Qualidade da madeira de eucalipto para produção de celulose kraft

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Fantuzzi Neto, Humberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Manejo Florestal; Meio Ambiente e Conservação da Natureza; Silvicultura; Tecnologia e Utilização de; Doutorado em Ciência Florestal; UFV
• Palavras-chave em Português: Eucalyptus; Qualidade; Madeira; Densidade básica; NIRS; Palpação; Quality; Wood; Basic density; Palpation; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::TECNOLOGIA E UTILIZACAO DE PRODUTOS FLORESTAIS
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/572

No Brasil, as florestas plantadas constituem a principal fonte de matéria-prima para as indústrias de base florestal. A área plantada corresponde a 6,5 milhões de hectares, 73% com plantios de Eucalyptus e 27 % com Pinus. No setor de celulose e papel a área plantada atingiu 2,2 milhões de hectares, sendo 1,7 milhões ha correspondente à plantio de Eucalyptus e 500.000 ha à plantio de Pinus. O Brasil se destaca na produção de celulose mundial, ocupando hoje a quarta posição, com uma produção de 14,2 milhões de toneladas por ano. Dentro deste contexto o melhoramento genético florestal se destaca na geração de clones com alta qualidade da madeira e alta produtividade florestal, assim, o objetivo deste trabalho foi a avaliação da qualidade da madeira de clones de eucalipto para produção de celulose kraft. As fábricas de celulose e papel, no cenário atual, apresenta madeira com variabilidade significativa de qualidade, que pode ocasionar prejuízos, tais como queda no rendimento do processo, na qualidade do produto final, elevação dos custos de produção e, consequentemente, redução no faturamento. Mesmo conhecendo a composição química da madeira, é difícil prever seu comportamento durante a polpação, torna-se necessário então associar os resultados das análises químicas das madeiras com os resultados tecnológicos da polpação e os aspectos de crescimento da floresta, tratando a produção de celulose como um processo integrado floresta-fábrica, visando reduzir custos e aumentar a produção. As análises de critérios de qualidade da madeira de Eucalyptus foram investigadas. Os resultados demonstraram que a carga de álcali ativo, o teor de lignina e o teor de extrativos apresentaram efeitos significativos no rendimento da polpação kraft. A densidade básica da madeira não afetou significativamente o rendimento da polpação, mas sim o consumo de madeira para produção de celulose (m3 madeira/ton celulose). Densidade básica, teor de lignina e teor de extrativos foram recomendados como critérios de qualidade da madeira a serem determinados para seleção de clones antes da determinação das características de polpação. Como não foi observado, estatisticamente, o efeito da densidade sobre rendimento, nas mesmas condições de fator H, para 75 amostras de Eucalyptus, dois clones, considerados de baixa e alta densidade (426 e 520 kg/m3), foram cozidos, para se avaliar o real efeito deste parâmetro sobre o rendimento depurado, uma vez que suas constituições químicas eram semelhantes e a diferença de densidade atribuída, somente, ás características anatômicas da madeira. A temperatura e tempo dos cozimentos foram ajustados para produção de n° kappa, aproximadamente, 17. Os parâmetros dos cozimentos kraft foram, álcali ativo aplicado, rendimento depurado, álcali residual e consumo específico. Em condições semelhantes de polpação, a madeira de alta densidade proporcionou celulose com número kappa mais elevado que a madeira de baixa densidade, importante ressaltar que os clones tinham composição química semelhante, sendo então esse efeito atribuído à diferença de densidade básica. Madeira de alta densidade poderá proporcionar rendimento semelhante ao da madeira de baixa densidade se forem utilizadas temperaturas mais baixas e tempo de cozimento mais longo. Esse ganho em rendimento poderá ser importante se a capacidade do digestor permitir cozimentos mais longos sem comprometer a produção diária da fábrica. A avalição da qualidade da madeira, pela realização laboratorial das análises químicas e características da polpação, é dispendiosa em tempo e recursos financeiros. Uma técnica alternativa, para se avaliar essa qualidade, seria a utilização da espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS), que é de baixo custo, rápida e não requer consumo de reagentes químicos. Empregando amostras de 75 clones de Eucalyptus com idade comercial, os modelos NIRS desenvolvidos apresentaram coeficientes de determinações (R2C) de 0,87, 0,95 e 0,90 para densidade básica, teores de lignina e extrativos, respectivamente, Vinte quatro amostras foram usadas para validação externa dos modelos. Os modelos mostraram boa capacidade preditiva, resultando em 83% das previsões com resíduos no intervalo de +/-17 kg/m3 para densidade básica, 82% das predições com resíduos no intervalo de +/-1% para o teor de lignina e 76% das previsões com residuais no intervalo de +/- 0,6% para os extrativos. Para os parâmetros de cozimento kraft, os coeficientes de determinação (R²C) dos modelos NIRS foram 0,84 para o álcali ativo, 0,88 para rendimento depurado e 0,90 para o consumo específico da madeira. Pelos resultados das validações externas 96% das predições para álcali ativo ficaram no intervalo de +/-1%, 96 % das predições do rendimento apresentaram resíduos no intervalo de +/-1% e para o consumo específico os residuais ficaram no intervalo de +/-0,2 m3 de madeira/tonelada de celulose. Os resultados obtidos confirmaram que a tecnologia NIRS pode se aplicada como uma importante ferramenta para caracterização físico-químicas da madeira de Eucalyptus e estimativas dos parâmetros de cozimento kraft. Diante dos resultados apresentados, buscou se desenvolver modelos gerais NIRS para predição da densidade e das características químicas da madeira de clones de Eucalyptus cultivados no Brasil. Foram desenvolvidos modelos NIRS utilizando 2900 amostras e modelos com um número reduzido de amostras (250 amostras), tendo como objetivo a comparação entres este modelos. Nos clones de Eucalyptus foram avaliados a densidade básica, teor de lignina e teor de extrativos. Os parâmentros estatísiticos, desenvolvidos com número reduzido de amostras, em termos determinação e precisão, foram semelhantes aos desenvolvidos com o conjunto total de amostras. Os modelos desenvolvidos com número reduzido de amostras mostraram boa capacidade preditiva para todas as três característicasde qualidade da madeira. Os resultados mostraram que a utilização de número reduzido de amostras representativas da população pode gerar modelos tão precisos quanto à utilização de todas as amostras disponíveis. Hoje, todos os trabalhos que envolvem a qualidade da madeira, seja por métodos destrutivos ou não destrutivos, são realizados em clones que foram melhorados por diferentes técnicas de clonagem. Entretanto, uma técnica pouco comum para madeira de eucalipto é a poliploidia induzida com colchicina. Assim, no último capítulo deste estudo foi avaliada a qualidade da madeira de clones derivados de poliploides resultados de cruzamentos de Eucalyptus grandis poliplóides x Eucalyptus urophylla, tendo sido analisada as características de densidade básica, características anatômicas das fibras, constituição química e o desempenho da madeira durante o processo de produção de celulose kraft. Os clones derivados de poliploides, em relação ao clone referência, apresentaram fibras mais longas, densidades básicas superiores, menores teores de lignina, mais altas relações siringila/guaiacila, menores cargas alcalinas para mesmo número kappa e rendimentos depurados mais elevados. Estes resultados confirmam que a poliploidia pode ser usada como uma ferramenta para o melhoramento florestal da madeira de eucalipto para produção de celulose kraft. As análises descritas nos sete capítulos deste estudo permitem concluir, que as características físico- químicas da madeira, juntamente com os aspectos silviculturas, técnicas de clonagem e variáveis de processo, determinam o potencial de um clone de eucalipto para produção de celulose kraft.