ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA DE LENHO ANORMAL DE COMPRESSÃO EM Pinus taeda

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1 ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA DE LENHO ANORMAL DE COMPRESSÃO EM Pinus taeda Reny Aldo Henne 1 Martha Andreia Martha Brand 1 Alexsandro Bayestorff da Cunha 1 Leonardo Seibert Kuhn 1 Guilherme Giesel 1 RICARDO BARNASKY 1 Nayara Bergamo Casagrande 1 Camila Ramos Avila 1 1 Universidade do Estado de Santa Catarina

2 ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA DE LENHO ANORMAL DE COMPRESSÃO EM PINUS TAEDA Reny Aldo HENNE¹; Martha Andreia BRAND¹; Alexsandro Bayestorff da CUNHA¹; Leonardo KUHN¹; Guilherme GIESEL¹; Ricardo BARNASKY¹; Nayara Bergamo CASAGRANDE¹; Camila ÁVILA¹. ¹ Departamento de Engenharia Florestal, Universidade do Estado de Santa Catarina, UDESC, Brasil Resumo: O Pinus taeda mostrou excelente adaptação no sul do Brasil, principalmente nos Estados do Paraná e Santa Catarina. O setor de base florestal catarinense tem grande importância econômica para o Estado. Durante vários anos a produção florestal se deu relativamente livre de problemas, porém nos últimos tempos vem sendo relatada a ocorrência de uma estranha forma de lenho anormal compressão, que ocorre em condições não usuais, como sítios de alta qualidade e principalmente, planos. Esta alteração de qualidade recebeu a nomenclatura de lenho anormal de compressão (LAC). Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a variação na composição química da madeira de Pinus taeda com e sem a ocorrência de lenho anormal de compressão. Na região de Ponte Alta do Norte SC foram selecionadas seis árvores sob as mesmas condições de cultivo, com idade de 18 anos, sendo três sem LAC e três apresentando LAC. A qualidade da madeira foi avaliada com base na determinação quantitativa dos extrativos, lignina e teor de cinzas da madeira. Nas árvores que ocorreram lenho anormal de compressão apresentaram diferenças químicas em relação às árvores que apresentaram lenho normal. Palavras-chave: extrativos, lenho anormal de compressão, análise química. ANALYSIS OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMPRESSION WOOD IN PINUS TAEDA Abstract: Pinus taeda showed excellent adaptation in southern Brazil, mainly in the states of Paraná and Santa Catarina. The forest-based sector of Santa Catarina has great economic importance for the State. For several years the forest production has been relatively free of problems, but in recent times has been reported the occurrence of a strange form of abnormal wood compression, which occurs in unusual conditions such as sites of high quality and mainly, plans. This quality change has received the nomenclature of "abnormal compression wood" (LAC). Thus, the objective of this work was to verify the variation in the chemical composition of Pinus taeda wood with and without the occurrence of abnormal wood of compression. In the region of Ponte Alta do Norte - SC, six trees under the same cultivation conditions were selected, with age of 18 years, three of them without LAC and three with LAC. The quality of the wood was evaluated based on the quantitative determination of the extractives, lignin and ash content of the wood. In the trees that occurred abnormal wood of compression presented chemical differences in relation to the trees that presented / displayed normal wood. Keywords: extractives, abnormal wood compression, chemical analysis.

3 1. INTRODUÇÃO O Pinus taeda é a mais importante dentre as espécies de pinus plantadas comercialmente no Sul e Sudeste dos Estados Unidos (AGUIAR et al., 2013). Ela ocorre em toda a região, desde o Delaware, no Nordeste, até o Texas, no Oeste e, ao Sul, até a região Central da Flórida. A cobertura florestal com esta espécie, nos Estados Unidos, é estimada em 11,7 milhões de hectares (SHIMIZU, 2017). Introduzido no Brasil, o Pinus taeda mostrou excelente adaptação no sul do país, principalmente nos Estados do Paraná e Santa Catarina. Ao lado do Pinus elliottii foi largamente utilizado no reflorestamento visando à produção de fibras longas em substituição à Araucária angustifólia. Nas plantações estabelecidas com Pinus taeda nessa região, tem-se verificado altas variações entre elas, sugerindo a possibilidade de que essas discrepâncias eram devidas principalmente a diferentes procedências de sementes, na década de 1970 (BARRICHELO, et al., 1977). A partir destas constatações, programas de melhoramento genético e importação de sementes melhoradas impulsionaram ainda mais a produtividade e qualidade das florestas brasileiras até os dias de hoje. Atualmente, o estado de Santa Catarina é um dos maiores destaques, pois tem a segunda maior área reflorestada de Pinus no país (IBA, 2015), com área correspondente a mais de 5% da área total do estado, valor equivalente a ha. A maior área reflorestada com o gênero pertence ao estado do Paraná, que possui ha, que corresponde a pouco mais de 3% da área do estado (SCHWEITZER, 2016). Usos cada vez mais nobres foram desenvolvidos para esta madeira, vem despontando no setor moveleiro, tanto na forma sólida, aparente ou revestida, como em painéis compensados, chapas de fibra ou mesmo lâminas. Podem ser citados desde os móveis de custo relativamente baixo, confeccionado em madeira aglomerada, até o desenvolvimento posterior, em qualidade, desempenho e design (SABLOWSKI 2003). Atualmente o setor de base florestal catarinense é responsável pelo abastecimento de diversas empresas, que utilizam a madeira como matéria prima, com toras dos mais variados diâmetros e de alta qualidade. Durante vários anos a produção se deu relativamente livre de problemas, contudo nos últimos anos vem sendo relatada a ocorrência de uma estranha forma de lenho de compressão, que ocorre em condições não usuais, como sítios de alta qualidade e principalmente, planos. Devido a isso este lenho recebeu a nomenclatura de lenho anormal de compressão (LAC) (SCHWEITZER, 2016). Dentre os fatores que levam à formação da madeira de compressão citam-se como principais: (i) as características de crescimento, das espécies relacionadas ao seu genótipo, como tortuosidade do tronco, formação da copa, ramos, etc.; (ii) técnicas de formação e manejo florestal, como a qualidade das mudas, espaçamento, desbaste, desrama, etc.; (iii) a incidência de agentes externos, principalmente os ventos, atuando em um dos lados do tronco ou da árvore; (iv) o estímulo da atividade cambial, pelos hormônios de crescimento, como o AIA, na face do tronco oposta à inclinação (TOMAZELLO FILHO, 1987). Além disso, a origem da semente é de grande importância, para obter rastreabilidade do sistema e completo domínio da cultura. Estudos já desenvolvidos como de Schweitzer (2016), vem indicando que esta alteração nas características da madeira pode ser devido a fatores genéticos,

4 produzidos durante os programas de melhoramento e também ao tipo de manejo das florestas. Pois nos relatos das ocorrências do defeito, as empresas afirmam que o problema é mais evidente em árvores oriundas das sementes importadas da África do Sul e em áreas em que foram realizados desbastes e podas. Considerando esses aspectos, o presente trabalho teve como objetivo analisar as variações ocorridas na composição química da madeira de árvores de Pinus taeda com lenho normal de compressão em relação à ocorrência do lenho anormal de compressão (LAC). 2. MATERIAL E MÉTODOS Foram selecionadas seis árvores para o estudo, sendo três árvores apresentando lenho anormal de compressão (LAC) identificadas com os números 1, 2 e 5 e três árvores não apresentado lenho anormal de compressão identificada pelos números 3, 4 e 6. Todas sob as mesmas condições de cultivo em área e com 18 anos de idade. A identificação da presença do lenho de reação foi feita através da forma da árvore, pela conicidade acentuada, e internamente, após a derrubada pela diferença de coloração da madeira que no lenho anormal apresenta cor avermelhada. As árvores foram colhidas em plantio comercial, localizado no município de Ponte Alta do Norte SC. no Planalto Serrano de Santa Catarina. As Metodologias da caracterização química foram realizadas conforme normas apresentadas na Tabela 1 e descrição complementar. Tabela 1 Análises realizadas em madeira de lenho normal e lenho anormal de compressão em Pinus taeda Análise Norma Amostragem e preparação para análise ABNT NBR Teor de lignina insolúvel em ácido ABNT NBR 7989 Solubilidade em água ABNT NBR Teor de cinzas ABNT NBR AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO PARA ANÁLISE Após a seleção das amostras a serem estudadas foram usados discos de 5 cm retirados do DAP das seis árvores, as peças de madeira foram serradas no laboratório de usinagem, em pequenas lâminas, utilizado formão para transformar em cavacos em e seguida encaminhado para moagem em moinhos de facas. Assim que moídos os materiais de amostragem, foram respectivamente despejados em peneiras que efetuou as separações das frações que passaram pela peneira de 40 Mesh e que ficaram retidas pela peneira de 60 Mesh, identificados e adicionados os materiais em sacos plásticos de forma hermética logo até o momento das respectivas análises. 2.2 EXTRATIVOS EM ETANOL TOLUENO 1:2 Das amostras foram pesadas 2,0000 gramas secas, em balança analítica acondicionada em cartucho e em seguida encaminhada amostra para a bancada de extração onde foram acondicionados cartuchos nos soxhlets conectados aos balões pesados, posteriormente ligada extração pelo período de 6 horas. Após

5 estes procedimentos, foi recuperado o solvente e retirado os balões, sendo encaminhado para estufa secando por 24 horas, depois de retirados e resfriados em dessecador foi feito a pesagem final e identificado o teor de extrativos solúveis em etanol-tolueno. 2.3 EXTRATIVOS EM SOLVENTE ÉTER ETÍLICO Determinar o teor de substâncias extraíveis da madeira através de solvente éter etílico foi pesado 2,0000 gramas secos, em balança analítica. Os cartuchos com o material para extração foram encaminhados para a bancada de extração, logo após foi colocado no aparelho soxhlet e ligado aos balões previamente preparados e pesados. Ligada a bancada de extração por um período de 8 horas e após o término, foi recuperado o solvente e desligado a bancada de extração. Concluídos estes procedimentos o balão foi colocado em estufa e deixado secar por 24 horas. Então retirados os balões da estufa e colocados em dessecador para esfriar, após o resfriamento foram pesados e os valores de extrativos calculados. 2.4 EXTRATIVOS EM ÁGUA QUENTE Determinar o teor de substâncias extraíveis da madeira em água quente, pesado 2,0000 gramas secos, em balança analítica. Os cartuchos com o material para extração foram encaminhados para bancada de extração, colocados no aparelho soxhlet e ligado aos balões previamente preparados e pesados. Ligada a bancada de extração por um período de 8 horas. E após o término deste período ocorreu a retirada da água e desligado a bancada de extração. Colocado os balões em estufa e deixado secar por 24 horas; a seguir retirados os balões da estufa e colocado em dessecador para esfriar, após o resfriamento pesado e calculados os valores dos extrativos em água quente. 2.5 EXTRATIVOS EM ÁGUA FRIA Determinar o teor de substâncias extraíveis da madeira em água fria, então sendo pesado 2,0000 gramas secos, em balança analítica e transferido todo o material para um Becker de 500 ml adicionado 300 ml de água destilada, mantendo durante 48 horas a temperatura ambiente e agitando frequentemente. Com a balança analítica foram pesados os cadinhos filtrantes devidamente preparados. Depois de 48 horas, as amostras foram transferidas juntamente com a água para o cadinho filtrante, e com auxilio de bomba de vácuo, filtradas as amostras. Foi levado o cadinho filtrante para estufa, durante 24 horas até atingir peso constante, sendo em seguida retirados os cadinhos da estufa, colocando-os em dessecador para esfriar e efetuada as pesagens dos cadinhos em balança analítica e calculados o teor de extrativos. 2.6 TEOR DE LIGNINA Após os passos de extrações, foi pesada 1,0000 grama de cada amostra seca em balança analítica, em seguida foram preparados e pesados os beckers de 50 ml e adicionadas estas amostras junto com 15 ml de ácido sulfúrico 72%, a cada 15 minutos estas amostras foram agitadas durante o período de duas horas. Em seguida com beckers de 500ml foram adicionadas as amostras preparadas em ácido e colocado 400 ml de água destilada em cada becker respectivamente. Foram levados em banho Maria durante 4 horas. Logo preparados e pesados cadinhos filtrantes com fibra de vidro, e então efetuadas as filtragens dos 400ml da amostra auxiliado por uma bomba de vácuo e kitasato, seguindo a adição de 200 ml de água destilada nos beckers e cadinhos filtrantes respectivamente. Os cadinhos filtrantes foram deixados

6 por 24 horas em estufa a 104 C, após este período foi calculadas as concentrações de lignina de cada amostra. 2.7 TEOR DE CINZA O teor de cinzas identifica a quantidade de material inorgânico presente na amostra na forma de óxidos. Os cadinhos de porcelana devidamente preparados e pesados em balança analítica, seguindo da preparação das amostras de 2,0000 gr., levadas a mufla e incineradas a 525 C ± 25 C por 60 minutos. Após a retirada das amostras estas foram encaminhadas para dessecador para resfriamento por 60 minutos. Foram efetuadas as pesagens das amostras em balança analítica, e calculado os teores de cinzas. 2.8 EXTRATIVOS TOTAIS Com os passos de extrações efetuados nas amostras em bancada, foram encontradas as concentrações em Etanol-Tolueno 1:2, Éter-Etílico e Água quente, em seguida foram calculados os valores de extrativos totais. 2.9 ESTATÍSTICA Os resultados foram analisados considerando as variações entre as árvores e entre os grupos de árvores com e sem lenho anormal de compressão. Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de médias de Scott-knott a um nível de probabilidade de 95%. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As variações ocorridas na qualidade da madeira entre as árvores analisadas podem ser vistas na Tabela 2, enquanto as variações entre os grupos de árvores com e sem lenho de reação são observadas na Tabela 3. Tabela 2 Variação na composição química da madeira das árvores analisadas no estudo Árvor e Etanoltolueno (%) quente (%) (%) Lignina (%) Água Água fria Teor de Etanol (%) 1 2,90 c 0,66 a 2,36 a 0,99 c 33,21 a 0,29 c 2 1,58 d 0,47 b 1,78 c 0,90 c 29,81 a 0,31 c 3 3,09 b 0,48 b 1,82 c 1,19 a 32,29 a 0,36 a 4 2,85 c 0,43 c 0,96 d 1,09 b 30,89 a 0,34 a 5 2,99 c 0,49 b 1,95 b 0,18 e 31,46 a 0,32 b 6 3,24 a 0,41 c 2,07 b 0,33 d 31,58 a 0,33 b Médi a CV (%) 2,77 0,49 1,82 0,78 31,54 2,69 6,49 6,43 6,61 2,73 Teor de cinzas (%) 0,33 3,32 Nota: Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem pelo Teste de médias de Scott-knott a um nível de probabilidade de 95%. Tabela 3 Variações na composição química do grupo de árvores que apresentaram e não apresentaram lenho anormal de compressão Lenho de reação Etanoltolueno Etanol (%) Água quente (%) Água fria (%) Teor de Lignina (%) Teor de cinzas

7 (%) (%) LAC 2,49 b 0,54 a 2,03 a 0,69 a 31,49 a 0,31 b LNC 3,06 a 0,44 b 1,62 a 0,87 a 31,59 a 0,34 a Média 2,77 0,49 1,82 0,78 31,54 0,33 CV (%) 18,11 14,94 22,65 51,35 4,28 5,11 Nota: LAC= lenho anormal de compressão; LNC= lenho normal de compressão. Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem pelo Teste de médias de Scott-knott a um nível de probabilidade de 95%. Os solventes orgânicos extraem da madeira compostos insolúveis, como carboidratos de baixa massa molecular, sais e outras substâncias solúveis em água. Os componentes da madeira solúveis em água incluem sais orgânicos, açúcares, polissacarídeos e algumas substâncias fenólicas. Houve diferença estatística na quantidade de extrativos solúveis em solventes orgânicos e na água, bem como para o teor de cinzas entre as árvores, não havendo relação entre as árvores similares com o fato das mesmas apresentarem ou não lenho anormal de compressão. Já para o teor de lignina, todas as árvores foram estatisticamente similares. Para a lignina, (FRAGA et. al., 2002), encontraram um valor de 27,5% na madeira do Pinus taeda. Os valores observados neste trabalho foram superiores aos da literatura. O valor de extrativos solúveis em etanol foi maior para a madeira com lenho de reação, com uma diferença de 18,5% a maior nas árvores afetadas pelo LAC, enquanto os extrativos em etanol-tolueno e teor de cinzas foram menores, com uma diferença de 17,90% a menos nas árvores afetadas pelo LAC para os extrativos em etanol-tolueno. As árvores sem lenho anormal de compressão possuem um teor de compostos inorgânicos mais elevados em 11,4% quando comparado com o da madeira com lenho anormal a compressão (sem LAC). A literatura apresenta um teor de cinzas em torno de 0,5% nas madeiras em geral (FENGEL e WEGENER, 1989). Em comparação com o estudo de (BASSA, et al., 2007) mostrou que os resultados referente ao teor de lignina em 31,18% sendo ligeiramente mais baixo do que o analisado neste estudo encontrado 31,49% com lenho anormal de compressão e 31,59% sem lenho anormal de compressão. Os extrativos totais encontrados na madeira com lenho anormal de compressão foi de 5,06%, contra extrativos na madeira com lenho normal de 5,12%, logo no estudo de (YEH, et al., 2006) que encontrou 5,1% de extrativos para madeira juvenil normal no topo da árvore, e para madeira adulta com lenho anormal de compressão na posição média apresentou 3,3% de extrativos totais, mostrando que diferentes alturas diferenciam em relação aos componetes químicos. 4. CONCLUSÕES

8 Houve diferença na composição química da madeira entre as árvores analisadas. Houve diferença na composição química da madeira com e sem ocorrência do lenho anormal de compressão. A madeira com lenho anormal de compressão apresentou maior quantidade de extrativos solúveis em etanol, porém menos extrativos solúveis em etanol-tolueno e teor de cinzas. Era esperada uma diferença na quantidade de lignina presente na madeira com lenho de reação, porém este fenômeno não foi observado. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14660: Madeira Amostragem e preparação para análise. Rio de Janeiro, p. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13999: determinação do resíduo (cinza) após a incineração a 525 C. Rio de Janeiro, p. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14577: Pasta celulósica e madeira Determinação do material solúvel em água. Rio de Janeiro, p. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7989: Pasta celulósica e madeira Determinação de lignina insolúvel em ácido. Rio de Janeiro, p. AGUIAR, Andre; GAVIOLI, Daniela; FERRAZ, André. Extracellular activities and wood component losses during Pinus taeda biodegradation by the brown-rot fungus Gloeophyllum trabeum. International Biodeterioration & Biodegradation, v. 82, p , BARRICHELO, Luiz Ernesto G. et al. Estudos de procedências de Pinus taeda visando seu aproveitamento industrial. Ipef, Piracicaba, v. 15, p. 1-14, IBÁ - Indústria Brasileira de Árvores. Ano base 2015, Brasília: SHIMIZU, J. Y. Cultivo do pinus. Disponível em: deproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p _p_col_id=column-1&p_p_col_count=1&p_r_p_ _sistemaproducaoid=3715& p_r_p_ _topicoid=3229>. Acesso em: Jul SABLOWSKI, Alexander Rudolph Marin. Sistema de Gestão Ambiental no Setor Florestal Revista Madeira, SCHWEITZER, Vinicius Rosa. Origem do" lenho anormal de compressão" e efeitos sobre a qualidade da madeira de Pinus taeda da Região Serrana de Santa Catarina TOMAZELLO FILHO, M.; SILVA, D. A. Formação e caracterização da madeira de compressão em Pinus caribaea var. hondurensis. Boletim técnico IPEF, v. 37, p , 1987.

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