Desenvolvimento de protocolo para tratamento térmico fitossanitário da madeira de Pinus sp.

Abstract

Resumo: De forma a garantir o tratamento fitossanitário adequado contra pragas de risco florestal, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), exige o uso de sensores e controladores lógicos programáveis durante os tratamentos térmicos de Embalagens e Suporte de Madeira (ESM). Essa medida é obrigatória a menos que seja apresentado um protocolo a ser avaliado pelo MAPA ou que seja realizada a uma série de recomendações que são destinadas apenas a madeira de coníferas. Diante disso este trabalho foi dividido em capítulos visando atender alguns critérios. No capítulo I apresentou-se a estrutura geral da tese; no capítulo II levantou-se informações sobre o tratamento fitossanitário da madeira no mundo e no capítulo III, desenvolveu se um protocolo de monitoramento da temperatura do ambiente para estimar a temperatura interna da madeira de Pinus sp. Para efetivação do capítulo II, informações sobre tratamento fitossanitário da madeira em conformidade com a norma Norma Internacional de Medidas Fitossanitárias n° 15 (NIMF 15) foram levantadas a partir da base de dados científicos Scopus (Elsevier™) com o auxílio de palavras-chave. Observou-se que a revisão bibliométrica descreveu quali quantitativamente o avanço mundial das publicações sobre tratamento fitossanitário da madeira em torno da NIMF 15, demonstrando o panorama científico geral sobre tratamentos fitossanitários para madeira. Palavras-chave como "phytosanitary treatment", "heat treatment", "ISPM 15", "invasive species" e "wood packaging material", norteiam os principais eixos temáticos das pesquisas na área, demonstrando a importância desses termos no contexto das ciências agrárias. Além disso artigos sobre tratamento fitossanitário dentro da NIMF 15 com uso de modelagem estavam presentes em menos de 5% das publicações analisadas. Finalmente, para efetivação do capítulo III, foram realizadas análises experimentais utilizando madeira de Pinus sp. com 15 anos de idade. As amostras de madeira para secagem em estufa convencional foram perfuradas no centro para introdução dos termopares, a fim de monitorar as temperaturas internas durante o processo de secagem. Foram elaborados dois programas de secagem e analisada da qualidade madeira após a secagem. Os dados coletados foram analisados por meio ANOVA, bem como a análise de correlação de Pearson com intervalo de confiança de 95% entre as variáveis analisadas. A construção do modelo matemático ocorreu por meio de análises experimentais e técnica de regressão linear múltipla stepwise. O desenvolvimento das modelagens estatísticas foi capaz de prever a temperatura interna da madeira e otimizar o processo envolvido no tratamento fitossanitário da madeira, através do tratamento térmico em estufa convencional. Os resultados do processo de secagem convencional atenderam os requisitos de qualidade. Observou-se que na secagem propriamente dita, o aquecimento interno da madeira sofreu mais influência da temperatura do ambiente do que das demais variáveis. A espessura foi a segunda variável de maior influência positiva na temperatura interna da madeira, mas fraca. O ajuste para estimativa da temperatura central da madeira em função das variáveis analisadas apresentou coeficientes de correlação satisfatórios, acima de 0,98 com erro padrão da estimativa inferior a 1%, ao considerar um processo de secagem completo. O ajuste para estimativa de tempo de aquecimento interno da madeira em função das variáveis analisadas apresentou coeficientes de correlação acima de 0,78 e com erro padrão da estimativa de aproximadamente 10%. Diante disso, modelagens estatísticas tem potencial para serem implementadas como método de tratamento térmico fitossanitário para madeira de Pinus sp. Para aprimoramento da pesquisa recomenda-se replicação dos experimentos com dados em escala industrial.

Abstract: To ensure proper phytosanitary treatment against forest risk pests, the Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) mandates the use of sensors and programmable logic controllers during the heat treatment of Wood Packaging Materials (WPM). This requirement is compulsory unless a protocol is submitted for evaluation by MAPA, or a series of recommendations, which apply exclusively to coniferous wood, is followed. Consequently, this work was structured into chapters to meet specific criteria. Chapter I presented the general structure and foundational basis of the thesis; Chapter II gathered information on wood phytosanitary treatment worldwide, and Chapter III developed a protocol for monitoring ambient temperature to estimate the internal temperature of Pinus sp. wood, in compliance with MAPA phytosanitary requirements. For Chapter II, information on wood phytosanitary treatment in accordance with ISPM 15 was sourced from the Scopus (Elsevier™) scientific database using carefully selected keywords. The bibliometric review revealed a qualitative and quantitative description of the global progress of publications on wood phytosanitary treatment under the International Standards for Phytosanitary Measures No. 15 (ISPM 15), providing a broad scientific overview of the currently accepted phytosanitary treatment methods. The predominant keywords in the analyzed articles, such as "phytosanitary treatment," "heat treatment," "ISPM 15," "invasive species," and "wood packaging material," highlighted the main thematic focus areas of research in this field, demonstrating the relevance of these terms within agricultural sciences. Additionally, articles discussing phytosanitary treatment under ISPM 15 involving modeling represented less than 5% of the analyzed publications. Finally, in Chapter III, experimental analyses were carried out using 15-year-old Pinus sp. wood. The wood samples for drying in a conventional kiln were drilled at the center to insert thermocouples, allowing internal temperature monitoring during the drying process. Two drying programs were developed, and the wood quality after drying was assessed. The collected data were analyzed using ANOVA and Pearson's correlation analysis with a 95% confidence interval between the analyzed variables. The mathematical model was constructed through experimental analysis and the stepwise multiple linear regression technique. The experimentally generated data contributed to the development of statistical models capable of predicting the internal temperature of the wood and optimizing the processes involved in wood phytosanitary treatment via conventional kiln heat treatment. The results of the conventional drying process met the required quality standards. It was observed that during the drying process itself, the internal heating of the wood was more influenced by ambient temperature than by other variables. Wood thickness was the second variable with the highest positive influence on the internal temperature of the wood, although weak. The model for estimating the core temperature of the wood based on the analyzed variables showed satisfactory correlation coefficients, above 0.98, with a standard error of estimate below 1%, considering a complete drying process. The model for estimating internal wood heating time based on the analyzed variables had correlation coefficients above 0.78, with a standard error of estimate around 10%. Therefore, statistical models have the potential to be implemented as a phytosanitary heat treatment method for Pinus sp. wood. To enhance the research, it is recommended that the experiments be replicated with industrial scale data.