UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E FÍSICAS DE MOGNO AFRICANO (Khaya ivorensis)

RHEYSPRINCYS RIO MARIANO

CUIABÁ-MT 2017

RHEYSPRINCYS RIO MARIANO

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E FÍSICAS DE MOGNO AFRICANO (Khaya ivorensis)

Orientadora: Profª. Drª. Zaira Morais dos Santos Hurtado de Mendoza

Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Curso do Departamento de Engenharia Florestal, da Faculdade de Engenharia Florestal - Universidade Federal de Mato Grosso, como parte das exigências para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Florestal.

CUIABÁ-MT 2017

RHEYSPRINCYS RIO MARIANO

iii

AGRADECIMENTOS

A Deus, pois para Ele toda honra, todo louvor e toda glória. Aos meus pais Francisco Mariano Sobrinho e Glaucy da Silva Rio pelo carinho, amor, dedicação e compreensão, essa conquista é pra vocês. As minhas irmãs Rosy, Patrícia e Mariana por sempre estarem ao meu lado. Ao meu tio Antônio Mariano Fernandes (vulgo “Mano”), por todo apoio necessário e ajuda ao meu pai em todo momento da vida dele. À Universidade Federal do Mato Grosso – UFMT e Faculdade de Engenharia Florestal – FENF, por todo apoio necessário para a conclusão deste trabalho. À minha orientadora Prof.ª Zaira Morais dos Santos Hurtado de Mendoza por sempre estar disponível em me ajudar. À Professora Thaianny R. de Souza e Maísa Pavani dos S. Elias por aceitarem participar da Banca Examinadora da Dissertação. A todos os amigos que me ajudaram ao longo desta caminhada, em especial à Mariana de Moura Queiroz, Jéssika Cristina Nascente, Isabella Cristina. de F. Malaquias, João Ubaldo R. B. Souza, Jonathan Sander Q. de Oliveira e Rafael Balbinot Santana, vocês foram essenciais nesta conquista.

iv

SUMÁRIO

RESUMO ................................................................................................... v

1. INTRODUÇÃO .................................................................................... 1

2. OBJETIVOS .......................................................................................... 3

2.1. OBJETIVO GERAL ............................................................................. 3

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................... 3

3. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................. 4

3.1. Khaya ivorensis ................................................................................... 4

3.2.1. Componentes Estruturais ................................................................. 6

3.2.2. Componentes Não Estruturais ......................................................... 9

3.3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA MADEIRA .................................. 10

4. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................... 13

4.1. COLETA E PREPARO DO MATERIAL............................................. 13

4.2. ENSAIOS .......................................................................................... 14

4.3. ANÁLISE ESTATÍSTICA ................................................................... 14

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................ 16

5.1. ANÁLISE DE AGRUPAMENTOS ..................................................... 21

6. CONCLUSÕES .................................................................................... 26

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 27

v

RESUMO

MARIANO, Rheysprincys Rio. Características químicas e físicas de mogno africano (Khaya ivorensis). 2017. Monografia (Graduação em Engenharia Florestal) – Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá-MT. Orientador: Profa. Dra. Zaira Morais dos Santos Hurtado de Mendoza. O interesse econômico pelo mogno africano ocorreu devido à escassez do mogno nativo brasileiro em suas zonas de ocorrência natural. Para atender ao mercado madeireiro, a aptidão tecnológica das espécies é verificada através da avaliação das suas características. O objetivo deste estudo foi determinar os teores de extrativos, de lignina e a densidade básica da madeira de mogno africano. Para a pesquisa, foram escolhidas quatro árvores de mogno africano (Khaya ivorensis) provenientes de um plantio de 10 anos, pertencente a uma área experimental da FENF (Faculdade de Engenharia Florestal), localizada no município de Nossa Senhora do Livramento-MT. Nas árvores escolhidas foram retirados discos nas porcentagens de 0%, 25%, 50%, 75% e 100% da altura comercial. As análises para determinação da lignina e de extrativos foram realizadas conforme normas da ABTCP (1974), e a determinação da densidade básica utilizando a norma NBR 11941-02 (ABNT, 2003). Dos métodos utilizados para quantificação de extrativos, na madeira de mogno africano, a água fria obteve a menor média (4,13%). O maior teor de extrativos (20,57%) foi encontrado para o hidróxido de sódio (1%). O teor médio de lignina variou de 29,27% até 31,47%. A densidade básica média variou de 0,51 g/cm³ a 0,55 g/ cm³. Axialmente notou-se uma diminuição não uniforme dos teores de extrativos, lignina e umidade. Para a densidade básica ocorreu uma diminuição da base até o meio do tronco, aumentando subsequentemente, até o topo. O conjunto de resultados deste estudo mostrou que a madeira de mogno africano se projeta de forma competitiva para atuar no setor madeireiro. . Palavras chaves: Extrativos; Lignina; Densidade.

1

1. INTRODUÇÃO

O reflorestamento no Brasil iniciou-se com o plantio de

Eucalyptus, cujo objetivo era fornecer madeira para dormentes das

estradas de ferro, no ano de 1903. Já na década de 1960 foi introduzido,

com o começo de incentivos fiscais, o Pinus no sul do país. Essas

espécies foram utilizadas como alternativa para complementar a demanda

de madeira, uma vez que os recursos naturais da Mata Atlântica estavam

sendo explorados de forma não sustentável (MARTINI, 2010).

De acordo com os dados da Associação Brasileira de Florestas

Plantadas – ABRAF (2013), no Brasil além de existir plantios comerciais

de eucalipto e pinus, ocorrem também plantios florestais de espécies não

convencionais, como acácia negra (Acacia decurrens), seringueira (Hevea

brasiliensis), teca (Tectona grandis), paricá (Schizolobium amazonicum),

araucária (Araucaria angustifolia), e mogno africano (Khaya ivorensis e

Khaya senegalensis), que vem se tornando uma nova opção para

reflorestamentos com fins comerciais.

O interesse econômico pelo mogno africano ocorreu em função

da escassez do mogno nativo brasileiro, em suas zonas de ocorrência

natural. Porém, o mogno africano não substitui o mogno brasileiro, mas

possui qualidades tecnológicas atraentes para o mercado madeireiro, tais

como cor, desenho da grã e propriedades físicas e mecânicas. Essas

adequadas características tecnológicas, aliadas ao bom desenvolvimento

natural da espécie, vêm impulsionando seu plantio em escala industrial no

Brasil (PINHEIRO et al., 2011).

Visando obter sucesso nos seus empreendimentos florestais,

as empresas, antes de iniciarem suas atividades, procuram realizar seu

planejamento baseados em dados de pesquisas já existente sobre as

espécies a serem implantadas, ou executando suas próprias pesquisas.

Para atender ao mercado madeireiro, a aptidão tecnológica das

espécies é verificada através da avaliação das suas características

químicas, físicas, mecânicas e anatômicas, as quais servem para predizer

2

ou aprimorar os usos das madeiras. Esses fatores, aliados aos fatores

econômicos implicam diretamente na escolha das nas espécies

escolhidas para implantação de um plantio, para fins comerciais.

Rowell (1990) enfatiza que só conhecendo as características

dos componentes da madeira e do papel que cada um exerce nas suas

propriedades, é que seria possível dar à madeira a utilização mais

conveniente, explorando assim todo o seu potencial.

A tendência de escassez dos estoques nativos de madeira e

das restrições de caráter ambiental por parte dos consumidores,

principalmente internacionais, os quais exigem procedência, nos conduz à

necessidade de ampliar o estudo tecnológico das espécies florestais que

estão sendo introduzidas no Brasil para suprir a demanda de madeira

pelo mercado. E a carência de mais informações quanto às propriedades

das madeiras provenientes de florestas plantadas, com espécies de

rápido crescimento, notadamente aquelas com potencial de utilização.

3

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GERAL

Estudar tecnologicamente a madeira do mogno africano (Khaya

ivorensis).

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar no sentido base-topo os teores de extrativos

solúveis em diferentes tipos de solventes;

Determinar no sentido base-topo os teores de lignina insolúvel

e;

Determinar no sentido base-topo a densidade básica.

4

3. REVISÃO DE LITERATURA

3.1. Khaya ivorensis

Segundo Lamprecht (1990) e Lemmens (2008), a área de

ocorrência natural de Khaya ivorensis limita-se às regiões tropicais

úmidas de baixa altitude, da África Ocidental, abrangendo os países como

Costa do Marfim, Gana, Togo, Benin, Nigéria, o sul de Camarões e a

província de Cabinda (Angola). Possivelmente, esta espécie também

ocorra na Guiné, Libéria, na República Central da África e no Congo. A

Khaya ivorensis é bastante plantada dentro de sua área natural de

distribuição, mas também na Ásia tropical e América tropical. (PINHEIRO

et al., 2011).

No Brasil, o Estado do Pará é o pioneiro no cultivo do mogno

africano, com a introdução de sementes procedentes da Costa do Marfim,

em 1973, por meio da antiga, IPEAN- Instituto de Pesquisa Agropecuária

do Norte, atual Embrapa Amazônia Oriental. As sementes, embora em

número reduzido, produziram com sucesso seis mudas, as quais se

tornaram matrizes da maioria dos plantios hoje existentes no Brasil

(PINHEIRO et al., 2011).

Conforme Barroso (1987), Lamprecht (1996) e Lemmens

(2008), o mogno africano tem características decíduas, sendo uma

espécie monoica. Em seu habitat natural possui grande porte, podendo

atingir de 40 a 60 m de altura e apresentar diâmetro superior a dois

metros. O tronco é retilíneo, por vezes um pouco sinuoso, contendo fuste

comercial com até 30 m de altura, livre de ramificações.

Conforme Barroso (1987), Lamprecht (1996) e Lemmens

(2008), o mogno africano tem características decíduas, sendo uma

espécie monoica. Em seu habitat natural possui grande porte, podendo

atingir de 40 a 60 m de altura e apresentar diâmetro superior a dois

metros. O tronco é retilíneo, por vezes um pouco sinuoso, contendo fuste

comercial com até 30 m de altura, livre de ramificações.

5

.

FIGURA 1 - ÁRVORE DE MOGNO AFRICANO (Khaya ivorensis)

LOCALIZADA FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL, CAMPUS

CUIABÁ-MT.

Fonte: Autor (2017).

Por ser uma madeira com características semelhantes a do

mogno nativo (Swietenia macrophylla), o mogno africano se adaptou

muito bem ao clima brasileiro, sendo relativamente resistente à broca-das-

meliáceas (Hypsipyla grandella Zeller) (LUNZ et al., 2009). No Brasil, a

ocorrência de H. grandella, no mogno nativo tornou inviável o seu cultivo

em maciços comerciais, uma vez que essa praga causa danos

irreversíveis à madeira, como nós, bifurcações e tortuosidades no caule,

afetando assim sua trabalhabilidade e resistência mecânica e causando

6

perda parcial da tora, diminuindo seu valor comercial (OHASHI et al.,

2005).

Falesi (2011) cita que a Khaya ivorensis é a espécie de mogno

africano mais cultivada nos estados do Pará, Minas Gerais, Goiás e Mato

Grosso, devido não só à importância de sua madeira e à sua cotação

comercial no Mercado Internacional, mas também pelo satisfatório

desenvolvimento vegetativo dessa espécie, quando estabelecida em

plantios comerciais. Além disso, o mogno africano não possui restrições

legais de corte, o que se torna um grande atrativo aos produtores

florestais.

Segundo a Associação Brasileira de Plantadores de Mogno

Africano (ABPMA, 2015), estima-se que existe, uma área plantada com

mais de 10 mil hectares de mogno africano em todo o País, a maioria

apresentando entre um e sete anos, e que poderão ser cortados a partir

dos 12 anos.

3.2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

3.2.1. Componentes Estruturais

De acordo com Pettersen (1984), a composição química da

madeira de determinada espécie, ou mesmo de determinada árvore, não

pode ser definida com exatidão uma vez que ela varia com as diferentes

partes da árvore (raízes, tronco, ramos e casca), com o tipo de lenho

(normal ou de reação) ou com as condições ambientais de crescimento

(localização geográfica, clima, tipo de solo, etc.).

Do ponto de vista dos constituintes da parede celular da

madeira, dois grandes grupos de componentes químicos são

considerados - os estruturais e os não estruturais (PEREIRA et al., 2003).

. Segundo Mendoza (2016), a madeira é composta, por

celulose, por polioses (hemiceluloses) e por lignina, os quais são os

compostos responsáveis pela formação da parede celular e, também,

pela maioria das suas propriedades. A remoção desses compostos, da

7

parede celular, requer a utilização de processos químicos ou mecânicos

com elevada quantidade de energia, que alteram fundamentalmente as

propriedades das células.

A celulose é o principal componente da parede celular dos

vegetais e o composto orgânico mais abundante da natureza. A celulose

é um polímero linear de massa molecular elevada, constituído por

unidades de β-D-glucose ligadas entre si através de uma ligação

glicosídica entre os carbonos 1 e 4 de resíduos de glicose adjacentes,

constituindo desta forma, uma estrutura em cadeia (SILVA, 2010).

O número de moléculas de glucose que compõem uma

molécula de celulose (grau de polimerização) pode variar entre 7.000 a

15.000 unidades (GOLDSTEIN, 1991). De acordo com FENGEL e

WEGENER (1989), a Populus tremuloides é uma das espécies com maior

grau de polimerização, apresentando cerca de 10.300 moléculas de

glucose por molécula de celulose.

Devido as propriedades químicas e físicas da celulose, bem

como à sua estrutura supra molecular, este polímero é considerado o

principal componente da parede celular dos vegetais (KLOCK et al.,

2005).

Outro composto estrutural, presente na parede celular, é a

poliose (hemicelulose), as quais são polissacarídeos de massas

moleculares relativamente baixas, e que estão intimamente associados à

celulose nos tecidos das plantas.

Os constituintes das polioses são cinco açúcares neutros, três

hexoses (glucose, manose e galactose) e duas pentoses (xilose e

arabinose) podendo, ocasionalmente, algumas delas incluir ácidos

urónicos, α-L-ramnose e α-L-fucose em pequena quantidade (FENGEL e

WEGENER, 1989, PEREIRA et al., 2003).

O grau de polimerização destes polissacáridos é muito menor

do que o da celulose, formando cadeias constituídas por 100 a 200

unidades de açúcar (GOLDSTEIN, 1991).

Existem diferenças entre as polioses das coníferas e das

folhosas, tanto em relação à quantidade com que estão presentes nestas

8

madeiras (as folhosas têm teores mais elevados de poliose do que as

coníferas), como, também, quanto ao conteúdo dos tipos de açúcares que

as constituem (SILVA, 2010).

Ainda como componente fundamental da parede celular, a

lignina é um dos compostos macromoleculares mais importantes das

células vegetais, correspondendo a cerca de 20-30% da parede celular da

madeira (PEREIRA et al., 2003).

A lignina forma-se a partir da oxidação (por perda de um

elétron) e subsequentes reações de polimerização de três monómeros de

fenilpropano, o p-álcool cumarílico, o álcool coniferílico e o álcool

sinapílico. O anel aromático destes álcoois é denominado

respectivamente por p-hidroxifenil (H), guaiacil (G), e siringil (S) estando

cada um deles na base dos diferentes tipos de lignina (SILVA, 2010).

FIGURA 2 - GRUPOS PRECURSORES DA LIGNINA. Fonte: KLOCK (2005).

As moléculas de lignina têm um arranjo estrutural complexo e

totalmente distinto dos polissacáridos, consistindo num sistema aromático

composto por unidades de fenilpropano ligados a grupos metoxílicos ou

hidroxílicos (PETTERSEN, 1984).

Segundo Parham (1982) de 25% a 35% do xilema das

coníferas é composto por lignina enquanto que nas folhosas os teores se

encontram entre 15% e 25%.

Como resultado da sua estrutura química, a lignina é um

polímero rígido e duro com fortes ligações covalentes constituindo uma

9

estrutura em três dimensões que confere rigidez e coesão à parede

celular e resistência à compressão à madeira (PEREIRA et al., 2003). Ela

é responsável pela resistência mecânica das madeiras e funciona

também como suporte para dispersão dos metabólitos excretados pelas

células (WARDROP, 1971).

3.2.2. Componentes Não Estruturais

Nesse grupo fazem parte às substâncias de baixa massa

molecular como os extrativos e as substancias minerais, vulgarmente

designadas por cinzas. Esses compostos se encontram no lúmen das

células e nos espaços vazios existentes na estrutura da madeira. Atuam

como componentes complementares e apresentam grande variabilidade

na sua quantidade e constituição (SILVA, 2010).

A composição química varia de acordo com o gênero, espécie,

dentro da espécie, de árvore para árvore ou mesmo dentro da própria

árvore conforme a posição no tronco (FENGEL e WEGENER 1989).

O teor de extrativos pode variar entre 0% a 20% da massa

seca da madeira, constituindo até 8% da massa seca de madeiras de

espécies de climas temperados e até 20% de madeiras de espécies de

climas tropicais (TURGILHO et al., 1996). Já os teores de minerais

(cinzas), podem variar de 1% até 5%, para as espécies de folhosas

tropicais (MENDOZA, 2016).

O grupo de compostos químicos denominados extrativos é

geralmente responsável por determinadas propriedades importantes da

madeira tais como cheiro, cor, resistência natural ao apodrecimento e

gosto. Sua quantidade relativa e composição dependem de vários fatores,

tais como idade, espécie e região de procedência. De acordo com

Mendoza (2016), dentro da estrutura macro do tronco (xilema secundário

- madeira), os extrativos concentram-se preferencialmente no cerne.

A resistência à deterioração biológica tem sido atribuída

principalmente, à presença de extrativos no lenho, destacando-se os

taninos e as substâncias fenólicas complexas, os quais são tóxicas aos

10

organismos xilófagos (HUNT e GARRATT, 1967; FINDLAY, 1985;

LELLES e REZENDE, 1986).

Os fungos e os cupins são os maiores responsáveis pelos

danos causados na madeira (MILANO e LOPEZ, 1986). Assim, o

conhecimento da resistência natural da madeira é de grande importância

para o maior conhecimento do material, para a recomendação de sua

utilização, bem como para evitar gastos desnecessários com a reposição

de peças deterioradas (PAES et al., 2002).

No sentido axial, como reportados por diferentes trabalhos dos

quais são exemplo os de PEREIRA e SARDINHA (1984) para a

Eucalyptus globulus, GOMINHO et al. (2001) e GOMINHO (2003) para a

Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, verifica-se uma diminuição da

quantidade de extrativos da base para o topo da árvore.

Browning (1967) descreve que a retirada dos extrativos

utilizando diferentes solventes orgânicos (éter, acetona, etanol, benzeno e

álcool-benzeno) retira da madeira, a resina, os ácidos graxos, os ésteres,

as ceras, as substâncias insaponificáveis e materiais corantes. Já a

extração em água remove os sais inorgânicos, os açúcares, os

polissacarídeos e algumas substâncias fenólicas. Alguns dos materiais

solúveis em água são mais ou menos solúveis em solventes orgânicos.

Outras substâncias químicas que, também, fazem parte dos

compostos secundários são os minerais vulgarmente conhecidos como

cinzas. Tais constituintes retirados do solo, são necessários para o

crescimento das plantas e encontrados na madeira. A composição dos

minerais, na madeira, depende das condições ambientais sob as quais a

árvore cresce e da sua localização na planta. Em geral, madeiras

crescendo naturalmente em zonas temperadas contêm de 0,2% a 0,9% e

quase sempre menos de 0,5% de cinzas, enquanto que madeiras de

zonas tropicais podem conter até 5% de cinzas (KLOCK et al., 2005).

3.3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA MADEIRA

Conforme dados da Associação Brasileira da Indústria de

11

Madeira Processada Mecanicamente – ABIMCI (2003), para fabricar

produtos de madeira de alta qualidade é importante não apenas saber

selecionar, preparar e usar a madeira, mas também conhecer e entender

as suas propriedades e características, de forma a extrair do material

suas melhores propriedades.

O conhecimento das propriedades físicas da madeira é

fundamental para definir adequadamente as aplicações a que a mesma

será destinada e dimensionar, com segurança, os componentes de uma

estrutura ou móvel confeccionado com esse material (ARAÚJO, 2007).

As principais propriedades físicas estudadas na madeira, para

fins de qualidade, são a umidade, a densidade e a instabilidade

dimensional (MENDOZA, 2010).

A determinação do teor de umidade e de sua variação no

tronco das árvores ou das peças de madeira é de extrema importância no

seu desempenho e utilização. Os elevados gradientes de umidade da

madeira constituem-se em uma das causas de defeitos de secagem,

notadamente os caracterizados por empenamentos e fendilhamentos

(OLIVEIRA, 2005).

A densidade é um importante fator na determinação das

propriedades físicas que caracterizam diferentes espécies de madeiras,

diferentes árvores de uma dada espécie e diferentes regiões de uma

mesma árvore (FOELKEL et al., 1971).

A literatura apresenta alguns padrões de variações de

densidades básicas, como as reportadas por Shimoyama e Barrichello

(1991) em E. grandis, com sete anos, com o decréscimo da densidade

básica da base para o topo sendo que em E. urophylla, ocorre o seu

aumento com a altura do tronco. Já nos estudos de Carmo (1996) com E.

grandis, E. pilularis e E. cloeziana, a densidade básica da madeira

aumentou no sentido base–topo, porém em E. citriodora não houve

variações significativas.

A densidade é a propriedade mais importante, em decorrência

de sua relação com alguns aspectos tecnológicos e econômicos da

madeira. Aspectos esses como, a retratibilidade e o inchamento, a

12

resistência mecânica da madeira, a produção e a qualidade da polpa de

celulose e do carvão vegetal e os custos operacionais ligados ao

transporte e armazenamento da madeira (STURION et al., 1987).

O aumento da densidade básica da madeira varia com a idade,

com tendência de estabilização após a formação da madeira adulta,

havendo, portanto, necessidade de se determinar a idade das árvores

para fins de comparação, bem como para as condições do sítio (RIBEIRO

e ZANI FILHO, 1993). Conforme Oliveira (2005), madeiras mais

homogêneas, no que diz respeito as suas densidades no interior do

tronco, se comporta melhor nas operações de processamento e refletem

maior uniformidade nas demais propriedades tecnológicas.

A densidade básica influencia diretamente outras propriedades

físicas e tecnológicas, servindo como referência para a classificação da

madeira. Em geral, madeiras mais pesadas são mais resistentes, mais

elásticas e mais duras que as leves. No entanto, possuem desvantagens

em relação à trabalhabilidade e também possuem maior variabilidade

dimensional (KOLLMAN e COTÊ, 1968).

Segundo Moreschi (2009) a densidade básica constitui uma

das propriedades mais importantes da madeira, pois dela dependem a

maior parte de suas propriedades físicas e tecnológicas, servindo na

prática como uma referência para a classificação da madeira.

Desconsiderando-se o teor de extrativos e de material estranho à

madeira, a densidade é um reflexo fiel da quantidade de matéria lenhosa

por unidade de volume ou, de forma inversa, do volume de espaços

vazios existentes na madeira.

13

4. MATERIAL E MÉTODOS

4.1. COLETA E PREPARO DO MATERIAL

Para a pesquisa, foram escolhidas quatro árvores de mogno

africano (Khaya ivorensis) provenientes de um plantio de 10 anos,

pertencente a uma área experimental da FENF (Faculdade de Engenharia

Florestal), localizada na Fazenda Campina, no município de Nossa

Senhora do Livramento região centro-sul do Estado de Mato Grosso. As

árvores foram selecionadas aleatoriamente sendo o estado fitossanitário

das mesmas, o fator de exclusão no momento da seleção.

A localização geográfica do plantio está entre as coordenadas

16°12'03"S 56°22'44" W, próximo à rodovia MT-351. O clima da região é

caracterizado por duas estações, sendo uma seca e outra chuvosa. A

estação seca ocorre entre os meses de maio e setembro e a chuvosa

entre os meses de outubro e abril. A temperatura média anual de 24° a

26°C e média máxima de 38° a 40°C (IBGE, 2002).

FIGURA 3 - LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA FAZENDA CAMPINA, MUNICÍPIO NOSSA SENHORA DO LIVRAMENTO.

Fonte: Google Earth (2017).

Após a seleção, mediu-se a altura e a circunferência das

árvores, efetuando-se em seguida a sua derrubada. Sequencialmente, os

troncos foram seccionados em discos de 5 cm de espessura, retirados

axialmente em porcentagens de 0%, 25%, 50%, 75 e 100% da altura

14

comercial das árvores.

4.2. ENSAIOS

Todos os ensaios foram executados no laboratório de

Tecnologia Química de Produtos Florestais, pertencente à Faculdade de

Engenharia Florestal (FENF), da Universidade Federal de Mato Grosso

(UFMT), campus Cuiabá. A amostragem e processamento do material e

as análises químicas para quantificação da lignina, e dos componentes

secundários (extrativos) das madeiras, foram realizadas conforme as

normas da Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel - ABTCP

(1974), e a determinação da densidade básica foi conforme a norma NBR

11941-02 (ABNT, 2003) (Tabela 1).

TABELA 1 - ANÁLISES E NORMAS UTILIZADAS NOS ENSAIOS.

Número Análise Norma

1 Amostragem e Processamento do Material ABTCP M1/71

2 Determinação do Teor de Umidade ABTCP M2/71

3 Determinação do Teor de Extrativos em Água Fria

ABTCP M4/68

4 Determinação do Teor de Extrativos em Água Quente

ABTCP M4/68

5 Determinação do Teor de Extrativos em NaOH (1%)

ABTCP M5/68

6 Determinação do Teor de Extrativos em Etanol/Tolueno

ABTCP M3/69

7 Determinação do Teor de Lignina Klason ABTCP M10/71

8 Determinação da Densidade Básica NBR 11941-

02

4.3. ANÁLISE ESTATÍSTICA

Para a análise dos dados foi feita a análise de variância

(ANOVA) por delineamento em blocos casualizados (DBC), onde os

tratamentos foram os ensaios realizados e os blocos a posição em

relação à altura comercial de cada árvore. Posteriormente quando

15

aplicável, foi feito a comparação das médias, pelo o teste Tukey, com 5%

de significância. No processamento e cálculo dos resultados obtidos foi

utilizado o software ASSISTAT Versão 7.7 beta (SILVA, 2016).

Para auxiliar a discussão dos resultados, realizou-se também,

um dendrograma de agrupamento, utilizando-se a planilha eletrônica

EXCEL da Microsoft o software livre estatístico RStudio, versão 1.0.44.

16

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os valores médios para os ensaios realizados na madeira de

Khaya ivorensis estão descritos na Tabela 2. ANOVA entre posições ao

longo do tronco e entre os ensaios encontram-se nas Tabelas 3 e 4

respectivamente.

TABELA 2 - VALORES MÉDIOS DOS ENSAIOS REALIZADOS.

Altura (%) A.F A.Q NaOH (1%) E/T LIG T.U DB

0 4,27 5,67 21,86 7,88 31,47 8,59 0,55 25 4,39 5,85 21,02 6,81 30,64 8,66 0,52 50 3,96 5,96 20,11 6,05 30,31 8,31 0,51 75 4,06 5,28 20,01 5,75 29,65 7,98 0,53

100 3,96 5,28 19,86 5,26 29,27 7,84 0,55 Onde: Os blocos serão as alturas, e o tratamento serão os seguintes ensaios, T.U – teor de umidade; A.F – extrativos solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³).

TABELA 3 - ANOVA POR POSIÇÃO NA ALTURA DAS ÁRVORES.

Altura (%) Médias por Bloco (%)

0% 11,468 a

25% 11,127 ab

50% 10,744 bc

75% 10,465 bc

100% 10,288 c Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si ao se aplicar o Teste Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

Ao analisar as alturas individualmente observa-se que a altura

de 0% (base) e de 100% (topo) são totalmente distintas das demais, que

se localizam na parte mediana. As alturas intermediárias de 25%, 50% e

75% são estaticamente iguais.

Ao se comparar os tratamentos entre si, observou-se que a

maioria dos ensaios foram diferentes, exceto para os testes feitos com

água quente e etanol/tolueno (1:2) que foram estatisticamente iguais.

17

TABELA 4 - ANOVA PARA OS ENSAIOS REALIZADOS.

Ensaios Médias por Tratamento (%)

T.U 8,28 c A.F 4,13 e A.Q 5,61 d

NaOH (1%) 20,57 b E/T 6,35 d LIG 30,27 a DB 0,53 f

Onde: T.U – teor de umidade; A.F – extrativos solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³). Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si ao se aplicar o Teste Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

Na Tabela 4, verifica-se que dentre os quatro métodos

utilizados para quantificação de extrativos na madeira de mogno africano,

a água fria foi o método que obteve a menor média percentual (4,13%)

em comparação com os outros três solventes, enquanto que para

hidróxido de sódio (1%), como solvente, os maiores com 20,57%. O

hidróxido de sódio (1%) foi o método que retirou mais extrativo, visto que,

ele é um álcali forte e a água é um solvente neutro, o que torna o

hidróxido, um solvente potencialmente mais eficaz na remoção dos

extrativos do que a água quente e água fria. Mendoza (2016), diz que o

método de extração em NaOH (1%) é um dos parâmetros para verificar a

durabilidade natural da madeira. No presente estudo a solubilidade do

mogno em hidróxido, mostrou valores médios, por árvores, maiores que

20%.

TABELA 5 - COMPARAÇÃO DOS TEORES DE EXTRATIVOS EM ÁRVORES DE Khaya ivorensis, Khaya senegalensis e Swietenia macrophylla DE DIFERENTES IDADES.

Extrativos (%)

MARIANO (2017) FRANÇA (2014) ZAQUE (2016)

(10 anos) (19 anos) (20 anos) K. ivorensis K. ivorensis K. senegalensis S. macrophylla

Água fria 4,12 5,3 5,6 5,6 Água quente 5,61 7,7 8,3 11,93

Etanol:tolueno 6,35 8,6 9 - NaOH (1%) 20,57 - - 17,52

França (2014) utilizando cinco árvores de Khaya ivorensis com

19 anos de idade relatou teores bem mais elevados do que os

18

encontrados no presente estudo para solubilidade em água fria (5,3%),

água quente (7,7%) e etanol:tolueno (8,6%). Isso provavelmente ocorreu

devido à idade das árvores, onde para o estudo em questão utilizou-se

árvores de 10 anos de idade.

Oliveira e Della Lucia (1994), estudando o cedro (Cedrela

fissilis), da mesma família do mogno africano, encontraram valores

inferiores aos desse trabalho, reportando 5,6% para extrações em

etanol:tolueno.

Ndukwe et al. (2012) quantificaram o percentual de lignina e

extrativos de 20 espécies provenientes da Forestry Research Institute of

Nigerian (FRIN) e, para a madeira de Khaya ivorensis encontraram

valores de 7,5% de extraídos em etanol:tolueno, valor esse semelhante

ao encontrado no presente trabalho.

Comparando-se os resultados desse trabalho com Zaque

(2016), que trabalhou com madeira de mogno brasileiro, (Swietenia

macrophylla KING), espécie da mesma família do mogno africano,

percebeu-se que para a água fria (5,6%) e água quente (11,93%) os

valores foram maiores, entretanto, para o NaOH (1%), o valor foi menor

(17,52%). Isso mostra que a resistência ao ataque de xilófagos do gênero

Khaya (idade de 10 anos) pode ser superior devido aos teores serem

maiores ao do gênero Swietenia (idade 20 anos).

Entretanto, Oliveira et al. (2005) afirmam que a qualidade

dessas substâncias secundárias é mais importante do que sua

quantidade, ou seja, o seu poder de atuação como agente biocida na

madeira é função do tipo de composto químico presente. De modo geral,

os componentes extraídos em água fria são substâncias como gomas,

taninos, açúcares e corantes, enquanto que a água quente, além de

extrair as substâncias citadas, também extrai os amidos. Já em solução

etanol:tolueno na proporção 1:2, são solubilizados as ceras, gorduras,

resinas e óleos e, na solução de hidróxido de sódio (1%), os terpenos,

fenóis e cresóis.

É possível observar uma tendência na diminuição nos teores

de lignina insolúvel no sentido base-topo. Essa tendência foi observada

19

em todas as árvores, as quais apresentaram valores médios entre 29,27%

e 31,47% (Figura 4).

FIGURA 4 - TEOR DE LIGNINA NO SENTIDO BASE-TOPO.

Ndukwe et al. (2012) quantificaram o percentual médio de

lignina da espécie Khaya ivorensis como sendo de 31,40% e Souza

(2015), trabalhando com a mesma espécie, encontrou valor médio de

lignina insolúvel no valor de 33,34%. Ambos valores encontrados, são

próximos ao valor médio dessa pesquisa (30,26%). De acordo com

Fengel e Wegener (1989), os valores de lignina em árvores situam-se na

faixa de 25 a 40%, e depende muito da espécie, da idade e do local de

plantio.

A densidade básica média para a espécie estudada foi de 0,53

g/cm3 (Tabela 2), variando de 0,51 g/cm3 a 0,55 g/ cm3 (Figura 5). Além

disso, nota-se, também, que há variação da densidade ao longo do

tronco, sendo maior na base (0%), diminuindo no meio do tronco (25%,

50%), e aumentando rumo ao topo (75% e 100%), conforme demonstrado

na Figura 5.

29,00

29,50

30,00

30,50

31,00

31,50

32,00

0 25 50 75 100

% L

ign

ina

% Altura comercial

20

FIGURA 5 - VARIAÇÃO DA DENSIDADE BÁSICA NO SENTIDO BASE-TOPO.

Pashin e De Zeeuw (1980) apresentam três modelos de

variação longitudinal de densidade dentro das árvores folhosas, um deles

é o modelo b, que decresce da base para parte mediana e torna-se

crescente até o topo da árvore. Nessa pesquisa, a densidade de Khaya

ivorensis seguiu o modelo b, proposto pelos autores referenciados

anteriormente.

França (2014) ao avaliar e determinar a densidade básica para

as espécies de Khaya ivorensis e Khaya senegalensis, encontrou a

mesma tendência longitudinal dos valores médios da densidade básica do

presente estudo. Quando comparado à espécie estudada o valor médio

de densidade básica desse estudo (0,53 g/cm3) foi maior do que os

encontrados por França (2014) para K. ivorensis (0,49 g/cm³) e para K.

senegalensis (0,58 g/cm³)

Marques et al (1997) classificaram a espécie de Khaya

ivorensis conforme sua densidade básica, como: leve, quando a massa

específica básica era menor que 0,500 g·cm3; média, quando situa-se

entre 0,500 e 0,720 g/cm3 e pesada, quando encontra-se acima de 0,720

g/cm3. Segundo essa classificação, a madeira de Khaya ivorensis,

estudada nessa pesquisa, encontrou-se na classe de madeira de média

densidade.

0,41

0,46

0,51

0,56

0,61

0,66

0,71

0 25 50 75 100

De

nsid

ad

e (

g/c

m³)

% Altura comercial

21

Carvalho et al (2010) ao caracterizarem as propriedades físicas

da madeira de Khaya ivorensis, utilizando árvores com 10 anos de idade,

encontraram valores médios de densidade de 0,470 g/cm3. Esses valores

são menores do que o encontrado no estudo em questão (0,53 g/cm3).

Isso provavelmente ocorreu devido ao maior incremento das arvores

objetos deste estudo, uma vez que um incremento maior está

intrinsicamente ligado à qualidade do sítio.

5.1. ANÁLISE DE AGRUPAMENTOS

Ao examinar os dados, em primeiro lugar deve-se verificar se

eles devem ser padronizados. Precisa-se observar se as variáveis

(ensaios realizados) foram medidas em unidades muito diferentes entre

si. Nesse caso, ter que, antes de aglomerar as amostras, padronizar os

dados (VICINI, 2005).

TABELA 6 - DADOS UTILIZADOS PARA GERAÇÃO DOS DENDROGRAMAS CLUSTER.

Árvore T.U A.F A.Q NaOH (1%) E/T LIG DB

A1 7,912 2,826 4,35 20,12 6,511 30,03 0,535 A2 8,765 3,424 3,667 20,28 5,881 30,42 0,558 A3 8,137 4,348 5,009 21,52 6,86 30,64 0,517 A4 8,292 5,025 6,857 20,37 6,143 29,99 0,521

Altura T.U A.F A.Q NaOH (1%) E/T LIG DB

0 8,587 4,666 5,914 21,86 7,875 31,47 0,545 25 8,662 3,958 5,018 21,02 6,807 30,64 0,52 50 8,31 3,733 4,622 20,11 6,046 30,31 0,514 75 7,977 3,629 4,8 20,01 5,753 29,65 0,535

100 7,844 3,541 4,499 19,86 5,262 29,27 0,551 Onde: T.U – teor de umidade; A.F – extrativos solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³).

A partir desses dados contidos na Tabela 6, foi gerada a

Tabela 7 que são os resultados padronizados, estes valores têm os pesos

iguais para todos os ensaios deixando mais representativo os

agrupamentos.

22

TABELA 7 - DADOS PADRONIZADOS PARA AGRUPAMENTO.

Árvore T.U A.F A.Q NaOH (1%) TO LIG DB

A1 -1,009 -1,109 -0,453 -0,708 0,38 -0,778 0,099

A2 1,353 -0,494 -0,95 -0,452 -1,094 0,476 1,371

A3 -0,386 0,454 0,028 1,48 1,195 1,181 -0,856

A4 0,043 1,149 1,375 -0,32 -0,481 -0,88 -0,614

Altura T.U A.F A.Q NaOH (1%) TO LIG DB

0 0,86 1,68 1,678 1,515 1,496 1,395 0,781

25 1,067 0,116 0,084 0,525 0,449 0,433 -0,821

50 0,094 -0,38 -0,62 -0,545 -0,297 0,052 -1,201

75 -0,827 -0,61 -0,304 -0,656 -0,583 -0,719 0,119

100 -1,195 -0,805 -0,838 -0,838 -1,065 -1,16 1,122 Fórmula de padronização de dados: (x − x)/s. Onde: T.U – teor de umidade; A.F – extrativos

solúveis em água fria; A.Q – extrativos solúveis em água quente; NaOH (1%) – extrativos solúveis em hidróxido de sódio; E/T – extrativos solúveis em etanol:tolueno (1:2); LIG – teor de lignina insolúvel; DB – densidade básica (g/cm³).

Com os dados da Tabela 7 foram gerados dois dendrogramas

(Figura 6) para agrupamento entre árvores e entre porções da altura

comercial.

FIGURA 6 - DENDROGRAMA DE AGRUPAMENTO CLUSTER ENTRE ÁRVORES E ALTURAS.

Conforme Souza (1989) é natural definir o número de

agrupamentos pelo traçamento da linha de “fenon”, paralela ao eixo

horizontal, interceptando qualquer número de ramos. O número de ramos

interceptados é o número de agrupamentos formado. Consequentemente,

este número varia, segundo o nível de homogeneidade selecionado. Se o

pesquisador optar por um maior refinamento no nível de homogeneidade

dos agrupamentos, ele irá estabelecer um nível mais baixo de

23

heterogeneidade.

Para a definição das classes homogêneas de

espécies/gêneros, traçou-se a linha "fenon" ao eixo horizontal do

dendrograma obtendo-se três grupos distintos.

Os dendrogramas gerados formam o agrupamento entre

árvores (indivíduos) e entre as posições da altura comercial. Os

coeficientes de correlação entre árvores e entre alturas apresentaram

respectivamente os valores de, 0,6215523 e 0,816649. Quanto mais

próximo de 1,0 tiver o coeficiente de correlação melhor será o

agrupamento dos dados. Com os valores encontrados, neste estudo, a

melhor correlação foi entre as alturas por causa da maior

homogeneidade. Devido à similaridade dos resultados o dendrograma de

cluster para alturas criou três grupos as porções de 25% e 50% um grupo,

as porções de 75% e 100% outro grupo, e o último grupo é a base que

não se correlacionou com nenhuma outra altura. Esse comportamento

dos grupos é atribuído, principalmente, à proximidade longitudinal entre

eles, explicados pela idade do tecido que são diferentes ao longo do

fuste, tecidos mais velhos como o da base tem resultados diferentes

quando analisados e comparados aos tecidos do topo das árvores, que

são tecidos mais jovens.

Quando realizado a correlação entre as alturas das quatro

árvores observa-se que as árvores com mesma altura, A1 e A3, não

formaram um grupo, o que seria o esperado, enquanto que a árvore A4

com menor altura entre as quatro formou um grupo com a A1. Isto

provavelmente ocorreu devido à forma como o experimento estava sendo

conduzido. Por ser uma reserva legal, não estava havendo controle do

arranjo espacial das árvores nem do sítio, o povoamento estava

crescendo de forma natural.

Para auxiliar na análise dos dados elaboraram-se as Figuras 7

e 8, que são heatmap associados aos dendrogramas. Essas junções dos

dois são muito eficientes visualmente, pois demonstra o quão similar são

as variáveis e indivíduos estudados. Nessa análise, os números são

transformados em degrade de cores, simplificando a interpretação e

24

entendimento dos dados e de suas similaridades, como também,

auxiliando na identificação de resultados distintos de seus semelhantes.

FIGURA 7 - CORRELAÇÃO ENTRE ENSAIOS E AS ÁRVORES ESTUDADAS.

FIGURA 8 - CORRELAÇÃO ENTRE AS VARIAVEIS E ALTURAS AO

LONGO DO TRONCO.

25

Nas referidas Figuras, nota-se com clareza, a correlação entre

as alturas, onde a base (0%) apresenta-se isolada das demais (cor

amarela), comprovando-se o que foi apresentado nas análises estatísticas

anteriores. A única variável próxima entre base e topo é o valor médio de

densidade (representada pela cor azul). Essa tendência também foi

observada por França (2014) ao analisar a densidade de mogno africano

em diferentes alturas ao longo do tronco.

26

6. CONCLUSÕES

Com base nos resultados apresentados neste estudo, conclui-

se que a espécie de Khaya ivorensis tem propensão a ser resistente

naturalmente ao ataque de xilófagos e insetos.

Quanto ao comportamento axial da espécie, nota-se uma

diminuição não uniforme dos teores de extrativo, lignina e umidade no

sentido base-topo. Porém, para a densidade básica ocorreu uma

diminuição da base até o meio do tronco, aumentando

subsequentemente, até o topo.

A madeira de mogno africano se mostrou competitiva para

atuar no setor madeireiro, como uma espécie de alta qualidade podendo

ser uma boa opção a ser explorada dentro da área florestal. Este que por

sua vez busca novas espécies que não tragam problemas ambientais aos

produtores e não fique refém da utilização das florestas naturais do País. .

27

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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