Espectroscopia no infravermelho próximo no estudo de características da madeira e papel de Pinus taeda L.

Orientadora: Graciela Inés Bolzon de MunizTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Agrárias, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 2005Inclui bibliografia e anexosÁrea de concentraçao: Tecnologia e utilizaçao de produtos florestaisRESUMO: As muitas aplicações práticas da madeira e seu significado para as ciências levaram a um grande interesse na sua estrutura. Avanços tecnológicos conduziram à aplicação de vários métodos não destrutivos e rápidos nas pesquisas com madeira, entre os quais a espectroscopia no infravermelho próximo, que é a medição do comprimento de onda e intensidade de absorção de luz infravermelha próxima realizada por uma amostra, sendo útil para processar grande número de amostras em pouco tempo, com resultados bem próximos aos obtidos em técnicas convencionais de laboratório que, na maioria das vezes, são demorados. O presente trabalho objetivou avaliar o uso da espectroscopia no infravermelho próximo no estudo de características da madeira e do papel a partir de clones de Pinus taeda L. em sete idades entre 10 anos e 7 meses e 17 anos e 9 meses, provenientes de plantios comerciais da região de Três Barras, SC. A densidade básica da madeira, as características morfológicas das fibras, propriedades físicas e mecânicas do papel foram determinadas pelos métodos convencionais de laboratório e correlacionadas com os espectros obtidos diretamente da face radial de cubos de madeira, com dimensões de 2x2x2cm, em equipamento de infravermelho próximo de marca FemWim900, de fabricação nacional. As melhores correlações na calibração e predição dos dados foram obtidas para a densidade básica da madeira e comprimento dos traqueóides axiais. A calibração para a densidade da madeira forneceu uma correlação de 0,87 com um erro de 0,012g/cm3, sendo que na validação a correlação foi de 0,78 com um erro de 0,016g/cm3 e na predição da propriedade com amostras externas obteve-se um erro de 0,018g/cm3. Para o comprimento dos traqueóides a correlação na calibração foi de 0,73 com um erro de 0,4mm e na validação externa apresentou uma correlação de 0,65 e um erro de 0,5mm. Em virtude da variação existente entre as características analisadas nas diferentes idades ser próxima do erro cometido na medida experimental, conseguiu-se relativamente baixos valores na predição das outras características. Os índices indicativos da qualidade da polpa (coeficiente de flexibilidade, fração parede, índices de Runkel, Boiler e Mülsteph) apresentaram melhores correlações com os dados fornecidos pelos espectros de infravermelho do que as características individuais de largura, espessura da parede e diâmetro do lume dos traqueóides. Os índices de tração, rasgo e arrebentamento, indicadores da resistência do papel a determinados esforços, também apresentaram alta correlação entre os dados medidos em laboratório e os fornecidos pelo infravermelho através dos espectros coletados em madeira maciça, obtendo-se valores de correlação para a calibração de 0,79 para a tração, 0,77 para o rasgo e 0,70 para o arrebentamento. Concluiu-se que a técnica de espectroscopia no infravermelho próximo pode ser utilizada para a predição de características anatômicas da madeira e do papel, através da análise de amostras de madeira maciça. Palavras-chave: infravermelho, propriedades da madeira e papel, Pinus taeda.ABSTRACT: There are several practical uses for wood, and their scientific significance led to great interest in their structure. Technological advances led to application of several non-destructive and quick methods when conducting wood research, among them near infrared spectroscopy, which is the measurement of the wavelength and intensity of near infrared light absorption in a sample. This is useful to process a large number of samples in a short amount of time, and its results are very similar to those obtained by the traditional laboratory techniques that usually take a long time. The research conducted aimed to assess the use of near infrared spectroscopy in the study of the characteristics of wood and paper from clones of Pinus taeda L. with ages that range from 10 years 7 months to 17 years 9 months, from commercial planting in the region around Três Barras, Santa Catarina, Brazil. Basic wood density, morphological characteristics of fibers, physical and mechanical properties of paper were established by conventional laboratory methods and related to spectroscopy measurements established directly from the radial face of wood cubes, with dimensions 2x2x2cm, with domestic FemWim900 near infrared equipment. The best correlations in calibration and data prediction were achieved for the basic wood density and tracheid length. The calibration for wood density provided a correlation of 0.87 with error of 0.012g/cm3, and in validation the correlation was of 0.78 with error of 0.016g/cm3, and when predicting property with external samples the error was 0.018g/cm3. For the tracheid length the correlation in the calibration was of 0.73 with an error of 0.4mm and in external validation there was a correlation of 0.65 and an error of 0.5mm. Due to the variation among the characteristics analyzed in different ages being close to the error achieved in the experimental measuring, relatively low values were achieved in the prediction of the other characteristics. The indexes indicating pulp quality (flexibility coefficient, cell wall fraction, Runkel, Boiler, and Mülsteph indexes) presented better correlations with the data provided by near infrared spectroscopy results than the individual data for width, wall thickness and lumen diameter of tracheids. Tension, tear, and burst indexes, which indicated paper resistance to certain strains, also showed high correlation between the data measured in the laboratory and those provided by near infrared through spectroscopy results for solid wood, with correlation values for the calibration of 0.79 for tension, 0.77 for tear, and 0.70 for burst. The conclusion is that near infrared spectroscopy technique can be used for the prediction of anatomical characteristics of wood and paper, through analysis of solid wood samples. Key-words: near infrared, wood and paper properties, Pinus taeda

ANATOMY AND IDENTIFICATION OF CHARCOAL MARKETED IN THE REGION OF PAPANDUVA, SANTA CATARINA, SOUTHERN BRAZIL.

The objective of this paper was identifed anatomically and describe wood species marketed as charcoal in the region of Papanduva, SC, southern Brazil, to provide technical information to help in identification of species from the Atlantic Forest biome. Packages of 3 to 10 kg of charcoal were purchased, a pre-selection from more similar pieces was performed, macro and microscopic images were obtained for posterior anatomical description and material identification. Mislabeling was found in some charcoal packages, including genus, from both angiosperm and gymnosperm groups. Samples were found in decreasing frequency order, from the genera Eucalyptus/Corymbia, Ocotea/Nectandra, Acacia, Pinus, Araucaria, Alchornea, Casearia, Cedrela, Eugenia, Hieronyma, Ilex, Schinus and Zanthoxyllum. In gymnosperms, it was possible to verify growth rings distinct, with differences in cell wall thickness of tracheid and resin canals in pinus. In angiosperms, diffuse porosity was more frequent, with highlight to semiring porous in genus Cedrela. The presence of tyloses was predominant in genus Eucalyptus/Corymbia; septate fibers were characteristics for genus Ocotea/Nectandra. Simple perforate plate and alternate intervessel pits were predominant, with exception of genus Ilex with scalariform perforation plate and opposite intervessel pits. Secretory canals were observed in genus Zanthoxyllum. The predominance of eucalyptus from planted forests was observed, but the presence of araucaria, which is on the list of endangered species, indicated the importance of better supervision and training for awareness of producers and local traders

AXIAL AND RADIAL EVALUATION OF THE BASIC DENSITY AND FIBER DIMENSIONS OF Guazuma crinita MARTIUS WOOD

The objective of the work was to evaluate the radial and longitudinal variation of the basic density and fiber dimensions of the Guazuma crinita Mart. Ten trees of five and eight years were used. They came from forest plantations of Maquizapallo located in the city of Puerto Inca, Huánuco – Peru. The variables analyzed were basic density based on the standard NTP 251.011: 2014, and the fibers characteristics. The trees were felled and sectioned into 4-meter logs, divided into three parts basal, middle and apical for density determination and fiber evaluations. In general, the basic density and the anatomical characteristics evaluated decrease from the base to the apex, meanwhile, they increase from the marrow to the cortex where age had a significant influence on the basic density but not on the anatomical characteristics, however, since the basic density is greater for 8 years, it could be used where no great effort is needed and also commercially

ANATOMIC CHARACTERIZATION OF WOOD SPECIES USED IN VENEER PRODUCTION IN CURITIBA-PR

Este trabalho trata da caracterização anatômica macroscópica das principais madeiras utilizadas para laminação na região de Curitiba-PR. Foram coletadas 72 amostras de lâminas faqueadas e torneadas, sendo avaliadas as características observadas a olho nu ou com lupa conta-fios com aumento de 10x. Foram descritas 25 espécies, e as que apresentaram maior dificuldade de diferenciação foram reunidas em três grupos, de acordo com suas semelhanças em cor, textura e características anatômicas. Pelas observações realizadas neste trabalho conclui-se que é possível a separação entre estas espécies. Para isto, o parênquima axial deve ser a primeira estrutura avaliada, seguida pelos vasos (agrupamento, tamanho, obstrução e porosidade) e os raios, fechando a identificação.This work is about anatomic macroscopic characterization of main species used in veneer production in Curitiba, Parana State, Brazil. Seventy-two sliced veneers and rotary cut veneers samples were collected. Evaluation of characteristics observed without lens or with increased ten times lens were described. Twenty-five species were described, and the most similar were grouped by color, texture and anatomic characteristics. Species separation is possible, and the first structure that may be analyzed is axial parenchyma, after vessels and rays

Anatomia do lenho de Condalia buxifolia Reissek (Rhamnaceae)

São descritos e ilustrados os caracteres microscópicos da madeira de Condalia buxifolia Reissek, arbusto nativo no Estado do Rio Grande do Sul. Foram encontrados poros de diâmetro muito reduzido, em arranjo dendrítico, parênquima paratraqueal escasso e raios heterogêneos. Ressalta-se a presença de fibras de paredes muito espessas que, somado a outras características do lenho, indicam a espécie como uma das madeiras mais pesadas do Rio Grande do Sul. 

Diferenciação anatômica da madeira de 4 espécies do gênero Caryocar

An identification key based on anatomic characters is furnished. The species structure was analyzed in relation to wood utilization, taxonomy and filogeny. The results show that Caryocar species are much similar, so its identification is difficult, but the pores diameter and parenchyma can be used for a separation. The graphics shows this variation.Foi elaborada uma chave de identificação baseada em caracteres anatômicos do xilema. A estrutura das espécies foi analisada em relação à taxonomia, filogenia e utilização da madeira. Os resultados obtidos mostraram que as espécies de Caryocar são muito próximas entre si, tornando-se difícil identificação das mesmas pelos caracteres anatômicos qualitativos, entretanto, algumas espécies apresentam caracteres muito peculiares , sendo possível separá-las através do diâmetro dos poros e parênquima axial. Pelos gráficos é possível observar algumas variações no comprimento e diâmetro dos vasos e fibras

Colorimetría y densitometría en madera de Guazuma crinita

En el presente trabajo se determinaron los parámetros colorimétricos mediante el sistema CIELAB y la densidad aparente por densitometría de rayos X en madera de Guazuma crinita para obtener información de su calidad en el uso como madera solida o transformada. La evaluación se realizó en tres niveles del eje axial (basal, medio y apical) de una plantación de 5 y 8 años, en la zona de Puerto Inca, departamento de Huánuco, Perú. En ambas edades, empleando el sistema CIElab, se encontró que la madera es de coloración homogénea y se clasifica como rosa grisáceo. La densidad aparente medida por densitometría de rayos X en el sentido médula - corteza fue de 0,52 g/cm3 y 0,56 g/cm3 para 5 y 8 años respectivamente; con promedios mayores en el nivel basal (5 años: 0,65; 8 años:0,68) y menores en el nivel apical (5 años: 0,43; 8 años: 0,47). Los perfiles densitométricos mostraron, en general, que radialmente hay un aumento de la densidad aparente en el sentido médula - corteza. La densidad de la madera madera de 5 años resultó más uniforme que la de 8 años con un índice de uniformidad de 149,7 y 170,3, respectivamente

Caracterização anatômica da madeira de Eucalyptus benthamii Maiden et Cambage.

The wood anatomy of Eucalyptus benthamii Maiden et Cambage is described. Photomicrographs and photographs in electronic microscope are furnished. Vessels in a diagonal pattern, vasicentric parenchyma, homogeneous rays, libriform and not septated fibers,  pith flecks occasionally were found. The percentage of constituent elements were compared with another species of the family Myrtaceae and the fibers and vascular elements were evaluated in function of the variation in the tree.O presente trabalho trata da descrição dos caracteres gerais e microscópicos da madeira de Eucalyptus benthamii Maiden et Cambage, sendo fornecidas fotomicrografias e fotografias em microscópio eletrônico. Foram encontrados poros em arranjo diagonal, característico do gênero; parênquima vasicêntrico e vasicêntrico confluente; raios homogêneos; fibras libriformes não septadas, e máculas medulares ocasionais. A porcentagem de elementos constituintes foi comparada com outras espécies da família Myrtaceae e as fibras e elementos vasculares avaliados em função da variação dentro da árvore

Carbon yeld estimation by infrared spectroscopy in Merostachys skvortzovii (Bambusoidae)

 Os métodos para a estimação do carbono no solo e na vegetação são críticos para as estimativas, geralmente são onerosos e envolvem muito trabalho de campo e de laboratório. Essa justificativa reforça a necessidade de uma metodologia rápida e de simples operação e resposta. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é validar a utilização do infravermelho para gerar estimativas que possam satisfazer as premissas de rapidez e baixo custo nas estimativas com alta correlação aos teores reais de carbono encontrados na biomassa. Para que este trabalho fosse realizado, foram comparados os teores provenientes da análise de carbono pelo método da combustão e pelas estimativas provenientes da análise do infravermelho (NIR). Os espectros sofreram diferentes pré-tratamentos antes da modelagem, para obtenção dos teores de carbono. Com relação aos teores de carbono encontrados na espécie em questão, eles oscilaram entre 35,87% e 45,58%, com uma média geral para os teores de 42,63%. O modelo que melhor representou as variações dos teores de carbono foram os espectros que sofrerem o pré-tratamento através da aplicação da segunda derivada, resultando em um erro de validação interna de 0,822 e um coeficiente de calibração (R²) 0,764.Palavras-chave: Bambu; Nir; método não destrutivo. AbstractCarbon yeld estimation by infrared spectroscopy in Merostachys skvortzovii (Bambusoidae). The estimation methods for the soil’s and vegetation’s carbon are critical for the estimates, they are often expensive and involve too much field work and laboratory, reinforcing the need for a methodology of rapid and simple operation and response. So, the objective of this research is to validate the use of infrared analysis to generate estimates that can satisfy the assumptions. The concentrations of carbon from the analysis by the combustion method were compared to the estimates derived from the infrared analysis (NIR), the spectra experienced different pretreatments before modeling in order to obtain the carbon content. In relation to carbon content found in the concerned species, they ranged between 35.87% and 45.58% with an overall average for the contents of 42.63%. The model that better represented variations of the carbon were the spectra under pretreatment by applying the second derivative, resulting in a validation error of 0.822 and an internal calibration coefficient (R ²) of 0.764.Keywords: Bamboo; Nir; Non-destructive method.AbstractThe estimation methods for the soil’s and vegetation’s carbon are critical for the estimates, they are often expensive and involve too much field work and laboratory, reinforcing the need for a methodology of rapid and simple operation and response. So, the objective of this research is to validate the use of infrared analysis to generate estimates that can satisfy the assumptions. The concentrations of carbon from the analysis by the combustion method were compared to the estimates derived from the infrared analysis (NIR), the spectra experienced different pretreatments before modeling in order to obtain the carbon content. In relation to carbon content found in the concerned species, they ranged between 35.87% and 45.58% with an overall average for the contents of 42.63%. The model that better represented variations of the carbon were the spectra under pretreatment by applying the second derivative, resulting in a validation error of 0.822 and an internal calibration coefficient (R ²) of 0.764.Keywords: Bamboo; Nir; Non-destructive method