Caracterização biométrica das fibras

As pastas de eucalipto, em especial as que se obtêm através do processo Kraft, apresentam uma qualidade superior que conferem ao papel uma formação uniformizada, apresentando características superficiais excelentes e boa porosidade. Este facto provém das dimensões das fibras, em particular o comprimento, o diâmetro e a espessura de parede; em termos relativos o diâmetro é menor e em relação ao diâmetro a espessura é bastante elevada. (Toval, 2010).

As tabelas 8 e 9 reúnem os resultados dos trabalhos consultados com referência a E.

globulus, que servem de base de comparação com os dados obtidos, e dados determinados

por autores que estudaram as espécies seleccionadas neste estudo.

Tabela 8 – Valores da caracterização biométrica determinada por diferentes autores para E. globulus.

Autor Idade Comprimento _{das fibras}

Diâmetro das fibras (µm) Espessura da parede das fibras (µm) Diâmetro do Lúmen das fibras (µm) Barbadillo (1967) 10 anos 4,1 Tomazello Filho (1985) 10 anos 4 – 12 Tomazello Filho (1987) 9 anos 7,6 - 8,0 10 anos 0,67 - 1,22 mm 16,2 Miranda et al. (2001) 7 anos 14,5 - 22,2 Ona et al. (2001) 14 anos 10 – 28 Miranda e Pereira (2002) 9 anos 0,888 mm - _{0,958 mm} 5,872 - 6,578 8,249 - 9,940 Apiolaza et al. (2005) 11 anos 0,76 mm Ramírez et al.(2009) 7 anos 18,6 - 20,8 2,9 - 3,4 Monteoliva et al. (2002) 7 anos 846,9 µm Pereira et al. (2011) 7 anos 8,7 - 22,2 Miranda et al. (2012) 11 anos 0,98 mm 18,8 4,9 Carrillo et al. (2015) 0,81 - 0,85 mm 15,96

O aumento do comprimento das fibras ocorre devido ao aumento das células do câmbio. A estabilização das fibras dá-se quando as células do câmbio atingem o seu comprimento máximo, momento em que se inicia a formação de madeira adulta. Com o desenvolvimento dos períodos de crescimento assiste-se ao aumento do comprimento das células (fusiformes) do câmbio. Autores que avaliaram o E. globulus registam um aumento contínuo do comprimento das fibras até aos 10 anos de idade da árvore (Tomazello Filho, 1987; Melo et al., 1991, citado por Resquin et al., 2012).

Tabela 9 – Valores para a caracterização biométrica encontrados na literatura para as espécies em estudo.

Espécie Idade Comprimento _{das fibras}

Diâmetro das fibras (µm) Espessura da parede das fibras (µm) Diâmetro do lúmen das fibras (µm) Autor E. botryoides 8 anos 882 µm 19 4,5 10 FAO (1980) E. botryoides 8 anos 0,8129 mm 4,1 Bufolo et al.(2009) E. botryoides 9 - 12 anos 0,937 mm 16 Seabra e OIiveira (1972) E. propinqua 50 meses 0,755 mm Pirralho et al. (2014) E. propinqua 54 meses 0,82 mm 21,4 3,87 Gonzaga (1983) E. maculata 50 meses 18 5 Pirralho et al. (2014) E. maculata 7 anos 0,885 mm 17,1 4,51 8,13 Foelkel et al.(1975) E. maculata 9 - 12 anos 1,113 mm Seabra e OIiveira (1972) E. maculata 23 anos 0,888 mm 12,8 3,0 …… Núñez (2010) E. maculata 41 anos 0,898 mm 13,6 3,2 - Oliveira e Freitas (1970) E. sideroxylon 50 meses 0,742 mm 16 4 Pirralho et al. (2014) E. sideroxylon 9 - 12 anos 13 Seabra e OIiveira (1972)

No género Eucalyptus o comprimento das fibras aumenta progresivamente com a idade, atingindo um valor máximo, após o qual o comprimento se mantém constante (Tomazzelo

Filho, 1987; Zobel e van Buijtenen, 1989). Fazendo a comparação com os dados obtidos neste estudo verifica-se que com o aumento da idade houve uma variação positiva no comprimento das fibras em todas as espécies, ocorrendo um acréscimo anual na ordem dos 0,5% - 10%. Os valores desteestudosão coincidentes com os citados na literatura para E.

globulus. Miranda et al. (2001) verificaram um padrão no aumento do comprimento das

fibras na espécie E. globulus, com o crescimento da árvore, e em árvores com 7 anos cujo comprimento médio das fibras variou entre 0,78 mm e 1,03 mm. Em árvores com 9 anos Miranda e Pereira (2002) registaram uma variação entre 0,888 mm e 0,958 mm. Oliveira et al. (2012) determinaram em madeira com 64 meses valores médios de 972,84 µm. As fibras das espécies E. propinqua e E. sideroxylon de idade mais adulta têm comprimentos próximos dos que são indicados por Monteoliva et al. (2002) - para E. globulus com 7 anos obteve um valor médio em comprimento de 846,9 µm. Carrillo et al. (2015) descrevem uma variação entre 0,81 mm e 0,85 mm no comprimento das fibras de genótipos de E. globulus com 15 anos com densidades diferentes. Tomazello Filho (1987) reporta a predominância de fibras muito curtas em E. globulus com 10 anos (0,95 mm) variando o comprimento de 0,67 mm a 1,22 mm. Miranda et al. (2012) registaram em E. globulus com 11 anos um comprimento médio de 0,98 mm. Em árvores com 11 anos Apiolaza et al. (2005) refere um comprimento médio de 0,76 mm. Comparativamente aos valores encontrados para E.

globulus em idade de abate o comprimento de fibras das espécies nas idades em que este

estudo incide é em geral superior.

O padrão encontrado para o crescimento do comprimento das fibras associado à idade do câmbio de E. globulus em diferentes idades refere um crescimento inicial nos caules que corresponde aos primeiros 2-4 anos de idade do câmbio. De forma geral, até aos 7 anos o comprimento das fibras mantém-se constante nas hastes independentemente da árvore e idade do câmbio.

Os valores obtidos neste trabalho com árvores de 4 anos são idênticos aos que vêm referenciados por Bufolo et al. (2009) para E. botryoides, comum comprimento médio de 0,8129 mm em árvores com 8 anos, e por FAO (1980) que apresenta 882 µm, referindo estar dentro dos valores associados às folhosas para produção de pasta, quer por Seabra e Oliveira (1972) que apontou 0,937 mm em madeira com idade de abate, situando-se no intervalo obtido para as idades a que se reporta este estudo.

As fibras de E. propinqua com 4 e 6 anos apresentam um comprimento inferior ao do relatado por Gonzaga (1983), cujo estudo incidiu em fibras de E. propinqua com quatro anos e meio, obtendo um comprimento médio de 0,82 mm. Comparando os valores obtidos com

relatou para esta espécie uma variação mais ampla - entre 0,64 mm e 1,36 mm. Em árvores com 7 anos. Foelkel et al. (1975) obteve um comprimento médio inferior de 0,885 mm. Em material com 41 anos o valor médio encontrado de 0,898 mm (Oliveira e Freitas, 1970) e com 23 anos de 0,888 mm (Núñez, 2010) estão próximos dos valores para madeira mais jovem. Seabra e Oliveira (1972) regista em árvores em idade de abate medidas de comprimento para E. maculata 1,113 mm; E. sideroxylon 0,768 mm, que acompanham a tendência atrás descrita nas espécies de eucalipto com a estabilização do comprimento. No estudo anatómico com madeiras de 50 meses Pirralho et al. (2014) obtiveram um valor semelhante para o comprimento em fibras de E. propinqua (0,755 mm); com um resultado superior em E. sideroxylon (0,742 mm), e um resultado inferior em E. maculata (0,794 mm) em relação aos resultados deste estudo.

A madeira juvenil de eucalipto é definida por Lewark e Hamza, 1992, citado por Zobel e Sprague (1998) formando-se junto à medula, sendo caracterizada pelo progressivo aumento do comprimento das fibras, espessura de parede e densidade. Em 4 espécies que estudaram verificaram que aos 17 anos as árvores ainda não haviam atingido o seu máximo comprimento. Comparativamente ao lenho adulto o lenho juvenil apresenta uma massa específica mais baixa, maior ângulo microfibrilar, traqueídos mais curtos, maior proporção de de fibras, menor espessura de parede, maior conteúdo de lenhina, menor conteúdo de celulose e menor resistência mecânica (Maeglin, 1987). De acordo com Lewark (1986) citado em Latorraca et al. (2000) estas diferenças podem ser atribuídas à constituição genética, idade, fisiologia da árvore, taxa de crescimento.

Os resultados obtidos neste estudo com as quatro espécies situam-se na gama de valores encontrada para a largura de fibra de E. globulus em diferentes idades. Miranda et al. (2001) reportam valores para largura de fibra entre 14,5 µm e 22,0 µm para material com 7 anos. Tomazello Filho (1987) classifica as fibras de E. globulus com 10 anos como estreitas (16,2 µm) com uma largura de fibra variando entre 11,5 µm e 21,5 µm. Oliveira et al. (2012) registaram uma largura média de 18,46 µm. Carrillo et al. (2015) reportam um diâmetro médio de 15,96 µm em árvores com 15 anos. A variação das características biométricas avaliadas por outros autores (Ohshima et al. 2003, Aguayo et al. 2010, Ona et al. 2001) citados por Carrillo et al. (2015) referem valores compreendidos entre 12 µm e 21 µm para a largura de fibra, consistentes com o intervalo de valores obtido neste trabalho. Ramírez et al. (2009) registaram um intervalo de 18,6 – 20,8 µm em clones com 7 anos, superior ao valores obtidos neste trabalho.

Quando comparado com os resultados apresentados por espécie constatam-se variações. Para a espécie E. propinqua com quatro anos e meio foi registado um valor médio de

largura da fibra de 21,43 µm (Gonzaga, 1983) e ainda por Pirralho et al. (2014) que reportam 17 µm, diferindo do resultado obtido neste ensaio que se apresenta mais baixo. Existem vários registos encontrados para madeira de E. maculata, em idades distintas. Pirralho et al. (2014) apresenta em material com 50 meses 18 µm; Foelkel et al. (1975) registaram uma largura média de 17,15 µm em madeira com 7 anos. Tomazello Filho (1988) obteve para a madeira de E. maculata valores que variaram entre 11 µm e 22 µm; Seabra e Oliveira (1972) em material com idade para abate 15 µm; Oliveira e Freitas (1970) observaram uma largura média de 13,6 µm em árvores de E. maculata com 41 anos. No trabalho de Núñez (2010) o diâmetro médio das fibras de E. maculata com 23 anos foi de 12,8 µm. Verifica-se que com o aumento da idade o diâmetro da fibra tende a ser menor, como se registou com a variação de idade em E. maculata neste ensaio. Seabra e Oliveira (1972) divulgou diâmetros de fibra de material com idade para o abate E. botryoides com 16 µm e E. sideroxylon com 13 µm. FAO (1980) relatou para E. botryoides com 8 anos uma largura de fibra de 19 µm. Em madeiras com 50 meses Pirralho et al. (2014) reportam para a largura de fibra de E.

sideroxylon 16 µm. Os valores encontrados para E. sideroxylon e E. botryoides situam-se

acima dos resultados apresentados neste trabalho.

Shimoyama, 1990 e Moreira, 1999, citando vários autores, afirmaram que a espessura da parede das fibras está muito relacionada a fatores genéticos e ambientais, bem como à idade da arvore. (Ammon, 2011). Apresentando as fibras uma espessura de parede maior associa-se a uma maior rigidez, com maior volume e opacidade. Fuenzalida (2004) observa uma acentuada tendência na espessura de parede em aumentar com a idade, que se reduz conforme se avança no raio estabilizando nas zonas junto à casca. Para o parâmetro biométrico espessura da parede das fibras de E. globulus foram determinados por Miranda et al. (2001) em árvores com 7 anos uma espessura que variou entre 3,8 µm e 5,8 µm; Miranda e Pereira (2002) que determinaram um intervalo de valores entre 5,872 µm e 6,578 µm em árvores com 9 anos; por Barbadillo (1967) um valor médio de 4,1 µm; por Oliveira et al. (2012) valores médios de 3,58 µm. Tomazello Filho (1985) refere valores entre 4 µm e 12 µm para árvores com 10 anos, coincidentes com o intervalo de valores obtido no presente estudo. Em clones de eucalipto com 7 anos e seguindo outro método de coloração Ramírez etal. (2009) obtiveram valores médios bem mais baixos para a espessura da parede entre 2,9 µm e 3,4 µm assim como Ohshima et al. 2003, Aguayo et al. 2010, Ona et al. 2001, citados por Carrillo et al. (2015). referem uma gama de estreita variação para a espessura de fibra 2 – 4 µm. Buffolo et al. (2009) determinaram para a espécie E. botryoides com oito anos valores médios de 4,1 µm e FAO (1980) apresentaram 4,5 µm, estando abaixo dos valores obtidos em ambas as idades em estudo. Os trabalhos apresentados para E.

em material com 54 meses como valor médio para a espessura da parede das fibras da madeira de E. propinqua 3,87 µm; Pirralho et al (2014) relataram para as madeiras E.

propinqua com 50 meses uma espessura de parede de 4 µm. Enquanto para E. maculata os

valores obtidos incluem-se no intervalo referido por Tomazello Filho (1988) situando-se entre 4 µm e 7 µm; mas são superiores ao reportado por Foelkel et al. (1975) para árvores com sete anos, em que obtiveram valores mais baixos - 4,51 µm; e ligeiramente acima do resultado reportado por Pirralho et al (2014) em E. maculata com 50 meses – 5 µm. É de referir que em material com idades mais avançadas valores mais baixos foram reportados. Com 41 anos foi obtido em média 3,2 µm (Oliveira e Freitas, 1970); com 23 anos Núñez (2010) registou 3,0 µm. Pirralho et al (2014) reportaram para madeira de E. sideroxylon com 50 meses valores de 4 µm para a espessura de parede

O número reduzido de trabalhos encontrados sobre o diâmetro do lúmen das fibras pode associar-se ao facto de ser um aspecto que menos interesse em investigação. Alguns autores avaliaram esta característica em E. globulus e os valores são variáveis. Ona et al. (2001) referem valores médios de 10,28 µm em árvores com 14 anos. Miranda e Pereira (2002) com 9 anos reportam valores entre 8,249 µm e 9,940 µm. Tomazello Filho (1987) obteve valores entre 7,6 µm e 8,0 µm, e Oliveira et al. (2012) determinaram uma média de 11,30 µm, que se revelam superiores ao intervalo de valores obtido neste estudo.

Na madeira de E. maculata registaram-se valores para o diâmetro do lúmen que oscilam entre 3 µm e 10 µm (Tomazello Filho,1988), cujos valores para 4 e 6 anos se encontram dentro deste intervalo, em particular para árvores com 7 anos foram obtidos valores médios de 8,13 µm (Foelkel et al., 1975), superior ao intervalo. FAO (1980) apresentaram para E.

botryoides um diâmetro do lúmen de 10 µm, muito acima do resultado obtido neste trabalho.

4.1.1 Índices biométricos

Os índices biométricos são importantes para a percepção da capacidade papeleira das várias espécies de eucaliptos (Pirralho et al., 2014), em que a estrutura e comportamento mecânico do papel estão dependentes das características das fibras.

O índice de Runkel é frequentemente utilizado para predizer as propriedades do papel através da morfologia das fibras, avaliando a aptidão das fibras no processamento de fabrico de papel em termos de velocidade da maquinaria e operações de acabamento e propriedades finais que o papel venha a adquirir (gramagem e rigidez) Pereira et al. (2011). É apontado por Carrillo et al. (2015) um aumento do número de Runkel da medula para a

casca, com valores para a medula de 0,49 – 0,72. Na produção de pasta a partir de folhosas é desejável um índice de Runkel inferior a 1 para a boa conformabilidade e sobreposição das fibras, características sujacentes ao acabamento do papel finalizado para impressão e escrita (Dean, 1965), citado por Carrillo et al. (2015). O índice de Runkel e a fracção parede estão associados à rigidez da fibra apresentando maior rigidez quanto maiores os seus valores (Pereira et al., 2011). Existe um número muito reduzido de trabalhos que incluem a rigidez celular como parâmetro biométrico, não permitindo considerações conclusivas de maior. Toma-se como referência Trugilho et al. (2005) que apontaram valores para a fracção parede em clones de eucalipto inferiores a 40%, consistentes com os resultados deste estudo, associando a uma maior flexibilidade das fibras. Refere também que a média geral está em torno de 30%. Quando a fracção parede é superior a 40% é indicador de alta resistência à tracção e portanto, a madeira não produzirá celulose comqualidade satisfatória. É ainda apontado por Barrichelo e Foelkel (1976) quando o número de Runkel é inferior a 0,5 e a fracção de parede inferior a 40% a fibra apresenta-se bastante favorável à produção de papel e celulose com boa resistência à tracção. Fibras que apresentam índices baixos de Runkel e coeficientes de flexibilidade elevados mostram-se flexíveis na formação do papel favorecendo as propriedades que dependem da sua interligação (Gonzaga, 1983).

Ververis et al. (2004) citando Smook 1997 reúne para as folhosas um coeficiente de flexibilidade com variações entre 55 - 70 e índice de Runkel de 0,4 e 0,7. Em E. globulus com 6 anos Resquin et al. (2006) relatam uma variação no índice de Runkel que oscilou entre 0,53 e 0,75, e para o coeficiente de flexibilidade valores compreendidos entre 57 e 65%, em função da origem das árvores.

De acordo com Seabra e Oliveira (1972) fibras que apresentam valores compreendidos entre 30 e 50 verifica-se terem uma superfície de contacto reduzida e fraca aderência correspondendo a uma baixa resistência da pasta, havendo preferência por fibras com coeficiente de flexibilidade superiores ou próximos de 50.

Os coeficientes de flexibilidade obtidos são muito inferiores aos encontrados na literatura, e portanto, tratam-se de fibras mais largas, com menor flexibilidade. O índice de Runkel das espécies estudadas é superior aos referidos pelos autores. Para a espécie E. propinqua Gonzaga (1983) regista um coeficiente de flexibilidade de 63,9% e um índice de Runkel de 0,6. Oliveira e Freitas (1970) obtiveram um índice de flexibilidade de 53% em madeira de E.

maculata adulta. Seabra e Oliveira (1972) menciona os coeficientes de flexibilidade de

algumas madeiras: E. botryoides e E. maculata apresentaram o mesmo valor (78) enquanto na E. sideroxylon obteve-se 72. Foelkel et al. (1975) para a madeira de E. maculata com 7 anos, obteve o valor 47 de coeficiente de flexibilidade, 52 para a fracção de parede e 1,10

para o número de Runkel. Wilkes (1986) registou um índice de Runkel entre 2 e 4 para E.

maculata. No estudo reportado por Pirralho et al. (2014) determinaram-se os coeficientes de

flexibilidade e o número de Runkel para madeiras com 4 anos: E. sideroxylon (0,47 e 1,2), E.

propinqua (0,47 e 1,17), E. maculata (0,42 e 1,6). Os valores obtidos para a rigidez celular

em conjugação com o índice de Runkel permitem concluir, de acordo com a informação disponível, que as fibras constituem-se material de boa qualidade para produção de papel. O aumento do comprimento das fibras do eucalipto tem uma influência directa na celulose, proporcionando um aumento na resistência à tracção e ao rebentamento, e de forma indirecta através do coeficiente de flexibilidade (razão entre o comprimento e o diâmetro das fibras), apresentando uma correlação positiva com a resistência à tracção e ao rebentamento (Gonzaga, 1983).

A maior densidade está associada a uma maior espessura de parede, índice de Runkel e um coeficiente de flexibilidade mais baixo. Nesta situação o papel apresenta menor resistência à tracção, ao rebentamento e ao dobramento (Gonzaga, 1983), que se verifica de acordo com os resultados obtidos.