Modelos NIRS para as características químicas da madeira de Eucalyptus benthamii Maiden & Cambage
DOI:
https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.19296Palavras-chave:
Espectroscopia no infravermelho próximo, Lignina, Holocelulose, Análise não destrutivaResumo
A espectroscopia no infravermelho próximo (Near Infrared Spectroscopy, NIRS) é uma técnica não destrutível, rápida e acurada, aplicável em muitas amostras e tem se mostrado como uma ferramenta eficiente na determinação das propriedades químicas, anatômicas, físicas e mecânicas da madeira. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos de calibração NIRS para as características químicas da madeira de Eucalyptus benthamii. Para o desenvolvimento dos modelos de calibração toretes de 87 árvores, sendo 75 de E. benthamii, quatro de E. dunnii, quatro de E. grandis e quatro de E. saligna foram transformadas em cavacos. Parte deste material serviu para as análises de cinzas, extrativos, lignina total e Klason e holocelulose, outra parte foi moída para aquisição dos espectros, que posteriormente foram correlacionados aos valores laboratoriais. A calibração do modelo foi determinada por análise de regressão dos mínimos quadrados parciais (PLS). A seleção dos modelos foi tomada com base nos critérios estatísticos de coeficiente de determinação (R²), erro médio da validação cruzada (RMSECV), desvio residual de previsão (RPD) e do número de variáveis latentes (VLs). A composição química da madeira de E. benthamii corrobora os resultados evidenciados na literatura para os eucaliptos. Os modelos de calibração apresentaram ajustes satisfatórios para o teor de holocelulose (R2=0,82), lignina total (R2=0,74) e lignina Klason (R2=0,82) e a sua utilização comercial é recomendada para predição de amostras desconhecidas. A técnica NIRS se mostrou promissora para predizer a qualidade da madeira de Eucalyptus benthamii para a indústria de celulose.
Downloads
Referências
Alves, A.; Simões, R.; Stackpole, D. J.; Vaillancourt, R. E.; Potts, B. M.; Schwanninger, M.; Rodrigues, J. C. 2011a. Determination of the syringyl/guaiacyl ratio of Eucalyptus globulus wood lignin by near infrared-based partial least squares regression models using analytical pyrolysis as the reference method. J. Near Infrared Spectrosc. 19: 343-348. Doi: https://doi.org/10.1255/jnirs.946 .
Alves, I. C.; Gomide, J. L.; Colodette, J. L.; Silva, E. D. 2011b. Caracterização tecnológica da madeira de Eucalyptus benthamii para produção de celulose kraft. Ciência Florestal, 21: 167-174. Doi: https://doi.org/10.5902/198050982759 .
Alves, A.; Simões, R.; Santos, C.; Potts, B. M.; Rodrigues, J. C.; Schwanninger, M. 2012. Determination of Eucalyptus globulus wood extractives content by NIR-based PLS-R models: Comparison between extraction procedures. J. Near Infrared Spectrosc, 20: 275-285. Doi: https://doi.org/10.1255/jnirs.987 .
Andrade, C. R.; Trugilho, P. F.; Napoli, A.; Quinhones, R.; Lima, J. T. 2010. Calibrações NIRS para três propriedades químicas da madeira de Eucalyptus urophylla. Cerne, 16: 9-14. <http://www.cerne.ufla.br/site/index.php/CERNE/article/view/98>.
Araújo, A. C. C. DE; Trugilho, P. F.; Napoli, A.; Braga, P. P. DE C.; Lima, R. V. DE; Protásio, T. DE P. 2016. Efeito da relação siringil/guaiacil e de fenóis derivados da lignina nas características da madeira e do carvão vegetal de Eucalyptus spp. Scientia Forestalis, 44: 405–414. Doi: https://doi.org/10.18671/scifor.v44n110.13 .
Chen, J. Y.; Matsunaga, R.; Ishikawa, K.; Zhang, H. 2003. Main inorganic component measurement of seawater using near-infrared spectroscopy. Applied Spectroscopy, 57: 1399–1406. Doi: https://doi.org/10.1366/000370203322554572 .
Diniz, C. P.; Grattapaglia, D.; Mansfeld, S. D.; Figueiredo, L. F. A. 2019. Near infrared based models for lignin syringyl/guaiacyl ratio of Eucalyptus benthamii and E. pellita using a streamlined thioacidolysis procedure as the reference method. Wood Science and Technology, 53:521–533. Doi: https://doi.org/10.1007/s00226-019-01090-3 .
Estopa, R. A.; Milagres, F. R.; Gomes, F. J. B.; Amaral, C. A. S. 2017.Caracterização química da madeira de Eucalyptus benthamii por meio de espectroscopia nir. O Papel, 78: 75-81. http://www.revistaopapel.org.br/noticia-anexos/1487601059_da031e80f6703b43067ad6d9592a1422_718793106.pdf
Gomide, J. L.; Fantuzzi Neto, H.; Regazzi, A. J. 2010. Análise de critérios de qualidade da madeira de eucalipto para produção de celulose kraft. R. Árvore, 34: 339-344. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0100-67622010000200017
Hein, P. R. G.; Chaix, G. 2014. NIR spectral heritability: a promising tool for wood breeders? J. Near Infrared Spectrosc. 22: 141–147. Doi: https://doi.org/10.1255/jnirs.1108
.
Hein, P. R. G. 2012. Estimating shrinkage, microfibril angle and density of Eucalyptus wood using near infrared spectroscopy. J. Near Infrared Spectrosc. 20: 427-436. Doi: https://doi.org/10.1255/jnirs.1005
Jardim, J. M.; Gomes, F. J. B.; Colodette, J. C.; Brahim, B. P. 2017. Avaliação da qualidade e desempenho de clones de eucalipto na produção de celulose. O Papel, 78: 122-129. http://www.revistaopapel.org.br/noticia-anexos/1511752138_ff11fd342f854c676b1e4c75f58698a1_1284175620.pdf
Lazzarotto, M.; Magalhães, W. L. E. 2014. Uso da espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) para predição não-destrutiva de densidade básica da madeira de Eucalyptus benthamii e Eucalyptus pellita. Comunicado técnico 334. Colombo, Paraná, 6 p. https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/113491/1/CT-0334.pdf
Magalhães, W. L. E.; Pereira, J. C. D.; Muniz, G. I. B.; Silva, J. R. M. da. 2005. Determinação de propriedades químicas e anatômicas de madeira com o uso da reflexão difusa de infravermelho próximo. Bol. Pesq. Fl. 50: 25-36. https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/304099/1/pag2536.pdf
Medeiros, B. L. M. A; Guimarães Junior, J. B.; Ribeiro, M. X.; Lisboa, F. J. N.; Guimarães, I.; Protásio, T. P. 2016. Avaliação das propriedades físicas e químicas da madeira de Corymbia citriodora e Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis cultivadas no Piauí. Nativa, 4: 403-407. Doi: https://doi.org/10.14583/2318-7670.v04n06a10 .
Mendoza, M. S.; Gómez, M. C.; Navarrte, L. R. O.; Herrera, R. E. 2015. Chemistry characterization of Eucalyptus nitens from 8 years old coming from a commercial plantation. Mexican Journal of Materials Science and Engeneering, 2: 38–44. https://intranet.matematicas.uady.mx/mjmatse/volumenes/volumen2/3/MJMATSE_2_3_38.pdf
Morais, P. H. D.; Longue Júnior, D.; Colodette, J. L.; Morais, E. H. C.; Jardim, C. M. 2017. Influence of clone harvesting age of Eucalyptus grandis and hybrids of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla in the wood chemical composition and in Kraft pulpability. Ciência Florestal, 27: 237-248. Doi: https://doi.org/10.5902/1980509826462 .
Muniz, G. I. B.; Magalhaes, W. L. E.; Carneiro, M. E.; Viana, L. C. 2012. Fundamentos e estado da arte da Espectroscopia no Infravermelho Próximo no setor de base florestal. Ciência Florestal, v. 22, p. 865-875. Doi: http://dx.doi.org/10.5902/198050987567
Neiva, D.; Fernandes, L.; Araújo, S.; Lourenço, A.; Gominho, J.; Simões, R.; Pereira, H. 2015. Chemical composition and Kraft pulping potential of 12 eucalypt species. Industrial Crops and Products, 66: 89-95. Doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.12.016.
Prieto, N.; Dugan, M.E.R.; López-Campos, O.; Aalhus, J.L.; Uttaro, B. 2013. At line prediction of PUFA and biohydrogenation intermediates in 21 perirenal and subcutaneous fat from cattle fed sunflower or flaxseed by near infrared spectroscopy. Meat Science, 94: 27–33. Doi: https://doi.org/ 10.1016/j.meatsci.2012.12.014
Poke, F. S.; Raymond, C. A. 2006. Predicting Extractives, Lignin, and Cellulose Contents Using Near Infrared Spectroscopy on Solid Wood in Eucalyptus globulus. Journal of Wood Chemistry and Technology, 26: 187-199. Doi: https://doi.org/10.1080/02773810600732708.
Ramadevi, P.; Hegde, D. V.; Varghese, M.; Kamalakannan, R.; Ganapathy, S. P.; Gurumurthy, D. S. 2016. Evaluation of lignin syringyl/guaiacyl ratio in Eucalyptus camaldulensis across three diverse sites based on near infrared spectroscopic calibration modelling with five Eucalyptus species and its impact on Kraft pulp yield. J. Near Infrared Spectrosc. 24: 529-536. Doi: https://doi.org/10.1255/jnirs.1251.
Samistraro, G.; Muniz, G. I. B.; Zamora, P. P.; Cordeiro, G. A. 2009. Previsão das propriedades físicas do papel kraft por espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). Quím. Nova, 32: 1422-1425. Doi: https://doi.org/10.1590/S0100-40422009000600011.
Schimleck, L. R.; Doran, J. C.; Rimbawanto, A. 2003. Near infrared spectroscopy for cost-effective screening of foliar oil characteristics in a Melaleuca cajuputi breeding population. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51: 2433-2437. Doi: https://doi.org/10.1021/jf020981u.
Souza, L. C. 2008. Espectroscopia na região do infravermelho próximo para predição de características da madeira para produção de celulose. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 109 f. Tese Doutorado. http://locus.ufv.br/handle/123456789/563
Souza, F. M. L. de; Pupo, C. H.; Sereghetti, G. C.; Sansígolo, C. A.; Ferreira, J. P.; Silva, R. B.; Garcia, D. P. 2017. Características de crescimento, densidade básica e composição química da madeira de Eucalyptus spp na região de Ribas do Rio Pardo-MS. Brazilian Journal of Biosystems Engineering, 11: 350-359. Doi: https://doi.org/10.18011/bioeng2017v11n4p350-359
TAPPI. (1991). Acid-soluble lignin in wood and pulp. T – UM 250. Tappi Test methods. Atlanta: TAPPI Press.
TAPPI. (1999). Alpha-, beta- and gamma-cellulose in pulp. T – T203 cm-99. Tappi Test methods. Atlanta: TAPPI Press.
TAPPI. (2002). Acid-insoluble lignin in wood and pulp. T - 222 om-02. Tappi Test methods. Atlanta: TAPPI Press.
TAPPI. (2002). Ash in wood, pulp, paper and paperboard: combustion at 525°C. T – 21 1 om-02. Tappi Test methods. Atlanta: TAPPI Press.
TAPPI. (2007). Solvent extractives of wood and pulp. T - 280 pm-99. Tappi Test methods. Atlanta: TAPPI Press.
Todorovic, N.; Popovic, Z.; Milic, G. 2015. Estimation of quality of thermally modified beech wood with red heartwood by FT-NIR spectroscopy. Wood Science and Technology, 49: 527-549. Doi: https://doi.org/10.1007/s00226-015-0710-3 .
Tsuchikawa, S.; Kobori, H. 2015. A review of recent application of near infrared spectroscopy to wood science and technology. J. Wood Science, 61: 213-220. Doi: https://doi.org/10.1007/s10086-015-1467-x.
Tyson, J. A.; Schimleck, L. R.; Aguiar, A. M.; Abad Muro, J. I.; Rezende, G. D. S. P. 2009. Adjusting near infrared wood property calibrations for central Brazil to predict the wood properties of samples from Southern Brazil. Journal Appita, 62: 46-51.
Viana, L. C.; Trugilho, P. F.; Hein, P. R. G.; Silva, J. R. M. da.; Lima, J. T. 2010. Modelos de calibração e a espectroscopia no infravermelho próximo para a predição das propriedades químicas e da densidade da madeira de Eucalyptus. Ciência Florestal, 20: 367-376. Doi: https://doi.org/10.5902/198050981859
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2020 Caderno de Ciências Agrárias
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
Os Direitos Autorais para artigos publicados nesta revista são de direito do autor. Em virtude da aparecerem nesta revista de acesso público, os artigos são de uso gratuito, com atribuições próprias, em aplicações educacionais e não-comerciais.
A revista se reserva o direito de efetuar, nos originais, alterações de ordem normativa, ortográfica e gramatical, com vistas a manter o padrão culto da língua e a credibilidade do veículo. Respeitará, no entanto, o estilo de escrever dos autores.
Alterações, correções ou sugestões de ordem conceitual serão encaminhadas aos autores, quando necessário. Nesses casos, os artigos, depois de adequados, deverão ser submetidos a nova apreciação.
As opiniões emitidas pelos autores dos artigos são de sua exclusiva responsabilidade.