AVALIAÇÃO DA BIORRESISTÊNCIA DA MADEIRA DE PINUS REVESTIDA COM MATERIAL POLIMÉRICO SUBMETIDA AO ATAQUE DE FUNGOS XILÓFAGOS.

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1 AVALIAÇÃO DA BIORRESISTÊNCIA DA MADEIRA DE PINUS REVESTIDA COM MATERIAL POLIMÉRICO SUBMETIDA AO ATAQUE DE FUNGOS XILÓFAGOS. Josiane da Cunha Rodrigues 1, Ricardo José Ferracin 2. 1 Acadêmico do curso de Tecnologia em Bioprocessos e Biotecnologia da Universidade Tuiuti do Paraná (Curitiba, PR); 2 Químico, Prof. Dr. Universidade Tuiuti Ricardo José Ferracin, ricardo.ferracin@utp.br RESUMO: O presente trabalho teve por objetivo avaliar e comparar a biorresistência de corpos de prova de madeira de Pinus, revestidos com material polimérico e não revestidos, submetidos ao ataque de fungos decompositores de madeira, visando verificar a eficiência da proteção do material polimérico aplicado. Os ensaios de deterioração foram realizados por meio da avaliação de perda de massa, segundo a norma ASTM-D 2017, onde os corpos de prova foram submetidos ao ataque dos fungos Gloephyllum trabeum, Lentinus lepideus e Coriolos versicolor que causam podridão de madeira, por um período de 90 dias. Os corpos de prova revestidos com material polimérico não sofreram nenhuma alteração visual em sua estrutura e também não apresentaram perda de massa. Para os corpos de prova sem revestimento foi verificada perda de massa gradativa no decorrer do tempo de realização do ensaio. O fungo que atacou mais severamente os corpos de prova sem revestimento de material polimérico foi o Gloephyllum trabeum. De acordo com a norma ASTM-D 2017, os corpos de prova revestidos com material polimérico foram classificados como muito resistentes ao ataque dos fungos decompositores de madeira, comprovando sua eficiência na proteção contra ataque dos mesmos. Palavras-chave: fungos xilófagos, madeira de Pinus, resistência natural de madeiras. ABSTRACT: This study aimed to evaluate and compare the bioresistence of especimens of Pinus, coated and uncoated polymeric material subject to decay by wood-destroying, fungi in order to verify the efficiency of protection of the polymeric material used. Deterioration test was performed by assessing weight loss, according to ASTM D-2017, where the specimens were subjected to attack by fungi Gloephyllum trabeum, Lentinus lepideus e Coriolos versicolor for 90-day period. The specimens coated with polymeric material suffered no visual change in its structure and showed no significant weight loss. For the specimens used in uncoated evidence was found gradual weight loss over time of testing. The fungus that attacked more severely than specimens without coating was the Gloephyllum trabeum.

2 According to ASTM D-2017, the specimens coated with polymeric material were classified as very resistant when these specimens are subject to decay by wood-destroying fungi, proving its effectiveness in against this attack. Keywords: wood-destroying fungi, pine wood, natural resistence of woods. INTRODUÇÃO A madeira é o principal produto obtido das plantas lenhosas. É um compósito natural formado por arranjos de células, contendo diversos polímeros e outras substâncias nãopoliméricas, que constituem a parede celular da madeira, destacando-se celulose, lignina, hemiceluloses, minerais e água (MONTGOMERY, 1982). Estas substâncias estão dispostas em tecidos e dependendo da espécie apresenta variação na sua quantidade. A madeira é até os dias de hoje um material de grande importância, tendo várias aplicações nas indústrias, como produção de energia, matérias-primas diversas e produtos industrializados. Na construção civil, a madeira é empregada em diversas etapas, desde as fundações até acabamentos, abrangendo construções pesadas, pontes, estruturas externas, postes, móveis, acabamentos de interiores, entre outros (NOGUEIRA; NOGUEIRA; LAHR, 2002). Entre as aplicações de significativa importância se destaca a produção de postes de madeira de Pinus para a rede de transmissão e distribuição de energia elétrica, os quais possuem vantagens técnicas e econômicas em relação aos postes produzidos com materiais como o aço e o concreto, pois além de ser considerado um recurso natural renovável, os postes de madeira consomem menor quantidade de energia durante a sua transformação e um menor custo, motivos pelos quais são aplicados em grande escala em diversos países. (BENTO, 2004). O Pinus possui mais de 100 espécies, dentre elas o Pinus taeda L. pertencente à família Pinaceae, sendo uma espécie de pinheiro do grupo das Gimnospermas (coníferas), introduzida no Brasil, é uma das árvores mais plantadas em reflorestamento, sendo um produto vegetal bastante versátil. No Brasil, o Pinus taeda L. é plantado em grande escala com plantios de alta produtividade, devido ao seu rápido crescimento e boa adaptação em climas diferenciados, sendo usado em vários segmentos industriais, gerando uma diversidade de produtos (CARREIRA E DIAS, 2005). Apesar das características favoráveis, a madeira apresenta algumas desvantagens, devido à natureza dos seus constituintes poliméricos, podendo ter sua durabilidade 2

3 comprometida por uma série de agentes biológicos, físicos e químicos, sendo os fungos os principais responsáveis pelos danos causados a madeira (BARILLARI, 2002). Os fungos em geral são organismos eucariotos, unicelulares ou providos de filamentos tubulares (hifas), sem clorofila; são heterotróficos, apresentam reprodução sexuada e assexuada, com produção de esporos e obtém energia degradando material orgânico. Necessitam de condições favoráveis para poderem se desenvolver e atacar a madeira, como umidade, temperatura, ph, oxigênio e ausência de substâncias tóxicas (HANADA, 2003; TEXEIRA; COSTA; SANTANA; et al, 1997). A degradação da madeira por fungos é fundamental na reciclagem de nutrientes dentro de um ecossistema, contribuindo para o ciclo natural do carbono na natureza (ALEXOUPOULOS; MINIS; BLACKWELL et al, 1996). A degradação biológica ocorre porque os fungos reconhecem os polímeros naturais da parede celular como fonte de nutrição, atribuído a ação de uma série de enzimas extracelulares de ação hidrolítica e oxidativa, além de compostos de baixa massa molar, capazes de metabolizá-los em unidades digeríveis (KIRK; CULLEN, 1998). Com a ação desses organismos, o complexo polimérico existente nos materiais lignocelulósicos pode ser despolimerizado e convertido em dióxido de carbono e água, fechando assim, o ciclo que se iniciou na fotossíntese. Durante a decomposição, os componentes da madeira são convertidos em moléculas menores que são então transportados pela membrana celular, favorecendo o metabolismo intracelular dos fungos envolvidos. A biodegradação ocorre através da penetração das hifas pelo lúmem das células (KIRK; CULLEN, 1998). Existem na natureza vários fungos que degradam material lignolulósico e um dos grupos de maior importância é da classe de basidiomicetos (AKHTAR; KIRK; BLANCHETTE, 1997). Neste grupo estão os fungos de podridão branca e parda. Na podridão branca os fungos degradam lignina por ação de enzimas oxidases sendo pouco específicas, aparecem como forma metabólica secundária e como exemplo pode-se citar o fungo Coriolos versicolor. Na podridão parda, os fungos degradam principalmente polissacarídios (celuloses e polioses) por ação enzimas hidrolases, que apresentam certa especificidade pelo respectivo substrato, essas enzimas tem a finalidade de acelerar as reações químicas do metabolismo, como exemplo desta podridão pode-se citar o fungo Lentinus lepideus e o Gloephyllum trabeum (AGOSIN et al., 1990; KIRK; CULLEN, 1998; FERRAZ, 2004). Nos dois casos de podridão, a madeira perde progressivamente o peso, a resistência física e mecânica, aumenta a inflamabilidade, perde a coloração natural, comprometendo a qualidade e inviabilizando a utilização da madeira para fins tecnológicos. Para diminuir os 3

4 problemas causados por fungos degradadores de materiais lignocelulósicos, muitas empresas buscam métodos alternativos de preservação. No caso dos postes de madeira, estes recebem tratamento preservativo a base de arseniato de cobre, com a finalidade de prolongar a vida útil da madeira (FREITAS, 2002). Porém, ao longo do tempo, essa proteção perde sua eficiência e por meio da lixiviação, algumas substâncias do tratamento preservativo são liberadas contaminando o solo, tornando suscetíveis à ação de agentes biológicos. Este trabalho teve por objetivo principal avaliar e comparar a biorresistência de corpos de prova de madeira de Pinus revestidos com material polimérico e sem revestimento, submetidos ao ataque de fungos decompositores. MATERIAIS E MÉTODOS Em virtude do desenvolvimento do produto e registro da patente por parte da empresa PRESERVE SISTEMAS PREVENTIVOS DE MADEIRA LTDA., neste trabalho não são fornecidos dados sobre o material polimérico usado. Registra-se somente que é um material a base de espuma de poliuretano com mistura de óleos vegetais, sem a adição de produtos tóxicos. Os corpos de prova de madeira de Pinus foram recobertos com um produto polimérico inovador, cuja característica é oferecer baixo risco ao meio ambiente e impedir a deterioração prematura de postes de madeira utilizados em linhas de distribuição de energia. Madeira de Pinus utilizada A madeira de Pinus utilizada foi cedida pela empresa PRESERVE SISTEMAS PREVENTIVOS DE MADEIRA LTDA, localizada no Rio Grande do Sul. Foram utilizados corpos de prova de madeira de Pinus, com dimensões de 2cm x 2cm x 2cm, sendo uma fração desses corpos de prova revestida com material polimérico, utilizando metodologia própria do fabricante do produto (metodologia não divulgada) e outra fração foi ensaiada sem revestimento. Os corpos de prova passaram por um processo de secagem em estufa a temperatura de 80±2 C, até massa constante. Foi determinado o volume e a massa de cada corpo de prova, conforme recomendado pela ASTM D Tais valores foram utilizados no cálculo da densidade e no cálculo da variação de massa da madeira no decorrer do ensaio. Foram pesados antes e após exposição dos fungos e por meio da porcentagem de perda de peso avaliou-se a suscetibilidade das madeiras ao ataque dos fungos. 4

5 Substrato utilizado O solo utilizado no experimento foi coletado em área de mata nativa no Campus da Universidade Federal do Paraná. O solo coletado foi seco a temperatura de 105±1 C, sendo macerado, peneirado e esterilizados em autoclave. Foram efetuados os cálculos da capacidade de retenção de água no solo, para determinar a quantidade de água a ser adicionada a cada alíquota de solo que foi colocado nos frascos de cultura, considerando-se as massas e a porcentagem de umidade do solo. onde: A: Capacidade de retenção de água do solo. B: Porcentagem de água no solo. C: Gramas de solo introduzido nos frascos de cultura. A Figura 1 mostra o erlenmeyer com solo, água e o corpo de prova. Figura 1. Frasco com solo, água e corpo de prova. Meio de cultura utilizado O meio de cultura utilizado foi o Agar Sabouraud e Agarose; este meio é específico para o desenvolvimento de diversas espécies de fungos, bolores e leveduras, pois é um meio rico em nutrientes, necessários para o crescimento dos fungos em estudo. Fungos utilizados Os fungos utilizados nos ensaios foram Gloephyllum trabeum, Lentinus lepideus, Coriolos versicolor, fornecidos e caracterizados pelo Departamento de Engenharia Florestal Madeireira da Universidade Federal do Paraná. Estes fungos foram inoculados em meios de 5

6 cultura, através de repicagem sob condições assépticas, e cultivados no laboratório de microbiologia da Universidade Tuiuti do Paraná. Os fungos foram cortados utilizando-se a ponta de tubos de ensaios em formatos circulares, com área de 1,53 cm². Figura 2. Fungo Coriolos Figura 3. Fungo Lentinus Figura 4. Fungo versicolor lepideus Gloephyllum trabeum Os fungos foram transferidos das placas para os erlenmeyers contendo o solo, corpos de prova e água, e incubados em estufa, com a temperatura de 25±1 C, devidamente controlada, a fim de obter condições favoráveis para o desenvolvimento dos fungos, como mostra a Figura 5. Figura 5. Adição de cepas dos fungos com área de 1,53 cm². Resistência do polímero a Fungos xilófagos O ensaio foi realizado em frascos de 500 ml de capacidade. Estes foram preenchidos com 100 g de solo e 65 ml de água destilada, conforme recomendado pela norma ASTM D2017. Em cada frasco foi adicionado um corpo de prova de Pinus e esterilizado a temperatura de 102±1 C, durante 30 minutos em autoclave. Após resfriamento, adicionaram-se os fungos sob condições assépticas. Em cada frasco de ensaio foram adicionadas cepas de fungos apodrecedores medindo 1,53 cm². Estes testes foram realizados no período de junho a setembro de

7 Os frascos de cultura foram incubados à temperatura de 25±1 C, por um período de 90 dias, até que fosse constatado nos corpos de prova de Pinus, usados como padrão de comparação, a perda de massa superior a 60%. A leitura foi realizada em três etapas, onde a cada 30 dias foram retirados frascos de cultura em triplicata dos corpos de prova revestidos com material polimérico e os sem revestimento. Os corpos de prova foram lavados com solução de hipoclorito de sódio, secados em estufa a temperatura de aproximadamente 80±1 C e pesados para verificação da perda da massa. Os testes foram realizados na Universidade Tuiuti do Paraná. RESULTADOS E DISCUSSÃO Testes realizados em laboratório Foram realizados testes de observação visual e acompanhamento de perda de massa dos corpos de prova após a introdução dos fungos nos frascos de cultura. Primeiro Mês Após 30 dias de incubação foram retirados frascos de cultura em triplicata os corpos de prova que estavam submetidos ao ataque dos fungos Coriolos versicolor, Lentinus lepideus e Gloephyllum trabeum. Os mesmos foram lavados em solução de hipoclorito de sódio, conforme mostrado nas Figura 6. Figura 6. Limpeza do corpo de prova sem revestimento. Observou-se, após o procedimento de limpeza, degradação mais acentuada nos corpos de provas submetidos ao ataque do fungo Gloephyllum trabeum, comparando-se aos demais fungos utilizados. As amostras contaminadas por este fungo apresentaram alterações visuais como escurecimento da madeira, formação de sulcos e poros. Nas Figuras 7 e 8 pode-se observar a degradação dos corpos de prova sem revestimento submetido ao ensaio, após 30 dias de exposição aos fungos Coriolos versicolor, Lentinus lepideus e Gloephyllum trabeum, respectivamente. 7

8 Figura 7. Comparação entre os corpos de prova sem revestimento vista 1. Figura 8. Comparação entre os corpos de prova sem revestimento vista 2. No período de 30 dias de exposição aos fungos, os corpos de prova com revestimento não apresentaram alterações visuais relevantes, conforme mostrado nas Figuras 9 e 10. Figura 9. Comparação entre os corpos de prova com revestimento vista 1. Figura 10. Comparação entre os corpos de prova com revestimento vista 2. Segundo mês e Terceiro Mês Após 60 dias de incubação foram retirados frascos de cultura em triplicata os corpos de prova que estavam submetidos ao ataque dos fungos Coriolos versicolor, Lentinus lepideus e Gloephyllum trabeum foram lavados em solução de hipoclorito de sódio. Observou-se, após o procedimento de limpeza, uma degradação mais acentuada nos corpos de prova sem revestimento que foram submetidos ao ataque do fungo Gloephyllum trabeum, se comparado aos demais fungos utilizados. As amostras contaminadas por este fungo apresentaram alterações visuais como escurecimento da madeira, aprofundamento dos sulcos e dos poros formados. 8

9 As Figuras 11 e 12 mostram os corpos de prova sem revestimento submetidos ao ensaio de degradação após 60 dias de exposição aos fungos Coriolos versicolor, Lentinus lepideus e Gloephyllum trabeum, respectivamente. Figura11. Comparação entre os corpos de prova sem revestimento vista 1. Figura12. Comparação entre os corpos de prova sem revestimento vista 2. A imagem registrada do corpo de prova sem revestimento foi ampliada. O corpo de prova submetido ao fungo Gloephyllum trabeum apresentou aumento no diâmetro dos poros e sulcos internos, conforme mostrado na Figura 13. Figura13. Ampliação da imagem do corpo de prova sem revestimento, (escala da barra 0,4 mm). Os corpos de provas com revestimento apresentaram uma leve alteração em sua coloração, principalmente, nos locais de maior contato com as cepas dos fungos. Entretanto, não houve perfuração no revestimento quando observado visualmente e tão pouco alterações das suas massas iniciais. Na Figura 13 estão representados os corpos de prova de madeiras com revestimento que foram submetidos ao ensaio de degradação após 60 dias de exposição aos fungos Coriolos versicolor, Lentinus lepideus e Gloephyllum trabeum, respectivamente. 9

10 Figura14. Madeira protegia pelo revestimento sem alteração visual após 60 dias de exposição. Após 90 dias de ensaio, os seguintes resultados foram obtidos: 1) Os corpos de prova sem revestimento que foram expostos ao fungo A (Gloephyllum trabeum) apresentaram perda de massa acentuada, alteração na coloração, presença de sulcos, poros externos e internos. 2) Os corpos de prova sem revestimento que foram expostos ao fungo B (Lentinus lepideus) e C (Coriolos versicolor), apresentaram perda de massa, leve alteração na coloração, presença de pequenos poros externos e deformações em suas arestas. 3) Os corpos de prova com revestimento que foram expostos ao fungo A (Gloephyllum trabeum), B (Lentimus lepideus) e C (Coriolos versicolor) apresentaram leve alteração na coloração do revestimento e perda de massa insignificante, dentro do erro do processo de pesagem. A Figura 15 mostra o gráfico comparativo das perdas de massas que os corpos de prova sofreram após 90 dias de ensaio. Figura 15. Percentual de perda de massa dos corpos de prova de madeira de Pinus com e sem revestimento, após 90 dias de exposição a fungos decompositores de madeira. 10

11 O valor médio de perda de massa dos corpos de prova sem revestimento em contado com os fungos Gloephyllum trabeum, Lentinus lepideus e Coriolos versicolor, foram respectivamente de 61,0%, 6,8% e 11,6%. CONCLUSÃO O material polimérico desenvolvido pela empresa PRESERVE SISTEMAS PREVENTIVOS DE MADEIRA LTDA, que revestiu os corpos de prova de madeira de Pinus submetidos à exposição de cultura de fungos decompositores não apresentaram perda de massa. De acordo com este resultado e com a classificação da norma ASTM D-2017, o corpo de prova revestido com o produto polimérico é classificado como muito resistente. Com base nos dados obtidos pelos testes realizados, evidenciou-se a eficácia do material polimérico usado para revestir os corpos de prova contra o ataque de fungos decompositores de madeira. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Lactec (Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento), a UFPR (Universidade Federal do Paraná), a empresa Preserve Sistemas Preventivos de Madeira Ltda., e a Universidade Tuiuti do Paraná. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D : Standard method for accelerated laboratory test of natural decay resistance of woods. Annual Book of ASTM Standards. Vol Philadelphia. p , ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. Projeto de Estruturas de Madeira. NBR Rio de Janeiro, 1997, p AGOSIN, E.; BLANCHETTE, R.A.; SILVA, H., LAPIERRE, C.; CEASE, K.R., IBACH, R.E.; ABAD, A.R.; MUGA, P. Characterization of palo poderido, a natural process of delignification in wood. Appl. Environ. Microbiol, v. 56, p , AKTHAR, M.; KIRK, T.K.; BLANCHETTE, R.A. Fungal delignification and biomechanical pulping of wood. In: ERIKSSON, K.E.L. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. New York: Springer-Verlag; v.57, p ,

12 ALEXOUPOULOS, C.J.; MINIS, C.W.;BLACKWELL, M. Introductory mycology. 4.ed. New York: Jonh Wiley, 868p BARILLARI, C. T. Durabilidade da Madeira do gênero "Pinus" tratada com preservantes: avaliação em campo de apodrecimento - Piracicaba p. Dissertação (Mestrado) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, ESALQ/USP. BENTO, F. R. Utilização de Técnicas Eletroquímicas para a Determinação de Cu, Cr e As em Madeira de Eucalipto Preservada com Produtos Hidrossolúveis. 106p. Curitiba Dissertação (Mestrado em Química). Universidade Federal do Paraná, Brasil. CARREIRA, M. R.; DIAS, A. A. Classificação visual de coníferas: análise da aplicação do método norte-americano às espécies de Pinus sp plantadas no Brasil. Scientia Forestalis, n.67, p.78-87, FERRAZ, A. Fungos decompositores de materiais lignocelulósicos, in: Fungos: umaintrodução à biologia, bioquímica e biotecnologia, Eds. Elisa Esposito & João L. Azevedo, Caxias do Sul: EDUCS, cap. 6, p , FREITAS, V. P. Variações na Retenção de CCA-A em Estacas de Pinus após 21 anos de Exposição em Campo de Apodrecimento. Piracicaba p. Dissertação (Mestrado em Recursos Florestais). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Brasil HANADA, R.E. Fungos emboloradores e manchadores de madeiras no município de Manaus, Amazonas, Brazil. Acta Amazônica, Manaus, v.33, n.3, p , KIRK, T. K.; CULLEN, D. Enzimology and molecular genetics of wood degradation by white-rot fungi. In: John Wiley & Sons. Enviromentally Friendly Tecnologies for the and Paper Industry. New York, p LAHR, F. R. Considerações a respeito da variabilidade de propriedades de resistência e de elasticidade da madeira. Trabalho de Livre docência da USP-SC. p.160 (1990). MONGOMERY, R. A. P. The role polysaccharidase enzymes in the decay of wood by basidiomycetes. In. FRANKLAND, J. C., HEDGER, J. N., SWIFT, M. (eds). Decomposer basidiomycetes: their biology and ecology. New York: Cambridge University, cap.3, p NOGUEIRA, M.C.J.A.; NOGUEIRA, J.S.; LAHR, F.A; Variação da densidade no sentido madula-alburno. In: Encontro brasileiro em madeiras e em estruturas de madeiras, p.7, Uberlândia, TEXEIRA, D.E.; COSTA, A.F.; SANTANA,M.A.E. Aglomerado de bagaço de cana-deaçúcar: resistência natural aos apodrecedores. Scientia Forestalis, Piracicaba, n.52, p.29-34,