A densidade ideal da madeira da floresta plantada - OpCP65

Opiniões

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www.RevistaOpinioes.com.br

ISSN: 2177-6504

FLORESTAL: celulose, papel, carvão, siderurgia, painéis e madeira ano 18 • número 65 • Divisão F • set-nov 2021

a densidade ideal

da madeira da floresta plantada

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Plataforma Digital Multimídia da Revista Opiniões

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Acervo: Roosevelt de Paula Almado

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ENSAIO ESPECIAL: 10, Fernando Nunes Gouveia, SFB PRODUTORES DE FLORESTA: 12, Roosevelt de Paula Almado, ArcelorMittal 16, Daniel Berneck, Berneck 18, Robert David Friesen, Irani 22, Aguinaldo José de Souza, Suzano 26, Brígida Maria Reis Teixeira Valente, Eldorado 30, Jonas Felipe Salvador, Dexco 34, Fernando Palha Leite, Cenibra 36, Sofia Maria Gonçalves Rocha, UF-ES e Eldorado CIENTISTAS E ESPECIALISTAS: 40, Bárbara Luísa Corradi Pereira, UF-MT e Angélica de Cássia Oliveira Carneiro, UF-Viçosa 44, Marcelo Santos Ambrogi, IMA Florestal e Euca Energy 46, Graziela Baptista Vidaurre Dambroz, UF-ES e Maria Naruna Felix de Almeida, UF-ES 50, Ana Clara Caxito de Araújo, Senai do FIMG 54, Mario Tomazello Filho, Esalq-USP 58, Leo Kaufman Dias Baptista, Rewood 62, Francides Gomes da Silva Junior, Esalq-USP 66, Jordão Cabral Moulin, UF-ES 68, Vinicius Resende de Castro, UF-Viçosa 70, João Gabriel Missia da Silva, UF-ES 72, Bruno Charles Dias Soares, UF-Lavras

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Acervo: Google Maps

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áudios

Sua próxima viagem de carro Na sua próxima viagem de carro, pegue seu celular, entre no site da Revista Opiniões, escolha a edição recente desejada, folheie até esta página, ligue o rádio do seu carro, toque na foto do autor escolhido e ouça o primeiro artigo pelos controles do rádio do seu carro. Quando terminar, toque no segundo autor e assim por diante. Quando chegar no seu destino, provavelmente terá ouvido toda a revista.

Se desejar ouvir o artigo numa outra língua, lido com voz nativa, localize o artigo desejado e toque na bandeira da língua que preferir.

Além do português, estão à sua disposição os áudios em inglês, em espanhol, em francês e em alemão. Pelo fato do artigo ser traduzido e lido por robôs, poderá haver pequenas imperfeições. É lógico que você não precisa viajar para desfrutar desse conforto.

O sistema também funcionará na sua mesa de trabalho, andando no parque, na esteira da academia, nas ruas congestionadas da cidade grande ou no sofá da sua Casa.

Boa leitura ou boa audição, como preferir.

ARTICULISTAS DESTA EDIÇÃO: 01, Fernando Nunes Gouveia, SFB 02, Roosevelt de Paula Almado, ArcelorMittal 03, Daniel Berneck, Berneck 04, Robert David Friesen, Irani 05, Aguinaldo José de Souza, Suzano 06, Brígida Maria Reis Teixeira Valente, Eldorado 07, Jonas Felipe Salvador, Dexco 08, Fernando Palha Leite, Cenibra 09, Sofia Maria Gonçalves Rocha, UF-ES e Eldorado 10, Bárbara Luísa Corradi Pereira, UF-MT e Angélica de Cássia Oliveira Carneiro, UF-Viçosa 11, Marcelo Santos Ambrogi, IMA Florestal e Euca Energy 12, Graziela Baptista Vidaurre Dambroz, UF-ES e Maria Naruna Felix de Almeida, UF-ES 13, Ana Clara Caxito de Araújo, Senai do FIMG 14, Mario Tomazello Filho, Esalq-USP 15, Leo Kaufman Dias Baptista, Rewood 16, Francides Gomes da Silva Junior, Esalq-USP 17, Jordão Cabral Moulin, UF-ES 18, Vinicius Resende de Castro, UF-Viçosa 19, João Gabriel Missia da Silva, UF-ES 20, Bruno Charles Dias Soares, UF-Lavras

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ensaio especial

densidade,

o caminho para a diversidade

A densidade é, sem dúvida alguma, a principal propriedade da madeira. Não quero aqui adotar um tom professoral e esmiuçar todos os seus pormenores, mas é imprescindível que nos lembremos das diferentes facetas que a densidade pode assumir, bem como da diversidade de métodos que podem ser empregados para determiná-la. Ela pode ser apresentada como básica, seca, verde ou aparente.

Ela pode ser calculada com o auxílio de equipamentos simples, como balanças e paquímetro ou de um volumenômetro. E pode também ser sofisticada, ao fazer uso de tomógrafo ou de raios X. Enfim, a densidade é uma propriedade que expressa uma relação entre duas grandezas físicas, que, quando combinadas, conseguimos estabelecer relações que nos permitem agrupar espécies florestais semelhantes, inferir usos e aplicações completamente distintos, projetar e calcular peças capazes de suportar estruturas monumentais e, até mesmo, prever quanto de carbono uma floresta que será plantada poderá ter estocado quando atingir sua maturidade, e tudo isso baseado nessa singela propriedade, a densidade.

Mas existe uma densidade ideal da madeira? Eu diria que sim, mas não estaria errado se afirmasse que não. "

Fernando Nunes Gouveia Chefe da Divisão de Pesquisa do Laboratório de Produtos Florestais do Serviço Florestal Brasileiro

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Mas existe uma densidade ideal da madeira? Eu diria que sim, mas não estaria errado se afirmasse que não. De fato, o ideal só acontece quando escolhemos a madeira adequada para um determinado uso específico. Não é possível esperar êxito quando se escolhe uma peça frágil para uma aplicação que requer alta resistência. Logo, conhecer as propriedades de um material e seu comportamento aumenta suas chances de serem empregados adequadamente.

Assim, para ajudar a ampliar o entendimento sobre as madeiras do Brasil, o governo brasileiro criou o Laboratório de Produtos Florestais – LPF, em 1973. Um centro de pesquisa concebido e estruturado para promover, principalmente, estudos de caracterização tecnológica das madeiras de diferentes espécies florestais do País. Atualmente, o LPF integra o Serviço Florestal Brasileiro – SFB, e, ainda hoje, se mantém fiel à sua missão,

Opiniões mantendo como uma de suas principais linhas de pesquisa os estudos sobre as diferentes propriedades da madeira. A saber, parte do fruto desse trabalho encontra-se disponível, gratuitamente, no Banco de Dados de Madeiras Brasileiras (https://lpf.florestal. gov.br/pt-br/bd-madeiras-brasileiras), mantido e atualizado pela instituição.

Diante de tantas evidências, não resta dúvida de que a madeira foi o primeiro material multifuncional utilizado pelo homem e, embora seja lugar comum falar sobre sua versatilidade, é impossível não reverenciar sua diversidade de usos e aplicações. Alguns deles tão marcantes que podem ser relacionados com o curso da história humana.

Ela foi utilizada como combustível, sendo queimada em sua forma mais simples, como lenha, na produção de carvão e briquetes, ou em formas mais complexas, como o gasogênio ou o bio-óleo. A madeira abasteceu diferentes máquinas de guerra, seja com arcos, flechas e escudos, seja com aríetes, catapultas e trabucos.

Também foi empregada como meio de transporte, quer como simples liteiras, canoas e carroças, quer como maravilhas da engenharia, como naus, caravelas e até mesmo aviões durante a Segunda Guerra. Como material construtivo, é excelente, pode ser utilizada para edificar desde simples cabanas até grandes edifícios, sem mencionar estruturas milenares, como templos e palácios.

E ainda devemos lembrar a infinidade de móveis possíveis, sejam eles rústicos ou sofisticados, bem como da encantadora sonoridade dos instrumentos musicais, cuja riqueza de timbres e tons nos encanta.

Enfim, essa diversidade de aplicações só é possível em razão de uma característica que define a madeira enquanto material, sua heterogeneidade. Ou seja, as espécies são diferentes entre si, aliás, podemos observar até mesmo variações intraespecíficas em razão de diferenças edafoclimáticas ou tratamentos silviculturais.

Indubitavelmente, estudar as madeiras e classificá-las é condição sine qua non para que possamos entendê-las e, por conseguinte, indicar usos mais adequados em razão de suas diferentes e peculiares propriedades.

Pesquisadores do LPF apresentaram uma proposta de classificação de madeiras baseada na densidade básica, durante o 6º Congresso Florestal Brasileiro, em 1990. As três classes apresentadas separavam as espécies

florestais em: madeiras leves (≤ 500 kg/m³), madeiras médias (> 500 kg/m³ e ≤ 720 kg/ m³) e madeiras pesadas (> 720 kg/m³). Essas classes, ainda hoje, nos orientam e auxiliam nas indicações de usos de peças de madeira.

Porém é imperativo lembrar que o ser humano nunca foi muito bom em diversificar o que consome, e, se um determinado recurso natural é alçado à categoria de matéria-prima, as chances de vê-lo exaurido são muito grandes.

Com a madeira, não seria diferente. No mais novo estudo publicado pelo Botanic Gardens Conservation International, o State of the World’s Trees, sobre a situação das árvores no mundo, pesquisadores afirmam que das 58.497 espécies de árvores existentes, ao menos 30% delas estão ameaçadas de extinção. Outrossim, de acordo com esse estudo, o número de espécies arbóreas em perigo no Brasil é de 1788.

E ainda que iniciativas, como a CITES (Convenção sobre o comércio internacional de espécies ameaçadas da fauna e flora selvagens), tenham sido implementadas com o intuito de regular e inibir o comércio internacional das espécies em perigo de extinção, continuamos a observar, ano após ano, uma forte pressão exploratória dentro de nossas fronteiras.

Particularmente, entendo que a principal razão para que o comércio internacional de espécies, como o pau-brasil, o jacarandá-da-bahia, o mogno, a castanheira, o pau-rosa e o cedro, sofra algum tipo de restrição, reside no risco real de extinção dessas espécies. E o motivo de termos chegado a essa situação foi a intensa exploração seletiva dessas árvores.

Consequentemente, se não mudarmos nosso padrão de consumo, espécies como o angelim, a maçaranduba, o cedrinho ou o ipê podem, em pouco tempo, aumentar o número de espécies brasileiras presentes nos Anexos da CITES. Entretanto, ainda acredito que, para alterarmos o padrão de consumo de madeiras tropicais, necessitamos apresentar novas possibilidades ao mercado consumidor, diferentes espécies madeireiras. Árvores tão boas quanto aquelas de uso consagrado, pois só assim poderemos aumentar o número de espécies comercializadas e, por conseguinte, diminuir a pressão exploratória sobre as que hoje estão ameaçadas.

Mas como fazer isso? A resposta é simples: pesquisa. Pesquisa básica. n

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madeira, madeira!

Madeira, madeira! Me diga sua densidade que te direi quem és. E o que eu posso fazer com você.

Todo engenheiro florestal já foi abordado por algum amigo, parente ou conhecido pedindo orientações de como se fazer um plantio, e, então, quando você pergunta a finalidade, a resposta é: “Não sei. É um investimento”. Aí vem toda uma conversa mais técnica para direcionar o interessado para o melhor aproveitamento do seu plantio e da sua matéria-prima, a madeira. Nesse contexto, para qualquer fim e, principalmente, para o uso industrial, a densidade básica da madeira é um indicador fundamental para assegurar o desempenho e o melhor aproveitamento durante o processo, sendo, assim, um dos drivers que mais orienta a destinação adequada da mesma em função do seu uso. A densidade possui elevada correlação com outras propriedades e é um dos elementos essenciais em programas de melhoramento, devido ao seu alto controle genético.

Pois bem, vamos dar um passo atrás.

Pense numa estrutura complexa. Sim, a madeira. Em termos mecânicos, a madeira é heterogênea e composta por materiais físico-químicos, onde são muitas as variáveis que lhe conferem essa heterogeneidade. Considero como as mais complexas e menos previsíveis, de um tempo recente para a atualidade, as interações ambientais; somando-se a isso, temos o sítio onde está plantada, a espécie/clone, os aspectos silviculturais, e não podemos

Os veículos, geralmente, têm mais limitação de espaço do que de peso. Os custos são bastante onerados por madeiras de menor densidade, aumentando exponencialmente à medida que a densidade da carga diminui. "

Roosevelt de Paula Almado Gerente de Desenvolvimento & Tecnologia da ArcelorMittal BioFlorestas

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Opiniões

nos esquecer de sua idade. Portanto a qualidade do produto final está diretamente correlacionada à qualidade da madeira produzida, sendo, dessa forma, de fundamental importância identificar quais propriedades terão maior influência sobre as qualidades desse suposto produto final desejado.

Verifico, hoje, no setor florestal nacional, uma tendência muito forte de foco no produto final desejado, assim como a garantia na sustentabilidade; devido à ocorrência de ventos, secas, geadas, pragas e doenças emergentes, as áreas de pesquisa e melhoramento das empresas estão direcionando seus cruzamentos na tentativa de unir estes dois objetivos: Eucalyptus nitens x Eucalyptus globulus: resistência a geadas; Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus: qualidade do papel; e, visando ao aumento da densidade, tema do nosso texto, Corymbia torelliana x Corymbia citriodora. É importante observar que as principais empresas florestais produtoras de carvão vegetal para uso siderúrgico retomaram os investimentos em pesquisa e estão a pleno vapor no desenvolvimento de seus materiais, que devem possuir características peculiares e fundamentais.

A ArcelorMittal BioFlorestas lidera o desenvolvimento de novos clones do gênero Corymbia. O melhoramento genético desse novo gênero é relativamente recente, ocorre praticamente há 15 anos, e seus clones vêm demonstrando grande potencial.

Um estudo recente e em andamento patrocinado pela empresa, em parceria com a Universidade Federal do Espírito Santo – UFES, comparou a densidade de 4 clones do gênero Corymbia com 7 anos e três meses com o clone híbrido de Eucalyptus urophylla AEC 144 de mesma idade, sendo este o clone mais plástico e o mais plantado no Brasil, obtendo-se os resultados a seguir: ;

produtores

A

DB Casca

D 0.271

C

0.478

0.431

A

B 0.613

0.519

B

B

C

0.628

0.678

B

0.342

0.4

0.342

0.6

DB Madeira

B

0.8

0.360

Densidade básica da madeira (g cm-3)

1. Densidade da madeira e produção de biomassa de clones híbridos de Corymbia aos 7 anos e 3 meses plantados em Martinho Campos–MG

0.2 0.0

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COR 0002

COR 0003 CLONES

COR 0004

AEC 0144

Podemos observar, pela Figura 1, que todos os clones de Corymbia apresentaram densidade básica da madeira maior que a madeira de Eucalyptus, sendo, em média, 21% maiores. O clone COR 001 apresentou densidade mais alta, com 0,678 g.cm³. O clone COR 003 dentre os Corymbias foi o que mais se aproximou ao valor de densidade básica do clone AEC 0144, obtendo o valor de 0,519 g.cm³. Embora a produtividade em incremento de madeira dos Corymbia seja menor, combinada à densidade básica, a produção em biomassa se torna equivalente ou até maior que a do Eucalyptus, como para o clone COR 0004.

A correlação entre a densidade básica da madeira e a densidade a granel do carvão vegetal é diretamente proporcional; portanto, de forma coerente, a Figura 2 mostra que a densidade a granel do carvão vegetal de todos os clones de Corymbia foi maior que a do carvão 2. Densidade a granel do carvão vegetal de clones híbridos de Corymbia aos 7 anos e 3 meses de idade plantados em Martinho Campos–MG 300

263,7

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245,3

244,3 212,6

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KG m3

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COR 0001

COR 0002

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COR 0004

AEC 0144

Opiniões vegetal de Eucalyptus, sendo, em média, 15% maior. O clone COR 001 apresentou densidade mais alta, com 263,7 kg.m3. O clone COR 003 dentre os Corymbias foi o que mais se aproximou do valor de densidade do carvão vegetal a granel do clone AEC 0144, obtendo o valor de 212,6 kg.m³.

Quanto maior a densidade, maior será a produção de massa e, consequentemente, a resistência mecânica do carvão vegetal, gerando maior concentração de carbono fixo por m³; com isso, proporciona menor consumo específico na redução do minério de ferro no alto-forno, contribuindo para maximização da produção de ferro-gusa.

O estudo também comprovou que, em geral, os clones de Corymbia tiveram menor crescimento em altura, madeiras, em média, 20% mais densas e com 44% a menos de cerne, e o carvão vegetal teve, em média, 2% a mais em rendimento gravimétrico, 15% a mais em densidade e 8% a mais em resistência mecânica que o carvão vegetal de Eucalyptus. A secagem da madeira no campo também foi mais rápida. No período seco, a madeira dos 4 clones de Corymbia de diâmetros acima de 20 cm já se encontrava com teores de umidade abaixo de 30% aos 96 dias; isso tem impactos bastante positivos na redução de estoque de madeira no campo, além de facilitar as operações subsequentes de silvicultura.

A madeira que possuir um peso baixo em relação ao volume que ocupa tem uma densidade baixa. A densidade influencia os custos de transporte e de armazenagem; à medida que a densidade da madeira aumenta, os custos de transporte tendem a diminuir. Os veículos, geralmente, têm mais limitação de espaço do que de peso, logicamente observando-se as questões legais. Os custos são bastante onerados por madeiras de menor densidade, aumentando exponencialmente à medida que a densidade da carga diminui.

A densidade básica da madeira foi a principal característica que proporcionou a distinção dos clones de Corymbia torelliana x Corymbia citriodora frente ao clone de Eucalyptus, obtendo resultados muito satisfatórios para a produção de carvão vegetal; portanto, como diretriz estratégica, estamos em processo de proteção de 9 clones desse gênero junto ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). Dentre estes, um clone merece destaque, pois será o primeiro clone híbrido oriundo do cruzamento entre as espécies Corymbia torelliana e Corymbia maculata a ser protegido no Brasil e talvez no mundo! n

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produtores

idade x densidade da madeira A densidade da madeira pode ser medida por fórmula, mas analisar a importância e a utilização dessa densidade no segmento depende de diversos fatores.

Não é necessário ser formado em física ou matemática para entender o conceito da densidade na madeira. Por exemplo, o que pesa mais: um metro cúbico de aço ou um metro cúbico de madeira? Considerando o volume de um metro cúbico para os dois produtos, o aço pesa mais e, por consequência, é mais denso do que a madeira.

Quando falamos em madeira, existem duas considerações sobre a densidade. A primeira é inerente à própria espécie. O Eucalyptus spp, por exemplo, tem uma densidade média de 650 kg/m3, enquanto o Pinus spp tem uma densidade média de 500 kg/m3. Essas densidades são médias e de referência, com base na espécie.

tanto no Brasil como no mundo, não existe norma para regulamentar a densidade perfeita da madeira.

O que existe é a normativa que regula o que será feito dela. "

Daniel Berneck Diretor Industrial da Berneck

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Espécies nativas no Brasil, como o Cumaru, por exemplo, têm densidades de referência ainda mais altas (950 – 1.000 kg/m3).

A segunda consideração, especialmente para o caso do Pinus spp, temos variação de densidade da madeira dentro da mesma tora. À medida que a árvore fica mais velha, começa a crescer menos em volume, e a densidade aumenta à medida que passam os anos. Tábuas retiradas da periferia da tora, portanto, têm uma densidade maior do que as tábuas retiradas do centro da tora, pelo jeito que a árvore cresce.

A variação de densidade chega a ser significativa. Em tábuas retiradas de toras com 20-25 anos, a diferença chega a ser de 300 kg/m3, considerando até 650kg/m3 para tábuas laterais e 350 kg/m3 para tábuas do centro da tora. Você deve estar se perguntando, então, se madeira mais densa, é melhor.

A resposta seria: depende.

A utilização final da madeira, normalmente, vai ditar se é desejável uma peça mais ou menos densa.

Para uma caixa de frutas, por exemplo, o ideal é

Opiniões que seja a mais leve possível. Mesmo assim, é preciso que aguente as frutas que esta contém. Portanto, para embalagens, uma densidade menor seria desejável.

Estrutura Para construção de estruturas em madeira, por outro lado, uma densidade maior, normalmente, é mais importante, mas não imprescindível. Isso porque, além da densidade, que é uma variável importante para determinar a capacidade estrutural da peça, entram variáveis de modificações do cálculo estrutural, por exemplo (Kmod), que aumentam ou diminuem o índice estrutural da peça, como defeitos que a peça venha a conter, bem como espessura e largura dela.

Na Alemanha, por exemplo, a madeira escolhida para estruturas em madeira é o abeto do gênero Picea (Fichten), que, apesar de uma densidade média relativamente baixa (450 kg/m3), tem a maior relação peso por capacidade estrutural dentre as madeiras por lá disponíveis. Isso porque a incidência de defeitos é muito baixa, em razão de seus galhos serem pequenos e finos e por ter um bom espaçamento entre eles, o que lhe conferem uma excelente capacidade estrutural.

No caso do nosso pínus regional (Elliottis spp e Taeda spp), a densidade é um bom índice de partida para determinar a capacidade estrutural da mesma, porém outras características têm que ser verificadas também.

Como é o caso dos defeitos da peça, Módulos de Elasticidade (MOE - grandeza proporcional à rigidez de um material quando ele é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão) e Módulos de Ruptura (MOR – valor máximo da tensão de tração na camada mais externa do corpo de prova).

Apesar de não ser muito intuitivo, nosso pínus tem uma capacidade relativamente boa para ser utilizado em estruturas permanentes. Além da densidade, existem outras características que conferem ao pínus essa versatilidade.

Uma delas é a tratabilidade da peça, ou seja, é possível tratar 100% do volume da madeira, conferindo, assim, a longevidade necessária para a estrutura em questão. O pínus também é uma madeira que responde muito bem à colagem, podendo, assim, ser retirados os defeitos e se trabalhar com peças que tenham qualidade, combinando duas ou mais peças para atingir a resistência desejada.

Em suma, verifica-se que o assunto densidade é extenso, e que, para determinar qual a densidade ideal, precisa-se conhecer a aplicação

final do produto. Peças que serão destinadas ao uso estrutural idealmente devem ser de florestas mais velhas, senão o volume de madeira para atingir a classe de carga deve ser incrementado para atingir o mesmo valor.

Cultivo inteligente A Berneck cultiva florestas de pínus e teca de forma inteligente, para aproveitar o melhor da madeira, deixando o mínimo impacto para o meio ambiente. E, tanto no Brasil como no mundo, não existe norma para regulamentar a densidade perfeita da madeira.

O que existe é a normativa que regula o que será feito dela.

Para painéis revestidos, por exemplo, a densidade vai garantir a qualidade do móvel e seu uso adequado. E essas regras são definidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que normatiza a densidade adequada para cada tipo e espessura de painel reconstituído, como MDF, MDP ou HDF. Na fabricação dos painéis, a madeira em si é “descontruída” e “reconstruída” novamente, tendo-se o controle da densidade do produto final.

Por isso, entender sobre a densidade da madeira é condição sine qua non para o segmento. Mesmo que não existam regras para a densidade da árvore, a compreensão da densidade é fundamental para definir a qualidade do produto com que se quer trabalhar, para a aplicação dessa matéria-prima. Nesse caso, o destino e a aplicação da madeira são balizadores. E a densidade é um forte indicativo para saber se a madeira serve para fins estruturais ou não.

Fabricar materiais de qualidade não depende apenas da qualidade da árvore plantada, mas de todo um processo produtivo que respeita o meio ambiente, a sustentabilidade e o futuro, utilizando a tecnologia como aliada.

E todas as questões técnicas são levadas em conta em um processo produtivo de excelência e qualidade. Porque, dependendo do negócio, é preciso avaliar mais do que a espécie da árvore, é preciso saber quais partes da árvore serão utilizadas e para qual motivo. E isso depende de pessoas.

Essa cadeia produtiva é necessária para o trabalho. Ninguém faz nada sozinho. Até para a árvore crescer e atingir a maturidade e a densidade necessária para sua utilização, depende-se de fatores externos. Cercar-se de bons profissionais e ter um propósito firme e denso também é uma forma de conquistar os melhores resultados. n

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produtores

Opiniões

a densidade da madeira

e a rentabilidade produtiva

Uma das principais e mais discutidas características da madeira é a densidade, utilizada como parâmetro de controle, independentemente do setor. A literatura a define de forma simples: relação entre massa e volume. No entanto, o que observamos é uma importância ao longo da cadeia produtiva muito maior do que sua simples definição.

Diversos fatores podem influenciar no desenvolvimento da densidade, causando impactos nos processos relacionados à produtividade, qualidade e custos. Como exemplos, temos a espécie da árvore, o manejo utilizado durante seu cultivo e a idade de corte.

Quando utilizada para produção de celulose e papel, a madeira precisa atender a uma série de requisitos, de acordo com o produto final desejado. Muitas vezes, isso significa justamente o uso de uma madeira com maior densidade, visando obter, além de uma maior produtividade, fibras mais resistentes e em condições de serem trabalhadas mecanicamente durante o processo de refinação.

Madeiras mais densas dentro de uma mesma espécie e idade remetem a fibras mais robustas, com paredes mais espessas e lúmens com diâmetros menores, oriundas de períodos e fases específicas de crescimento das árvores ou de fatores relacionados ao clima, manejo ou outras intempéries.

Considerando que nessas condições temos fibras mais “fortes” e indicadas para papéis que precisam de uma resistência específica, como o rasgo, por exemplo, é natural buscarmos cada vez mais esse tipo de matéria-prima durante a produção de celulose, pois, além de resistência, também teremos um maior rendimento, com mais madeira para um mesmo volume nos digestores, obtendo aumento de produtividade durante o processo de cozimento.

Por outro lado, quando a especificação principal de um papel não depende de fibras tão robustas, as condições citadas acima acabam agindo como um fator negativo e sendo um limitante para o ganho de rendimento.

é preciso conhecer a fundo as principais características e especificações do produto final que são impactadas pela densidade, além de monitorar a madeira antes de ela ser processada e consumida e ajustar as condições de fabricação para contornar os desvios "

Robert David Friesen Gerente de P&D Industrial na Irani Papel e Embalagem

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A melhor escolha para o desenvolvimento de negócios baseado em Ativos Florestais Conte com a IMA como sua parceira para desenvolver novos negócios.

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Gestão Florestal O uso de madeiras mais densas, nesse caso, faz com que essa sua característica compita com a real necessidade do produto final.

Além das questões já citadas, temos também o limitante custo, uma vez que a porção mais densa da árvore geralmente está localizada em sua base, onde o diâmetro é maior e também apresenta maiores proporções de madeira adulta. Essas características acabam sendo um atrativo para a comercialização da madeira como material sólido, em forma de toretes, que, na maioria das vezes, traz uma geração de receita maior.

Considerando que a densidade tem impacto tanto nas características do produto final como no processo produtivo, conhecer e monitorar a qualidade da madeira antes de ser processada se torna um fator preponderante para prevenir variações ou possibilitar ajustes no decorrer de sua fabricação.

Dessa forma, evitam-se perdas e consequente aumento dos custos. Em situações em que mais de um tipo de produto é fabricado, até mesmo trocas de fabricação antecipadas podem ser realizadas para evitar perdas desnecessárias. Para fazer esse monitoramento, é indicado fazer coletas de amostras represen-

tativas na floresta previamente ao período de corte e realizar análises em laboratórios específicos para obter as informações necessárias para a fábrica segregar e usar essa madeira, de forma a reduzir os impactos nos processos subsequentes. Ensaios correlacionando valores de densidade com as principais especificações do produto final também são ferramentas importantes, já que permitem esse ajuste na receita de madeira e possibilitam descobrir qual seria a madeira ideal para o produto que está sendo fabricado. Estruturar um laboratório para determinação da densidade dentro da fábrica também é uma ótima alternativa, uma vez que os equipamentos necessários são relativamente simples, e, geralmente, já existe um local destinado a análises diversas dentro das empresas.

De forma geral, é preciso conhecer a fundo as principais características e especificações do produto final que são impactadas pela densidade, além de monitorar a madeira antes de ela ser processada e consumida e ajustar as condições de fabricação para contornar os desvios. Essas são algumas das diretrizes importantes que podem ser adotadas para um processo produtivo rentável. n

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produtores

a origem e o tratamento da variação da densidade básica É incontestável a importância da densidade básica (DB) da madeira de Eucalyptus para a produção de celulose. A literatura descreve inúmeros efeitos dessa variável no processo de produção e nos produtos das diferentes fábricas do Brasil e do exterior. Sabe-se, hoje, que, para o planejamento de construção de uma nova fábrica de celulose, é preciso haver um casamento perfeito entre a qualidade de madeira (QM) disponível, tanto para o início da produção, como para o futuro abastecimento, com a tecnologia a ser adotada na indústria.

A DB será a principal variável dessa QM, já que, além de ajudar a definir as especificações dos novos equipamentos, ela será fundamental para predizer qual será o consumo específico do principal insumo na futura fábrica.

O território brasileiro, assim como as áreas da própria Suzano, em função da diversidade edafoclimática, possui plantios de diferentes espécies/procedências e clones de Eucalyptus, com predomínio do híbrido de E. grandis x E. urophylla. Esse híbrido, em função da maior ou menor carga genética de um dos genitores, pode ter sua DB variando de 350 a 600 kg/ m³. É de conhecimento que as procedências de E. grandis originadas de regiões mais ao sul da Austrália (ex. Coffs Harbour), em clima mais ameno, entregam DBs mais baixas, enquanto E. urophylla da Ilha de Flores na Indonésia (menores altitudes e temperaturas mais elevadas) apresentam DBs mais altas. Além disso, um mesmo clone desse híbrido pode ter sua variação da DB ao longo do território brasileiro, tendo uma elevação dessa variável quando plantado em latitudes mais baixas. Essa variação de latitude também altera as características morfológicas e químicas, o que proporciona, nas áreas da Suzano e para um mesmo clone, o aumento da espessura da parede da fibra, a redução do diâmetro do lúmen e o crescimento do teor de extrativos, sempre que o plantio sai do Trópico de Capricórnio e vai em direção ao Equador.

Hoje, a densidade básica também é a principal variável de qualidade da madeira para seleção de clones no programa de melhoramento genético do setor de celulose "

Aguinaldo José de Souza Especialista em Tecnologia da Suzano

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Opiniões Interação Genótipo x Ambiente x Produto Print & Write x Tissue (processo x clientes)

Specialties

Energy

PI norte PA leste MA oeste TO norte BA BA sul ES ES norte TLS MS leste MG MG Oeste SP centro SP sul RS sul DB/ I. Runkel

Interação G X A gera diferentes madeiras que propiciam diferentes produtos, após processo industrial

O principal objetivo da área de melhoramento genético de uma empresa de papel e celulose, em relação à DB, é ir além da busca da melhor interação genótipo x ambiente voltada para o volume, ou seja, não basta alcançar a máxima produção de madeira por hectare, é preciso complementar com a interação madeira x processo x produto. Hoje, a DB também é a principal variável de QM para seleção de clones no programa de melhoramento genético do setor de celulose, já que ela tem boas correlações com outras variáveis importantes para o processo e para o produto. Na Suzano, em função da localização, tecnologia das fábricas com suas florestas dedicadas e das necessidades dos clientes, o programa de melhoramento genético foi se moldando em relação à DB. O E. grandis de Coffs Harbour, com baixa DB, foi melhorado especialmente para ter alta produtividade para as fábricas de papel de imprimir e escrever em São Paulo, enquanto o híbrido E. grandis x E. urophylla, com DBs mais altas, foi melhorado e direcionado principalmente à produção de celulose de mercado para tissue nas demais localidades. Desde a recomendação de clones para o plantio anual, esse voltado para uma determinada unidade industrial, é fundamental que não haja grandes amplitudes de variação na DB (ex. entre 450 e 550 kg/m³), uma vez que essa madeira, no futuro, com essa amplitude e em altos percentuais de cada classe, poderá entrar na fábrica num mesmo dia.

Se isso ocorrer, haverá sérias complicações para o processo e para a qualidade do produto. A área de planejamento do abastecimento (ex. PCP) tem a função de cuidar para que a DB chegue diariamente, nos caminhões, até a fábrica, com a melhor uniformidade e a mais baixa amplitude possível, ou, no mínimo, dentro de uma distribuição normal (curva de Gauss), de forma a permitir e garantir a cadência das DBs extremas. A Suzano possui 3 indicadores importantes para controlar a variação da DB ao longo do mês, sendo eles: Range (amplitude diária), Coeficiente de Variação (mensal e diário) e Fator U (controle da distribuição normal diária). Devido à complexidade desse planejamento e controle do abastecimento de madeira, desde 2019, a Suzano vem desenvolvendo projetos de melhoria via otimização digital, os quais implantaram e padronizaram esses 3 indicadores para todas as unidades da empresa.

A DB, além de ser a principal variável da QM para produção de celulose e ter correlação com características morfológicas e químicas, também é uma importante variável para os modelos matemáticos, quando associada a outras variáveis silviculturas e de QM, visando predizer propriedades físicas, como bulk, índice de tração e “drenabilidade” (oSR). Essa importância da DB para a Suzano exige um grande esforço da empresa para se obterem informações em quantidade e confiabilidade exigidas pelos diferentes processos. ;

23

Q

Índice

Opiniões

produtores São 3 diferentes avaliações de DB feitas na Suzano: a) DB P&D: análise feita para a área de melhoramento genético a partir de testes e experimentos, em diferentes idades, para fins de seleção de clones; b) DB Operacional: calculada pela área de planejamento florestal a partir de modelos e tabela de referência de clones operacionais para fins de abastecimento de madeira;

c) DB de Inspeção: feita nos cavacos, após a entrega da madeira, pela área de qualidade industrial, visando confirmar a DB planejada.

Atualmente, na empresa, novos aprimoramentos estão sendo feitos para essas 3 avaliações, destacando o uso do NIR, amostragem não destrutiva, modelagem matemática e otimização digital para interação madeira x processo. n

Interação Genótipo x Ambiente

I. Runkel x Bonding

Eucalyptus Suzano

DB alta Extrativos altos Hemicelulose baixa

E. brassiana P. N. Guine E. urophylla Timor e Flores

E. brassiana Cape York E. grandis Atterton E. grandis C. Harbour E. Globulus Vitória e Tasmânia

Fonte: Flores et al. 2016

DB baixa Extrativos baixos Hemicelulose média

DB Alta Extrativos baixos Hemicelulose alta

Fonte: Milanez 2007

Variações na Qualidade da Madeira

Mínimo

Causas de Variação nos Plantios • Materiais Genéticos • Idade • Ambiente Variação Local Variação Sazonal e Cíclica Variação Manejo (Local x Tempo) • Interação entre os fatores acima Decisões Estratégicas: Silvicultura + Tecnologia

Máximo

Limites de “Desejo” Industrial

DBX1 RDX1 IRX1 RSPX1

Disponibilidade de Madeira nos Plantios Florestais (Base Cadastral)

Decisões Estratégicas: Tecnologia x Processo + Produto x Mercado

Produção x Produtividade x Qualidade x Custo + Socioambiental = Sustentabilidade

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DBX2 RDX2 IRX2 RSPX2

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Índice

produtores

o impacto do melhoramento genético Desde o início do melhoramento de Eucalyptus, os caracteres de crescimento ficaram em evidência. A constatação de que híbridos de espécies diferentes potencializavam a obtenção de progênies produtivas, somada a evolução das técnicas de clonagem, fez com que as empresas obtivessem grandes incrementos iniciais, permitindo que se mantivessem estagnadas nessa linha de desenvolvimento por certo tempo. Quando novos avanços em produtividade foram requeridos, a busca por melhoria das propriedades tecnológicas da madeira foi evidenciada.

Por sua importância para os processos de produção industrial, tanto de carvão vegetal quanto para celulose, a densidade da madeira recebeu certa atenção, o que contribuiu para seu maior conhecimento. Já há algum tempo, sabemos que essa característica quantitativa apresenta herança aditiva, ou seja, as progênies (plantas obtidas por cruzamento) apresentarão valores que podem variar do menor valor até o maior valor dos progenitores (parentais cruzados para obtenção das progênies).

No melhoramento para a densidade da madeira, tanto para sua redução quanto para seu incremento, já fica clara uma oportunidade, o cruzamento de progenitores díspares pode ser utilizado para obter avanços mais significativos na direção desejada. Subsequente uma avaliação e seleção das progênies eficiente, possibilitará o sucesso da ação implementada.

Por sua importância para os processos de produção industrial, tanto de carvão vegetal quanto para celulose, a densidade da madeira recebeu certa atenção, o que contribuiu para seu maior conhecimento.

Brígida Maria dos Reis Teixeira Valente

Coordenadora de Melhoramento e Biotecnologia da Eldorado

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na densidade

No decorrer do meu trabalho, conduzindo estratégias de melhoramento, foram avaliados diversos experimentos, e, por vezes, caracteres da madeira possuíam herdabilidade mais alta que caracteres de crescimento, demonstrando novamente que é possível implementar estratégias de melhoramento com grandes chances de sucesso.

Acredito que o setor que apresentou o maior desenvolvimento em caracteres da madeira foi o setor de carvão vegetal para o setor siderúrgico. Como as características do carvão vegetal estão mais claramente ligadas às características da madeira, essa demanda ficou mais evidente e impulsionou a implementação de estratégias de melhoramento, avaliação e seleção para esse fim. É possível evidenciar esse incremento no gráfico em destaque na página seguinte.

Ele mostra a densidade média de clones selecionados em estratégias de melhoramento em prática, em duas empresas: a Empresa 1, do setor de carvão vegetal, e a Empresa 2, do setor de celulose. Essas fases mostram resultados para a densidade, obtidos com a mudança em estratégias de melhoramento genético em ambas as empresas.

Na primeira fase, as empresas ainda buscavam o incremento apenas de crescimento volumétrico, e as espécies que compunham as estratégias eram basicamente E. grandis, E. urophylla e E. saligna. Como mencionado anteriormente, foi uma fase de ganhos relevantes em produtividade.

Já na segunda fase, observamos um incremento significativo na Empresa 1. Nesse momento, eram colhidos os primeiros frutos da inserção de outras espécies nas estratégias de melhoramento, buscando a melhoria da qualidade da madeira para carvão vegetal. A espécie que impulsionou esse resultado foi

Opiniões DENSIDADE MÉDIA DE CLONES

Densidade (kg/m3)

700 650

Empresa 1 (carvão) Empresa 2 (celulose)

600 550 500 450 400 350

1

2

3

4

E. camaldulensis, utilizado em cruzamentos controlados com E. grandis e E. urophylla.

Essa estratégia ainda impulsionou ganhos em clones selecionados na terceira fase. Na terceira fase da Empresa 1, foram selecionados os primeiros clones híbridos de três espécies (tricross) e também clones com outras espécies, como E. pellita.

A Empresa 2 começou a desenvolver estratégias com outras espécies para qualidade da madeira mais tardiamente, mas, como podemos observar, já na terceira fase, apresentou clones com densidades muito próximas às da Empresa 1. O fator que favoreceu essa empresa foi a sua localidade, que permitia utilizar uma gama de espécies diferentes da Empresa 1.

As espécies utilizadas apresentavam alto potencial para agregar densidade, entre elas: E. globulus e E. dunnii.

Na quarta fase do gráfico, a Empresa 1 apresentou relevante aumento, pois era marcada, nesse momento, a saída de clones das estratégias do gênero Corymbia. Com a necessidade cada vez maior de aumentar a produtividade em carbono por hectare, a Empresa 1 voltou a direcionar energia no desenvolvimento de híbridos de espécies desse gênero, que possuíam alto potencial para agregar densidade. É importante destacar que as diferenças no gráfico não apontam inferioridade ou superioridade entre as empresas, mas sim as diferenças entre as estratégias de melhoramento implementadas e os resultados obtidos.

Fica claro que as estratégias de melhoramento desenvolvidas por ambas as empresas foram relevantes para o incremento em densidade da madeira e que possuem alto potencial para capitalizar ganhos nos processos produtivos e industriais, tanto para carvão vegetal quanto para celulose. Torna-se estratégico para as empresas do setor florestal manter sempre alinhados os objetivos de longo prazo do negócio com as estratégias de melhoramento implementadas. n

E. urophylla

C. torelliana x C. citriodora

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Índice

produtores

a evolução das florestas plantadas e a densidade da madeira Quando estudamos a evolução das plantas utilizadas na agricultura, podemos observar a enorme diferença das características morfológicas das plantas que cultivamos atualmente para aquelas que eram coletadas ou cultivadas de forma primitiva. Isso ocorre não apenas em fatores de volume produzido, mas também por apresentarem características totalmente diferentes de sabor, conteúdo nutricional e adaptabilidade. Podemos citar como exemplo a cultura do milho, na qual há informações de que as espigas primitivas (até 10.000 AC) possuíam uma dúzia de grãos, muito diferente dos dias atuais, quando se podem alcançar milhares de grãos. Podemos dizer que são plantas totalmente diferentes, no porte e nas características morfológicas, além de o sabor do milho primitivo provavelmente ser irreconhecível comparado com os atuais.

Apesar da domesticação das plantas pela agricultura ser datada de milhares de anos atrás, no caso do cultivo de árvores para produção de madeira, é muito mais recente, podendo ser consideradas as iniciativas mais próximas ao conceito que temos hoje de florestas plantadas apenas nos séculos XVIII e XIX. Portanto podemos afirmar que a busca por aumento na produção de madeira e na melhoria nas características das árvores com finalidade energética ou produção industrial possui pouquíssimos ciclos de cultivo e de melhoramento (talvez menos de 10 ciclos), enquanto, na agricultura, temos milhares de ciclos (provavelmente mais de 5 mil ciclos para o milho). Temos ainda que considerar que, inicialmente, em florestas, por longos anos, a busca foi por características como adaptabilidade em locais diferentes, e não necessariamente para a evolução das espécies.

No Brasil, quando foram iniciados os plantios florestais com os gêneros Eucalyptus e Pinus, o foco também foi dado para introdução de diferentes espécies e variedades, buscando-se adaptabilidade, volume de produção e caracterização da madeira para os diferentes usos.

Apenas quando essas etapas estavam mais avançadas é que se intensificou a busca por melhorias nas características mais específicas da madeira.

O Brasil foi pioneiro na utilização de florestas plantadas para o uso total na produção de chapas, onde foi possível colocar, no mercado internacional, produtos de qualidade superior, além da homogeneidade entre unidades e lotes, o que garantia o atendimento das expectativas dos clientes. "

Jonas Felipe Salvador Gerente de Desenvolvimento Florestal da Dexco

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Opiniões Podemos considerar que, a partir dos anos 1960 e 1970, durante intensificação dos plantios florestais, posteriormente seriam utilizados para abastecimento industrial, que o olhar para dentro da árvore ganha maior importância do manejo florestal.

Nesse sentido, é possível concluir que ainda pouco se avançou na densidade da madeira através do melhoramento genético e do manejo florestal, apesar de essa característica ter alta herdabilidade. O que é feito (e muito bem-feito) na maior parte dos casos é uma excelente triagem, através da seleção de espécies e materiais genéticos, com as melhores características e sua replicação através da clonagem.

A densidade da madeira ganha maior importância quando o olhar é voltado para duas vertentes complementares: 1) aumento da massa produzida por hectare, onde a densidade é característica fundamental para seu alcance; 2) melhoria da qualidade da madeira, visando ao aumento do poder calorífico e rendimento industrial.

Atualmente, quando olhamos para áreas que já possuem diversos ciclos de plantios de eucalipto consolidados, onde a produtividade potencial em volume é atingida frequentemente, é importante que o programa de melhoramento passe a trabalhar bastante focado no aumento de massa através do aumento da densidade da madeira e, eventualmente, mantendo-se o volume. Cada vez mais frequente, o desafio para essas áreas é não perder produtividade e ganhar em qualidade da madeira frente aos fatores de restrição impostos, como alterações de ciclo climático e ocorrência de pragas e doenças.

A densidade da madeira e a produção de painéis: Os painéis de madeira reconstituída foram criados originalmente a partir do aproveitamento de resíduos vegetais, sejam agrícolas ou de serragem de madeira ou de partes menos nobres das árvores, como ponteiros e costaneiras. Apesar de parecer um destino interessante para materiais de baixo valor agregado, quando falamos sobre o uso de resíduos agrícolas ou florestais para fabricação dos painéis da atualidade, como o MDF (Medium Density Fiberboard), DENSIDADE BÁSICA COM CASCA DO GRUPO DE CLONES COMERCIAIS AO LONGO DOS ANOS (KG/M³) 460 450 440 430 420 410 2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

400

HDF (High Density Fiberboard) e MDP (Medium Density Particleboard), resulta em produtos acabados de menor qualidade e heterogêneo, além de originar inúmeros desafios para o processo fabril.

O Brasil foi pioneiro na utilização de florestas plantadas para o uso total na produção de chapas, onde foi possível colocar, no mercado internacional, produtos de qualidade superior, além da homogeneidade entre unidades e lotes, o que garantia o atendimento das expectativas dos clientes.

Ao longo dos anos, pouco se aprofundou nos estudos para se entender quais são as características ideais na madeira para a produção de painéis. A principal característica e que se tem melhor conhecimento sobre os impactos no rendimento fabril é a densidade da madeira. À semelhança do setor de celulose e papel, que aprofundou o entendimento do teor de ligninas, glucanas e xilanas, o impacto de extrativos vegetais, o rendimento da madeira no cozimento industrial, assim como o impacto no consumo de insumos químicos nas fábricas de acordo com características da madeira, com certeza, apresentam impactos significativos no custo de produção de painéis, seja por rendimento, seja pelo consumo de resinas.

A densidade da madeira se comporta de forma um pouco diferente para a produção dos painéis de MDF, HDF e MDP. Para o MDF e o HDF, onde a madeira é transformada em fibras antes da prensagem, a densidade da madeira tem pouca influência na densidade final do painel, pois, no processo fabril, é possível se controlar a densidade das fibras, dentro de um certo range. Nesse caso, a densidade da madeira tem papel fundamental para o rendimento fabril, onde quanto maior a densidade da madeira, maior será o rendimento industrial. Para o MDP, onde a madeira é transformada em partículas antes da prensagem, a densidade da madeira tem maior relação com a densidade final do painel, pois as partículas conservam a densidade original da madeira.

Na floresta, muito se faz para o aumento da densidade da madeira, principalmente com ações de melhoramento genético. Com a utilização mais intensiva da clonagem, foi possível obter maior velocidade no ganho em densidade da ;

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Índice

produtores

Opiniões

madeira através da replicação dos melhores foclimáticas, dos materiais genéticos e do maneindivíduos, maior previsibilidade das caractejo florestal, os desafios maiores são em não se rísticas da madeira e a realização de cruzamenperder produtividade, focando em manter o potos direcionados para ganho de densidade e tencial produtivo das áreas e buscar continuamassa. No gráfico da página anterior, podemos mente o aumento da densidade da madeira para fazer uma estimativa do ganho em densidade ganhos em massa, além de outras características da madeira pela adoção de plantios clonais em que resultarão em ganhos industriais. florestas da Dexco no estado de São Paulo. Em Quando comparamos as florestas com cul2004, como referência, podemos observar a turas agrícolas como a do milho, na qual, em densidade da madeira dos materiais genéticos milhares de ciclos de evolução, levaram a prorecomendados em plantio seminais. Nos dedutividade e a qualidade inimagináveis no pasmais anos, é possível observar uma média sado, como podemos nos provocar para a evosimples da densidade básica da madeira dos lução das árvores plantadas na densidade da clones recomendados para plantios comermadeira? Quais são as técnicas que podemos ciais. Entre 2004 e 2021, podemos observar inovar para aceleramento no ganho de densium aumento de 10% em densidade média da dade da madeira, massa e volume por hectare madeira nos materiais comerciais. No horisem perder a qualidade e a sustentabilidade dos zonte de ciclo florestal, é um período basplantios? Cada vez mais, os desafios referem-se tante curto para tamanho ganho. ao olhar do processo como um todo: do melhoNesse mesmo período, o ganho de produtiramento genético à superação das expectativas vidade em volume em IMA (incremento médio do consumidor final dos produtos gerados peanual) em áreas comerciais, determinada pelo las florestas plantadas, passando pelo adequainventário florestal contínuo, foi de aproximado manejo florestal. Os profissionais florestais damente 16%. A combinação desses dois fatores deverão buscar, cada vez mais, o conhecimenleva também à conclusão para um substancial to dos processos fabris e da integração com os aumento da massa de madeira por área. Para times industriais e comerciais, com o objetivo áreas plantadas no estado de São Paulo, onde se de identificar oportunidades na floresta para o 0123tem 425350bastante ÿ03711 conhecimento das condições 5308931950edaÿ9ÿ

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produtores

Opiniões

múltiplas utilidades

da densidade da madeira

A densidade (básica) da madeira é peça-chave na estratégia de otimização da produção de fibras e na transformação dessas fibras em celulose branqueada. Portanto o conhecimento aprofundado a respeito dessa característica da madeira e de sua correta aplicabilidade nos procedimentos operacionais é um dos caminhos para a melhoria dos indicadores de performance dos processos de produção de madeira e de celulose branqueada de eucalipto.

Dentre os fatores que têm forte impacto na densidade básica da madeira - DB (massa seca de determinado volume de madeira dividido pelo seu volume saturado), podemos citar: 1: Material genético: dentre alguns dos materiais mais utilizados para a produção de celulose, os clones originados de E. grandis apresentam os menores valores de DB, os de E. urophylla têm valores intermediários, e os de E. globulus, os maiores valores. Entre os materiais híbridos, como os urograndis, a variabilidade da DB é elevada; 2: Idade do plantio: a DB da madeira aumenta com a idade do povoamento; 3: Ambiente de cultivo: a madeira cultivada em regiões de menor estresse hídrico, térmico e nutricional apresenta menores valores de DB.

A adoção efetiva de estratégias que permitam a redução da variabilidade diária da DB da madeira utilizada pela fábrica tem se mostrado extremamente importante na melhoria da estabilidade do processo de produção de celulose " Fernando Palha Leite Coordenador P&D Florestal da Cenibra

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Outros fatores, como o espaçamento de plantio e o tipo de manejo (alto fuste ou talhadia), impactam, de forma pouco significativa, a DB da madeira. A aplicabilidade de informações dessa natureza (fatores que afetam a DB) deve acontecer em várias etapas do processo, desde a seleção de clones para plantio comercial até a definição dos critérios mais adequados para a segregação de madeira para o abastecimento da fábrica.

Na seleção de clones, a utilização de índices de produtividade que agreguem os valores de DB e também outras variáveis, como rendimento depurado e consumo de reagentes no branqueamento, é muito mais adequada do que a simples utilização do crescimento volumétrico como critério de seleção. Os critérios adotados na seleção de clones no programa de melhoramento genético da Cenibra buscam o aumento dos valores da DB associado a uma baixa variabilidade dessa característica entre os clones comerciais da empresa.

Análises mais confiáveis do custo de produção da madeira também são possíveis quando agregamos informações de DB, uma vez que essa variável é determinante na estimativa da real produtividade de fibras e pode impactar o custo transporte da madeira.

Outra etapa do processo onde a aplicabilidade das informações de DB pode ser um grande diferencial é na definição das estratégias de segregação do abastecimento de madeira a ser processada na fábrica. Em função da grande quantidade de fatores que impactam a DB, é natural que exista grande variabilidade dessa característica na madeira disponível para ser processada na fábrica.

A adoção efetiva de estratégias que permitam a redução da variabilidade diária da DB da madeira utilizada pela fábrica, implementada pela Cenibra desde 2014, tem se mostrado extremamente importante na melhoria da estabilidade do processo de produção de celulose, além de reduzir perdas de produção e otimizar o consumo de reagentes ao longo do processo.

A fundamentação dessa estratégia adotada pela empresa é baseada na segregação da madeira, de modo a atender a um limite de especificação do coeficiente de variação diário (CV) da DB. Para o cálculo dessa variável, cada composição de transporte de madeira (rodoviário ou ferroviário) é considerado uma unidade amostral. Na implementação dessa estratégia, é necessária a realização, com antecedência, do “inventário” da DB da madeira de todos os talhões que vão suprir a madeira para a fábrica no ano seguinte.

A partir dessa informação, todo o planejamento de transporte é realizado visando atender as premissas dessa estratégia (CV da DB diário abaixo de um limite de especificação definido). Sistemas de suporte foram desenvolvidos para acompanhamento horário dessa variável (CV da DB), permitindo adequações, via utilização de madeira dos pátios (com características dentro da especificação demandada) quando há alguma tendência de não atendimento às especificações somente com a madeira utilizada no abastecimento direto (campo/ picador). A operacionalização dessa estratégia, transformando conhecimento em valor para a empresa, foi possível, a partir do trabalho em sinergia realizado entre várias áreas da empresa (pesquisa, planejamento, logística florestal, TI e produção industrial).

Conclusivamente, podemos afirmar que o conhecimento e o adequado uso das informações relativas à DB da madeira são essenciais, tanto em análises aparentemente mais simples, como a comparação da produtividade de plantios entre regiões, entre clones, etc., e também na elaboração de estratégias mais complexas, como na definição dos critérios de segregação da madeira, visando à otimização da performance do processo de fabricação de celulose branqueada. n

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Índice

produtores

o impacto das condições climáticas

na densidade

O Brasil possui alta diversidade de condições ambientais, e o seu território é classificado em até 12 tipos climáticos, com variação em suas características, desde locais úmidos a secos, tropicais a temperados e com distintas sazonalidades entre as estações do ano. Os climas predominantes no Brasil são os tropicais, seguidos de climas subtropicais e uma parte menos expressiva com clima seco.

Além da diversidade climática existente no Brasil, o mundo tem passado por um cenário de mudanças climáticas, em que a tendência é um aumento global de temperatura e déficit hídrico. Nesse contexto, com a finalidade de manter as florestas plantadas de eucalipto com produtividade e qualidade de madeiras ideais aos objetivos da indústria florestal, há urgência de se conhecerem as estratégias utilizadas pelas diferentes espécies e materiais genéticos, pois, somente assim, será possível o direcionamento eficiente durante a etapa de escolha adequada para o plantio.

O fuste das árvores apresenta relações funcionais um tanto quanto distintas, em que, mesmo quando desempenham papel de condução da água para sobrevivência das árvores, são responsáveis pela sua sustentação mecânica. Nesse sentido, quando os plantios são submetidos às condições climáticas contrastantes e que inferem situações de estresses às plantas, estratégias de modificações no arranjo anatômico são as mais significativas e refletem diretamente sob a densidade básica da madeira. Clones de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, em resposta à exposição em locais com menores disponibilidades hídricas, utilizaram estratégias anatômicas da diminuição de diâmetro e área de vasos e aumento na espessura das paredes de fibras, com a finalidade de garantir a segurança hidráulica, otimizando a utilização da menor quantidade de água disponível e garantir a resistência à embolia nos vasos condutores.

Essas adaptações anatômicas com menor quantidade de espaços vazios (vasos condutores) e maior de materiais lenhosos (paredes de fibras) refletem na maior densidade básica da madeira e sugerem que materiais genéticos que apresentam maior tolerância a menor disponibilidade hídrica tendem a possuir madeira mais densa. Seguindo essa lógica, é preciso ressaltar que a influência das condições climáticas na densidade da madeira perpassa desde as alterações anatômicas até a produtividade das florestas.

Além da diversidade climática existente no Brasil, o mundo tem passado por um cenário de mudanças climáticas, em que a tendência é um aumento global de temperatura e déficit hídrico. "

Sofia Maria Gonçalves Rocha

Pesquisadora do Núcleo de Pesquisa em Qualidade da Madeira da Universidade Federal do Espírito Santo e Técnica Florestal da Eldorado

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Opiniões As modificações na densidade da madeira, motivadas pelas variações climáticas, nem sempre apresentam tendências lineares com a produtividade, e, principalmente, cada material genético pode adotar estratégias distintas, de acordo com sua interação com as variáveis meteorológicas. Esse cenário é exemplificado pela observação da interação da densidade básica da madeira de dois clones plásticos com as variáveis meteorológicas de 11 locais que possuem condições climáticas distintas no Brasil, conforme mostra a figura em destaque.

Ao passo que o Eucalyptus grandis apresenta correlações mais fracas entre a densidade básica e as variáveis meteorológicas, o Eucalyptus urophylla apresenta forte correlações, o que sugere que a densidade básica desse clone é fortemente modificada pelas variações climáticas.

Outro ponto importante é que, enquanto o E. grandis sugere que há um aumento na densidade básica da madeira em locais com maiores temperaturas e déficit hídrico, para o E. urophylla (AEC 144), altas temperaturas e déficit hídrico, em algumas situações, ocasionam a diminuição na densidade básica da madeira. Esse resultado ilustra, de forma clara, que nem sempre locais mais secos e quentes inferem em plantios menos produtivos com madeiras mais densas, sendo necessário conhecer as tendências intrínsecas de cada material genético.

A combinação entre a produtividade volumétrica de uma floresta e a densidade básica de sua madeira origina a estimativa de biomassa da madeira de um povoamento, sendo essa a variável que atrai a indústria de transformação.

Nesse sentido, é preciso analisar se, de acordo com a finalidade industrial, a diminuição volumétrica de madeira, ocasionada pela condição climática do ambiente, pode ser compensada pela produção de biomassa, impulsionada pelo acréscimo de densidade básica na madeira. Observamos essa compensação em pesquisa realizada com um clone de E.grandis x E.camaldulensis avaliado entre cenários úmido e subúmido, onde houve uma diminuição de 27% da produção volumétrica e acréscimo em 9% na densidade básica da madeira, o que resultou em uma diferença não significativa na produção de biomassa, igualando-a entre os dois cenários.

Visto que a influência do clima na densidade da madeira de eucalipto é uma resposta clone-específica e que não se pode determinar uma linearidade entre as condições climáticas, produtividade e densidade da madeira, o foco da pesquisa florestal tem sido voltado aos entendimentos de como a densidade básica da madeira de diferentes materiais genéticos se modifica frente a distintos cenários climáticos e quais os impactos na madeira como matéria-prima. Essa tem sido uma ferramenta promissora e vem ganhando espaço nos programas CORRELAÇÕES DE PEARSON ENTRE A DENSIDADE BÁSICA de aprimoramento genético florestal, DA MADEIRA E AS VARIÁVEIS METEOROLÓGICAS pois as novas fronteiras de expansão florestal têm apresentado condições A1 - E. urophylla DB T Ppt UR RS DB DPVmax DEF SazT SazPpt mais áridas, e é urgente selecionar -0,76 0,38 0,014 -0,57 -0,60 -0,60 0,69 -0,47 1 1 materiais genéticos que atendam à deDB 0,8 0,8 DB manda em produtividade de madeira, 0,6 0,6 T DPVmax 0,4 0,4 mas com densidade em faixas ideais de -0,76 -0,60 0,2 0,2 acordo com o objetivo da indústria. n DEF Ppt 0

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DB 1 0,8 0,6 0,4 0,2

Ppt -0,59

DB

0

-0,4

RS 0,09

-0,8

-0,6

-1

SazT 0,01

SazPpt -0,15

1 0,8 0,6

DPVmax 0,41 DEF 0,29

-0,2

UR -0,44

DPVmax DEF 0,41 0,29

0,4 0,2 0 -0,2

SazT 0,01

-0,4

SazPpt -0,15

-0,8

-0,6

-1

O Gráfico mostra as Correlações de Pearson entre a densidade básica da madeira e as variáveis meteorológicas para clones de Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis aos 4 anos de idade.

DB: Densidade básica da madeira (g.cm3); T: Temperatura (°C); Ppt: Precipitação anual (mm.ano-1); UR: Umidade relativa média (%); RS: Radiação solar (Mj.m-2.dia-1); DPVmax: Déficit de pressão de vapor máximo (kPa.dia-1); DEF: Déficit hídrico (mm.ano-1); SazT: Sazonalidade da temperatura (°C); SazPpt: Sazonalidade da precipitação (mm.ano-1).

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cientistas e especialistas

o impacto da densidade na qualidade

do carvão vegetal O Brasil possui aproximadamente 9 milhões de hectares de florestas plantadas, e 12,6% desse total é destinado à siderurgia a carvão vegetal. Em 2020, foram produzidas mais de 6 milhões de toneladas de carvão vegetal, sendo 94% oriundas de madeira de florestas de eucalipto. Estima-se que mais de 60% dessa produção provém de pequenos e médios produtores, e o restante, produzido pelas empresas integradas. Os principais consumidores são os produtores de ferro-gusa e aço (73,52%), ferro-ligas e silício metálico (10,95%) e os setores residencial e comercial (12,26%), sendo os outros 3,27% destinados a outros usos.

Não há dúvidas da importância do segmento de carvão vegetal para o setor florestal e sua contribuição para o PIB nacional principalmente o mineiro, visto que a maior produção e consumo ocorre dentro do estado de Minas Gerais. Cabe ressaltar que a utilização do carvão vegetal na produção de ferro-gusa, ligas metálicas e silício metálico contribui para a redução da emissão de gases de efeito estufa, além de reduzir a dependência de combustíveis fósseis, especialmente do carvão mineral, o seu principal concorrente.

A expressividade dos números, por sua vez, evidencia os desafios da produção de carvão vegetal, independentemente da escala, pois o rendimento gravimétrico e a qualidade do produto são extremamente dependentes da matéria-prima e do processo produtivo. Na pirólise lenta, também conhecida como carbonização, ocorre a decomposição térmica da madeira, na ausência ou presença controlada de oxigênio, em temperaturas finais,

O Brasil possui 9 milhões de hectares de florestas plantadas, e 12,6% desse total é destinado à siderurgia a carvão vegetal. "

Bárbara Luísa Corradi Pereira e Angélica de Cássia Oliveira Carneiro Professora da Faculdade de Engenharia Florestal da UF do Mato Grosso e Professora do Dpto. de Engenharia Florestal da UF de Viçosa, respectivamente

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Opiniões medidas na copa, que variam de 300 a 380 ºC, dependendo do tipo de forno.

Essas condições promovem a degradação dos constituintes menos estáveis termicamente, hemiceluloses e celulose, e, assim, há uma perda muito grande de massa lenhosa, além da redução do volume inicial. Consequentemente, a densidade e a resistência mecânica do carvão vegetal são menores em comparação à madeira.

Para minimizar tais impactos, maiores teores de lignina, menor relação siringil/ guaiacil e maior percentual de celulose cristalina são desejáveis, pois contribuem para menor taxa de perda de massa e, consequentemente, maior rendimento gravimétrico e maior densidade final na massa do carvão vegetal.

Faz-se necessário destacar a densidade básica da madeira, que se relaciona positivamente com a produtividade dos fornos de carbonização, em função de se enformar mais massa por unidade de volume e também com a densidade do carvão vegetal e sua resistência. É fato que a baixa resistência mecânica à compressão e a alta friabilidade, quando submetidas à abrasão, compressão e queda são os principais fatores limitantes na utilização do carvão vegetal como substituto do coque. Isso mostra a necessidade de se ter madeiras provenientes de materiais genéticos mais densos, além do maior controle do processo de carbonização, visto que a temperatura, o tempo de residência e a taxa de aquecimento também influenciam nessas propriedades do carvão vegetal.

A densidade básica da madeira é o resultado, principalmente, de uma complexa combinação dos seus constituintes anatômicos, que se correlacionam com várias outras propriedades da madeira.

Já são bem conhecidos os fatores que afetam a densidade básica da madeira, tais como espécie, posição na árvore (radial e longitudinal), tratos silviculturais, idade, condições edafoclimáticas, dentre outros, os quais estão atrelados, diretamente, às taxas de crescimento. E deve-se levar em consideração, também, o efeito dos pré-tratamentos aplicados à madeira antes da sua utilização, pois, durante a secagem das toras, pode haver uma perda de massa lenhosa superior a 20%, em um período de 360 dias, o que vai culminar na diminuição da densidade básica

da madeira em até 15%, conforme observado em alguns trabalhos desenvolvidos pelo Laboratório de Painéis e Energia da Madeira – LAPEM. Essa perda de massa está associada, principalmente, à deterioração por agentes xilófagos como fungos apodrecedores e insetos, além da fotodegradação. Salienta que essas perdas são variáveis em função do material genético, condições edafoclimáticas e xilófagos.

Nesse contexto, em uma matriz de criticidade, a densidade básica é um dos índices de qualidade da madeira mais importantes, pois dita a capacidade de enfornamento (em massa) em fornos de carbonização, a curva de carbonização, a densidade e a resistência mecânica do carvão vegetal, bem como a quantidade de energia e carbono estocada por unidade de volume, além da logística e do transporte do carvão vegetal até as usinas.

Por isso, a densidade básica vem sendo utilizada como um parâmetro referencial para a seleção de espécies florestais para produção de carvão vegetal, e são recomendados valores superiores a 500 kg.m3.

Em média, para madeira de eucalipto, a densidade a granel do carvão vegetal corresponde a 40% da densidade da madeira de origem; por exemplo, madeira com densidade básica de 500 kg.m3 produzirá um carvão vegetal com densidade a granel de, aproximadamente, 200 kg.m3. Essa mesma observação não está sendo evidente para os materiais de Corymbia, principalmente, para aqueles com menor percentual de lignina, cuja maior taxa de perda de massa não é acompanhada da mesma intensidade da retração volumétrica. Ressalta-se que a densidade a granel é fortemente influenciada pela granulometria média, teor de umidade, acamamento durante o transporte, dentre outras; no entanto ainda continua sendo a medida mais utilizada pelas indústrias para pagamento do carvão vegetal.

Nessa situação, há um acréscimo de 5% a 30% no valor do carvão vegetal à medida que se aumenta a densidade a granel (195 a 245 reais/MDC, mês de referência setembro/2021). Isso ocorre porque a densidade influencia o volume útil ocupado pelo redutor no alto-forno, o tempo de residência da carga metálica, ; o consumo e a eficiência de redução.

CONSUMO DE CARVÃO VEGETAL POR TONELADA DE FERRO-GUSA EM FUNÇÃO DA DENSIDADE DO CARVÃO VEGETAL Parâmetros

Carvão Vegetal A

Carvão Vegetal B

Densidade a granel (Kg/m3)

200

240

Preço Carvão vegetal (MDC)*

215

245

75

75

Consumo de carvão vegetal/t gusa

3,00

2,50

Custo (real) de carvão vegetal/t gusa

645,00

612,50

Carbono fixo (%)

*Preço usina em setembro/2021

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Opiniões

Ganhos de mais de 6,2% em eficiência foram observados em experimentos industriais com carvões vegetais de maiores densidades (250 a 280 kg.m3) em comparação aos de menores densidades a granel (190 a 210 kg.m3).

Na produção de silício metálico, também, a densidade básica da madeira e, consequentemente, do carvão vegetal tem suas implicações, como no consumo do eletrodo, produtividade, consumo de energia elétrica, reatividade, dentre outros. Por isso o estoque de carbono fixo prontamente disponível no carvão vegetal, por unidade de volume, tem que levar em consideração as perdas por geração de finos e a qualidade do carbono (grau de conversão), ou seja, sua reatividade. É fato que essa valorização da densidade do carvão vegetal incentiva os produtores a investirem em materiais genéticos melhores, de maior densidade, e em melhores práticas de produção. Veja o exemplo, na Tabela, que considera um consumo médio de 450 kg de carbono fixo para produção de uma (01) tonelada de ferro-gusa. Nota-se que a quantidade de carvão vegetal necessária para essa produção chega a ser 20% maior com o uso de carvão vegetal de menor densidade, em função do menor estoque de carbono fixo, por unidade de volume,

sendo o custo de R$ 32,50 a mais por tonelada de gusa produzida. Hoje, felizmente, estamos vendo um avanço do melhoramento genético no setor de carvão vegetal, a exemplo dos genótipos de Corymbia, os quais têm de 20% a 40% a mais de massa por unidade de volume, em relação a alguns dos principais clones de eucalipto plantados e utilizados para produção de carvão vegetal, além do menor teor de água livre e maior permeabilidade da sua madeira, o que colabora com a secagem e o processo de carbonização. No entanto se ressalta que não basta o material ter alta densidade, com todas as suas vantagens. Se não houver controle do processo e um bom conhecimento da degradação térmica do material genético a ser carbonizado, os ganhos esperados podem não ocorrer.

Por fim, ressalta-se que a cadeia do carvão vegetal avançou bastante nos últimos anos, com desenvolvimentos tanto no melhoramento genético quanto nos fornos e controle de processo. Porém, para que esses avanços sejam potencializados, faz-se necessário que os segmentos florestais (silvicultura e manejo), produtivo (carbonização) e industrial (siderúrgicas) estejam alinhados para a disseminação e o acesso às informações, sendo esse um dos grandes desafios do setor, no curto prazo. n

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a densidade como fator de vantagens Quando sugeri ao caro amigo William que a densidade da madeira poderia ser um tema para uma das publicações da Revista Opiniões, eu estava em Alto Araguaia, Mato Grosso, em atividade no desenvolvimento de uma nova planta de celulose, e conversando com alguns colegas sobre o quanto essa premissa ou variável é impactante em praticamente todas as cadeias de negócios do setor de base florestal. O contínuo aumento da produtividade florestal sempre será um objetivo para qualquer dos setores da cadeia de base florestal. Mas não adianta volume sem a qualidade que o produto demanda.

As variáveis qualitativas da madeira são sempre um diferencial que procura aumentar sua eficiência no rendimento de transformação e na qualidade de seus produtos. A densidade da madeira é uma delas. É bastante estudada e avaliada pela indústria, na busca de otimizações em questões operacionais na cadeia de plantios, colheita e a danada logística.

A densidade da madeira, ao mesmo tempo que é importante nos objetivos de produção e atingimento de mercados, é, por sua vez, impactada por diversas variáveis, que, em um país continental, com tantas diferentes condições edafoclimáticas e manejos, demanda a continuada pesquisa e o desenvolvimento e a rotina de estudar e testar os materiais genéticos para as condições locais e dos objetivos da produção.

Nestes trinta e quatro anos de carreira profissional nas cadeias de celulose, madeira sólida, energia elétrica, bioquerosene de aviação, biomassa para utilities e exportação de madeira, e em várias regiões do Brasil, na América do Sul, África, Europa e América do Norte, apenas confirmei o que sabemos, é importante sempre fazer um balanço entre a produtividade, a densidade e a logística florestal.

As empresas estruturadas e de grande escala monitoram a densidade e outras variáveis importantes nos seus processos de desenvolvimento de material genético e a evolução dos processos industriais, como de madeira, e as oportunidades de novos negócios.

Tirando a capacidade das grandes empresas, é fundamental que os investidores em plantios florestais devem estruturar os seus negócios, ou suprir cadeias de terceiros, ter dentro de seus processos de negócio pelo menos a avaliação da densidade da madeira, através de laboratórios especializados, como universidades e institutos.

A densidade se inicia com a muda escolhida para o plantio. E a muda deve estar testada no ambiente de interesse. O local afeta a evolução de crescimento e da densidade da madeira e, portanto, a melhor muda é a que gera boa produtividade e qualidade, por exemplo, densidade, para o mercado disponível.

Além da importância qualitativa e de produção dos materiais genéticos, é importante garantir que estão usando mudas “legais”, de viveiros que possuem registros ou autorização de venda, para se evitarem problemas legais e impossibilidade de se vender a produção.

As variáveis qualitativas da madeira são sempre um diferencial que procura aumentar sua eficiência no rendimento de transformação e na qualidade de seus produtos. A densidade da madeira é uma delas. "

Marcelo Santos Ambrogi Diretor da IMA Florestal e Sócio da Euca Energy

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Isso confirma a importância das empresas independentes que desenvolvem ou obtêm licença para produzir e comercializar mudas, que realizam testes em diferentes regiões, como a Arbogen e a Plantar. A cadeia de pesquisa, desenvolvimento, testes de campo, adequações de manejos, testes industriais, inventários florestais é extremamente importante para o fortalecimento da qualidade dos negócios, baseado em materiais genéticos orientados para a região e a produção de interesse. Um plantio de alta produtividade, mas de baixa densidade e mal localizado, terá um valor médio de venda inferior a um plantio de menor produção, mas com densidade dentro da faixa de interesse do comprador, na mesma distância.

Esse tema reforça a importância de que o investidor florestal deve considerar o mercado de sua região, ao investir em plantios florestais, buscar materiais genéticos de viveiros registrados, que tenha resultados de produção e densidade identificada para esse mesmo local, de forma a qualificar o plantio ao mercado.

Todas as grandes cadeias de negócio de base florestal têm como variável importante a informação de densidade.

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Essas cadeias já transferem conhecimentos para motivar e indicar aos fornecedores as restrições de densidade aceitável e auxiliar na indicação dos materiais genéticos para os plantios.

As cadeias de exportação de cavaco para utilities ou produção de celulose, na Europa ou na Ásia, definem limites claros sobre a densidade mínima e máxima aceita, baseada na obrigatoriedade de testes laboratoriais. Além das grandes empresas que possuem seus próprios laboratórios, as universidades e os institutos de vários estados têm capacidade de realizar esse teste. É importante que os investidores em plantios florestais iniciem o projeto considerando o acesso a mudas de qualidade, que foram testadas nas regiões de interesse, quanto ao desempenho no campo e de testes laboratoriais. Não é um alto investimento, mas pode gerar um diferencial de interesse dos compradores de mercado, podendo afetar o preço. Também é relevante que a relação de produção e densidade possam reduzir a demanda de terra em função do aumento da eficiência na transformação.

A densidade da madeira como um tema da Revista Opiniões, com a participação de tantos profissionais de larga experiência, confirma a importância dessa variável de processo. n

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densidade da madeira do clone

AEC 144 no Brasil O Brasil apresenta, aproximadamente, 7 milhões de hectares de florestas de eucalipto, com predominância nos estados de Minas Gerais e São Paulo.

O eucalipto é, tradicionalmente, plantado nessas regiões por apresentarem clima favorável ao crescimento e vantagens logísticas na distribuição da madeira. O setor florestal brasileiro encontra-se em fase de expansão, o que tem levado o cultivo de eucalipto para as regiões Centro-Oeste e Norte do Brasil. Esses novos locais de plantio caracterizam-se por climas mais secos (altas temperaturas e menor precipitação), e a dinâmica do crescimento da floresta e suas consequências nas propriedades da madeira ainda não são bem conhecidas. Além disso, as mudanças dos padrões do clima são uma das principais preocupações atuais, pois podem promover alterações tanto no crescimento das árvores quanto na qualidade da madeira.

Motivados por esse cenário, juntamente com o Programa de Tolerância de Eucalyptus Clonais aos Estresses Hídricos, Térmicos e Bióticos (TECHS) coordenado pelo Instituto de Pesquisa e Estudos Florestais - IPEF, iniciamos pesquisas sobre a madeira do AEC144 (Eucalyptus urophylla) ao longo do gradiente climático brasileiro.

O AEC144 é o clone comercial de eucalipto extensamente plantado no Brasil. Eucalyptus urophylla é uma das espécies do gênero tolerante à seca, o que também contribui para melhorar a capacidade de formação de dossel, tolerância à ferrugem (Austropuccinia psidii), enraizamento e densidade da madeira quando associada a híbridos.

as mudanças dos padrões do clima são uma das principais preocupações atuais, pois podem promover alterações tanto no crescimento das árvores quanto na qualidade da madeira " Graziela Baptista Vidaurre Dambroz e Maria Naruna Felix de Almeida Professora do Dpto de Ciências Florestais e da Madeira e Pós-doutoranda em Ciências Florestais, da Universidade Federal do Espírito Santo, respectivamente

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Opiniões Por isso tem sido objeto de estudos para utilização nos novos locais de plantio. A densidade da madeira tem sido considerada o atributo mais importante de qualidade da madeira por estar relacionada a processos e a rendimentos industriais. Variações na densidade são indicadoras de diferentes usos da madeira, como celulose, carvão, produção de energia, painéis e madeira maciça.

Em árvores de quatro anos, a madeira do clone AEC144 apresentou valores de densidade 9% maior em sítios mais úmidos quando comparados aos sítios subúmidos e aos sítios secos. Os valores de densidade da madeira, em árvores com seis anos sob restrição hídrica, não se alteraram com a exclusão de 33% das chuvas.

Em ambos os trabalhos, a temperatura teve influência significativa nas estimativas de densidade da madeira e na espessura de parede de vaso. O xilema do AEC144 foi capaz de adaptar-se à condição de exclusão de chuva de 33% sem apresentar danos significativos no crescimento da árvore, apresentando situações de trade off entre segurança e eficiência hidráulica regulado pelo diâmetro e frequência dos vasos condutores de água.

Comparando o impacto da idade da árvore, a densidade da madeira do clone aos três anos corresponde a mais de 80% da densidade final aos 6 anos, conforme figura abaixo.

Para o crescimento em diâmetro no DAP, esse valor já representava 60% a 70% do diâmetro final que seria obtido pela árvore, en-

quanto o volume da população de árvores aos três anos atingiu, em média, apenas 40% do volume obtido ao final da rotação. As variações na produtividade local ou as condições climáticas não alteraram essas proporções.

Isso acontece porque os incrementos em densidade nos últimos 3 anos promoveram pouca influência na densidade final da madeira, e, enquanto os anéis de crescimento produzidos no DAP a partir do 3º ano são mais estreitos, a árvore continua crescendo em altura e diâmetro nas demais posições.

A temperatura foi indicada como a principal variável climática que influencia a densidade da madeira do AEC144. Considerando temperaturas entre 17 °C e 28 °C, a relação entre a densidade do clone com a temperatura mostrou que o aumento de 1 °C na temperatura reduziu a densidade da madeira em 0,014 g.cm3.

Para compreender o cenário atual da densidade da madeira do clone no Brasil, os valores de densidade obtidos nos sítios avaliados foram especializados utilizando uma equação de predição de densidade baseada em temperatura, conforme demonstrado na imagem da página seguinte, no período atual (1960-1991) e nas projeções futuras (20112040), baseadas nos modelos climáticos globais HadGEM2 e MIROC5 para os cenários Representative Concentration Pathways (RCP) 4.5 e 8.5.

No período atual, a densidade da madei3 , ra do AEC144 variou de 0,53 a 0,81 g.cm;

RELAÇÕES ENTRE DENSIDADE, LARGURA DO CICLO E VOLUME FINAL AOS 3 ANOS E AO FINAL DA ROTAÇÃO (6 ANOS)

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Opiniões

ESPACIALIZAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA DE E. UROPHYLLA BASEADA NA TEMPERATURA MÉDIA ANUAL DO PERÍODO ATUAL E DE PROJEÇÕES FUTURAS

sendo que os menores valores de densidade foram observados nas regiões mais quentes e secas (Norte e Nordeste do País), e as regiões mais frias e úmidas (Sul do País) apresentaram densidades mais elevadas. As regiões Sudeste e Centro-Oeste do País, que detêm, atualmente, as maiores proporções de área plantada de eucalipto, apresentaram densidade da madeira principalmente entre 0,55 e 0,65 g.cm3.

No que diz respeito às projeções de densidade nos cenários de anomalias climáticas RCP 4.5 (médias emissões) e RCP 8.5 (altas emissões), foi observada uma redução dos valores de densidade da madeira em ambos os cenários. Também foi possível observar um avanço na classe de densidade de 0,55 – 0,60 g.cm3 na região Centro-Oeste, prevendo uma diminuição da madeira do AEC144 nessas regiões, o que condiz com a redução de áreas com características próximas ao seu clima de origem (Cfa, Cfb, Cwa e Cwb) pela metade, no cenário mais otimista.

Em ambos os cenários, houve uma tendência de manutenção das densidades nas regiões Sudeste e Sul, sendo essas regiões já tradicionais no cultivo da espécie, o que sugere a manutenção dessas áreas para plantio para esse clone. Sítios de cultivo de AEC144 na região Sul do Brasil também apresentam potencial para maior produtividade em pro-

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dução volumétrica, o que, associado com a maior densidade da madeira, indicam essas regiões como maiores produtoras em biomassa da madeira desse clone.

Considerando a redução da produção de madeira de eucalipto de 10% a 15% para um aumento de 1 °C na temperatura média, as mudanças climáticas modificarão o planejamento de grandes empreendimentos florestais, que passarão a ter de considerar formas de suprir essa demanda de madeira, devido à redução da produção, da densidade e, consequentemente, da biomassa.

As diferenças na densidade e no crescimento da madeira do AEC144 nos diferentes climas representam o quanto o melhoramento genético de clones para condições específicas continua sendo uma das principais estratégias para manter a produção e a qualidade da madeira em situações de expansão florestal e mudanças climáticas, principalmente para uma espécie de tamanha importância comercial. Estudos de outros clones em locais contrastantes são essenciais para determinarem as margens de amplitude fenotípica obtidas pelo programa de melhoramento.

A caracterização completa da madeira do AEC144 no gradiente climático brasileiro encontra-se disponível em https://cienciasflorestais.ufes.br/pt-br/pos-graduacao/PPGCFL/detalhes-da-tese?id=14993. n

Qual é o diâmetro do seu problema?

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aplicação prática da densidade da madeira O atual e cada vez mais grave cenário em que a humanidade se encontra, de pressão e riscos de esgotamento dos recursos naturais, tem nos forçado a desenvolver soluções para o uso racional e otimizado desses recursos, visando à sustentabilidade ambiental, social e econômica. Entre todos os recursos que uma floresta produz, bens e serviços, a madeira tem posição de destaque na economia nacional, sendo fundamental o amplo conhecimento desse recurso para o desenvolvimento de soluções satisfatórias aos desafios a serem enfrentados.

Quando o assunto é a qualidade da madeira, sem dúvida, a propriedade mais importante é a densidade. A densidade básica (Db) é mensurada por meio da relação entre a massa seca e o volume verde de um corpo de prova e impacta o comportamento tecnológico da madeira, como resistência mecânica, retratibilidade, secagem e trabalhabilidade; os custos operacionais e a qualidade do produto final.

Variáveis quantitativas, como a determinação da biomassa, a fim de quantificar o estoque de carbono, o volume e a massa transportada de madeira, também passam, inicialmente, pela quantificação da densidade básica, que é uma característica facilmente mensurável, porém complexa, de difícil predição e modelagem de seu padrão de variação, devido à heterogeneidade e anisotropia da madeira.

A densidade básica (Db) é uma propriedade da madeira de cada espécie arbórea, que, por ser um material biológico, apresenta uma grande variação entre as espécies de árvores e até mesmo dentro do fuste de uma mesma árvore. A exemplo dessa variedade, cito alguns extremos que podem ser representados pela madeira de Ochroma pyramidale (pau-de-balsa) e de Caesalpinia leiostachya

Diante da diversidade de espécies lenhosas, da anisotropia da madeira e dos impactos na indústria, ainda nos questionamos sobre como obter a matéria-prima com qualidade ideal para o produto desejado "

Ana Clara Caxito de Araújo Pesquisadora no Centro de Inovação e Tecnologia do SENAI da Federação das Indústrias de Minas Gerais

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(pau-ferro), em que a densidade básica é de cerca de 200 kg/m3 e 1.400 kg/m3, respectivamente. Esses materiais possuem comportamento tecnológico totalmente distinto e requerem definições de procedimentos operacionais também diferenciados, como os métodos e as ferramentas de corte para desdobro, usinagem, laminação e cavaqueamento; os programas de secagem; os programas de carbonização e a quantidade de reagentes para cozimento e branqueamento da celulose.

Essa diferença afeta o custo de produção, o tempo do processamento industrial da madeira e o rendimento e qualidade do produto final nas diferentes cadeias de negócio.

Opiniões A definição da espécie apropriada para o uso pretendido, considerando a densidade da madeira, parece ser uma tarefa relativamente simples. A seleção de uma espécie de alta densidade para laminação, por exemplo, pode inviabilizar a atividade por requerer elevada energia de corte e desgaste frequente de ferramentas; já o uso de uma madeira muito leve para produção de carvão vegetal pode proporcionar baixo rendimento da carbonização e baixa densidade energética do biorredutor.

Assim, os diferentes segmentos industriais que utilizam a madeira como matéria-prima trabalham com faixas de densidade mais apropriadas para o processo produtivo, a fim de direcionar tomadas de decisões.

Além da variabilidade da Db da madeira entre as espécies lenhosas, esta também se expressa dentro do fuste de uma mesma árvore.

Características ambientais induzem padrões de densidade da madeira, como é o caso da formação dos anéis de crescimento, onde características climáticas mais favoráveis ao desenvolvimento cambial proporcionam a formação de uma madeira menos densa: o lenho inicial; ao passo que, durante as estações do outono e inverno, tem-se uma fase de baixa atividade cambial e crescimento lento, quando se forma uma madeira mais densa: o lenho tardio.

Além dessa peculiaridade na formação dessa matéria-prima, cita-se ainda a variação de densidade, devido à idade fisiológica e cronológica das células, de forma que, ao longo dos anos, a árvore passa a produzir uma madeira mais densa, chegando à fase de produção de madeira denominada “adulta”. Assim, sabemos que a madeira de uma posição mais externa no tronco possui maior densidade que aquela da região medular.

Uma variação decrescente também ocorre no sentido vertical, considerando a altura do fuste, de forma que posições mais próximas ao ápice apresentam menor densidade. Diante de tamanha variabilidade dentro de uma mesma árvore e da influência da densidade no comportamento tecnológico da madeira, temos uma dimensão dos desafios da indústria para lidar com essa matéria-prima, seja na condução do povoamento florestal ou no processamento industrial.

As técnicas de manejo que favorecem o crescimento arbóreo tendem a acarretar decréscimo na densidade básica da madeira. A fertilização nos estágios iniciais de crescimento, visando à produtividade potencial, ao espaçamento de plantio mais amplo e aos desbastes intensos, geralmente reduz a densidade da madeira e

também influe na sua heterogeneidade dentro do fuste; por outro lado, se essas intervenções no povoamento florestal ocorrerem de forma a elevar a proporção de madeira adulta ou de lenho tardio no fuste, o esperado é que haja o incremento da Db média da madeira.

Nesse sentido, a determinação da densidade básica e a densidade aparente da madeira tem sido inserida na rotina de empresas, a fim de utilizar esse material de forma mais inteligente e sustentável, e as pesquisas estão bem desenvolvidas, no sentido de conhecer os padrões de variação dessa propriedade. Diferentes técnicas para estimar a Db, das mais simples às mais rebuscadas, como o Pilodyn, espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS), densitometria de raios X e resistógrafo, têm se mostrado eficientes, porém, até o momento, têm sido aplicadas apenas no contexto de pesquisa ou testes em pequena escala.

Contudo se faz necessário o avanço da aplicabilidade dos conhecimentos sobre a densidade da madeira em dois sentidos: 1) na consolidação do uso em larga escala de métodos de determinação da Db, que sejam rápidos, confiáveis e de baixo custo para subsidiar a seleção de espécies com densidades mais estáveis ao longo do tronco, e a determinação da Db da madeira em linhas de produção, visando à formação de lotes com densidade mais homogênea, proporcionando a possibilidade de adequar o processo operacional ao lote a ser trabalhado; e, 2) quanto à predição da Db frente ao manejo do povoamento florestal, considerando que qualquer ação nesse povoamento que impacte a dinâmica do crescimento arbóreo, certamente, trará consequências para a densidade da madeira, sendo necessário atuar no conhecimento e controle da magnitude desse impacto.

Diante da diversidade de espécies lenhosas, da anisotropia da madeira e dos impactos na indústria, ainda nos questionamos sobre como obter a matéria-prima com qualidade ideal para o produto desejado e como utilizar o conhecimento atual a respeito da densidade, no que tange à sua variação em resposta ao manejo e às técnicas de medição disponíveis, para tomar decisões assertivas, otimizar processos e fazer planejamentos de curto, médio e longo prazo.

Assim como em outros campos de conhecimento, a ferramenta fundamental para esclarecer esses questionamentos e gerar cada vez mais tecnologias que impulsionem a indústria e dê competitividade aos produtos derivados da madeira é a pesquisa e o desenvolvimento, de forma integrada entre a indústria e os centros de pesquisa. n

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cientistas e especialistas

a densitometria de

raios x

1. Antecedentes históricos dos raios X e sua aplicação em madeiras A descoberta dos raios X pelo físico alemão Wilhelm Roentgen, em 1895, revolucionou a medicina pelas inéditas imagens não invasivas do corpo humano. Seguiu-se um período de ampla aplicação dos raios X nas pesquisas não destrutivas de diferentes materiais, incluindo a madeira e seus produtos. A referência mais antiga da inspeção qualitativa dos defeitos internos da madeira de hélices e de componentes dos aviões e das estruturas de madeira (biodegradação, microfissuras e nós, etc.) é da década de 1930. Na década seguinte, com os avanços da metodologia e dos equipamentos de raios X, foi possível a avaliação qualitativa com a determinação da densidade do lenho dos anéis de crescimento das árvores de plantações florestais, da madeira e seus produtos.

Posteriormente, na década de 1970, verificou-se a correlação da densidade dos anéis de crescimento de coníferas e de folhosas com as variáveis climáticas, consolidando a aplicação da densitometria de raios X na dendrocronologia, climatologia e silvicultura.

A densitometria de raios X permite detectar as alterações intra e interanuais da densidade aparente do lenho, ao longo do crescimento e do desenvolvimento do tronco das árvores. "

Mario Tomazello Filho Coordenador do Laboratório de Anatomia, Dendrocronologia e Densitometria de Raios X em Madeira e Produtos da Esalq-USP

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A partir da década de 1990, foram instalados, em inúmeros países, novos laboratórios dedicados à aplicação dos raios X em madeiras e seus produtos, como o Laboratório de Dendrocronologia e de Densitometria de Raios X, no Departamento de Ciências Florestais da Esalq-USP. Desde a sua implantação, o laboratório tem obtido avanços técnico-metodológicos significativos e compartilhado com instituições de pesquisa, universidades e empresas parceiras do Brasil e de países da América Latina. ;

Opiniões 1: PERFIL RADIAL DA DENSIDADE APARENTE (g/cm³) DO LENHO (azul) E DO CARVÃO (vermelha) EM SEIS POSIÇÕES DO TRONCO DE ÁRVORE DE C. citrodora (esquerda) E DE E. urophilla (direita)

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Fonte: [Ferreira, A.T.B., DOI10.11606/T.11.2013.tde-09122013-165413]

2: MAPA DO TRONCO DE ÁRVORE DE C. citrodora (A-B) E DE E. urophilla (C-D), EXPRESSANDO A VARIAÇÃO DA DENSIDADE APARENTE DO LENHO (A-C) E DO CARVÃO (B-D)

100 –

A)

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D)

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Fonte: [Ferreira, A.T.B., DOI10.11606/T.11.2013.tde-09122013-165413]

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Q

Índice

cientistas e especialistas

Opiniões

2. Aplicação da densitometria de raios X em madeira e carvão de Eucalyptus e de Corymbia: estudo de caso Apesar da extensa literatura reportando a densitometria de raios X na análise do lenho das árvores e da madeira de inúmeras espécies, as informações sobre sua aplicação em eucaliptos são, ainda, limitadas. A bibliografia restringe-se, praticamente, aos resultados publicados por pesquisadores do Brasil, Portugal e da Austrália.

No presente estudo de caso, detalha-se a aplicação da metodologia de raios X na obtenção de perfis radiais da microdensidade aparente do lenho e do carvão de árvores de Corymbia citriodora e de Eucalyptus urophylla. De forma inédita, apresenta a construção de mapas do tronco de árvores dessas espécies expressando a variação da densidade do lenho e do carvão, como metodologia de seleção de clones para a produção de carvão vegetal, estendendo-se sua aplicação para celulose e papel, painéis, madeira sólida, etc.

Procedimento metodológico: amostras do lenho cortadas em 6 alturas do tronco das árvores de C. citriodora e de E. urophylla foram seccionadas transversalmente, climatizadas (20 ºC, 60% UR, 24 h, 12% HU) e irradiadas em câmara de raios X (Faxitron MX20-DC12).

As imagens digitais do lenho foram analisadas no software Windendro, obtendo-se os perfis radiais de microdensidade (intervalo de 15 μm) aparente do lenho.

As mesmas amostras de madeira foram carbonizadas em forno elétrico (incrementos de 15 °C; 30 min., taxa média de 0,5 °C/ min.; temp. máx. 450 °C, tempo total 10 h) e, da mesma forma, acondicionadas, irradiadas e montados os perfis radiais de densidade do lenho. Os mapas do tronco de árvores das espécies indicativos da variação da densidade do lenho e do carvão foram construídos a partir da aplicação do software Scilab.

Resultados: os perfis radiais da densidade aparente do lenho (traço azul) e do carvão (traço vermelho) em 6 alturas do tronco das árvores de C. citriodora e de E. urophylla, conforme mostra a Figura 1, evidenciam diferenças significativas na contração radial/redução do comprimento das amostras do lenho no processo de carbonização.

Indicam, ainda, uma densidade significativamente menor do carvão em relação ao lenho, apresentando, no entanto, um modelo de variação de densidade radial similar, pela manutenção da estrutura anatômica do lenho após a sua carbonização. Verifica-se, também, menor densida-

de do lenho e do carvão próximo da medula (lenho juvenil, maior % na extremidade do tronco) e aumentando em direção à casca (lenho adulto).

O DAP (posição 2) do tronco das árvores apresenta o menor valor da densidade aparente da madeira e do carvão e os maiores valores na sua base e ápice (posições 1 e 6).

Os mapas da variação da densidade aparente do lenho e do carvão do tronco das árvores de C. citriodora e de E. urophylla, conforme mostra a Figura 2, indicam menores valores na sua região interna, próxima à medula, com aumento gradativo da densidade do lenho e do carvão do DAP para o topo do tronco. No tronco das árvores de C. citriodora, a variação da densidade aparente do lenho (tons alaranjados a escuros) foi de 0,6-1,0 g/cm³ e do carvão (tons azulados a esverdeados), de 0,3-0,6 g/cm³. Para as árvores de E. urophylla, a variação da densidade aparente da madeira (tons alaranjados) e do carvão (tons esverdeados) foi de até 0,8 e 0,5 g/cm³, respectivamente.

A justaposição dos mapas dos perfis do tronco das árvores permite visualizar a distribuição da densidade aparente do lenho e do carvão, bem como os valores de sua correlação, ou seja, a comparação do tronco cortado e, em seguida, transformado em carvão. Nas regiões interna e externa do lenho da base do tronco das árvores, determinaram-se os menores e os maiores valores de densidade aparente do lenho e do carvão, respectivamente.

Conclusões e perspectivas da aplicação da densitometria de raios X: a densidade é considerada um dos principais parâmetros de avaliação da qualidade do lenho das árvores, da madeira e de seus produtos. Como parâmetro físico do lenho, é analisada ao longo da rotação das florestas, juntamente com o crescimento volumétrico das árvores. Influenciada pelas práticas de manejo florestal, genética, variáveis edafoclimáticas e, atualmente, pelas mudanças climáticas e eventos climáticos extremos, demanda a avaliação contínua, com a aplicação de métodos inovadores e de elevada acurácia. A densitometria de raios X permite detectar as alterações intra e interanuais da densidade aparente do lenho – e no presente estudo de caso do carvão – ao longo do crescimento e do desenvolvimento do tronco das árvores. Essa possibilidade abre perspectivas da construção de mapas de densidade do lenho e do carvão do tronco das árvores de eucaliptos – além das coníferas, como o pínus – ao longo do ciclo de maturação das florestas, constituindo um importante indicador a ser incorporado nas estratégias de decisão das empresas florestais. n

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Roder, revendedor FAE para todo o Brasil!

Q cientistas e especialistas

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a construção em madeira vem aí e

vem para ficar

Sou engenheiro civil atuante no setor da construção como projetista, calculista e responsável por obras em madeira (em especial, madeira laminada colada) como integrante da equipe Rewood. Trago discussões acerca do tema “densidade da madeira” sob dois pontos de vista atualmente contraditórios, talvez um tanto distantes, mas que buscam um objetivo comum. O primeiro, como projetista, o segundo, como fabricante.

A densidade é o principal parâmetro projetual para quem trabalha com madeira. Ela é diretamente relacionada à resistência e ao módulo de elasticidade da espécie escolhida para o projeto. Esses dois são constantemente lembrados durante a etapa de cálculo estrutural, mas também existem parâmetros bastante importantes relacionados com a densidade, de forma menos direta, como “defeitos” (nós, fendas, abaulamentos, fibras reversas, etc.), trabalhabilidade, tratabilidade, coloração, entre outros.

A densidade é o principal parâmetro projetual para quem trabalha com madeira.

Ela é diretamente relacionada à resistência e ao módulo de elasticidade da espécie escolhida para o projeto. "

Leo Kaufman Dias Baptista Engenheiro da Rewood - Soluções Estruturais em Madeira

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Algumas espécies de madeira podem ser adequadas para vencerem certos vãos, garantirem alturas de peças (terças, vigas, tesouras, etc.) condizentes com projetos, reduzirem-se deformações ou garantir desempenho e durabilidade “X”.

Frente a tamanha gama de parâmetros (expresso aqui meu primeiro ponto de vista, como projetista), se encontra o verdadeiro potencial da construção civil no Brasil. Não há no mundo tamanha variedade de espécies como as encontradas neste País (algumas delas, inclusive, com densidades superiores a produtos engenheirados e altamente manufaturados que estão “na moda” no exterior). Não há país onde as árvores cresçam rápido como aqui. O potencial brasileiro reside na variedade e na diversidade das suas espécies, e o setor da construção civil possui todas as ferramentas para acompanhar essa guinada que é a busca pela sustentabilidade objetivada no mundo, se passarmos a utilizar conscientemente a madeira no setor.

Opiniões Historicamente, a construção com madeira no Brasil é marcada pela utilização de espécies até a sua exaustão. Espécies que estavam em alta e que tinham as propriedades conhecidas eram utilizadas até se tornarem extintas, ou em risco de extinção. Para contornar esse aspecto, a norma NBR 7190, Projetos de estrutura de madeira (1997), propôs a divisão das madeiras em função da sua classe de resistência.

Pois também algo que acontece com certa frequência é a falta de especificação, ou erros durante essa etapa de projeto. A classificação das espécies em função da sua resistência permitiu a utilização de uma maior gama de espécies, uma vez que se era possível a obtenção de diversos parâmetros de cálculo necessários de uma espécie pouco conhecida em comparação com sua classe de resistência. Observou-se, também, a direta ligação dessas propriedades com a densidade das espécies.

Para estabelecer um contraponto, explícito a minha perspectiva sob a óptica de fabricante.

Sobre a MLC, madeira lamelada colada (termo mais correto que “laminada”), aos não familiarizados, discorro um pouco sobre o assunto.

Trata-se de uma técnica relativamente antiga, com pouco mais de 100 anos, onde uma lamela é colada a outra, sob pressão, na direção paralela às fibras da madeira, permitindo a criação de elementos lineares com seções e comprimentos muito maiores (teoricamente infinitos) do que os “obtidos” diretamente da natureza.

Usualmente, a MLC é utilizada para vencer vãos maiores e utilizar de seções mais robustas quando comparadas a obras que utilizam madeira serrada. O advento das tecnologias de colagem permitiu o desenvolvimento da técnica, porém as recentes tecnologias de conectores (chapas, parafusos, etc.) permitiram interfaces com outros sistemas e a extrapolação dos limites já imaginados para construções com madeira.

Somos uma das poucas empresas a produzirem MLC no mercado brasileiro. Ela é feita em processo industrial, sob rígidas normatizações e controle de qualidade, sob demanda e praticamente pronta para sua instalação em obra.

Um dos valores da empresa é a busca pela diversidade, realizando colagem tanto de pínus, quanto de eucalipto, com destaque para Pinus oocarpa, Pinus taeda, Eucalyptus grandis e Eucalyptus urograndis.

Existem necessidades inerentes por se tratar de um processo industrial. Constância e velocidade no fornecimento, quantidade, homogeneidade e qualidade da madeira (ausência de “defeitos”) são algumas delas.

Esses são os principais motivos que explicam a utilização de apenas (esses) dois gêneros na fabricação da MLC. Outros motivos que explicam a utilização de poucas espécies quando falamos em produtos industrializados são os relacionados à adaptabilidade das tecnologias e à sequência/seriação da produção. A cola é desenvolvida para espécie “X”, o tempo de cura, a pressão aplicada durante a colagem e o tamanho das emendas variam em função da espécie utilizada.

Não que seja impossível a utilização de espécies diferenciadas na fabricação da MLC, mas esta requer algumas mudanças importantes na essência do processo produtivo. Como inúmeros tipos de ensaios estruturais, desenvolvimento de diferentes tipos de adesivos, adequação dos métodos de colagem, tamanho das uniões, pressão aplicada, etc. E o mesmo é válido para outros métodos/sistemas construtivos, como CLT (cross laminated timber), NLT (nail laminated timber) e Woodframe, por exemplo. Sugiro a pesquisa sobre esses temas para os menos familiarizados com construções em madeira.

Um dos aspectos visados em construções em madeira é a estética. As características naturais e inerentes ao material, e suas variações, são capazes de transmitir sensações de conforto que são difíceis de ser explicadas.

A busca pela diversidade também é desejável, já imaginou uma peça de MLC em cores vibrantes como a da madeira de roxinho? Ou manchadinha, como a madeira de um angelim pedra? Quem sabe intercalar múltiplas madeiras para adquirir aspectos como as de uma caixa de lápis de cor?

Para concluir, é possível a utilização de uma maior variedade de espécies e, portanto, densidades nas construções com madeira? A resposta é sim. Porém, para que estas também sejam utilizadas em produtos industrializados, são necessários alguns passos extras. Além da experiência e testes – que são comuns aos pontos de vista –, são de suma importância regulamentações e normatizações para tal. Questões que permeiam entre os pontos de vista são: a busca pela segurança, durabilidade, redução de custos, popularização e sustentabilidade ao se construir com madeira.

Os cuidados, os manejos e as necessidades das árvores plantadas para a construção são diferentes daquelas destinadas ao setor da celulose e papel. Esta última representou o maior percentual do mercado nos últimos tempos, mas fica o aviso: a construção em madeira vem aí e vem para ficar. n

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Índice

cientistas e especialistas

densidade básica da madeira:

um tema sempre atual

Entre os parâmetros para avaliação da qualidade da madeira, em específico para o segmento de produção de polpa celulósica, a densidade básica da madeira tem um destaque especial. Estudos e pesquisas, desde os anos de 1970, vêm mostrando a importância da densidade básica da madeira, tanto para a produção florestal como para sua utilização industrial na produção de celulose e papel; tais estudos envolvem aspectos de melhoramento genético florestal, herdabilidade, manejo florestal e impactos nos processos de polpação, em especial no rendimento na produção de celulose e consumo específico de madeira.

No entanto a transformação de um parâmetro de qualidade da madeira em critério de tomada de decisão é um processo complexo e que requer um conhecimento minucioso de suas restrições e limites frente a demais variáveis; nesse contexto, pode-se dizer que a densidade é básica, mas não é simples. A complexidade da densidade básica envolve aspectos aparentemente simples, como a sua determinação, mas passa por aspectos como intensidade de amostragem florestal, pontos de amostragem na árvore, forma das amostras (discos, cunhas, cavacos), correlações com outras características da madeira, processos fisiológicos, práticas de manejo florestal, impactos no processamento industrial, desde a picagem até os processos de polpação, entre outros.

a transformação de um parâmetro de qualidade da madeira em critério de tomada de decisão é um processo complexo e que requer um conhecimento minucioso de suas restrições e limites frente a demais variáveis "

Francides Gomes da Silva Junior Professor de Tecnologia Florestal da Esalq-USP

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Entre as vantagens apontadas para a ampla utilização da densidade básica como parâmetro de qualidade da madeira, está a sua facilidade de determinação; facilidade não pode ser confundida com simplicidade. Sem entrar nos detalhes conceituais envolvidos na determinação da densidade básica, o ponto crucial para sua precisa determinação está no atingimento do ponto de saturação das fibras, que, por sua vez, em algumas situações, demanda tempo. Um exercício matemático, tendo como base o Método do Máximo Teor de Umidade para determinação da densidade básica de cavacos de eucalipto, mostra o impacto do teor de umidade sobre a precisão da determinação da densidade básica, conforme mostra a figura em destaque.

Opiniões A densidade básica da madeira é um dos elos entre as áreas de produção florestal e industrial. Os parâmetros de controle relacionados à produção florestal têm base volumétrica. No entanto o processamento industrial da madeira para a produção de polpa celulósica tem base gravimétrica; a conversão dessas bases, volumétrica para gravimétrica, é feita através do uso da densidade básica, e é nesse contexto que a precisão da determinação da densidade básica é de fundamental importância.

Além da questão técnica, estão os econômico-financeiros relacionados, pois tanto as atividades florestais como industriais são fortemente impactadas pela densidade básica da madeira. Boa parte dos contratos de fornecimento de madeira para a produção de polpa celulósica, inclusive relacionados à exportação de cavacos, tem a densidade básica da madeira como um dos parâmetros de ponderação do preço de comercialização da madeira.

Focando no uso da densidade básica como parâmetro de controle de processos e na busca da simplificação dos sistemas de decisão florestal e industrial com base na densidade básica, surge o conceito de densidade básica ideal; a literatura técnica do segmento de celulose e papel no Brasil apresenta, ao longo do tempo, a evolução da densidade básica “ideal” da madeira de eucalipto, por exemplo, que já foi 0,421g/cm3, 0,471g/cm3, 0,510g/cm3 – números interessantes e curiosos, provavelmente frutos de análises estatísticas.

Mas, antes de discutir níveis de densidade básica dita “ideal”, cabem os questionamentos: O que é ideal? Ideal para que tipo de produto? Ideal para que tipo de processo?

Quanto tempo leva para produzir uma árvore com madeira de densidade básica ideal?

E muitos outros. A busca por definir níveis supostamente ideais para densidade básica de madeiras destinadas à produção de polpa celulósica levou, por exemplo, à exclusão das madeiras do gênero Corymbia do rol de possibilidades de matérias-primas destinadas à produção de polpa celulósica.

A densidade básica expressa diversos aspectos envolvidos na formação da madeira que envolvem desde fatores genéticos até as técnicas de manejo utilizadas na condução de florestas e se correlacionam com propriedades físicas, químicas e anatômicas dessas madeiras. Essa complexidade intrínseca relacionada à densidade da madeira se contrapõe à busca pela simplificação de seu uso como parâmetro de controle de processos e, em várias situações, pode induzir a erros estratégicos.

A título de exemplo, nos anos de 1980, vários estudos mostravam a relação inversa entre densidade básica e rendimento em celulose para madeira de eucalipto, ou seja, madeiras de menor densidade básica apresentam maiores rendimentos no processo de polpação. Essa interpretação isolada levou à seleção de materiais genéticos de eucalipto com madeira de baixa densidade básica (em níveis extremos, chegou-se a 0,380g/cm3); no entanto, em termos industriais, essa estratégia ;

DENSIDADE BÁSICA DA MADEIRA (g/cm3)

IMPACTO DO TEOR DE UMIDADE SOBRE A PRECISÃO DA DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE BÁSICA 1,600 EUCALIPTO A

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EUCALIPTO B

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y = 1,4555e-0,937x R² = 0,9915

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0,581

0,600

0,372

0,400

y = 1,3811e R² = 0,9754

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80%

100%

% DO MÁXIMO TEOR DE UMIDADE

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cientistas e especialistas revelou-se equivocada, pois havia um forte impacto negativo na produtividade industrial, com elevado consumo específico de madeira. É nesse contexto, de acertos e de “erros”, que está a raiz da evolução do conhecimento técnico-científico. É nesse mesmo período (anos 1980/1990) que os conceitos de consumo específico de madeira, incremento médio anual em celulose (IMAcel), passam a ser considerados e passam a ponderar a importância da densidade básica frente a outros importantes parâmetros, como produtividade florestal e rendimento do processo de produção de celulose.

Em paralelo ao desenvolvimento técnico-científico apresentado pelo segmento florestal, especialmente no que se refere a florestas plantadas, observam-se significativas evoluções nos processos de polpação, com a introdução dos processos de cozimentos modificados, que são, hoje, amplamente utilizados pelas modernas indústrias de produção de polpa celulósica. De maneira simplificada, pode-se afirmar que os processos modificados de polpação estão baseados em maiores tempos e menores temperaturas de polpação e ainda distribuição da carga alcalina.

A combinação desses fatores tem permitido a utilização de madeiras com maiores densidades básicas e a obtenção de maiores rendimentos; esses dois fatores juntos contribuem, por sua vez, para a redução dos valores médios de consumo específico de madeira e, consequentemente, para a redução dos custos de produção de polpa celulósica.

Para os observadores mais atentos, os processos modificados de polpação têm se mostrado menos sensíveis à densidade básica da madeira, o que contribui para, felizmente, a desconstrução do conceito de densidade básica “ideal” da madeira para produção de polpa celulósica.

As árvores registram em suas madeiras toda a história do seu desenvolvimento, deixando marcados, inclusive, eventos importantes, como efeitos climáticos e intervenções silviculturais; é disso que tratam, por exemplo, as áreas de dendrocronologia e dendroclimatologia. A história das árvores é, muitas vezes, transcrita através da densidade básica da madeira, e sua interpretação é intrinsecamente complexa; por esse e outros fatores é que se pode afirmar que a densidade é básica, mas não é simples. n

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Opiniões

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cientistas e especialistas

o tempo da árvore e a densidade O tempo tem como definição o período considerado em relação aos acontecimentos nele ocorridos; usado como parâmetro continuamente pela sociedade para intrínsecas ações para a existência da humanidade, podemos citar a medição do tempo desde o nascimento até a morte do homem. Similarmente, temos as idades das árvores, que são registradas para importantes pesquisas dendrocronológicas e tecnológicas, e, industrialmente, é um importante parâmetro usado para decidir o corte da árvore.

O crescimento e a consequente formação da madeira são decorrentes das divisões celulares dos sensitivos tecidos meristemáticos, responsáveis pelas formações de células com funções de armazenamento de nutrientes, transporte da seiva e sustentação, que irão compor o lenho.

O contínuo crescimento da árvore em diâmetro ocorre em espaços temporais com o trabalho do meristema cambial que responde à sazonalidade das condições ambientais; com isso, têm-se, em consequência, variações das proporções e dimensões dos elementos celulares, que influenciam na alteração da densidade básica da madeira.

Para exemplificar, vale lembrar da variabilidade das características dos elementos anatômicos decorrentes da sazonalidade climática das estações do ano, quando teremos diferentes densidades nos lenhos inicial e tardio que compõem o anel de crescimento.

A variabilidade da densidade da madeira não ocorre somente em um anel de crescimento, mas, sim, durante toda a fase de desenvolvimento da árvore até atingir seu estágio de maturidade. É possível observar diferentes tendências de variações de densidade no crescimento radial conforme a espécie, mas, nas duas principais espécies plantadas no Brasil (eucalipto e pínus), encontramos incrementos da densidade da madeira durante a fase juvenil e redução da variabilidade na zona de transição entre os lenhos juvenil e maduro. O tempo necessário para começar a produzir madeira que irá compor o lenho maduro é demorado quando comparado com as curtas rotações das florestas plantadas no Brasil; para exemplificar essa transição do lenho juvenil para o maduro, no E. grandis, ocorre em torno de 20 anos e, no E. cloeziana, em 35 anos.

as pesquisas são necessárias para investigar o ganho anual de densidade da madeira com o passar dos anos do crescimento da árvore e fatores correlacionados que irão influenciar na formação da madeira "

Jordão Cabral Moulin Professor de Anatomia e Tecnologia da Madeira da UFES

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Opiniões A depender da indústria, o setor de carvão vegetal e celulose e papel utiliza eucaliptos com idades que variam de 4 a 7 anos. Essas curtas rotações são decididas com base em profundos estudos de viabilidade econômica, que leva, como principal fator, a taxa de crescimento da árvore. Nessas idades jovens, sabemos que as madeiras estão no estágio juvenil e possuem crescente aumento da densidade da madeira até o momento de corte da árvore, sendo essa propriedade física um importante parâmetro de controle de processo para as indústrias, além de colaborar para a decisão da idade de corte.

A amplitude da densidade da madeira no avançar da idade da árvore é variável conforme a espécie, e a maior diferença é encontrada nos primeiros anos de crescimento. Em casos mais extremos, podemos citar o E. saligna, que pode aumentar em até 50% a densidade até o seu quarto ano de crescimento. Como a densidade é um parâmetro a ser considerado na decisão da idade de corte, algumas dúvidas podem surgir quanto à decisão do corte entre as idades de 4 a 7 anos, em decorrência do incremento da densidade, contudo a diferença entre essas idades já é reduzida, com aumento em torno de até 8%.

Como a densidade da madeira é resultante da sua composição anatômica, que está sujeita a alterações impostas pela condição do ambiente em que a árvore cresce, temos então variações da densidade da madeira em decorrência das interações da espécie com a condição de crescimento, como a qualidade do sítio e do espaçamento de plantio. A resposta do aumento da densidade da madeira de eucalipto com o aumento da idade pode responder de forma diferente quando sujeita a diferentes espaçamentos de plantios, visto que o aumento da competitividade entre as árvores pode comprometer a produtividade em madeira e também na densidade básica.

A heterogeneidade da densidade da madeira decorrente do avanço da idade da árvore deve ser analisada e considerado o quanto isso irá afetar no processo produtivo da indústria. Muitas das vezes, a interação genótipo e ambiente pode colaborar para a redução da amplitude de densidade nas diferentes idades de crescimento, como já foi constatado incremento de 30% da densidade para o E. grandis até o quinto ano de crescimento; quando essa mesma espécie foi plantada em sítio diferente, essa variabilidade reduziu para 5%.

Atenção nessa uniformização da densidade nos diferentes anos de formação da madeira deve ser considerada e analisada, visto que pode ser alcançada pelo aumento da densidade nos primeiros anos de crescimento ou pela redução da densidade nas últimas idades da rotação do plantio.

Poucas são as pesquisas que abordam a variabilidade e a densidade da madeira em árvores com idade mais avançada. Para melhor esclarecimento sobre a variabilidade da densidade da madeira de eucaliptos em diferentes idades e condições de plantio, publicamos o livro Qualidade da madeira de eucalipto proveniente de plantações no Brasil (https://edufes. ufes.br/items/show/542).

O crescimento da árvore e a variabilidade da densidade da madeira estão diretamente associados à produtividade de madeira seca.

As indústrias estão, continuamente, buscando alcançar aumento na produtividade das florestas, em que são levados em consideração, principalmente, os crescimentos em altura e em diâmetro da árvore; a densidade básica agrega valor nessa situação por ser um fator a ser utilizado para calcular a biomassa seca de madeira presente no fuste da árvore.

Com isso, torna-se interessante atingir a densidade esperada pela indústria nos primeiros anos de crescimento; isso significa menor variabilidade da densidade da madeira ao longo do diâmetro do fuste e, principalmente, maior massa seca de madeira nos primeiros anos de crescimento.

O fato de a idade da árvore e a densidade da madeira serem fatores atrelados e considerados em conjunto para a definição do tempo de corte, as pesquisas sobre esse assunto são continuamente realizadas devido à criação de novos híbridos pela equipe do melhoramento genético.

A dificuldade para a escolha do híbrido a ser utilizado existe devido à necessidade de aguardar anos para entender as interações com o ambiente que irá influenciar na formação e na densidade da madeira.

A importância do conhecimento da densidade da madeira é indiscutível, devido à sua influência na qualidade do produto final e em parâmetros de processos industriais.

Nesse sentido, as pesquisas são necessárias para investigar o ganho anual de densidade da madeira com o passar dos anos do crescimento da árvore e fatores correlacionados que irão influenciar na formação da madeira, como climáticos, qualidade do sítio e espaçamento de plantio. n

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densidade da madeira por métodos não destrutivos Pensar em determinação da densidade da madeira por meio de um método que fosse rápido (em segundos), preciso e não destrutivo (sem derrubar a árvore) até 10 anos atrás, no Brasil, seria utopia. Com o avanço da tecnologia, com equipamentos de alta capacidade de processamento de dados e portáteis, abriu-se espaço para a introdução de metodologias não destrutivas de caracterização da madeira, em especial para determinação da densidade da madeira. Essa evolução aumentou a competitividade das empresas florestais, em que novos equipamentos foram incorporados nas rotinas de campo e de laboratório, principalmente, no setor de melhoramento genético das empresas florestais, em que metodologias não destrutivas, utilizando o Near Infrared Spectroscopy (NIRS), resistógrafo, tomógrafos e densitometria de raios X, auxiliaram na seleção precoce de clones.

A densidade da madeira é um parâmetro de extrema importância, pois varia em função do tipo de solo, precipitação, clima, altitude, ventos, fertilização, tratos

silviculturais e entre espécies e clones. Apesar de o foco principal das empresas ainda ser a produtividade, a densidade da madeira está ganhando cada vez mais destaque como característica de separação ou mistura de materiais genéticos (clones) que serão processados. Portanto determinar a densidade da madeira, de modo rápido e preciso, é fundamental para tomada de decisões nos tempos atuais.

As empresas florestais (principalmente ligadas ao setor de celulose) foram as primeiras a introduzirem equipamentos não destrutivos para a determinação da densidade da madeira, que antes eram utilizados na área de arborização urbana para diagnose do risco de queda de árvores. Atualmente, os equipamentos não destrutivos de caracterização da madeira já são utilizados em empresas ligadas à produção de carvão vegetal, painéis (MDF e MDP), e, até no setor de madeira serrada, já existem registros de equipamentos não destrutivos para determinação da densidade.

Os métodos não destrutivos não alteram as características anatômicas, físicas, químicas e mecânicas da madeira ou da árvore viva, bem como não interferem no seu uso futuro. Comparados aos métodos convencionais, as metodologias não destrutivas têm como vantagens: possibilidade de reúso da amostra testada; classificação em classes de qualidade;

Os métodos não destrutivos não alteram as características anatômicas, físicas, químicas e mecânicas da madeira ou da árvore viva, bem como não interferem no seu uso futuro. " Vinicius Resende de Castro Professor de Tecnologia da Madeira da UF-Viçosa

detecção de defeitos internos e de outliers; rapidez na análise de um grande número de amostras em curto espaço de tempo, proporcionando custos reduzidos, além de confiabilidade dos resultados; redução de perdas de material e preparo mínimo da amostra, sem reagentes químicos. Porém têm como desvantagens o alto preço dos equipamentos (a maioria é importada), carência de profissionais

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Opiniões qualificados que realizam o treinamento e a manutenção desses equipamentos em todas as regiões do Brasil, e alguns métodos necessitam de calibração e um maior entendimento em estatística.

As metodologias não destrutivas que utilizam equipamentos como o trado de incremento, resistógrafo, tomógrafo de impulso, densitômetro de raios X, NIRS, entre outros, já foram pesquisadas por universidades e validadas para determinação da densidade da madeira.

O trado de incremento, apesar de não ser um equipamento com processador embarcado, é utilizado para retirar amostra do lenho da árvore viva e consiste na penetração de haste metálica oca com uma ponta rosqueada, onde fica inserida a bagueta de madeira com, aproximadamente, 5 mm de espessura e comprimento variável.

Pode ser utilizado manualmente (necessita de grande esforço físico do operador), com uso de furadeiras portáteis ou perfuradores mecanizados. O uso do trado de incremento não permite a determinação da densidade, porém permite a retirada de amostras sem a necessidade da derrubada da árvore e com o mínimo de pessoal. Nesse método, a amostra é utilizada para determinação da densidade por NIRS ou densitometria de raios X. O resistógrafo, também conhecido como penetrógrafo eletrônico, tem aplicabilidade na análise de parâmetros físicos (resistência, dureza e densidade) e biológicos (sanidade) da madeira de árvores, postes e produtos de madeira. O princípio de funcionamento baseia-se na resistência à perfuração do lenho das árvores por uma agulha metálica fina, de 1,5 mm de diâmetro e comprimento variável, de ponta afilada, acionada por um motor em movimento de rotação constante, apresentando regulagem específica para madeiras de alta e baixa densidade.

Estudos comprovaram a potencialidade de determinação da densidade da madeira com o resistógrafo por meio de calibrações e ferramentas estatísticas. Algumas empresas florestais ligadas ao setor de celulose e papel já utilizam o equipamento na seleção de árvores nos programas de melhoramento genético para seleção precoce de clones.

A metodologia de tomografia de impulso baseia-se na medição do tempo e velocidade de transmissão das ondas mecânicas através do lenho, entre os diferentes sensores fixados no tronco das árvores, que geram uma imagem de diferentes tonalidades da seção transversal do lenho do tronco.

Nas empresas florestais, essa metodologia não foi incorporada nas rotinas de campo devido ao alto custo e à demora de instalação do equipamento nas árvores. Porém a metodologia foi validada cientificamente, estimando a densidade da madeira.

A densitometria de raio X é uma das metodologias mais precisas de determinação da densidade, pois mede, a cada 50 micrômetros, um valor de densidade, possibilitando construir um perfil de densidade ao longo do sentido medula-casca. Tem como vantagens a alta precisão e sensibilidade da análise; fácil interpretação dos resultados; possibilidade de utilização de amostras de discos ou baguetas; e análise qualiquantitativa da variação da densidade, por meio de imagens radiográficas em 2D e 3D. A escassez de equipamentos de raio X digital no Brasil, a utilização de radiação que faz com seja necessária uma autorização especial para aquisição do equipamento e o alto preço são desvantagens de tal metodologia.

O NIRS baseia-se na espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho e, até alguns anos atrás, foi uma tecnologia deixada em stand-by. Porém, recentemente, houve um avanço dos equipamentos, que passaram a gerar um espectro mais preciso, e do método de processamento dos dados (quimiometria).

A grande vantagem da tecnologia NIRS é que ela substitui técnicas de análises de rotina, que são lentas, caras, trabalhosas e numerosas; possibilita avaliar vários parâmetros físicos e químicos ao mesmo tempo; não necessita de preparação do material (uso de reagentes ou solventes) para aquisição do espectro NIR (amostra deve estar moída e seca, porém já existem trabalhos com amostras nas formas de disco e cavacos); e possui um menor custo analítico entre todas as metodologias não destrutivas. Porém tem como desvantagens a necessidade de um número mínimo de amostras (depende do material – homogeneidade da população amostral), calibração, conhecimentos avançados de quimiometria (estatística multivariada) e o alto preço do equipamento.

Assim, a determinação da densidade da madeira por métodos convencionais (saturação em água e massa seca em estufa), com a derrubada de árvores, acaba se tornando um processo oneroso e demorado quando comparado com as metodologias não destrutivas. As empresas florestais já estão em busca dessas inovações para a mensuração da qualidade da madeira, por serem rápidas, eficientes e seguras para as tomadas de decisões no campo e na indústria. n

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densidade da madeira:

variabilidade e amostragem

Entre as propriedades da madeira, a mais avaliada, pesquisada e considerada em diferentes projetos é a densidade. Em vista da sua relação com outras propriedades da madeira e dos impactos diretos que ela possui no transporte, na industrialização, em diversos usos e nos produtos madeireiros, a densidade é um importante indicador de qualidade, mas que efetivamente não pode ser considerado único e, sempre que possível, deve vir acompanhado por outras propriedades e características.

Logo, é importante explanar que ela varia com a espécie ou material genético, idade de corte, sítio ou ambiente de crescimento, variações climáticas, características de crescimento das árvores, espaçamento de plantio, manejo e práticas silviculturais adotadas,

com o ataque de pragas e ocorrência de doenças, em virtude da estratégia de amostragem utilizada e no interior das árvores, ao longo da sua altura e diâmetro. A variabilidade que ocorre com o diâmetro e altura das árvores é o foco desse texto.

A densidade ao longo do diâmetro varia em função da atividade cambial, idade, tipo de lenho, se tardio ou inicial e se adulto ou juvenil, com o cerne e o alburno e, na maioria das vezes, aumento da medula em direção à região da casca das árvores. Já a variabilidade da densidade ao longo da altura é mais intensa em relação à que ocorre no diâmetro, inerente à espécie ou ao material genético e dependente da idade de corte, condições de crescimento das árvores e estratégias de amostragem utilizadas.

Os avanços em relação à determinação confiável e precisa da densidade são refletidos na melhoria contínua das operações e na economia de tempo e de custos. " João Gabriel Missia da Silva Pesquisador da FAPES/CNPQ no Núcleo de Pesquisa em Qualidade da Madeira da Universidade Federal do Espírito Santo

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Opiniões Na maioria dos casos, não há padrões de variação e sim tendências. Porém, resumidamente, observa-se que a densidade pode aumentar ou diminuir com a altura, e pode ocorrer o decréscimo ou acréscimo da densidade da base até uma determinada altura, com posterior e gradativo incremento ou redução até as proximidades da copa das árvores.

Para exemplificar a variabilidade da densidade ao longo da altura das árvores, a madeira de 12 genótipos de E. grandis x E. urophylla, avaliados aos 6 anos de idade e plantados em um mesmo local, apresenta pelo menos seis tendências de variação de densidade básica.

Diferentes tendências de variação de densidade ao longo do tronco também podem ser percebidas para os mesmos genótipos, avaliados com a mesma idade e plantados em diferentes talhões de uma mesma fazenda e entre fazendas.

Para o caso de materiais seminais, as tendências de variação podem ser ainda maiores, ao ponto de ser específica por indivíduo, dada a variabilidade genética.

Portanto, ao contrário do que algumas literaturas e pesquisadores mencionam e consideram, a determinação da densidade não é fácil, e erros nessa operação, bem como a incompreensão de sua variabilidade, originam impactos importantes e significativos na caracterização de determinada espécie ou material genético, na definição de estratégias de amostragem mais efetivas e de menor custo, no planejamento florestal, no ajuste de processos operacionais e nas tomadas de decisões.

Por exemplo, ao considerar o potencial e as vantagens da utilização de equipamentos e técnicas não destrutivas (resistógrafo, Pilodyn e NIR) na avaliação da densidade da madeira, pode-se perceber que, apesar de toda a inovação tecnológica embarcada e os investimentos que são realizados, o sucesso e a viabilidade do uso dessas técnicas podem ser mitigados por erros na determinação da densidade da madeira pelos métodos tradicionais, que passam a balizar erroneamente as variáveis ofertadas e estimadas pelos equipamentos não destrutivos.

Nesse contexto, a modelagem matemática ou por inteligência artificial também podem ser passíveis a propagar erros, quando a estratégia de amostragem adotada não é representativa da variabilidade de densidade do material e da plantação, e o processo de determinação da densidade, que vem a ser a

base de dados para o ajuste, tradicionalmente realizado nos laboratórios das instituições de pesquisas e empresas, não foi detalhista, rigoroso e preciso.

Em relação à amostragem, a densidade da madeira pode ser avaliada por meio de diferentes tipos de amostras, sendo elas: baguetas, discos, cunhas, seções radiais ou diametrais, corpos de prova e cavacos. A escolha do tipo de amostra geralmente depende dos objetivos do projeto, da estrutura e dos equipamentos disponíveis, da agilidade almejada para obtenção dos resultados e do conhecimento e da prática do profissional responsável.

Para todos os tipos de amostras mencionados e pensando em densidade básica, é fundamental cuidar com rigor da saturação, do processo de imersão em água e da secagem das amostras.

Algumas normas técnicas vigentes definem a madeira saturada apenas como aquela acima do ponto de saturação das fibras (PSF), porém é importante mencionar que há diferenças significativas no valor da densidade básica determinada com amostras que possui saturação com teor de umidade de cerca de 30% para aquelas que possuem saturação máxima, onde todas as células e espaços vazios estão preenchidos pela água. Nesse caso, é fundamental considerar o quesito de massa constante durante o processo de saturação e secagem das amostras. A massa constante pode ser considerada como aquela que possui variação inferior a 0,5% ou 5 gramas entre pesagens consecutivas.

Em relação ao processo de imersão em água, é fundamental considerar o operacional e a precisão do aparato de imersão (ponteira de aço, suporte ou cesto), bem como padronizar o volume de água dentro do recipiente, utilizado para realizar o deslocamento. A água utilizada para avaliar o volume das amostras também deve ser trocada com frequência.

Ainda são necessários mais investimentos em pesquisas relacionadas ao processo de determinação e também da variabilidade da densidade da madeira das diversas espécies plantadas no Brasil. Algumas empresas e instituições de pesquisa já têm realizado com frequência a revisão e a auditoria de seus procedimentos operacionais para que a análise de densidade da madeira fique cada vez mais rigorosa, precisa e ágil. Os avanços em relação à determinação confiável e precisa da densidade são refletidos na melhoria contínua das operações e na economia de tempo e de custos. n

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cientistas e especialistas

densidade: tipos, variabilidade e relações com a secagem A densidade é uma propriedade física inerente aos diferentes materiais, que é determinada a partir da razão entre a massa de uma substância amostrada e o volume que ela ocupa no espaço, estando ela na forma sólida, líquida ou gasosa.

A densidade da parede celular das fibras (espécies angiospermas eudicotiledôneas) e traqueídes (espécies gimnospermas), células mais abundantes no xilema secundário (madeira), é apresentada na literatura pertinente como sendo aproximadamente 1,53 g.cm3 e é chamada de densidade real, visto que leva em consideração a constituição química básica da substância madeira. Entretanto a densidade do material madeira é influenciada por aspectos relacionados à composição química e à estrutura e arranjo anatômicos, como a biometria das fibras ou dos traqueídes (comprimento, largura, espessura de parede e diâmetro de lume), a proporção do volume ocupado por parênquima e elementos de vasos, além da proporção cerne/alburno. Portanto, a densidade da madeira é sempre menor do que a densidade real da parede celular lenhosa.

A determinação da densidade pode ser feita quando a madeira se encontra em diferentes umidades, fornecendo dados diversos para uma mesma amostra, devido às variações na massa e no volume decorrentes da presença de água em maior ou menor quantidade. Assim, é imprescindível indicar o tipo de densidade a que o pesquisador ou o laboratorista se propõe a determinar.

A densidade é uma propriedade física inerente aos diferentes materiais, que é determinada a partir da razão entre a massa de uma substância amostrada e o volume que ela ocupa no espaço, estando ela na forma sólida, líquida ou gasosa. " Bruno Charles Dias Soares Pesquisador pós-doutorado da Universidade Federal de Lavras

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Os tipos mais comuns são: a densidade aparente a 12% de umidade, determinada quando a massa da amostra e seu volume são mensurados na condição de 12% de umidade na madeira; a densidade aparente a 0% de umidade, determinada a partir da massa seca e do volume da amostra na condição seca, em seu máximo estado de contração; e a densidade básica, determinada a partir da massa seca da amostra e de seu volume verde, mensurado quando a madeira encontra-se em seu máximo estado de expansão, com umidade acima do ponto de saturação das fibras (em torno de 30% de umidade), que é a mais utilizada por pesquisadores da área e pela indústria. De qualquer modo, os diferentes tipos de densidade citados tendem a possuir relação direta entre si, ou seja, quanto maior for a densidade básica, maiores tendem a ser também as densidades aparentes a 12% e a 0% de umidade.

Opiniões A densidade da madeira pode variar entre espécies que produzem xilema secundário, entre indivíduos de mesma espécie plantados em diferentes sítios, entre indivíduos de mesma espécie procedentes de diferentes materiais genéticos e ainda entre indivíduos de mesma procedência genética com idades diferentes.

Há também a variação dentro do tronco de uma mesma árvore, no sentido medula-casca e base-topo, devido à heterogeneidade inerente a esse material.

Para diversas espécies, como as do gênero Eucalyptus, o padrão de variação da densidade no sentido medula-casca tende a ser crescente, com valores menores próximo à medula (lenho juvenil) e maiores valores próximo à casca (lenho adulto). No sentido base-topo, existem relatos na literatura de decréscimo na densidade, mas há também dados que apresentam comportamento quadrático, com a densidade decrescendo da base até cerca de 50-70% da altura, atingindo ponto de mínimo, e apresentando valores semelhantes desse ponto até 100% da altura do tronco.

Diversas pesquisas apresentam dados de relações significativas entre a densidade e outras propriedades tecnológicas da madeira serrada, como a retratibilidade, resistência mecânica e rigidez.

Quanto maior é a densidade, maiores tendem a ser as contrações e os inchamentos na madeira, o que é explicado pela presença de maior proporção “parede celular/espaços vazios” na estrutura microscópica da madeira. O material mais denso tem disponibilidade de maior volume de parede celular ao se contrair mediante perda de umidade ou a se expandir em decorrência de ganho de umidade, em comparação com madeiras de menor densidade.

Esse fenômeno de contração e inchamento é chamado de retratibilidade e só ocorre quando há variação de umidade na faixa de 0% de umidade até o ponto de saturação das fibras (PSF - 30% de umidade), mas vale ressaltar que regiões mais externas de peças serradas atingem o PSF mais rapidamente, o que ocasiona contrações quando a umidade média da peça ainda está ligeiramente acima do PSF. No que se refere às propriedades mecânicas de resistência e rigidez, ambas tendem a ter relação direta com a densidade básica da madeira, ou seja, quanto maior for a densidade, maiores tendem a ser a resistência e a rigidez do material. De forma semelhante ao que foi dito para a retratibilidade, essa relação é explicada pela maior proporção de parede celular/espaços vazios em um dado volume de madeira.

A parede celular das fibras e traqueídes são as estruturas responsáveis por conferir resistência e rigidez necessárias para manutenção do tronco na posição ereta, sendo essas propriedades mecânicas as que tornam a madeira sólida útil em diversas solicitações mecânicas, como compressão e tração paralela e perpendiculares às fibras, flexão, cisalhamento e outras.

A propriedade física de umidade da madeira é afetada pela densidade. Quanto maior seja a densidade, menor tende a ser sua umidade natural (umidade encontrada na madeira logo após o abate da árvore) e seu máximo teor de umidade (máxima capacidade de absorver umidade), devido ao menor volume de espaços vazios disponíveis na estrutura anatômica para armazenamento de água.

A secagem é uma importante etapa de beneficiamento da madeira por promover aumento da resistência mecânica, redução dos efeitos negativos da retratibilidade e redução da susceptibilidade ao ataque de agentes xilófagos, além de baratear o transporte, visto que a madeira torna-se consideravelmente mais leve após a secagem.

Quando a secagem é conduzida adequadamente, de modo que não provoque defeitos depreciadores da qualidade, como rachaduras e colapso, a resistência mecânica e a rigidez da madeira tendem a aumentar devido à aproximação das microfibrilas de celulose, que é provocada pela saída da água que se encontrava adsorvida na parede celular lenhosa.

O próprio aumento da rigidez da madeira, devido à secagem, dificulta o ataque dos agentes xilófagos.

A densidade afeta também a taxa de secagem, de modo que madeiras mais densas tendem a secar mais lentamente do que madeiras menos densas, sob condições idênticas de temperatura e umidade relativa do ar. As paredes celulares espessas, características das madeiras de maior densidade, são barreiras físicas mais difíceis de serem transpostas durante a movimentação das moléculas de água do interior das toras ou de peças serradas até suas regiões periféricas, onde essa água é removida da superfície da madeira pelo ar.

Com base nas informações descritas, pode-se considerar que a densidade da madeira é importante parâmetro indicador da qualidade da madeira serrada e de seu comportamento tecnológico, embora outras propriedades e características da madeira devam também ser consideradas. n

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