar como os componentes individuais são separados e quantificados. Em qualquer caso, o objetivo de uma análise satisfatória é a soma de aproximadamente 100% para todos os componentes, o que é um resultado difícil de se obter devido ao grande número de análises individuais, considerando-se resultados com margem de erro de 2% (KLOCK et al., 2005). CONCLUSÕES A madeira de Angico-do-cerrado apresentou teores de celulose, polioses e lignina, da ordem de 35, 23 e 21%, respectivamente. O teor de extrativos do Angico-do-cerrado foi cerca de 21% e o de constituintes inorgânicos aproximadamente 1%. REFERÊNCIAS BARACHO JUNIOR, E. Anatomia da madeira. Apostila. Recife: Universidade Federal Rural de Pernambuco, p. BARBOSA, L. C. A.; MALTHA, C. R. A.; CRUZ, M. P. Composição química de extrativos lipofílicos e polares de madeira de Eucalyptus grandis. Jornal Ciência & Engenharia. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p BEZERRA NETO, E.; BARRETO, L. P. Métodos em análises químicas de plantas. Recife: Universidade Federal Rural de Pernambuco, Imprensa Universitária da UFRPE, p.. Análises químicas e bioquímicas em plantas. Recife: Universidade Federal Rural de Pernambuco, Imprensa Universitária da Universidade Federal Rural de Pernambuco, p. FUKUSHIMA, R. S.; HATFIELD, R. D. Um novo método analítico para a determinação do teor de lignina em produtos vegetais. São Paulo: Jaguariúna, p. KLOCK, U.; MUÑIS, G. I. B.; HERNANDEZ, J. A.; ANDRADE, A. S. Química da madeira. 3. ed. rev. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, p. FLORESTAS nativas: Angico-do-cerrado. Disponível em: < ANGICO-DO-CERRADO>; Acesso em: 05 set Resumo Expandido - [287] ISSN:

6 PETTERSEN, R.C. The chemical composition of wood. In: ROWELL, R. (ed). The chemistry of solid wood. Washington, American Chemical Society, p SANTOS, I. D. Influência dos teores de lignina, holocelulose e extrativos na densidade básica e contração da madeira e nos rendimentos e densidade do carvão vegetal de cinco espécies lenhosas do cerrado. Brasília: Universidade de Brasília, p. SILVA, M. E. C. M. Apontamentos de tecnologia dos produtos florestais: composição química da madeira. Vila Real - Portugal: Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, p. SILVÉRIO, F. O.; BARBOSA, L. C. A.; GOMIDE, J. L.; REIS, F. P. Metodologia de extração e determinação do teor de extrativos em madeiras de eucalipto. Revista Árvore, Viçosa-MG, v.30, n.6, p Resumo Expandido - [288] ISSN: