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A qualidade da madeira de reflorestamento no brasil, focando nos desafios relacionados à secagem, consumo de energia e desgaste de ferramentas. Explora as variações na madeira, a importância da padronização do desdobro e a influência de fatores como lenho juvenil e tensão de crescimento. Apresenta uma revisão de estudos sobre secagem de madeira, destacando as principais pesquisas e avanços no setor.
Tipologia: Resumos
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Daniela Minini UFPR
Bruna de Araújo Braga UFPR
Daiane de Moura Borges Maria UFPR
Franciele Gmach UFPR
Theonizi Angélica Silva Albuês UFPR
Wesley Santos de Jesus UFPR
Thiago Campos Monteiro UFPR
10.37885/
Palavras- chave: Serraria, Secagem da Madeira, Usinagem da Madeira, Beneficia- mento da Madeira.
RESUMO
O aumento do uso da madeira de reflorestamentos gera desafios para o setor produtivo madeireiro no Brasil. Muitas pesquisas foram realizadas sobre a qualidade da madeira produzida nas florestas, principalmente de Eucalyptus e Pinus. Estudos desenvolvidos no desdobro das toras destas espécies também foram realizados, bem como sobre a secagem e beneficiamento das madeiras. Uma revisão sobre as pesquisas em ciência e tecnologia da madeira para o processamento mecânico da madeira no Brasil foi rea- lizada. Visto ao vasto conhecimento adquirido ao longo dos anos, faltam pesquisas e elucidações em diversas áreas e principalmente para as espécies que estão em ascensão no Brasil, bem como o estudo mais voltado ao conhecimento da madeira produzida nos povoamentos, bem como, métodos eficientes de processamento e usinagem.
Florestas no Brasil
O Brasil possui mais de 493 milhões de hectares com florestas que ocupam 58% do seu território, o que o coloca como segundo maior detentor de florestas no mundo, corres- pondente a 12% (FAO, 2015). Além das florestas nativas, o Brasil se destaca também no segmento de árvores plantadas, impulsionado pela combinação de vários fatores, que fazem com que tenha os menores ciclos entre o plantio e a colheita, proporcionado pelas condi- ções edafoclimáticos. Investimentos em tecnologia e inovação neste setor a fim de adequar um alto incremento anual das florestas e o manejo sustentável das áreas cultivadas foram exaustivamente realizados nos últimos anos. Esses fatores contribuem para elevar cada vez mais a capacidade de suprir a demanda de madeira e seus derivados frente ao aumento da população mundial, ao crescente poder aquisitivo e diante do cenário mundial competitivo e desafiador (FAO, 2015; IBÁ, 2020). Além disso, os reflorestamentos são aliados para a conservação das florestas naturais e seus recursos, bem como o desenvolvimento econômico e social da população que reside no entorno das fábricas (IBÁ, 2020). Os reflorestamentos geram um leque de produtos que inclui a madeira em toras, madeira serrada, celulose, papel e seus derivados, painéis de madeira reconstituída e laminados, biomassa vegetal em forma de carvão, cavacos, brique- tes, pellets e madeira tratada.. Mas também produtos florestais não madeireiros como óleos essenciais, resinas, taninos, látex entre outros. Toda esta cadeia de produtos é responsável pela geração de emprego e renda para o Brasil. Em 2019 o país registrou receita bruta de 97,4 bilhões, o que significa 6,2 % do PIB anual do país (IBÁ, 2020). Como também, em 2018 o setor de florestas plantadas empregou 599 mil trabalhadores (ABIMCI, 2019). Para atender a demanda por matéria prima, que cresceu 10 % nos últimos anos, e para às contribuições com o meio ambiente, como por exemplo, com política de baixo carbono, uso de energia renovável e desmatamento líquido zero (Acordo de Paris 2020 - 2050), serão necessários o plantio de 250 milhões de hectares de florestas no mundo (MAPA, 2018; IBÁ, 2020). No Brasil, a área total dos plantios florestais entre 2018 e 2019 teve acréscimo de 2,4 %, passando de 8,79 para 9 milhões de hectares, respectivamente. Desse valor total, 77 % (6,97 milhões de hectares) é representada pelo cultivo de eucalipto, 18 % (1,64 milhões de hectares) de pinus e 0,39 milhão de hectares são plantados de outras espécies, entre elas a seringueira, acácia, teca e paricá (IBÁ, 2020).
Madeira como matéria prima
A madeira é uma matéria prima nobre, de alta versatilidade, e que há milênios tem sido utilizada para diversos fins, principalmente pela sua abundância, acessibilidade e resistência (Gonzaga, 2006; Mallo & Espinoza, 2015). Material com propriedades heterogêneas como todo material biológico, possui alta variação conforme suas propriedades anatômicas, quími- cas, físicas e mecânicas. Essas variações ocorrem entre espécies, entre árvores da mesma espécie e dentro da mesma árvore (Panshin & Zeeuw, 1980). Além disso, a madeira é um material anisotrópico, com propriedades, principalmente físicas e mecânicas distintas con- forme o eixo avaliado, se longitudinal, tangencial ou radial (Kollmann & Côté, 1968). O lenho também é um material higroscópico, com capacidade para ganhar e perder água. Toda esta complexidade é comum em material de origem natural, pois a árvore é influenciada por diversos fatores que estão em constante mudança, como umidade relati- va do ar, espaçamento, radiação, condições de solo, pluviosidade, temperatura, latitude, tratos silviculturais e herança genética (Chave et al., 2006; Forest Products Laboratory, 2010). A competição entre as árvores também é determinante no desenvolvimento das mesmas (Bennetera et al., 2018; Howler et al., 2019). Todas essas variações ambientais aliadas ao material genético e suas interações interferem na qualidade da madeira gerada (Zobel & Van Buijtenen, 1989). Uma propriedade amplamente utilizada para verificar as variações no lenho é a den- sidade básica da madeira (DBM). Seus valores variam entre as espécies na faixa de 0, e 0,720 g cm–3. Utilizando a DBM como parâmetro de qualidade e distribuição dos usos do lenho, temos como exemplo três espécies comerciais e nativas da flora brasileira e que são desenvolvidos plantios comerciais: i) Schizolobium parahyba, conhecida popularmente como paricá, é importante no setor madeireiro para suprir a demanda de madeira lamina- da principalmente, possui DBM igual a 0,270 g cm–3, coloração clara, com poucos nós e crescimento rápido (ITTO, 2021); ii) Swietenia macrophylla, mogno brasileiro, utilizada para confecção de objetos de alto valor agregado, possui DBM média, aos 16 anos de idade de 0,485 g cm–3^ (Reboleto, 2016), coloração avermelhada e alta estabilidade (Silva et al., 2019); iii) Astronium lecointei, muiracatiara ou aroeira, com DBM de 0,810 g cm–3, utilizada na construção civil, assoalhos e mobiliário, coloração do cerne variável do bege-rosado ao castanho-escuro-avermelhado (ITTO, 2021). A escolha para determinado uso da madeira deve-se levar em consideração as suas diversas características. Com este conhecimento deve-se direcioná-las para que um pro- duto específico possa expressar a sua melhor versão da madeira nas suas propriedades e também com desempenho satisfatório. Assim, é determinada a qualidade da madeira, e por seguinte o uso de cada espécie florestal.
Figura 1. Desdobro principal com serra fita (a e b) e secundário com multilâmina (c) e canteagem (d).
Fonte: Empresa MadFreitas, 2020
A qualidade da tora é muito importante para a produção da madeira serrada. Pois sua avaliação leva em consideração a dimensão, a forma, os defeitos na superfície rolan- te e nas pontas, além do estado fitossanitário da tora (IBDF, 1984; Vital, 2008; Luz et al., 2020). No caso da madeira serrada, as características observadas são: inclinação da grã, rachaduras, empenamentos, entre outros (IBDF, 1983). O uso da madeira serrada também pode depender das suas propriedades físicas e mecânicas (ABNT, 1997). A produção de madeira serrada depende de fatores como a qualidade da matéria pri- ma, dos equipamentos utilizados, dos métodos de corte e da qualificação da mão de obra (Williston, 1976). O rendimento é um importante parâmetro para avaliação da produção de madeira serrada na serraria e, consequentemente, o sucesso de um empreendimento madeireiro. Sua aferição é realizada com a relação entre o volume de toras serradas num período e o volume de madeira serrada obtido destas toras, conforme a Equação1:
(1)
O rendimento para a produção de madeira de espécies amazônicas está entre 19% e 74%, com elevada variação devido a defeitos nas toras, como por exemplo, conicidade, rachaduras, achatamento e diâmetro das extremidades das toras. Com isso, é essencial
a padronização do desdobro segundo as propriedades de cada espécie, uma vez que, irá impactar no rendimento de madeira serrada (Luz et al., 2020). A qualidade da matéria prima tem influência direta nessa variável e na qualidade final da madeira serrada de reflorestamento também (Murara Júnior et al., 2013; Marchesan, 2012). A produção de madeira serrada do gênero Pinus e Eucalyptus, no Brasil, apresentam rendimentos entre 25 e 63% (Monteiro et al., 2017; Juizo et al., 2018; Müler et al., 2019). Entre algumas medidas para otimizar o aproveitamento das toras e, consequentemente aumentar o rendimento da serraria, está a organização das toras por classes diamétricas e o estabele- cimento de modelos de desdobro, de acordo com cada uma dessas classes (Williston, 1976; Ferreira et al., 2004; Juizo et al., 2015; Muller et al., 2017; Carmo et al., 2020). No Brasil, a cadeia produtiva das toras de reflorestamentos, principalmente de Pinus no sul do país, permitiu o desenvolvimento de serrarias com elevada produção e maior uso de sistemas de automação nestas indústrias. Além disso, a competição no setor florestal com produto de maior valor agregado (PMVA), como a celulose. Isso foi possível devido a venda de madeira serrada para o mercado externo e, consequentemente ganhos com a venda em moeda forte, como por exemplo, o dólar americano ou euro. A integração das serrarias com indústrias de molduras, pisos, moveis e outros PMVA foi importante para a alta produção da madeira serrada e o uso de modernos equipamentos nestas industrias. No entanto, ainda hoje muitos são os desafios para o processamento mecânico das toras de reflorestamentos. A presença do lenho juvenil e da tensão de crescimento são fatores presentes na madeira desta indústria e devem ser considerados para a produção de madeira serrada (Kojima et al., 2011; Palermo et al., 2015). Essas características intrínsecas nas árvores, são responsáveis pelo surgimento de defeitos nas toras e, consequentemente, são repassados para a madeira serrada, como as rachaduras, fissuras, defeitos de empenamento e de contrações (Muller et al., 2017; Nascimento et al., 2019). Além disso, a maior parte das espécies do gênero Eucalyptus apresenta alguns desafios para a secagem e usinagem da sua madeira e estão relacionados principalmente às características anatômicas e físicas da madeira (Calonego, Severo 2005; Silva et al., 2005).
Secagem da madeira
Uma etapa muito importante na indústria madeireira é a secagem, uma vez que o pa- drão de qualidade do produto final está intimamente relacionado a este estágio e deve ser discutido (Ducatti; Jankowsky; Andrade et al., 2001; Batista et al., 2016; Liebl et al., 2017; Talgatti et al., 2020). Através da secagem da madeira é possível modificar a qualidade da madeira verde e alcançar características desejáveis, tais como menor incidência de defeitos, maior estabilidade dimensional, maior resistência mecânica, maior resistência ao ataque
Figura 2. Principais defeitos decorrentes da secagem da madeira serrada. Em que: a) encurvamento; b) encurvamento complexo; c) arqueamento; d) encanoamento; e) torcimento; f) rachaduras.
Fonte: NBR 9487 (ABNT, 1986)
Métodos de secagem artificial ou convencional também foram amplamente estudados para a remoção da água da madeira serrada (Jankowsky & Santos, 2005; Klitzke & Batista, 2010; Sepulveda-Villarroel et al., 2015; Zen et al., 2019; 2020; Schaeffer et al., 2020). Avaliação de secadores solares para secagem de tábuas foram realizados (Loiola et al., 2015; Cremonez et al., 2020), bem como a combinação da secagem ao ar livre com a se- cagem convencional para a madeira de Eucalyptus (Zen et al., 2019; 2020). Para o mesmo gênero, programas de secagem utilizando a secagem drástica é recomendada para madeira adulta e programa mais suave para tábuas da região do lenho juvenil (Soares et al., 2016). Diversos estudos que abordam a ciência básica da relação água-madeira foram rea- lizados em laboratórios. O efeito da anatomia (Barauna et al., 2014; Monteiro et al., 2017), dos componentes químicos (Barauna et al., 2014), da densidade básica (Zanuncio et al., 2015; Nascimento et al., 2019) e da direção do fluxo de água (Monteiro et al., 2020) no lenho foram avaliados. Muitos trabalhos demonstraram maiores taxas de secagem em madeiras com menores densidades (Eleotério et al., 2015; Batista et al., 2015; Jesus et al., 2016; Zanuncio et al., 2015; Soares et al., 2016). A correta secagem da madeira para alcançar a qualidade ideal é uma temática estu- dada há décadas, buscando contribuir para aumentar o valor agregado dos produtos madei- reiros. As pesquisas seguem evoluindo nesta área, mas ainda há muito a ser investigado,
especialmente no que se refere ao investimento em novas tecnologias para predizer o comportamento da madeira diante da remoção da sua umidade e redução do consumo de energia nos secadores.
Beneficiamento da madeira
O setor que industrializa a madeira no Brasil, em 2018 possuía 86,7 mil empresas de móveis, gerando mais de 173 mil empregos, principalmente na região sudeste e sul (Associação Brasileira da Indústria de Madeira Processada Mecanicamente - ABIMCI, 2019). Além das empresas moveleiras, industrias de molduras, portas e pisos também possuem importância na utilização da madeira para produtos de alto valor agregado. As operações de beneficiamento ou usinagem da madeira mais utilizadas na fabrica- ção de produtos de madeira são o aplainamento, fresamento, torneamento, entalhamento, rasgo e lixamento. As pesquisas neste setor no Brasil foram realizadas principalmente na caracterização tecnológica da madeira, qualidade da superfície usinada e consumo de ener- gia de corte. Os resultados demonstram que a densidade da madeira juntamente com as características anatômicas, foram frequentemente associadas ao consumo de energia e a qualidade de superfície das peças (Silva et al., 2005; Cruz et al., 2020; Guedes et al., 2020). Já a densidade e as características anatômicas também exerceram influência signifi- cativa na rugosidade superficial e, por consequência, na qualidade superficial da peça de madeira. Espécies com poros menores e maior densidade da madeira, resultam em melhor qualidade de superfície e melhor acabamento (Moura et al., 2010). Em relação ao arranjo dos poros, as espécies que possuem densidade da madeira maior, e que possuem poro- sidade em anel, são associadas a melhor qualidade de superfície do que as espécies com porosidade difusa (Budakçi et al., 2011). Os procedimentos mais usuais para a eliminação de defeitos na superfície da madei- ra são o aplainamento e o lixamento. Ambos procedimentos podem ser influenciados por fatores, como as propriedades da madeira (poros, grã, madeira de reação), grão da lixa, pressão e direção do lixamento (Laina et al., 2017). Tais características afetam os processos de fabricação, principalmente na qualidade do acabamento, qualidade da colagem, além das características de resistência (Kilic et al., 2006). No Brasil, diversos trabalhos foram desenvolvidos para avaliação da qualidade da su- perfície usinada de peças de madeira, lâminas e painéis. Os principais parâmetros avaliados foram o avanço por dente, profundidade do arco cicloide, rugosidade e análise visual (Braga et al., 2014; Oliveira & Silva, 2010;). Técnicas de laser (Andrade et al., 2016) e técnica de NIRs (Santos et al., 2020) também foram utilizados para avaliar a qualidade da superfície usinada da madeira.
