Caracterização química

As amostras de madeira das espécies em estudo foram transformadas em palitos, depois processadas em moinho de facas do tipo Willey e o pó produzido foi peneirado em malha de 40 mesh. Em seguida, com base nas normas TAPPI T 204 e TAPPI T 207 (^{Technical Association of the Pulp and Paper Industry [TAPPI], 1997}; ^{TAPPI, 1999}), realizou-se, em triplicata, a determinação do teor de extrativos em água quente, água fria e solvente orgânico (acetona).

Os teores de cinzas e de lignina foram determinados seguindo as metodologias apresentadas em TAPPI T 211 e TAPPI T 222 (^{TAPPI, 1998}; ^{TAPPI, 1999}) em triplicata. O teor de holocelulose foi calculado pela diferença entre a composição química total e soma do teor de lignina, extrativos e fração inorgânica.

Caracterização física

Utilizou-se doze corpos de prova da madeira de cada espécie medindo 4,7 cm × 2,5 cm × 1,8 cm (longitudinal × radial × tangencial), em seguida essas amostras foram acondicionadas em câmara climática ajustada com temperatura de 25 °C e umidade relativa de 65%. Posteriormente, as amostras foram saturadas em água até obter peso constante para determinação dos valores de contrações e densidade básica, em seguida, foram secas em estufa.

Seguindo as diretrizes apresentadas na norma ASTM D 143 (^{ASTM, 2014}), determinou-se a densidade aparente (ρa) pela relação entre massa e volume da madeira em umidade de 12%. A densidade básica (ρb) foi obtida por meio da relação entre massa anidra e volume saturado da madeira. Para obtenção da massa e volume das peças utilizou-se balança analítica (0,001 g) e paquímetro digital (0,01 mm), respectivamente. A densidade das quatro madeiras tropicais foi categorizada por meio da classificação sugerida pelo ^{Instituto de Defesa Agropecuária do estado de Mato Grosso [INDEA] (2011)}.

As contrações longitudinal (βl), radial (βr), tangencial (βt) e volumétrica (βv) foram calculadas utilizando-se as dimensões dos corpos de prova saturados e após serem submetidos a secagem em estufa sob temperatura de 103 ºC ±5 ºC. O fator anisotrópico foi obtido pela razão entre as contrações tangenciais e radiais.

A porosidade (ɸ) foi calculada com base na relação inversamente proporcional entre a densidade básica e a densidade da parede celular (1,54 kg/m3). Também foram obtidas a umidade de equilíbrio (UEq) e de saturação da madeira (USat).

Colorimetria

Precedendo-se os ensaios, um grupo de amostras foram utilizadas para determinação das propriedades colorimétricas. Após atingirem massa constante em temperatura de 25 °C e umidade relativa de 65%, estas tiveram as superfícies regularizadas aplicando-se lixa com granulometria 220. Na sequência, utilizando-se dez amostras de madeira de cada espécie e um espectrofotocolorímetro, os parâmetros colorimétricos foram determinados realizando-se três leituras no plano radial e transversal das peças de madeira. O sistema CIELab 1976 foi adotado para obtenção dos parâmetros colorimétricos, luminosidade (L*) e as coordenadas cromáticas a* (vermelha a verde) e b* (amarelo a azul), conforme a metodologia de ^{Camargos e Gonçalez (2001)}.

Propriedades de superfície

Analisou-se a superfície das madeiras quanto a molhabilidade em solvente polar, utilizando-se goniômetro modelo Krüss DSA30 e o software DSA25 para a obtenção do ângulo de contato do líquido de referência (água destilada), em que utilizou-se três unidades de amostras por espécie. O volume adotado para as gotas de água destilada foi de 5 μL, aplicando-as, em triplicata, nas faces transversal e radial da madeira. Mediu-se oϴângulo de contatoϴ do líquido com superfície após 5 s ( 5) e após10 s ( 10) da aplicação, conforme apresenta-se na norma TAPPI T 458 cm-14 (^{TAPPI, 2014}).

Análise estatística

Aplicou-se ao conjunto de dados o teste de Shapiro-Wilk (p <0,01), em seguida, verificando-se normalidade dos dados, aplicou-se o teste de Fisher (p < 0,01) para avaliar a independência dos dados. Havendo diferenças entre os valores de média em função das variações aplicou-se o teste de Tukey (p < 0,01).

Caracterização química

Observou-se que no método de extração com água quente obteve-se maiores percentuais de extrativos seguido do método com água fria (Tabela 1), no entanto, em ambos os métodos não houve diferenças nas quantidades de extrativos entre as espécies analisadas. Já utilizando solvente orgânico, obteve-se maiores percentuais de extrativos para madeira da sucupira amarela.

Para a composição química das quatro espécies amazônicas (Tabela 2), os teores de lignina, extrativos, cinzas e holocelulose apresentaram-se em proporções distintas. Na madeira de timborana observou-se o maior percentual de lignina, seguido das madeiras de maçaranduba, sucupira amarela e pequiá. As madeiras de pequiá e timborana apresentaram os maiores valores para extrativos e cinzas, nessa ordem. Apenas nas madeiras de sucupira amarela e pequiá registrou-se valores de holocelulose acima de 70%.

Caracterização física

Na tabela 3 é possível observar que os maiores valores de ρa e ρb foram obtidos para as madeiras das espécies sucupira amarela e maçaranduba. O menor valor de ρa foi encontrado para a madeira de timborana. Os valores de porosidade foram inversamente proporcionais aos valores observados para densidade.

Quanto a umidade de equilíbrio (12%), na maçaranduba observou-se o menor valor, enquanto que as madeiras das demais espécies não diferiram entre si. No teor de umidade saturado, a madeira de timborana exibiu a maior porcentagem (35,99%).

Os valores de βl não diferiram entre as madeiras das espécies estudadas (Tabela 4). Na madeira de timborana registrou-se os menores valores de βr, βt e βv, isso indica maior estabilidade dimensional em relação a madeira das demais espécies.

Quanto aos valores de FA, para a madeira de timborana verificou-se maior significância estatística, indicando que quando contraída, a relação entre os planos tangencial e radial ocorrem em proporções distintas. Já para as madeiras de sucupira amarela e maçaranduba, os valores de FA não diferiram entre si, enquanto que a madeira de pequiá apresenta o segundo maior valor para esse parâmetro.

Colorimetria

Para todas as madeiras estudadas a variável L* diferiu entre os planos radial e transversal, exceto para a madeira de maçaranduba. A luminosidade das madeiras de sucupira amarela e maçaranduba não diferem entre si no plano radial, mas no plano transversal o parâmetro é distinto para todas as espécies.

Apenas nas madeiras de timborana e maçaranduba houve diferenças nos valores das coordenadas cromáticas a* e b*, entre os planos radial e transversal. Considerando apenas o plano radial, o valor mais elevado da coordenada cromática a* foi observado para a madeira de maçaranduba e não diferiu entre as madeiras de timborana, pequiá e sucupira amarela. No plano transversal a coordenada a* não diferiu somente entre as madeiras de pequiá e sucupira amarela.

Quanto a coordenada b* no plano radial, o maior valor foi registrado para madeira de pequiá, diferindo entre as demais espécies. A madeira de maçaranduba não diferiu das madeiras de timborana e sucupira amarela. No plano transversal, as madeiras de pequiá apresentaram os maiores valores para a coordenada b*, e não diferenciou-se entre o plano radial (Tabela 5).

Associando a reflectância com o comprimento de onda (Fig. 1), nota-se tendência crescente em ambas espécies, sendo que a maçaranduba foi a madeira com a maior refletância nos dois planos de corte, enquanto o pequiá obteve reflectância inferior em relação as demais espécies, em decorrência do valor elevado do parâmetro L*. Nota-se também que na face radial houve valores de refletância mais elevados em relação a face transversal.

Figura 1 Curvas de reflectância colorimétrica para as madeiras tropicais. 

Propriedades de superfície

Nos resultados do ângulo de contato das quatro madeiras (Tabela 6), observou-se que houve diminuição na fase de espelhamento da água de 5 s para 10 s, em todas as espécies e planos. Na face radial, a maçaranduba apresentou o maior ângulo entre as espécies avaliadas, com valor de 104,9º em 5 s e 102,78º nos 10 s, ou seja, possui maior hidrofobicidade superficial. Nas madeiras das demais espécies, não ocorreu diferenciação estatística entre os valores dos ângulos de contato das espécies e dos planos analisados.

Ao se observar a variação dos ângulos de contato na face transversal das madeiras, nota-se que a maçaranduba não diferiu da espécie timborana nos dois tempos analisados, enquanto as madeiras de pequiá e sucupira amarela não apresentaram diferenças entre si.

Quando se analisou o ângulo de contato em relação à face da madeira e o tempo, constatou-se que as madeiras de pequiá, sucupira amarela e maçaranduba não diferiram entre si. Na madeira de timborana, o ângulo de contato foi superior no plano transversal quando comparado com o radial, tanto em 5 s quanto em 10 s.

Caracterização química

Os valores de extrativos retirados em água quente foram mais elevados em comparação com as madeiras de Bagassa guianensis, Hymenea courbaril e Tabebuia sp. estudadas por ^{Jankowska, Drozdzek, Sarnowski e Horodenski (2017)}. Segundo ^{Trugilho, Akira, Tarcísio e Pereira (2003)}, a maior quantidade de extrativos removidos em água quente deve-se as frações solúveis em água, como taninos hidrolisáveis, sais inorgânicos e substâncias pécticas.

^{Silveira et al. (2018)} e ^{Cosme Jr, Turchen e Guedes (2020)}, expuseram que é comum espécies tropicais apresentarem teores de extrativos elevados, isso, por sua vez, contribui para aumento da resistência natural da madeira ao ataque de organismos xilófagos, pois são compostos produzidos para defesa natural de espécies lenhosas. Desta forma, reduz-se os principais danos em peças expostas a umidade e temperatura, como pilares, postes, janelas e outros.

A variação e a redução dos teores de extrativos removidos em solvente orgânico pode ser explicada pelos tipos de compostos extraídos, visto que a acetona remove os componentes lipofílicos como os ácidos graxos, ceras, pigmentos e substâncias não saponicáveis (^{Sarto e Sansigolo, 2010}).

A composição química da madeira, em especial considerando os extrativos, pode conceder uma base teórica sobre as mudanças de cores vistas nas madeiras tropicais (^{Qiu, Liu e Long, 2019}). Por isso é possível se encontrar madeiras com colorações brancas, pretas, amarelas, marrons, róseas e roxas (^{Barreto e Pastore, 2009}). Sendo que, a tonalidade das peças madeireiras tem grande importância em suas aplicações práticas, visto que para a produção de pisos e móveis a cor é um parâmetro estético relevante. Os extrativos influenciam ainda, no odor das madeiras, principalmente nas espécies tropicais que são diversificadas, desde sua quantidade até a natureza química de sua composição (^{Zeniya, Endo-Ujiie, Obataya, Nakagawa-Izumi e Matsuo-Ueda, 2018}; ^{Silva et al., 2019}).

^{Jankowska et al. i (2017)} e ^{Jankowska et al. (2018)} explicaram que a quantidade e os grupos químicos dos extrativos influenciam diretamente na redução da adsorção de água e nos valores de umidade de equilíbrio da madeira, pois esses compostos impregnam a parede celular e as cavidades intercelulares inibindo reatividade das hidroxilas da celulose e hemiceluloses.

Os extrativos influenciam ainda, no odor característico da madeira, principalmente nas espécies tropicais que são diversificadas, desde sua quantidade até a natureza química de sua composição (^{Zeniya, Endo-Ujiie, Obataya, Nakagawa-Izumi e Matsuo-Ueda, 2018}; ^{Silva et al., 2019}).

A quantidade de lignina nos vegetais também é importante para a proteção dos mesmos contra agentes deterioradores. Contudo, a sua proporção pode variar principalmente conforme a idade do indivíduo, pois madeiras de cerne e alburno provenientes de lenho em estágio adulto exibem porcentagens superiores de lignina que a madeira juvenil, apresentando resistência natural mais elevada (^{Vidaurre, Lombardi, Oliveira e Arantes, 2011}). Além disso, este componente químico também atribui resistência mecânica aos tecidos das espécies florestais, em virtude de sua estrutura molecular ser tridimensional (^{Kacik et al., 2016}).

Quanto as cinzas, os maiores valores foram encontrados para madeira de pequiá, esse resultado representa efeito positivo quando se trata da durabilidade natural, pois, de acordo com o estudo de ^{Paes, Medeiros Neto, Lima, Freitas e Diniz (2013)}, o aumento do teor de cinza minimiza o ataque de cupins na madeira. Segundo os mesmos autores, esse comportamento se dá através da dificuldade de os agentes xilófagos escarificarem madeira com maiores teores de substâncias abrasivas, acarretando danos em suas mandíbulas, reduzindo então o potencial de ataque.

De acordo com ^{Silva, Oliveira, Calegari, Pimenta e Dantas (2017)}, a menor proporção de cinzas torna-se benéfico quanto a integridade de equipamentos utilizados no processo de usinagem da madeira, reduzindo assim, a manutenção, limpezas e desgastes de serras.

No que concerne ao teor de holocelulose, a menor proporção foi vista na madeira timborana. Sengundo ^{Silva, Matos, Oliveira e Evangelista (2005)}, em árvores maduras ocorre redução ou estabilização deste componente químico. Os valores de holocelulose encontrados neste estudo foram próximos dos resultados apresentados por Silva, Almeida, Viana, ^{Klock e Muñiz (2014)}, com porcentagens de 69,42, 70,55 e 68,60 para as madeiras de Scleronema micranthum, Scleronema sp. e Caryocar villosum, respectivamente.

Caracterização física

Quanto a densidade básica, considerando a classificação proposta pelo ^{INDEA (2011)}, apresentada na metodologia, a timborana enquadrou-se como moderadamente pesada e as espécies pequiá, sucupira amarela e maçaranduba categorizaram-se como madeiras pesadas. Os resultados obtidos no presente estudo são similares aos verificados por ^{Texeira et al. (2019)} para as mesmas espécies. A densidade da madeira influência diretamente na resistência de peças, como em pisos confeccionados de madeira, no qual pode proporcionar mais ou menos suscetibilidade de arranhões em função do movimento intenso de pessoas (^{Silva Filho, Rocha e Moura, 1992}).

A madeira de timborana apresentou o maior valor de porosidade, esse resultado explica a menor densidade quando comparada com as demais madeiras, pois quanto mais elevada à quantidade de poros, menos material lenhoso apresentará o material. Madeira com maior quantidade de poros tende a facilitar o processo de aplicação de preservantes químicos e proporciona rapidez no procedimento de secagem, contudo apresenta maior troca de umidade com o ambiente, ocasionando redução da sua resistência mecânica, afetando a qualidade dos produtos madeireiros e propiciando defeitos, tais como empenamento e rachadura (^{Gallio et al., 2016}).

As madeiras avaliadas apresentaram alta estabilidade dimensional, devido aos baixos valores das contrações lineares e volumétricas (Tabela 4). A capacidade da madeira contrair e expandir em função da variação de umidade implica diretamente em sua aplicação. Por exemplo, ao confeccionar peças para construção civil (portas e janelas) com madeiras de alta instabilidade dimensional, potencializa-se a ocorrência de empenamentos e rachaduras, comprometendo a qualidade e vida útil dos produtos (^{Christoforo et al., 2016}; ^{Elaieb, Shel, Jalleli, Langbour e Candelier, 2019}; ^{Serenine Jr, Melo, Castro e Souza, 2019}).

A anisotropia decorrente da disposição irregular das fibras, provoca mudanças nas propriedades da madeira conforme a sua direção, influenciando no desgaste de ferramentas de corte nos métodos de usinagem. Segundo ^{Oliveira, Tomazello Filho e Fiedler (2010)}, o fator anisotrópico tende a variar de 1,3 a 1,4 em madeiras estáveis dimensionalmente, enquanto que madeiras com instabi-lidade elevada pode chegar a 3. Desta maneira, as madeiras tropicais estudadas apresentaram FA elevado, quando considerada tal variação.

As análises realizadas nas quatro madeiras amazônicas propiciaram o conhecimento de suas características físicas. Essas informações são aplicáveis na destinação e utilização da madeira para diversos fins. Além de fornecer escolhas de novas espécies florestais para o mercado consumidor de madeira e reduzir a pressão exploratória de determinadas espécies em função do desconhecimento dos aspectos de outras.

Colorimetria

A madeira de pequiá apresentou a superfície mais clara, como demostrado pelos valores de luminosidade, tanto no plano radial, quanto no transversal. Na coordenada cromática b*, pode-se observar o mesmo comportamento, no qual a madeira apresenta tonalidade voltada para amarelo. Os resultados obtidos foram ligeiramente menores do que os encontrados por ^{Silva, Setter, Mazette, Melo e Stangerlin (2017)}, sendo os valores de 66,87 (L*), 9,21 (a*) e 24,36 (b*).

A madeira de maçaranduba apresentou coloração mais escura e próxima do vermelho, tendo o maior valor no parâmetro a* e o menor na luminosidade, nas faces radial e transversal (Tabela 5). Os valores foram superiores aos apresentados por ^{Maia, Moura, Magalhães e Castro (2018)} no plano radial, com luminosidade igual a 39,43 e o coordenada cromática a* de 9,30.

Quanto a madeira de sucupira amarela, considerando o plano radial, esta obteve valores de L* e b* inferiores aos encontrados por ^{Sousa, Barbosa, Soares, Goulart e Protásio (2020)}, com 51,53 e 20,86, respectivamente. No plano radial, também observa-se que os valores referentes a luminosidade foram superiores ao plano transversal. Segundo ^{Burguer e Richter (1991)}, a face anatômica radial torna-se mais brilhante, em função das faixas horizontais dos raios.

Na madeira timborana, os valores dos parâmetros colorimétricos apresentaram resultados intermediário em comparação com as espécies supracitadas.

Assim, categorizou-se as espécies com base nos intervalos de parâmetros colorimétricos sugeridos por ^{Camargos e Gonçalez (2001)}. A classificação das cores para as madeiras (Fig. 2) foram rosa-acinzentado (timborana), oliva-amarelado (pequiá), oliva (sucupira amarela) e marrom-escuro (maçaranduba).

O comportamento da reflectância quanto a madeira de maçaranduba se dá pela sua luminosidade ser inferior às demais espécies, expressando uma superfície mais escura, e assim refletindo maior quantidade de luz incidida sobre o material. O inverso pode ser visto para madeira de pequiá, no qual obteve-se menor reflectância e maior absorção de radiação em função de possuir tons mais claros, voltados para o amarelo, como demonstra a coordenada b*.

Figura 2 Classificação colorimétrica das madeiras timborana (1), maçaranduba (2), pequiá (3) e sucupira amarela (4). 

Propriedades de superfície

Comparando os resultados encontrados com as pesquisas de ^{Borzi (2014)}, verificou-se valores superiores de ângulo de contato em relação a madeira de jatobá, que apresentou ângulo de contato correspondente a 40,78° nos primeiros 5 s e 40,10° em 10 s. Essa diferença de ângulos entre as madeiras tropicais pode ocorrer em função da variabilidade anatômica, bem como devido as condições de sítio que auxiliam no desenvolvimento do lenho, propiciando características e propriedades particulares em cada espécie florestal (^{Raabe, Del Menezzi e Gonçalez, 2017}).

O ângulo de contato propicia indicativos para avaliar a qualidade da superfície de madeiras. Pois, através de noções quanto a molhabilidade da face de materiais, pode-se destiná-los para uso adequado, principalmente quando utilizados em ambientes desprovidos de cobertura (^{Cademartori, Nisgoski, Magalhães e Muniz, 2016}; ^{Wang et al. 2017}). Desta forma, as madeiras tropicais estudadas apresentaram qualidade de superfície significativa, em função dos elevados ângulos de contato quando comparados com outras espécies do mesmo bioma.

O maior ângulo verificado para a maçaranduba está relacionado a alta densidade básica da madeira, isso representa maior quantidade de material lenhoso por unidade de área. Assim, madeiras com densidade alta tendem a apresentar maior ângulo de contato e durabilidade, isso acontece devido a anatomia e composição química das espécies madeireiras, como por exemplo, teor de extrativos, compostos fenólicos e ácidos graxos (^{Papp, Csiha, Makk, Hofmann e Csoka, 2020}).