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– I CURSO DE CAPACITAÇÃO –
IDENTIFICAÇÃO DE CARVÃO VEGETAL
Thaís Alves Pereira Gonçalves, Martha Andreia Brand, Silvana Nisgoski,
Ramiro Faria França, Graciela Inês Bolzón de Muñiz
Junho 2013
CONTEÚDO
APRESENTAÇÃO........................................................................................................... 1
INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 1
CARBONIZAÇÃO & MODIFICAÇÕES ESTRUTURAIS ........................................... 3
ANATOMIA DO CARVÃO ............................................................................................ 6
CARACTERIZAÇÃO ANATOMICA DOS CARVÕES .............................................. 19
Pinus taeda L. – PINHEIRO ...................................................................................... 19
Eucalyptus benthamii Maiden & Cambage – EUCALIPTO ...................................... 20
Mimosa scabrella Benth. – BRACATINGA .............................................................. 21
Acacia mearnsii De Willd. – ACÁCIA NEGRA ....................................................... 22
Cecropia glaziovii Snethl. – EMBAÚBA................................................................... 23
Pera glabrata (Schott) Poepp. ex Baill. – SECA LIGEIRO ...................................... 24
Miconia cinnamomifolia (DC.) Naudin – JACATIRÃO ............................................ 25
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 26
APRESENTAÇÃO
O presente curso é destinado aos profissionais da área do meio ambiente que
trabalhem com fiscalização. Considerando que o Brasil é o maior produtor mundial de
carvão vegetal – especialmente para a indústria siderúrgica, mas também para o uso
doméstico – há a necessidade iminente de conciliar a cadeia produtiva de carvão vegetal
com a Conservação da Natureza e redução do desmatamento ilegal. Deste modo, a
fiscalização de carvão vegetal é uma atividade fundamental para a sustentabilidade da
sua cadeia produtiva. Neste processo, a anatomia da madeira pode se tornar uma grande
aliada. Isto é devido à estrutura da madeira se manter no carvão. Contudo, há a
necessidade de treinar a acuidade visual dos fiscais para as características que se perdem
e são homogeneizadas no carvão. Assim, visamos fornecer noções básicas de anatomia
do carvão para facilitar o processo de fiscalização e evitar fraudes.
INTRODUÇÃO
O carvão vegetal é um dos principais produtos do setor florestal nacional e o
Brasil é líder na produção mundial (FAO, 2012). Este biocombustível é muito
importante na matriz energética brasileira e quase 90% da produção vai para a indústria
siderúrgica (Brasil, 2012). Quando o carvão vegetal é produzido a partir de florestas
plantadas, gera um amplo aspecto positivo, pois apresenta saldo positivo de créditos de
carbonos e é uma produção politicamente correta (ABRAF, 2012). Por outro lado, os
principais aspectos negativos são: (i) trabalhadores não especializados, incluindo
crianças, muitas vezes trabalhando em condições análogas à escravidão, e (ii) o corte
ilegal de florestas nativas (Carneiro, 2008; IOS, 2011).
Abordar sobre o tema carvão vegetal é necessário que se conheça o produto que
o resultou, ou seja, a madeira. Existem várias definições para madeira: (i) é o resultado
de um meristema complexo – o câmbio1 – composto por dois sistemas, o axial (vertical)
1
É uma camada única de células, localizada entre a casca e o tronco, responsável pela formação de
casca para fora e madeira para dentro. Essa formação se dá através de divisões mitóticas das células
iniciais e diferenciação nas células derivadas
1
e o radial (horizontal), tendo uma grande variedade de componentes celulares (Evert,
2006); (ii) é uma estrutura biológica complexa, formada por diversas substâncias
químicas e tipos celulares que atuam em conjunto para atender as necessidades das
árvores (Forest Products Laboratory, 2010); (iii) é um produto criado pelo homem, não
um produto a mais, um produto qualquer, é simplesmente o mais genial e o mais antigo
produto vegetal que o homem utilizou desde que passava as noites dentro das cavernas
(Mady, 2000).
Em se tratando da anatomia, originalmente derivada do grego (anatomé) e
adaptada para o latim (anatomia), é uma ciência que trata da forma e da estrutura dos
seres organizados, destinando-se ao estudo de várias células, tanto no aspecto da relação
com a atividade biológica do vegetal como nas suas peculiaridades. E a anatomia da
madeira pode ser definida como o ramo da ciência que estuda as plantas que
desenvolvem crescimento secundário, procurando conhecer o arranjo estrutural das
diversas células que constituem o xilema secundário (lenho, madeira). A análise
anatômica do carvão (antracologia) só é possível porque a estrutura anatômica do lenho
se mantém após a carbonização, permitindo a determinação taxonômica (Prior &
Gasson, 1993; Kim & Hanna, 2006).
A Antracologia também pode ser definida como uma ciência multidisciplinar
que tem por princípio a análise e identificação de carvões com base na anatomia da
madeira. Esta ciência, tradicionalmente, visa obter dados paleoecológicos e
paleoetnobotânicos que contribuem com diversas áreas do conhecimento, em especial a
Arqueologia, a Paleoecologia, a Geologia e a Paleobotânica (Scheel et al. 1996). No
Brasil, os estudos antracológicos também são aplicados para a abordagem
conservacionista e tecnológica, como identificação de espécies de procedência irregular
e qualidade do carvão, podendo contribuir para estudos de carvões da mesma forma que
a anatomia da madeira contribui para diversas áreas.
Embora ainda não seja amplamente divulgada, a análise para identificação de
espécies a partir de material carbonizado é bastante antiga (Heer, 1865; Prejawa, 1896).
O método utilizado no passado para a confecção e análise de lâminas finas de material
carbonizado era muito lento e de difícil obtenção. Somente com o advento de uma
metodologia mais simples, baseada no uso da microscopia de luz refletida, na década de
1960 (Vernet, 1973), tornou-se possível a multiplicação das análises antracológicas. No
Brasil, a antracologia se iniciou apenas no final da década de 90 (Scheel et al., 1996;
Scheel, 1998).
2
Os trabalhos em antracologia têm se multiplicado nas últimas décadas,
principalmente com a finalidade a reconstituição paleoecológica. A maior parte dos
estudos foi realizada em regiões temperadas da Europa e do Mediterrâneo. No Brasil os
estudos antracológicos possuem principalmente a abordagem paleoecológica e
paleoetnobotância, além de ser realizada a caracterização anatômica de carvões
(Gonçalves, 2006, 2010; Scheel-Ybert et al. 2006).
O Brasil é pioneiro no direcionamento da antracologia para a fiscalização de
carvões. Este direcionamento só existe no país devido à importância econômica da
comercialização de carvão vegetal e o seu forte impacto sob a vegetação nativa. A
melhoria na fiscalização de carvão vegetal no país pode contribuir como uma forma de
controle da comercialização de espécies florestais, visando à conservação e
sustentabilidade de biomas brasileiros.
CARBONIZAÇÃO & MODIFICAÇÕES ESTRUTURAIS
A formação do carvão ocorre a partir do aquecimento do lenho e pode ser de
duas formas, na (Braadbart & Poole, 2008):
(i)
presença de oxigênio ocorre o processo de queima, no qual as substâncias
voláteis liberadas pelo aquecimento se inflamam, produzindo chamas; o processo
de combustão pode prosseguir até a formação de cinzas, contudo, se a combustão
for incompleta haverá produção de carvão;
(ii)
ausência de oxigênio, as substâncias voláteis também serão liberadas
pelo aquecimento, contudo não haverá formação de chamas, e o processo de
carbonização resulta diretamente na formação de carvão.
3
Neste processo de formação, há basicamente 5 etapas:
Figura 1: Processo de formação do carvão (Penedo, 1982).
Há três tipos de modificações iniciais com o aumento da temperatura (Braadbart
& Poole, 2008):
A. Escurecimento da madeira, que ao final do processo se torna negra;
B. Físicas – consideráveis perdas de massa, contração, possíveis distorções
anatômicas resultantes da carbonização e perda de muitas substâncias voláteis;
C. Químicas – conversões contínuas e graduais dos três principais componentes
químicos da madeira (celulose, hemicelulose e lignina) no predomínio de moléculas
aromáticas, formando um produto novo, rico em carbono e quimicamente distinto.
No processo de transformação da madeira em carvão, as principais modificações
estruturais são:
1ª - Perda de massa – depende da espécie e do sistema de carbonização2 e pode
variar de 47-85%;
2
O sistema de carbonização depende do tipo de forno, taxa de aquecimento e temperatura final em
que o material é submetido.
4
2ª - Contração – geralmente é maior no sentido tangencial (24,6-35,7%), seguido
pelo radial (15,4-29,1%) e longitudinal (11,4-18,5%);
3ª - Parede celular – quando há a formação do carvão há a homogeneização das
camadas (S1, S2, S3), elas se tornam indistintas e há a formação de uma só camada,
assim, diferente da madeira onde se mede as dimensões de acordo com a parede
celular, as medições no carvão são feitas de acordo com o diâmetro do lume celular;
4ª - Vasos – as alterações são dependentes da espécie e do sistema de
carbonização, em alguns casos haverá redução do diâmetro do lume do vaso, em
outras há o aumento ou nenhuma variação (permanecendo tal como é na madeira);
5ª - Raios – idem aos vasos;
6ª - Possíveis deformações – fendas de retração (rupturas) comumente no sentido
radial, mas também nos outros sentidos; achatamento radial dos vasos; alteração no
arranjo diagonal/tangencial dos vasos; entre outras.
Diversos trabalhos avaliaram as modificações estruturais decorrentes do
processo de carbonização, carvões obtidos a diferentes temperaturas, com ênfase numa
abordagem tecnológica, ou ênfase em estudos arqueológicos e/ou paleoambientais, ou
com a finalidade de analisar as modificações estruturais para fornecer subsídios em
vários direcionamentos da análise antracológica, como o conservacionista e o
tecnológico (Gonçalves, 2010).
De uma forma geral, a carbonização nas temperaturas entre 400ºC e 500ºC
resultou na manutenção de caracteres morfo-anatômicos semelhantes ao lenho, com as
superfícies do carvão apresentando estruturas bem distintas (Prior & Gasson, 1993; Kim
& Hanna, 2006; Gonçalves, 2010). Assim sendo, confirma-se a manutenção de diversas
características da estrutura original do lenho no carvão, sendo suficientes para as
análises antracológicas, com a identificação de espécies carbonizadas de origem
desconhecida, em especial para a fiscalização e controle da atividade de produção e
comercialização de carvão vegetal.
5
ANATOMIA DO CARVÃO
Na observação macroscópica de madeira há uma série de caracteres para
identificação, contudo, no carvão muitos desses caracteres tornam-se imperceptíveis
devido à carbonização.
Tabela 1: Quadro comparativo entre análise macroscópica de madeira e carvão.
Caracteres
Organolépticos
Anatômicos
Macroscópicos
Madeira
Carvão
Cor do cerne

X
Gosto

X
Odor

X
Grã

3
Textura


Brilho

4
Densidade

X5
Camadas de crescimento


Visibilidade dos vasos


Diâmetro tangencial dos vasos


Frequência dos vasos


Porosidade


Arranjo dos vasos


Obstrução dos vasos


Agrupamento dos vasos
Parênquima axial




Raios


Variações cambiais


3
A análise devida da grã depende do tamanho da amostra, normalmente conseguimos uma superfície
pequena de observação nos fragmentos de carvões não possibilitando uma análise devida da grã.
4
Muitas espécies apresentam o fenômeno da “vitrificação” – é quando a homogeneização das paredes
celulares causa um aspecto espelhado na amostra. Esse fenômeno ainda não foi completamente
explicado e acontece de forma irregular. Portanto o brilho é uma característica que deve ser usada com
cautela.
5
Desaconselhamos fortemente o uso desse caractere, pois devido ao tipo de forno, tempo e sistema de
carbonização há elevada variação da densidade dentro de uma mesma espécie.
6
TEXTURA
Com relação às propriedades organolépticas, a textura é a única característica
que consideramos efetiva para análise de carvões. Assim como na madeira, ela pode ser
definida pela tabela abaixo.
Tabela 2: Tipos de textura, sua descrição e exemplos de madeiras onde podem ser encontradas
(Botosso, 2009).
7
CAMADAS DE CRESCIMENTO
1. Ausentes ou indistintas
Figura 2: Ilex paraguariensis (Gonçalves, 2006); Aspidosperma polyneuron (Gonçalves, 2006).
2. Distintas – podem ser demarcadas por:
i. Zonas fibrosas
Figura 3: Weinmannia trichosperma (IAWA, 1989); Didymopanax vinosum (Gonçalves, 2006)
8
ii. Diferença bem delimitada entre o tamanho dos vasos, como nos caso dos
anéis porosos e semi-porosos
Figura 4: Kalopanax pictus; Paulownia tomentosa (IAWA, 1989)
iii. Parênquima marginal
Figura 5: Qualea grandiflora (Marcati, 2006)
iv. Ver Carlquist (1988) para outros tipos de marcadores das camadas de
crescimentos e/ou possíveis combinações entre eles.
9
VASOS
A. Visibilidade – classificados em distintos: (i) a olho nu; (ii) apenas sob lente
(10x); (iii) indistintos mesmo sob lente (em plantas de pequeno porte e
normalmente no caso das Gimnospermas – pinheiros, devido à ausência de
vasos e presença das traqueídes).
B. Diâmetro tangencial – podem ser: (i) pequenos <100μm (Aspidosperma
polyneuron, peroba-rosa); (ii) médios 100-200μm (Swietenia macrophylla,
mogno); (iii) grandes > 200μm (Ceiba pentandra, sumaúma).
C. Frequência – as classes mais usadas são: (i) muito poucos <5 vasos/mm²; (ii)
poucos 5-20 vasos/mm²; (iii) numerosos 20-40 vasos/mm²; (iv) muito
numerosos > 40 vasos/mm².
D. Porosidade
i.
Anel Poroso
Figura 6: Catalpa bignonioides (Inside Woods, 2013)
ii.
Anel Semi-Poroso
Figura 7: Paulownia tomentosa (IAWA, 1989)
10
iii.
Difusa
Figura 8: Rhododendron wadanum (IAWA, 1989)
D. Arranjo
i.
Bandas Tangenciais
Figura 9: Cardwellia sublimis (IAWA, 1989)
ii.
Padrão diagonal e/ou radial
Figura 10: Calophyllum papuanum; Lithocarpus edulis; Amyris sylvatica (IAWA, 1989)
11
iii.
Padrão dendrítico
Figura 11: Rhamnus cathartica; Rhus aromatica (IAWA, 1989)
iv.
Disperso
Figura 12: Dialium platysepalum; Fagus sylvatica (Inside Woods, 2013)
E. Obstrução – tiloses
Figura 13: Qualea grandiflora (Gonçalves, 2010)
12
F. Agrupamento
i.
Exclusivamente solitários
Figura 14: Myrtaceae; Celastraceae (Scheel-Ybert et al., 2002)
ii.
Múltiplos
Figura 15: Drypetes gerrardii (IAWA, 1989)
PARÊNQUIMA AXIAL – Ausente ou indistinto
Figura 16: Zenid & Ceccantini (2007); Astronium graveolens (Scheel-Ybert et al., 2002);
Didymopanax vinosum (Gonçalves, 2006).
13
PARÊNQUIMA AXIAL – Difuso
Figura 17: Zenid & Ceccantini (2007); Astronium graveolens (Gonçalves, 2006)
– Difuso em agregados
Figura 18: Zenid & Ceccantini (2007); Hancornia speciosa (Gonçalves, 2006)
– Escasso
Figura 19: Zenid & Ceccantini (2007); Scheel-Ybert et al. (2002)
14
PARÊNQUIMA AXIAL – Vasicêntrico
Figura 20: Zenid & Ceccantini (2007); Scheel-Ybert & Gonçalves (2011)
– Losangular
Figura 21: Zenid & Ceccantini (2007); Scheel-Ybert & Gonçalves (2011)
– Linear
Figura 22: Zenid & Ceccantini (2007); Machaerium sp (Scheel-Ybert et al., 2002)
15
PARÊNQUIMA AXIAL – Confluente
Figura 23: Zenid & Ceccantini (2007); Tabebuia chrysotricha (Scheel-Ybert et al., 2002)
– Unilateral
Figura 24: Zenid & Ceccantini (2007); IAWA (1989)
– Em linhas (até 3 células de largura)
Figura 25: Zenid & Ceccantini (2007); Xylopia brasiliensis (Gonçalves, 2006)
16
PARÊNQUIMA AXIAL – Em faixas (acima de 3 células de largura)
Figura 26: Zenid & Ceccantini (2007); Eremanthus goyazensis (Scheel-Ybert et al., 2002)
– Reticulado
Figura 27: Zenid & Ceccantini (2007); IAWA (1989)
– Escalariforme
Figura 28: Zenid & Ceccantini (2007); Inside Woods (2013)
17
PARÊNQUIMA AXIAL – Marginal
Figura 29: Zenid & Ceccantini (2007); Hymenaea stilbocarpa (Scheel-Ybert et al. 2002)
O detalhamento dos raios e das variantes cambiais não serão abordados neste
curso devido à seleção de espécies que serão analisadas na parte prática. Como não
existem normas específicas para análise de carvões, recomendamos o conhecimento da
lista de características para caracterização de Angiospermas (IAWA, 1989) e
Gimnospermas (IAWA, 2004).
18
CARACTERIZAÇÃO ANATOMICA DOS CARVÕES
Pinus taeda L. – PINHEIRO
Camadas de crescimento distintas, bem demarcadas pelas zonas de lenho tardio6 e lenho
inicial7. Ocorrência de canais resiníferos. Raios exclusivamente unisseriados;
heterogêneos.
6
As células têm parede celular mais espessa e diâmetro do lume menor.
7
As células têm parede celular mais fina e diâmetro do lume maior.
19
Eucalyptus benthamii Maiden & Cambage – EUCALIPTO
Camadas de crescimento indistintas. Porosidade difusa; vasos predominantemente
solitários; múltiplos; em arranjo diagonal. Parênquima axial visível sob lente,
paratraqueal vasicêntrico e pouco confluente. Raios unisseriados e ocasionalmente
bisseriados; homogêneos.
20
Mimosa scabrella Benth. – BRACATINGA
Camadas de crescimento distintas, delimitadas por zonas fibrosas. Porosidade difusa;
vasos predominantemente solitários, eventuais múltiplos. Parênquima axial pouco
abundante, paratraqueal vasicêntrico, ocasionalmente aliforme e pouco cofluente. Raios
unisseriados e multisseriados; homogêneos.
21
Acacia mearnsii De Willd. – ACÁCIA NEGRA
Camadas de crescimento ausentes ou indistintas. Porosidade difusa; vasos solitários e
em múltiplos. Parênquima axial vasicêntrico, vasicêntrico confluente. Raios bisseriados
e raros unisseriados; homogêneos.
22
Cecropia glaziovii Snethl. – EMBAÚBA
(nativa comum no carvão de Biguaçu)
Camadas de crescimento pouco distintas. Porosidade difusa; vasos solitários e múltiplos
radiais; eventuais tiloses. Parênquima axial paratraqueal escasso, vasicêntrico, pode
ocorrer aliforme e pouco confluente, assim como finas linhas marginais. Raios
multisseriados; heterogêneos.
23
Pera glabrata (Schott) Poepp. ex Baill. – SECA LIGEIRO
(nativa comum no carvão de Biguaçu)
Camadas de crescimento ausentes ou indistintas. Porosidade difusa; vasos solitários e
múltiplos. Parênquima axial em linhas, difuso e em agregados. Raios exclusivamente
unisseriados; heterogêneos.
24
Miconia cinnamomifolia (DC.) Naudin – JACATIRÃO
(nativa comum no carvão de Biguaçu)
Camadas de crescimento ausentes ou indistintas. Porosidade difusa; vasos
predominantemente solitários, eventuais múltiplos. Parênquima axial paratraqueal
escasso. Raios exclusivamente unisseriados; heterogêneos.
25
BIBLIOGRAFIA
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