Análise exploratória de espécies de madeiras tropicais por medidas de fluorescência e resolução de curvas multivariadas

Abstract

A madeira é uma matéria prima utilizada para construir estruturas e para fins energéticos desde os primórdios da humanidade. Nesse sentido, a identificação e caracterização da madeira é de extrema importância, pois conforme suas características pode ser utilizada para diferentes fins. Os principais métodos de identificação e classificação são o anatômico convencional e os que utilizam métodos físico-químicos, tais como: determinação de propriedades físicas, espectroscopia no infravermelho ou fluorescência molecular. No entanto, os métodos tradicionais utilizam critérios subjetivos para avaliar a fluorescência. Medidas mais precisas para análises qualitativas e quantitativas da fluorescência molecular são pouco estudadas. Deste modo, esse trabalho teve como objetivo principal realizar um estudo exploratório de 16 espécies de madeiras tropicais através da fluorescência. A fluorescência foi adquirida em três diferentes condições: corpos-de-prova, serragem, e extrato de madeiras em diferentes solventes. Além da madeira, foram utilizados padrões de celulose e lignina para comparações e foram estudadas as influências da oxidação da superfície, da face da madeira utilizada (radial, tangencial e transversal) e da orientação da madeira em uma mesma face (vertical ou horizontal) na intensidade de fluorescência. Foram obtidos espectros de excitação (200 a 550 nm) e emissão (210 a 700 nm). A partir do método de resolução de curvas multivariadas (MCR) foram obtidas estimativas dos espectros de emissão e excitação dos componentes fluorescentes das madeiras estudadas. Alterando a face, a orientação da madeira ou ambos, as intensidades de fluorescência variaram, pois a distribuição dos componentes da madeira (celulose, lignina e extrativos) é diferente em cada face ou orientação. A utilização do MCR (Resolução de Curvas Multivariadas) possibilitou que fossem feitas comparações entre as espécies, pois estimou espectros de excitação e emissão da madeira que, em alguns casos, foram similares. Estas similaridades podem significar que os mesmos fluoróforos estejam presentes em diferentes espécies de madeira. Além disso, os extratos feitos com três solventes distintos (água, diclorometano e etanol) através do método de extração proposto permitiram comparações e a identificação de similaridades entre as espécies. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Wood is a raw material used to build structures and for energy purposes since the beginnings of humanity. For that reason, the identification and characterization of the wood is very important, since according to their characteristics it can be used for different purposes. The main identification and classification methods are the conventional anatomic characterization and physicochemical methods, such as determination of physico-chemical properties, infrared spectroscopy and molecular fluorescence. However, anatomic methods presents subjective criterions to evaluate the fluorescence. Accurate measurements for qualitative and quantitative analysis of the molecular fluorescence have received little attention. Therefore, this work expected to realize an exploratory study of the fluorescence of tropical woods. Fluorescence was acquired in three different conditions of wood: sawdust, small blocks and its extracts in different solvents. In addition, standards of lignin and cellulose were used for comparison. Additionally, the influence of the surface oxidation, the face used (radial, tangential and transverse) and the orientation of the wood surface in the same face (vertical or horizontal) in fluorescence intensity were also studied. Excitation (200 to 550 nm) and emission (210 nm to 700 nm) spectra were obtained. Excitation and emission spectra of the fluorescent wood components were studied by the method of multivariate curve resolution (MCR) estimations. Changing the face, the orientation of the wood or both, fluorescence intensities varied because the distribution of the wood components (cellulose, lignin and extractives) is different on each face or orientation. The use MCR (Multivariate curve resolution) enabled comparisons between species through the estimated excitation and emission spectra of the wood, which in some cases were similar. These similarities can mean that these fluorophores are present in different species of timber. Besides, extracts made with three different solvents (water, ethanol and dichloromethane) via the extraction method proposed allowed comparisons and identification of similarities between species.