Espectroscopia no infravermelho próximo no estudo das propriedades da madeira de Pinus taeda L. e Pinus greggii Engelm

Abstract

Resumo: Pesquisas na área de tecnologia da madeira estão intensivamente fazendo parte do escopo de investimentos das empresas brasileiras nos diferentes ramos de atuação, visando manter a qualidade dos produtos e a homogeneidade de processos. A expansão da cadeia produtiva frente á estabilidade dessas indústrias no mercado global necessita da estratégia aliada à rápida tomada de decisões. A técnica de espectroscopia e a utilização do infravermelho próximo pode ser uma ferramenta fundamental no atendimento dos critérios do processo e do produto que exigem como resposta os fatores inerentes à qualidade da matéria prima madeira com agilidade de análise e precisão. O objetivo deste trabalho foi propor a utilização da técnica de espectroscopia no infravermelho próximo como uma ferramenta de pesquisa operacional a ser aplicada na investigação de propriedades da madeira de Pinus taeda L. e Pinus greggii Engelm. Várias seções ao longo da altura das árvores dessas espécies, a cada 3,10 m e no DAP (1,30 m), foram obtidas para a determinação da massa específica da madeira, do teor de lignina, do comprimento e espessura dos traqueóides. Os espectros obtidos a partir das amostras de madeira foram gerados através do aparelho de infravermelho próximo de marca FENTO, na faixa de comprimento de onda entre 400 nm até 2500 nm e submetidos a tratamentos através da aplicação de ferramentas como MSC e primeira derivada S. Golay. Em seguida os espectros foram correlacionados com as propriedades da madeira determinadas em laboratório através de ferramentas de análise multivariada de dados como PCA e regressão PLS, contidas no software Unscrambler ® versão 9.2. Foram gerados modelos a das espécies separadamente assim como das espécies em conjunto, formando três grupos de estudos com o objetivo de encontrar o melhor modelo relacionado aos tratamentos espectrais para cada propriedade da madeira. Modelos também foram gerados utilizando somente amostras provenientes do DAP das árvores, neste caso utilizando as amostras das duas espécies em conjunto e formando um único grupo. Os espectros submetidos aos tratamentos propostos que geraram os melhores resultados foram observados pelos maiores valores de correlação multivariada de calibração (R2c) e predição (R2p) bem como pelos menores valores dos erros padrão de calibração (SEC) e predição (SEP). De maneira geral, o grupo do Pinus taeda quando avaliado isoladamente obteve os melhores modelos em relação ao Pinus greggii. Por outro lado, os modelos gerados a partir das amostras do DAP apresentaram resultados importantes e superiores aos três grupos anteriormente analisados, permitindo assim a constituição de um modelo robusto contendo as duas espécies. Conclui-se que é possível utilizar a técnica de espectroscopia no infravermelho próximo para a estimativa das propriedades da madeira de Pinus taeda e Pinus greggii. Palavras-Chave: espectroscopia, infravermelho próximo, NIR, propriedades, madeira, Pinus greggii, Pinus taeda.

Abstract: Research in wood technology have been intensively making part of the investment scope in Brazilian industries in different branches of activity seeking to keep the product quality and processes uniformity. Supply chain expansion face the stability of these industries in the global market needs the strategy allied to the fastest decision making. The spectroscopy and the use of near infrared may be a key tool in order to attempt the process criteria and product demand in response to the factors inherent of wood quality as raw material with speed and analysis precision. The objective of this study was to propose the use of near infrared spectroscopy technique as a tool for operational research in order to investigate the wood properties in Pinus taeda L. and Pinus greggii Engelm. Some wood sections along the trees stem of these species with equidistant measure in each 3.10 m and DBH (1.30 m) were collected to determine the wood density, lignin content, tracheid length and wall thickness. Spectra obtained from the wood samples were generated by a FENTO brand near infrared, ranging from 400 nm up to 2500 nm wavelength and they were subjected too by treatment through the application of tools such as MSC and first derivative S. Golay. Then spectra were correlated with the wood properties determined in laboratory using multivariate analysis tools as PCA and PLS regression, inside the Unscrambler ® software 9.2 version. Models were generated firstly using separating species and more after with the species together, forming three study groups in order to find the best treatments related to the spectral model in each wood property. Models were also generated using only samples from the DBH of trees, in this case using samples of both species together, forming a single group. Spectra from the treatments had the best results which were observed by the highest multivariate correlation of calibration (R2c) and prediction (R2p) as well as by low values of standard errors of calibration (SEC) and prediction (SEP). In general, the Pinus taeda group when evaluated separately showed the best models than Pinus greggii group. Moreover the models generated from the DBH samples showed significant and superior results rather the three groups previously analyzed, it means that this method may allow the establishment of a robust model containing the two species inside of one unique model. The conclusion was that it is possible to use the near infrared spectroscopy technique in order to predict Pinus taeda and Pinus greggii wood properties. Key-words: spectroscopy, near infrared, NIR, wood properties, Pinus taeda, Pinus greggii.