Espectroscopia de infravermelho próximo para predição de propriedades da madeira de híbridos de Eucalyptus spp. - Milagres, Flaviana Reis (2013)
A madeira é mundialmente considerada uma importante matéria prima, principalmente para as indústrias de celulose e papel. As indústrias nacionais produtoras de polpa celulósica e papel buscam cada vez mais ampliar a produção, e consequentemente, aumentando a demanda por madeira. Em resposta à essa pressão, as indústrias buscam identificar as melhores árvores e otimizar a produtividade com a qualidade da madeira. Para tanto, informações de determinadas propriedades da madeira devem ser obtidas de forma rápida para auxiliar nas seleções de árvores para plantios florestais comerciais. Comtemplando esse propósito, algumas técnicas de seleções de árvores tem sido utilizadas, sendo que uma das mais promissoras é a espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS). A técnica NIRS nos últimos anos tem despertado crescente interesse nas pesquisas, principalmente depois que surgiram melhorias na instrumentação e análise de dados. Dentre as vantagens oferecidas podem ser mencionadas, a rapidez e simplicidade no preparo de amostras, baixo custo e não uso de reagentes químicos. Este estudo foi dividido em 4 capítulos, onde foram avaliadas as caracterizações e predições das madeira de Eucalyptus spp. via espectroscopia NIR. Capítulo I - "Using near infrared spectroscopy for the prediction of Eucalyptus hybrids wood quality from three sites in Brazil", teve como objetivo o desenvolvimento de modelos para predizer as propriedades químicas, física e de polpação da madeira de híbridos de Eucalyptus spp. do projeto Genolyptus. Foram utilizadas 193 amostras provenientes de três locais (Rio Grande do Sul, Minas Gerais e São Paulo) dividas entre grupos de calibração e predição, e assim, foram gerados modelos para cada local separadamente e também modelos gerais. Os melhores modelos foram selecionados com base no coeficiente de determinação, relação de desempenho do desvio (RPD) e erro padrão da predição (SEP). A regressão de mínimos quadrados parciais (PLS) foi utilizada para correlacionar dados provenientes de laboratório com dados espectrais coletados de amostras de cavacos da árvore inteira. Os modelos para rendimento, lignina S/G e extrativos mostraram altas correlações para os modelos individuais por local e também para os modelos globais. Os modelos para densidade básica, lignina e carboidratos mostraram altos coeficientes de determinação para os modelos globais, e para alguns dos modelos locais. Em geral, os modelos desenvolvidos com todos os dados podem ser utilizados para predizerem as características da madeira, e alguns modelos específicos também podem ser utilizados quando uma maior precisão é requerida nos programas de melhoramento. No Capítulo II - "Espectroscopia de infravermelho próximo para predição da qualidade da madeira de Eucalyptus spp. utilizando espectros na região do DAP", o objetivo foi a utilização da NIRS para desenvolvimento de modelos de predição para características físicas, químicas e de polpação da madeira, e para isso, foram utilizados dois métodos de amostragem: destrutivo (amostragem de cavacos da árvore inteira) e não destrutivo (amostragem de baguetas no DAP). Os resultados dos coeficientes de determinação para amostragens no DAP foram inferiores aos valores dos modelos desenvolvidos com espectros da árvore inteira, porém, algumas propriedades, tais como densidade básica, lignina total e relação S/G podem ser utilizadas na seleção dos híbridos de Eucalyptus spp.. O Capítulo III - "Sample selection for near infrared spectroscopy calibration models for prediction of Eucalyptus hybrids wood properties" teve o objetivo de avaliar técnicas de amostragens espectrais para modelagem usando três algoritmos: Cadex, Duplex e também método de seleção baseado em análises de laboratório (Ranking). Foram utilizados diferentes tamanhos de grupos para calibração e validação dos modelos para o teor de lignina, relação S/G e rendimento em polpa da madeira. Os resultados estatísticos mostraram que 75% dos dados utilizados para o grupo de calibração foram suficientes para desenvolvimento dos modelos. As técnicas de Ranking e Duplex mostraram similaridades nos modelos NIRS desenvolvidos, sendo possível reduzir custos e tempo na seleção de espectros para as análises NIRS. Capítulo IV - "Influência da idade na geração de modelos de espectroscopia NIR para predição de propriedades da madeira de Eucalyptus spp." . Foram desenvolvidos modelos NIRS para as propriedades de densidade básica, teor de lignina e extrativos da madeira, em 136 amostras com idade de 3 a 7 anos, onde foram feitas análises químicas, física e coleta de espectros NIRS de cavacos moídos da madeira. Os modelos foram desenvolvidos por regressão de mínimos quadrados parciais e testados por validações externas com indivíduos de diferentes idades. Os resultados dos coeficientes de determinação da calibração foram de 0,84 a 0,89 para densidade básica, 0,72 a 0,88 para lignina e 0,92 a 0,98 para extrativos da madeira. Os valores do desempenho do desvio (RPD) mostraram que predições de amostras com idades diferentes das amostras que participaram no desenvolvimento do modelo não apresentaram consideráveis predições, exceto para modelos de densidade básica com idades de 3 e 7 anos com capacidade para predizer amostras entre 4 e 6 anos.