Estudos do efeito da radiação ultravioleta em madeiras por espectroscopias raman (ft-raman), de refletância difusa no infravermelho (drift) e no visível (cie-l*a*b*)

Abstract

Duas técnicas espectroscópicas de refletância foram usadas para monitorar as modificações causadas por 200 h de irradiação ultravioleta (UV) sobre a superfície das madeiras tropicais: angelim vermelho (Dinizia excelsa Ducke), jatobá (Hymenaea courbaril L. var. courbaril), garapeira (Apuleia molaris Spruce ex Benth) e marupá (Simarouba amara Aubl.). As variações de cor foram mensuradas por espectrocolorimetria (segundo o sistema CIE-L*a*b*) e as modificações estruturais dos componentes principais da madeira – celulose, holocelulose e lignina – foram detectadas por espectrometria de reflectância difusa no infravermelho com transformada de Fourier (DRIFT). Na região do visível, por meio do resultado da diferença entre os espectros Kubelka Munk (KM) da madeira (não-irradiadairradiada), pode-se observar em todas as espécies investigadas o aparecimento de banda forte próxima a 410 nm. Além desta banda, as madeiras de cor escura apresentaram absorções adicionais em outros comprimentos de onda. Pelos parâmetros CIE-L*a*b*, verificou-se que o jatobá deslocou a cor para o vermelho e as outras três espécies para o amarelo. O marupá foi a espécie que sofreu a maior variação de cor e o angelim vermelho foi o menos afetado. Os espectros de diferença KM (DRIFT) mostraram que as bandas associadas à lignina (1600 cm-1 e 1508 cm-1) diminuíram em intensidade, enquanto que a banda associada ao grupo carbonílico (1736 cm-1) aumentou de intensidade com o tratamento UV. Os resultados sugerem que os extrativos interferem no processo de fotodegradação, aumentando a tendência ao amarelecimento e contribuindo com o aumento de intensidade da banda do grupo carbonila. Na região do IR, verificou-se que a celulose também foi degradada pela radiação UV. A holocelulose apresentou tendência muito grande a formar compostos carbonílicos nãoconjugados e a celulose mostrou variação na intensidade da absorção. As quatro madeiras tropicais estudadas não puderam ser classificadas taxonomicamente via DRIFT, adotando-se os critérios de espécies de clima temperado. As duas técnicas de refletância correlacionaramsesignificativamente, indicando que a radiação UV formou produtos cromóforos resultantes da fotodecomposição da lignina, que continham o grupo carbonílico não-conjugado. A presença dos extrativos da madeira pode ser detectada pela espectroscopia FT-Raman, porém esta técnica não se mostrou adequada para monitorar a fotodecomposição. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Two reflectance spectroscopic techniques were used to monitor modifications caused by 200 h of ultraviolet (UV) irradiation on the surface of tropical hardwoods species: angelim vermelho (Dinizia excelsa Ducke), jatobá (Hymenaea courbaril L. var. courbaril), garapeira (Apuleia molaris Spruce ex Benth), and marupá (Simarouba amara Aubl.). Colour variations have been evaluated by spectrocolorimetry (according to the CIE-L*a*b* system). Chemical changes of the wood main components – cellulose, lignin and holocellulose – have been detected by Diffuse Reflectance Fourier Transform (DRIFT) spectroscopy in the infrared. The Kubelka Munk (KM) difference spectra (non-irradiated-irradiated) in the visible region, from the woods have shown that all investigated species developped a strong absorption band near 410 nm. Besides this band, darker woods showed addicional absorptions at other wavelengths. The CIE-L*a*b* parameters (∆L, ∆a, and ∆b) have shown that jatobá shifted its color to reddish while the other three species have a tendency to become yellowish. Marupá was the species that suffered major color changes and angelim vermelho was the least affected. In the IR region, the KM difference spectra have shown that bands associated to lignin (1600 and 1508 cm-1) decreased in intensity, while those associated to carbonyl group (1736 cm-1) have increased under UV exposure. The results suggest that the extractives interfere in the photodegradation process, increasing the tendency to yellowing and contributing to the increase of carbonyl band intensity. In the IR region, it was observed that cellulose was also degradeted by UV radiation. Holocellulose presented a very high tendency to produce nonconjugated carbonyl groups, while cellulose showed variation only in the absorption intensity. The four tropical wood species studied did not match the taxonomic classification by DRIFT, adopting the rules developted for temperated wood species. The two reflectance techniques were significantly correlated, indicating that the UV radiation has formed cromophores products resulting of lignin hotodecomposition and that these products contain nonconjugated carbonyl group. The presence of wood extractives was detected by FT-Raman spectroscopy, although this technique has not shown to be appropriated to monitor the photodegradation process.