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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E FÍSICAS DE MOGNO AFRICANO (Khaya ivorensis)
RHEYSPRINCYS RIO MARIANO
CUIABÁ-MT 2017
RHEYSPRINCYS RIO MARIANO
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E FÍSICAS DE MOGNO AFRICANO (Khaya ivorensis)
Orientadora: Profª. Drª. Zaira Morais dos Santos Hurtado de Mendoza
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Curso do Departamento de Engenharia Florestal, da Faculdade de Engenharia Florestal - Universidade Federal de Mato Grosso, como parte das exigências para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Florestal.
CUIABÁ-MT 2017
RHEYSPRINCYS RIO MARIANO
iii
AGRADECIMENTOS
A Deus, pois para Ele toda honra, todo louvor e toda glória. Aos meus pais Francisco Mariano Sobrinho e Glaucy da Silva Rio pelo carinho, amor, dedicação e compreensão, essa conquista é pra vocês. As minhas irmãs Rosy, Patrícia e Mariana por sempre estarem ao meu lado. Ao meu tio Antônio Mariano Fernandes (vulgo “Mano”), por todo apoio necessário e ajuda ao meu pai em todo momento da vida dele. À Universidade Federal do Mato Grosso – UFMT e Faculdade de Engenharia Florestal – FENF, por todo apoio necessário para a conclusão deste trabalho. À minha orientadora Prof.ª Zaira Morais dos Santos Hurtado de Mendoza por sempre estar disponível em me ajudar. À Professora Thaianny R. de Souza e Maísa Pavani dos S. Elias por aceitarem participar da Banca Examinadora da Dissertação. A todos os amigos que me ajudaram ao longo desta caminhada, em especial à Mariana de Moura Queiroz, Jéssika Cristina Nascente, Isabella Cristina. de F. Malaquias, João Ubaldo R. B. Souza, Jonathan Sander Q. de Oliveira e Rafael Balbinot Santana, vocês foram essenciais nesta conquista.
iv
SUMÁRIO
RESUMO ................................................................................................... v
1. INTRODUÇÃO .................................................................................... 1
2. OBJETIVOS .......................................................................................... 3
2.1. OBJETIVO GERAL ............................................................................. 3
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................... 3
3. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................. 4
3.1. Khaya ivorensis ................................................................................... 4
3.2.1. Componentes Estruturais ................................................................. 6
3.2.2. Componentes Não Estruturais ......................................................... 9
3.3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA MADEIRA .................................. 10
4. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................... 13
4.1. COLETA E PREPARO DO MATERIAL............................................. 13
4.2. ENSAIOS .......................................................................................... 14
4.3. ANÁLISE ESTATÍSTICA ................................................................... 14
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................ 16
5.1. ANÁLISE DE AGRUPAMENTOS ..................................................... 21
6. CONCLUSÕES .................................................................................... 26
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 27
v
RESUMO
MARIANO, Rheysprincys Rio. Características químicas e físicas de mogno africano (Khaya ivorensis). 2017. Monografia (Graduação em Engenharia Florestal) – Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá-MT. Orientador: Profa. Dra. Zaira Morais dos Santos Hurtado de Mendoza. O interesse econômico pelo mogno africano ocorreu devido à escassez do mogno nativo brasileiro em suas zonas de ocorrência natural. Para atender ao mercado madeireiro, a aptidão tecnológica das espécies é verificada através da avaliação das suas características. O objetivo deste estudo foi determinar os teores de extrativos, de lignina e a densidade básica da madeira de mogno africano. Para a pesquisa, foram escolhidas quatro árvores de mogno africano (Khaya ivorensis) provenientes de um plantio de 10 anos, pertencente a uma área experimental da FENF (Faculdade de Engenharia Florestal), localizada no município de Nossa Senhora do Livramento-MT. Nas árvores escolhidas foram retirados discos nas porcentagens de 0%, 25%, 50%, 75% e 100% da altura comercial. As análises para determinação da lignina e de extrativos foram realizadas conforme normas da ABTCP (1974), e a determinação da densidade básica utilizando a norma NBR 11941-02 (ABNT, 2003). Dos métodos utilizados para quantificação de extrativos, na madeira de mogno africano, a água fria obteve a menor média (4,13%). O maior teor de extrativos (20,57%) foi encontrado para o hidróxido de sódio (1%). O teor médio de lignina variou de 29,27% até 31,47%. A densidade básica média variou de 0,51 g/cm³ a 0,55 g/ cm³. Axialmente notou-se uma diminuição não uniforme dos teores de extrativos, lignina e umidade. Para a densidade básica ocorreu uma diminuição da base até o meio do tronco, aumentando subsequentemente, até o topo. O conjunto de resultados deste estudo mostrou que a madeira de mogno africano se projeta de forma competitiva para atuar no setor madeireiro. . Palavras chaves: Extrativos; Lignina; Densidade.
1
1. INTRODUÇÃO
O reflorestamento no Brasil iniciou-se com o plantio de
Eucalyptus, cujo objetivo era fornecer madeira para dormentes das
estradas de ferro, no ano de 1903. Já na década de 1960 foi introduzido,
com o começo de incentivos fiscais, o Pinus no sul do país. Essas
espécies foram utilizadas como alternativa para complementar a demanda
de madeira, uma vez que os recursos naturais da Mata Atlântica estavam
sendo explorados de forma não sustentável (MARTINI, 2010).
De acordo com os dados da Associação Brasileira de Florestas
Plantadas – ABRAF (2013), no Brasil além de existir plantios comerciais
de eucalipto e pinus, ocorrem também plantios florestais de espécies não
convencionais, como acácia negra (Acacia decurrens), seringueira (Hevea
brasiliensis), teca (Tectona grandis), paricá (Schizolobium amazonicum),
araucária (Araucaria angustifolia), e mogno africano (Khaya ivorensis e
Khaya senegalensis), que vem se tornando uma nova opção para
reflorestamentos com fins comerciais.
O interesse econômico pelo mogno africano ocorreu em função
da escassez do mogno nativo brasileiro, em suas zonas de ocorrência
natural. Porém, o mogno africano não substitui o mogno brasileiro, mas
possui qualidades tecnológicas atraentes para o mercado madeireiro, tais
como cor, desenho da grã e propriedades físicas e mecânicas. Essas
adequadas características tecnológicas, aliadas ao bom desenvolvimento
natural da espécie, vêm impulsionando seu plantio em escala industrial no
Brasil (PINHEIRO et al., 2011).
Visando obter sucesso nos seus empreendimentos florestais,
as empresas, antes de iniciarem suas atividades, procuram realizar seu
planejamento baseados em dados de pesquisas já existente sobre as
espécies a serem implantadas, ou executando suas próprias pesquisas.
Para atender ao mercado madeireiro, a aptidão tecnológica das
espécies é verificada através da avaliação das suas características
químicas, físicas, mecânicas e anatômicas, as quais servem para predizer
2
ou aprimorar os usos das madeiras. Esses fatores, aliados aos fatores
econômicos implicam diretamente na escolha das nas espécies
escolhidas para implantação de um plantio, para fins comerciais.
Rowell (1990) enfatiza que só conhecendo as características
dos componentes da madeira e do papel que cada um exerce nas suas
propriedades, é que seria possível dar à madeira a utilização mais
conveniente, explorando assim todo o seu potencial.
A tendência de escassez dos estoques nativos de madeira e
das restrições de caráter ambiental por parte dos consumidores,
principalmente internacionais, os quais exigem procedência, nos conduz à
necessidade de ampliar o estudo tecnológico das espécies florestais que
estão sendo introduzidas no Brasil para suprir a demanda de madeira
pelo mercado. E a carência de mais informações quanto às propriedades
das madeiras provenientes de florestas plantadas, com espécies de
rápido crescimento, notadamente aquelas com potencial de utilização.
3
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GERAL
Estudar tecnologicamente a madeira do mogno africano (Khaya
ivorensis).
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar no sentido base-topo os teores de extrativos
solúveis em diferentes tipos de solventes;
Determinar no sentido base-topo os teores de lignina insolúvel
e;
Determinar no sentido base-topo a densidade básica.
4
3. REVISÃO DE LITERATURA
3.1. Khaya ivorensis
Segundo Lamprecht (1990) e Lemmens (2008), a área de
ocorrência natural de Khaya ivorensis limita-se às regiões tropicais
úmidas de baixa altitude, da África Ocidental, abrangendo os países como
Costa do Marfim, Gana, Togo, Benin, Nigéria, o sul de Camarões e a
província de Cabinda (Angola). Possivelmente, esta espécie também
ocorra na Guiné, Libéria, na República Central da África e no Congo. A
Khaya ivorensis é bastante plantada dentro de sua área natural de
distribuição, mas também na Ásia tropical e América tropical. (PINHEIRO
et al., 2011).
No Brasil, o Estado do Pará é o pioneiro no cultivo do mogno
africano, com a introdução de sementes procedentes da Costa do Marfim,
em 1973, por meio da antiga, IPEAN- Instituto de Pesquisa Agropecuária
do Norte, atual Embrapa Amazônia Oriental. As sementes, embora em
número reduzido, produziram com sucesso seis mudas, as quais se
tornaram matrizes da maioria dos plantios hoje existentes no Brasil
(PINHEIRO et al., 2011).
Conforme Barroso (1987), Lamprecht (1996) e Lemmens
(2008), o mogno africano tem características decíduas, sendo uma
espécie monoica. Em seu habitat natural possui grande porte, podendo
atingir de 40 a 60 m de altura e apresentar diâmetro superior a dois
metros. O tronco é retilíneo, por vezes um pouco sinuoso, contendo fuste
comercial com até 30 m de altura, livre de ramificações.
Conforme Barroso (1987), Lamprecht (1996) e Lemmens
(2008), o mogno africano tem características decíduas, sendo uma
espécie monoica. Em seu habitat natural possui grande porte, podendo
atingir de 40 a 60 m de altura e apresentar diâmetro superior a dois
metros. O tronco é retilíneo, por vezes um pouco sinuoso, contendo fuste
comercial com até 30 m de altura, livre de ramificações.
5
.
FIGURA 1 - ÁRVORE DE MOGNO AFRICANO (Khaya ivorensis)
LOCALIZADA FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL, CAMPUS
CUIABÁ-MT.
Fonte: Autor (2017).
Por ser uma madeira com características semelhantes a do
mogno nativo (Swietenia macrophylla), o mogno africano se adaptou
muito bem ao clima brasileiro, sendo relativamente resistente à broca-das-
meliáceas (Hypsipyla grandella Zeller) (LUNZ et al., 2009). No Brasil, a
ocorrência de H. grandella, no mogno nativo tornou inviável o seu cultivo
em maciços comerciais, uma vez que essa praga causa danos
irreversíveis à madeira, como nós, bifurcações e tortuosidades no caule,
afetando assim sua trabalhabilidade e resistência mecânica e causando
6
perda parcial da tora, diminuindo seu valor comercial (OHASHI et al.,
2005).
Falesi (2011) cita que a Khaya ivorensis é a espécie de mogno
africano mais cultivada nos estados do Pará, Minas Gerais, Goiás e Mato
Grosso, devido não só à importância de sua madeira e à sua cotação
comercial no Mercado Internacional, mas também pelo satisfatório
desenvolvimento vegetativo dessa espécie, quando estabelecida em
plantios comerciais. Além disso, o mogno africano não possui restrições
legais de corte, o que se torna um grande atrativo aos produtores
florestais.
Segundo a Associação Brasileira de Plantadores de Mogno
Africano (ABPMA, 2015), estima-se que existe, uma área plantada com
mais de 10 mil hectares de mogno africano em todo o País, a maioria
apresentando entre um e sete anos, e que poderão ser cortados a partir
dos 12 anos.
3.2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA
3.2.1. Componentes Estruturais
De acordo com Pettersen (1984), a composição química da
madeira de determinada espécie, ou mesmo de determinada árvore, não
pode ser definida com exatidão uma vez que ela varia com as diferentes
partes da árvore (raízes, tronco, ramos e casca), com o tipo de lenho
(normal ou de reação) ou com as condições ambientais de crescimento
(localização geográfica, clima, tipo de solo, etc.).
Do ponto de vista dos constituintes da parede celular da
madeira, dois grandes grupos de componentes químicos são
considerados - os estruturais e os não estruturais (PEREIRA et al., 2003).
. Segundo Mendoza (2016), a madeira é composta, por
celulose, por polioses (hemiceluloses) e por lignina, os quais são os
compostos responsáveis pela formação da parede celular e, também,
pela maioria das suas propriedades. A remoção desses compostos, da
7
parede celular, requer a utilização de processos químicos ou mecânicos
com elevada quantidade de energia, que alteram fundamentalmente as
propriedades das células.
A celulose é o principal componente da parede celular dos
vegetais e o composto orgânico mais abundante da natureza. A celulose
é um polímero linear de massa molecular elevada, constituído por
unidades de β-D-glucose ligadas entre si através de uma ligação
glicosídica entre os carbonos 1 e 4 de resíduos de glicose adjacentes,
constituindo desta forma, uma estrutura em cadeia (SILVA, 2010).
O número de moléculas de glucose que compõem uma
molécula de celulose (grau de polimerização) pode variar entre 7.000 a
15.000 unidades (GOLDSTEIN, 1991). De acordo com FENGEL e
WEGENER (1989), a Populus tremuloides é uma das espécies com maior
grau de polimerização, apresentando cerca de 10.300 moléculas de
glucose por molécula de celulose.
Devido as propriedades químicas e físicas da celulose, bem
como à sua estrutura supra molecular, este polímero é considerado o
principal componente da parede celular dos vegetais (KLOCK et al.,
2005).
Outro composto estrutural, presente na parede celular, é a
poliose (hemicelulose), as quais são polissacarídeos de massas
moleculares relativamente baixas, e que estão intimamente associados à
celulose nos tecidos das plantas.
Os constituintes das polioses são cinco açúcares neutros, três
hexoses (glucose, manose e galactose) e duas pentoses (xilose e
arabinose) podendo, ocasionalmente, algumas delas incluir ácidos
urónicos, α-L-ramnose e α-L-fucose em pequena quantidade (FENGEL e
WEGENER, 1989, PEREIRA et al., 2003).
O grau de polimerização destes polissacáridos é muito menor
do que o da celulose, formando cadeias constituídas por 100 a 200
unidades de açúcar (GOLDSTEIN, 1991).
Existem diferenças entre as polioses das coníferas e das
folhosas, tanto em relação à quantidade com que estão presentes nestas
8
madeiras (as folhosas têm teores mais elevados de poliose do que as
coníferas), como, também, quanto ao conteúdo dos tipos de açúcares que
as constituem (SILVA, 2010).
Ainda como componente fundamental da parede celular, a
lignina é um dos compostos macromoleculares mais importantes das
células vegetais, correspondendo a cerca de 20-30% da parede celular da
madeira (PEREIRA et al., 2003).
A lignina forma-se a partir da oxidação (por perda de um
elétron) e subsequentes reações de polimerização de três monómeros de
fenilpropano, o p-álcool cumarílico, o álcool coniferílico e o álcool
sinapílico. O anel aromático destes álcoois é denominado
respectivamente por p-hidroxifenil (H), guaiacil (G), e siringil (S) estando
cada um deles na base dos diferentes tipos de lignina (SILVA, 2010).
FIGURA 2 - GRUPOS PRECURSORES DA LIGNINA. Fonte: KLOCK (2005).
As moléculas de lignina têm um arranjo estrutural complexo e
totalmente distinto dos polissacáridos, consistindo num sistema aromático
composto por unidades de fenilpropano ligados a grupos metoxílicos ou
hidroxílicos (PETTERSEN, 1984).
Segundo Parham (1982) de 25% a 35% do xilema das
coníferas é composto por lignina enquanto que nas folhosas os teores se
encontram entre 15% e 25%.
Como resultado da sua estrutura química, a lignina é um
polímero rígido e duro com fortes ligações covalentes constituindo uma
9
estrutura em três dimensões que confere rigidez e coesão à parede
celular e resistência à compressão à madeira (PEREIRA et al., 2003). Ela
é responsável pela resistência mecânica das madeiras e funciona
também como suporte para dispersão dos metabólitos excretados pelas
células (WARDROP, 1971).
3.2.2. Componentes Não Estruturais
Nesse grupo fazem parte às substâncias de baixa massa
molecular como os extrativos e as substancias minerais, vulgarmente
designadas por cinzas. Esses compostos se encontram no lúmen das
células e nos espaços vazios existentes na estrutura da madeira. Atuam
como componentes complementares e apresentam grande variabilidade
na sua quantidade e constituição (SILVA, 2010).
A composição química varia de acordo com o gênero, espécie,
dentro da espécie, de árvore para árvore ou mesmo dentro da própria
árvore conforme a posição no tronco (FENGEL e WEGENER 1989).
O teor de extrativos pode variar entre 0% a 20% da massa
seca da madeira, constituindo até 8% da massa seca de madeiras de
espécies de climas temperados e até 20% de madeiras de espécies de
climas tropicais (TURGILHO et al., 1996). Já os teores de minerais
(cinzas), podem variar de 1% até 5%, para as espécies de folhosas
tropicais (MENDOZA, 2016).
O grupo de compostos químicos denominados extrativos é
geralmente responsável por determinadas propriedades importantes da
madeira tais como cheiro, cor, resistência natural ao apodrecimento e
gosto. Sua quantidade relativa e composição dependem de vários fatores,
tais 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.
A resistência à deterioração biológica tem sido atribuída
principalmente, à presença de extrativos no lenho, destacando-se os
taninos e as substâncias fenólicas complexas, os quais são tóxicas aos
10
organismos xilófagos (HUNT e GARRATT, 1967; FINDLAY, 1985;
LELLES e REZENDE, 1986).
Os fungos e os cupins são os maiores responsáveis pelos
danos causados na madeira (MILANO e LOPEZ, 1986). Assim, o
conhecimento da resistência natural da madeira é de grande importância
para o maior conhecimento do material, para a recomendação de sua
utilização, bem como para evitar gastos desnecessários com a reposição
de peças deterioradas (PAES et al., 2002).
No sentido axial, como reportados por diferentes trabalhos dos
quais são exemplo os de PEREIRA e SARDINHA (1984) para a
Eucalyptus globulus, GOMINHO et al. (2001) e GOMINHO (2003) para a
Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, verifica-se uma diminuição da
quantidade de extrativos da base para o topo da árvore.
Browning (1967) descreve que a retirada dos extrativos
utilizando diferentes solventes orgânicos (éter, acetona, etanol, benzeno e
álcool-benzeno) retira da madeira, a resina, os ácidos graxos, os ésteres,
as ceras, as substâncias insaponificáveis e materiais corantes. Já a
extração em água remove os sais inorgânicos, os açúcares, os
polissacarídeos e algumas substâncias fenólicas. Alguns dos materiais
solúveis em água são mais ou menos solúveis em solventes orgânicos.
Outras substâncias químicas que, também, fazem parte dos
compostos secundários são os minerais vulgarmente conhecidos como
cinzas. Tais constituintes retirados do solo, são necessários para o
crescimento das plantas e encontrados na madeira. A composição dos
minerais, na madeira, depende das condições ambientais sob as quais a
árvore cresce e da sua localização na planta. Em geral, madeiras
crescendo naturalmente em zonas temperadas contêm de 0,2% a 0,9% e
quase sempre menos de 0,5% de cinzas, enquanto que madeiras de
zonas tropicais podem conter até 5% de cinzas (KLOCK et al., 2005).
3.3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA MADEIRA
Conforme dados da Associação Brasileira da Indústria de
11
Madeira Processada Mecanicamente – ABIMCI (2003), para fabricar
produtos de madeira de alta qualidade é importante não apenas saber
selecionar, preparar e usar a madeira, mas também conhecer e entender
as suas propriedades e características, de forma a extrair do material
suas melhores propriedades.
O conhecimento das propriedades físicas da madeira é
fundamental para definir adequadamente as aplicações a que a mesma
será destinada e dimensionar, com segurança, os componentes de uma
estrutura ou móvel confeccionado com esse material (ARAÚJO, 2007).
As principais propriedades físicas estudadas na madeira, para
fins de qualidade, são a umidade, a densidade e a instabilidade
dimensional (MENDOZA, 2010).
A determinação do teor de umidade e de sua variação no
tronco das árvores ou das peças de madeira é de extrema importância no
seu desempenho e utilização. Os elevados gradientes de umidade da
madeira constituem-se em uma das causas de defeitos de secagem,
notadamente os caracterizados por empenamentos e fendilhamentos
(OLIVEIRA, 2005).
A densidade é um importante fator na determinação das
propriedades físicas que caracterizam diferentes espécies de madeiras,
diferentes árvores de uma dada espécie e diferentes regiões de uma
mesma árvore (FOELKEL et al., 1971).
A literatura apresenta alguns padrões de variações de
densidades básicas, como as reportadas por Shimoyama e Barrichello
(1991) em E. grandis, com sete anos, com o decréscimo da densidade
básica da base para o topo sendo que em E. urophylla, ocorre o seu
aumento com a altura do tronco. Já nos estudos de Carmo (1996) com E.
grandis, E. pilularis e E. cloeziana, a densidade básica da madeira
aumentou no sentido base–topo, porém em E. citriodora não houve
variações significativas.
A densidade é a propriedade mais importante, em decorrência
de sua relação com alguns aspectos tecnológicos e econômicos da
madeira. Aspectos esses como, a retratibilidade e o inchamento, a
12
resistência mecânica da madeira, a produção e a qualidade da polpa de
celulose e do carvão vegetal e os custos operacionais ligados ao
transporte e armazenamento da madeira (STURION et al., 1987).
O aumento da densidade básica da madeira varia com a idade,
com tendência de estabilização após a formação da madeira adulta,
havendo, portanto, necessidade de se determinar a idade das árvores
para fins de comparação, bem como para as condições do sítio (RIBEIRO
e ZANI FILHO, 1993). Conforme Oliveira (2005), madeiras mais
homogêneas, no que diz respeito as suas densidades no interior do
tronco, se comporta melhor nas operações de processamento e refletem
maior uniformidade nas demais propriedades tecnológicas.
A densidade básica influencia diretamente outras propriedades
físicas e tecnológicas, servindo como referência para a classificação da
madeira. Em geral, madeiras mais pesadas são mais resistentes, mais
elásticas e mais duras que as leves. No entanto, possuem desvantagens
em relação à trabalhabilidade e também possuem maior variabilidade
dimensional (KOLLMAN e COTÊ, 1968).
Segundo Moreschi (2009) a densidade básica constitui uma
das propriedades mais importantes da madeira, pois dela dependem a
maior parte de suas propriedades físicas e tecnológicas, servindo na
prática como uma referência para a classificação da madeira.
Desconsiderando-se o teor de extrativos e de material estranho à
madeira, a densidade é um reflexo fiel da quantidade de matéria lenhosa
por unidade de volume ou, de forma inversa, do volume de espaços
vazios existentes na madeira.
13
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1. COLETA E PREPARO DO MATERIAL
Para a pesquisa, foram escolhidas quatro árvores de mogno
africano (Khaya ivorensis) provenientes de um plantio de 10 anos,
pertencente a uma área experimental da FENF (Faculdade de Engenharia
Florestal), localizada na Fazenda Campina, no município de Nossa
Senhora do Livramento região centro-sul do Estado de Mato Grosso. As
árvores foram selecionadas aleatoriamente sendo o estado fitossanitário
das mesmas, o fator de exclusão no momento da seleção.
A localização geográfica do plantio está entre as coordenadas
16°12'03"S 56°22'44" W, próximo à rodovia MT-351. O clima da região é
caracterizado por duas estações, sendo uma seca e outra chuvosa. A
estação seca ocorre entre os meses de maio e setembro e a chuvosa
entre os meses de outubro e abril. A temperatura média anual de 24° a
26°C e média máxima de 38° a 40°C (IBGE, 2002).
FIGURA 3 - LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA FAZENDA CAMPINA, MUNICÍPIO NOSSA SENHORA DO LIVRAMENTO.
Fonte: Google Earth (2017).
Após a seleção, mediu-se a altura e a circunferência das
árvores, efetuando-se em seguida a sua derrubada. Sequencialmente, os
troncos foram seccionados em discos de 5 cm de espessura, retirados
axialmente em porcentagens de 0%, 25%, 50%, 75 e 100% da altura
14
comercial das árvores.
4.2. ENSAIOS
Todos os ensaios foram executados no laboratório de
Tecnologia Química de Produtos Florestais, pertencente à Faculdade de
Engenharia Florestal (FENF), da Universidade Federal de Mato Grosso
(UFMT), campus Cuiabá. A amostragem e processamento do material e
as análises químicas para quantificação da lignina, e dos componentes
secundários (extrativos) das madeiras, foram realizadas conforme as
normas da Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel - ABTCP
(1974), e a determinação da densidade básica foi conforme a norma NBR
11941-02 (ABNT, 2003) (Tabela 1).
TABELA 1 - ANÁLISES E NORMAS UTILIZADAS NOS ENSAIOS.
Número Análise Norma
1 Amostragem e Processamento do Material ABTCP M1/71
2 Determinação do Teor de Umidade ABTCP M2/71
3 Determinação do Teor de Extrativos em Água Fria
ABTCP M4/68
4 Determinação do Teor de Extrativos em Água Quente
ABTCP M4/68
5 Determinação do Teor de Extrativos em NaOH (1%)
ABTCP M5/68
6 Determinação do Teor de Extrativos em Etanol/Tolueno
ABTCP M3/69
7 Determinação do Teor de Lignina Klason ABTCP M10/71
8 Determinação da Densidade Básica NBR 11941-
02
4.3. ANÁLISE ESTATÍSTICA
Para a análise dos dados foi feita a análise de variância
(ANOVA) por delineamento em blocos casualizados (DBC), onde os
tratamentos foram os ensaios realizados e os blocos a posição em
relação à altura comercial de cada árvore. Posteriormente quando
15
aplicável, foi feito a comparação das médias, pelo o teste Tukey, com 5%
de significância. No processamento e cálculo dos resultados obtidos foi
utilizado o software ASSISTAT Versão 7.7 beta (SILVA, 2016).
Para auxiliar a discussão dos resultados, realizou-se também,
um dendrograma de agrupamento, utilizando-se a planilha eletrônica
EXCEL da Microsoft o software livre estatístico RStudio, versão 1.0.44.
16
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os valores médios para os ensaios realizados na madeira de
Khaya ivorensis estão descritos na Tabela 2. ANOVA entre posições ao
longo do tronco e entre os ensaios encontram-se nas Tabelas 3 e 4
respectivamente.
TABELA 2 - VALORES MÉDIOS DOS ENSAIOS REALIZADOS.
Altura (%) A.F A.Q NaOH (1%) E/T LIG T.U DB
0 4,27 5,67 21,86 7,88 31,47 8,59 0,55 25 4,39 5,85 21,02 6,81 30,64 8,66 0,52 50 3,96 5,96 20,11 6,05 30,31 8,31 0,51 75 4,06 5,28 20,01 5,75 29,65 7,98 0,53
100 3,96 5,28 19,86 5,26 29,27 7,84 0,55 Onde: Os blocos serão as alturas, e o tratamento serão os seguintes ensaios, T.U – teor de umidade; A.F – extrativos solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³).
TABELA 3 - ANOVA POR POSIÇÃO NA ALTURA DAS ÁRVORES.
Altura (%) Médias por Bloco (%)
0% 11,468 a
25% 11,127 ab
50% 10,744 bc
75% 10,465 bc
100% 10,288 c Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si ao se aplicar o Teste Tukey ao nível de 5% de probabilidade.
Ao analisar as alturas individualmente observa-se que a altura
de 0% (base) e de 100% (topo) são totalmente distintas das demais, que
se localizam na parte mediana. As alturas intermediárias de 25%, 50% e
75% são estaticamente iguais.
Ao se comparar os tratamentos entre si, observou-se que a
maioria dos ensaios foram diferentes, exceto para os testes feitos com
água quente e etanol/tolueno (1:2) que foram estatisticamente iguais.
17
TABELA 4 - ANOVA PARA OS ENSAIOS REALIZADOS.
Ensaios Médias por Tratamento (%)
T.U 8,28 c A.F 4,13 e A.Q 5,61 d
NaOH (1%) 20,57 b E/T 6,35 d LIG 30,27 a DB 0,53 f
Onde: T.U – teor de umidade; A.F – extrativos solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³). Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si ao se aplicar o Teste Tukey ao nível de 5% de probabilidade.
Na Tabela 4, verifica-se que dentre os quatro métodos
utilizados para quantificação de extrativos na madeira de mogno africano,
a água fria foi o método que obteve a menor média percentual (4,13%)
em comparação com os outros três solventes, enquanto que para
hidróxido de sódio (1%), como solvente, os maiores com 20,57%. O
hidróxido de sódio (1%) foi o método que retirou mais extrativo, visto que,
ele é um álcali forte e a água é um solvente neutro, o que torna o
hidróxido, um solvente potencialmente mais eficaz na remoção dos
extrativos do que a água quente e água fria. Mendoza (2016), diz que o
método de extração em NaOH (1%) é um dos parâmetros para verificar a
durabilidade natural da madeira. No presente estudo a solubilidade do
mogno em hidróxido, mostrou valores médios, por árvores, maiores que
20%.
TABELA 5 - COMPARAÇÃO DOS TEORES DE EXTRATIVOS EM ÁRVORES DE Khaya ivorensis, Khaya senegalensis e Swietenia macrophylla DE DIFERENTES IDADES.
Extrativos (%)
MARIANO (2017) FRANÇA (2014) ZAQUE (2016)
(10 anos) (19 anos) (20 anos) K. ivorensis K. ivorensis K. senegalensis S. macrophylla
Água fria 4,12 5,3 5,6 5,6 Água quente 5,61 7,7 8,3 11,93
Etanol:tolueno 6,35 8,6 9 - NaOH (1%) 20,57 - - 17,52
França (2014) utilizando cinco árvores de Khaya ivorensis com
19 anos de idade relatou teores bem mais elevados do que os
18
encontrados no presente estudo para solubilidade em água fria (5,3%),
água quente (7,7%) e etanol:tolueno (8,6%). Isso provavelmente ocorreu
devido à idade das árvores, onde para o estudo em questão utilizou-se
árvores de 10 anos de idade.
Oliveira e Della Lucia (1994), estudando o cedro (Cedrela
fissilis), da mesma família do mogno africano, encontraram valores
inferiores aos desse trabalho, reportando 5,6% para extrações em
etanol:tolueno.
Ndukwe et al. (2012) quantificaram o percentual de lignina e
extrativos de 20 espécies provenientes da Forestry Research Institute of
Nigerian (FRIN) e, para a madeira de Khaya ivorensis encontraram
valores de 7,5% de extraídos em etanol:tolueno, valor esse semelhante
ao encontrado no presente trabalho.
Comparando-se os resultados desse trabalho com Zaque
(2016), que trabalhou com madeira de mogno brasileiro, (Swietenia
macrophylla KING), espécie da mesma família do mogno africano,
percebeu-se que para a água fria (5,6%) e água quente (11,93%) os
valores foram maiores, entretanto, para o NaOH (1%), o valor foi menor
(17,52%). Isso mostra que a resistência ao ataque de xilófagos do gênero
Khaya (idade de 10 anos) pode ser superior devido aos teores serem
maiores ao do gênero Swietenia (idade 20 anos).
Entretanto, Oliveira et al. (2005) afirmam que a qualidade
dessas substâncias secundárias é mais importante do que sua
quantidade, ou seja, o seu poder de atuação como agente biocida na
madeira é função do tipo de composto químico presente. De modo geral,
os componentes extraídos em água fria são substâncias como gomas,
taninos, açúcares e corantes, enquanto que a água quente, além de
extrair as substâncias citadas, também extrai os amidos. Já em solução
etanol:tolueno na proporção 1:2, são solubilizados as ceras, gorduras,
resinas e óleos e, na solução de hidróxido de sódio (1%), os terpenos,
fenóis e cresóis.
É possível observar uma tendência na diminuição nos teores
de lignina insolúvel no sentido base-topo. Essa tendência foi observada
19
em todas as árvores, as quais apresentaram valores médios entre 29,27%
e 31,47% (Figura 4).
FIGURA 4 - TEOR DE LIGNINA NO SENTIDO BASE-TOPO.
Ndukwe et al. (2012) quantificaram o percentual médio de
lignina da espécie Khaya ivorensis como sendo de 31,40% e Souza
(2015), trabalhando com a mesma espécie, encontrou valor médio de
lignina insolúvel no valor de 33,34%. Ambos valores encontrados, são
próximos ao valor médio dessa pesquisa (30,26%). De acordo com
Fengel e Wegener (1989), os valores de lignina em árvores situam-se na
faixa de 25 a 40%, e depende muito da espécie, da idade e do local de
plantio.
A densidade básica média para a espécie estudada foi de 0,53
g/cm3 (Tabela 2), variando de 0,51 g/cm3 a 0,55 g/ cm3 (Figura 5). Além
disso, nota-se, também, que há variação da densidade ao longo do
tronco, sendo maior na base (0%), diminuindo no meio do tronco (25%,
50%), e aumentando rumo ao topo (75% e 100%), conforme demonstrado
na Figura 5.
29,00
29,50
30,00
30,50
31,00
31,50
32,00
0 25 50 75 100
% L
ign
ina
% Altura comercial
20
FIGURA 5 - VARIAÇÃO DA DENSIDADE BÁSICA NO SENTIDO BASE-TOPO.
Pashin e De Zeeuw (1980) apresentam três modelos de
variação longitudinal de densidade dentro das árvores folhosas, um deles
é o modelo b, que decresce da base para parte mediana e torna-se
crescente até o topo da árvore. Nessa pesquisa, a densidade de Khaya
ivorensis seguiu o modelo b, proposto pelos autores referenciados
anteriormente.
França (2014) ao avaliar e determinar a densidade básica para
as espécies de Khaya ivorensis e Khaya senegalensis, encontrou a
mesma tendência longitudinal dos valores médios da densidade básica do
presente estudo. Quando comparado à espécie estudada o valor médio
de densidade básica desse estudo (0,53 g/cm3) foi maior do que os
encontrados por França (2014) para K. ivorensis (0,49 g/cm³) e para K.
senegalensis (0,58 g/cm³)
Marques et al (1997) classificaram a espécie de Khaya
ivorensis conforme sua densidade básica, como: leve, quando a massa
específica básica era menor que 0,500 g·cm3; média, quando situa-se
entre 0,500 e 0,720 g/cm3 e pesada, quando encontra-se acima de 0,720
g/cm3. Segundo essa classificação, a madeira de Khaya ivorensis,
estudada nessa pesquisa, encontrou-se na classe de madeira de média
densidade.
0,41
0,46
0,51
0,56
0,61
0,66
0,71
0 25 50 75 100
De
nsid
ad
e (
g/c
m³)
% Altura comercial
21
Carvalho et al (2010) ao caracterizarem as propriedades físicas
da madeira de Khaya ivorensis, utilizando árvores com 10 anos de idade,
encontraram valores médios de densidade de 0,470 g/cm3. Esses valores
são menores do que o encontrado no estudo em questão (0,53 g/cm3).
Isso provavelmente ocorreu devido ao maior incremento das arvores
objetos deste estudo, uma vez que um incremento maior está
intrinsicamente ligado à qualidade do sítio.
5.1. ANÁLISE DE AGRUPAMENTOS
Ao examinar os dados, em primeiro lugar deve-se verificar se
eles devem ser padronizados. Precisa-se observar se as variáveis
(ensaios realizados) foram medidas em unidades muito diferentes entre
si. Nesse caso, ter que, antes de aglomerar as amostras, padronizar os
dados (VICINI, 2005).
TABELA 6 - DADOS UTILIZADOS PARA GERAÇÃO DOS DENDROGRAMAS CLUSTER.
Árvore T.U A.F A.Q NaOH (1%) E/T LIG DB
A1 7,912 2,826 4,35 20,12 6,511 30,03 0,535 A2 8,765 3,424 3,667 20,28 5,881 30,42 0,558 A3 8,137 4,348 5,009 21,52 6,86 30,64 0,517 A4 8,292 5,025 6,857 20,37 6,143 29,99 0,521
Altura T.U A.F A.Q NaOH (1%) E/T LIG DB
0 8,587 4,666 5,914 21,86 7,875 31,47 0,545 25 8,662 3,958 5,018 21,02 6,807 30,64 0,52 50 8,31 3,733 4,622 20,11 6,046 30,31 0,514 75 7,977 3,629 4,8 20,01 5,753 29,65 0,535
100 7,844 3,541 4,499 19,86 5,262 29,27 0,551 Onde: T.U – teor de umidade; A.F – extrativos solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³).
A partir desses dados contidos na Tabela 6, foi gerada a
Tabela 7 que são os resultados padronizados, estes valores têm os pesos
iguais para todos os ensaios deixando mais representativo os
agrupamentos.
22
TABELA 7 - DADOS PADRONIZADOS PARA AGRUPAMENTO.
Árvore T.U A.F A.Q NaOH (1%) TO LIG DB
A1 -1,009 -1,109 -0,453 -0,708 0,38 -0,778 0,099
A2 1,353 -0,494 -0,95 -0,452 -1,094 0,476 1,371
A3 -0,386 0,454 0,028 1,48 1,195 1,181 -0,856
A4 0,043 1,149 1,375 -0,32 -0,481 -0,88 -0,614
Altura T.U A.F A.Q NaOH (1%) TO LIG DB
0 0,86 1,68 1,678 1,515 1,496 1,395 0,781
25 1,067 0,116 0,084 0,525 0,449 0,433 -0,821
50 0,094 -0,38 -0,62 -0,545 -0,297 0,052 -1,201
75 -0,827 -0,61 -0,304 -0,656 -0,583 -0,719 0,119
100 -1,195 -0,805 -0,838 -0,838 -1,065 -1,16 1,122 Fórmula de padronização de dados: (x − x)/s. Onde: T.U – teor de umidade; A.F – extrativos
solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³).
Com os dados da Tabela 7 foram gerados dois dendrogramas
(Figura 6) para agrupamento entre árvores e entre porções da altura
comercial.
FIGURA 6 - DENDROGRAMA DE AGRUPAMENTO CLUSTER ENTRE ÁRVORES E ALTURAS.
Conforme Souza (1989) é natural definir o número de
agrupamentos pelo traçamento da linha de “fenon”, paralela ao eixo
horizontal, interceptando qualquer número de ramos. O número de ramos
interceptados é o número de agrupamentos formado. Consequentemente,
este número varia, segundo o nível de homogeneidade selecionado. Se o
pesquisador optar por um maior refinamento no nível de homogeneidade
dos agrupamentos, ele irá estabelecer um nível mais baixo de
23
heterogeneidade.
Para a definição das classes homogêneas de
espécies/gêneros, traçou-se a linha "fenon" ao eixo horizontal do
dendrograma obtendo-se três grupos distintos.
Os dendrogramas gerados formam o agrupamento entre
árvores (indivíduos) e entre as posições da altura comercial. Os
coeficientes de correlação entre árvores e entre alturas apresentaram
respectivamente os valores de, 0,6215523 e 0,816649. Quanto mais
próximo de 1,0 tiver o coeficiente de correlação melhor será o
agrupamento dos dados. Com os valores encontrados, neste estudo, a
melhor correlação foi entre as alturas por causa da maior
homogeneidade. Devido à similaridade dos resultados o dendrograma de
cluster para alturas criou três grupos as porções de 25% e 50% um grupo,
as porções de 75% e 100% outro grupo, e o último grupo é a base que
não se correlacionou com nenhuma outra altura. Esse comportamento
dos grupos é atribuído, principalmente, à proximidade longitudinal entre
eles, explicados pela idade do tecido que são diferentes ao longo do
fuste, tecidos mais velhos como o da base tem resultados diferentes
quando analisados e comparados aos tecidos do topo das árvores, que
são tecidos mais jovens.
Quando realizado a correlação entre as alturas das quatro
árvores observa-se que as árvores com mesma altura, A1 e A3, não
formaram um grupo, o que seria o esperado, enquanto que a árvore A4
com menor altura entre as quatro formou um grupo com a A1. Isto
provavelmente ocorreu devido à forma como o experimento estava sendo
conduzido. Por ser uma reserva legal, não estava havendo controle do
arranjo espacial das árvores nem do sítio, o povoamento estava
crescendo de forma natural.
Para auxiliar na análise dos dados elaboraram-se as Figuras 7
e 8, que são heatmap associados aos dendrogramas. Essas junções dos
dois são muito eficientes visualmente, pois demonstra o quão similar são
as variáveis e indivíduos estudados. Nessa análise, os números são
transformados em degrade de cores, simplificando a interpretação e
24
entendimento dos dados e de suas similaridades, como também,
auxiliando na identificação de resultados distintos de seus semelhantes.
FIGURA 7 - CORRELAÇÃO ENTRE ENSAIOS E AS ÁRVORES ESTUDADAS.
FIGURA 8 - CORRELAÇÃO ENTRE AS VARIAVEIS E ALTURAS AO
LONGO DO TRONCO.
25
Nas referidas Figuras, nota-se com clareza, a correlação entre
as alturas, onde a base (0%) apresenta-se isolada das demais (cor
amarela), comprovando-se o que foi apresentado nas análises estatísticas
anteriores. A única variável próxima entre base e topo é o valor médio de
densidade (representada pela cor azul). Essa tendência também foi
observada por França (2014) ao analisar a densidade de mogno africano
em diferentes alturas ao longo do tronco.
26
6. CONCLUSÕES
Com base nos resultados apresentados neste estudo, conclui-
se que a espécie de Khaya ivorensis tem propensão a ser resistente
naturalmente ao ataque de xilófagos e insetos.
Quanto ao comportamento axial da espécie, nota-se uma
diminuição não uniforme dos teores de extrativo, lignina e umidade no
sentido base-topo. Porém, para a densidade básica ocorreu uma
diminuição da base até o meio do tronco, aumentando
subsequentemente, até o topo.
A madeira de mogno africano se mostrou competitiva para
atuar no setor madeireiro, como uma espécie de alta qualidade podendo
ser uma boa opção a ser explorada dentro da área florestal. Este que por
sua vez busca novas espécies que não tragam problemas ambientais aos
produtores e não fique refém da utilização das florestas naturais do País. .
27
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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