Viabilidade tecnológica do uso da madeira de laranjeira (Citrus sinensis) para produção de painel cimento-madeira

Technological viability of orange wood (Citrus sinensis) for cement-wood panel production

Resumos

A geração de produtos de madeira reconstituída, como painéis cimento-madeira, promovem a reutilização de resíduos e incentivam o uso de materiais sustentáveis na construção civil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade técnica da espécie Citrus sinensis para produção de painel cimento madeira, bem como o efeito do pré-tratamento das partículas e da adição de microssílica nas propriedades. As propriedades físico-químicas da madeira provenientes de plantio comercial ao final do ciclo produtivo, localizados no Pará foram avaliadas. Os painéis cimento-madeira foram produzidos com densidade nominal de 1,20g/cm³, utilizando cimento Portland, partículas da madeira sem e com tratamento químico (proporção 2,75:1) e adição de microssílica (10%). As propriedades foram avaliadas conforme normas europeias, e o delineamento estatístico foi em arranjo fatorial. Os resultados mostraram que os pré-tratamentos das partículas, especialmente em água fria e quente, melhoraram as propriedades físico-mecânicas dos painéis. A adição de microssílica não apresentou efeito significativo. Os resíduos da madeira de laranjeira mostraram potencial promissor para a produção de painéis cimento-madeira.

Palavras-chave
Resíduo agroindustrial; Reaproveitamento; Compósito; Microssílica; Construção civil

The manufacture of reconstituted wood products, such as wood-cement panels, promote the reuse of waste and encourage the use of sustainable materials in civil construction. The aim of this study was to assess the technical viability of the Citrus sinensis wood waste for the production of wood cement panels, as well as the effect of pre-treating the particles and adding microsilica on the properties. The physical and chemical properties of the wood from commercial plantations at the end of the production cycle, located in Pará (Brazil) were assessed. The wood-cement panels were produced with a nominal density of 1.20g/cm³, using Portland cement, wood particles without and with chemical treatment (ratio 2.75:1) and the addition of microsilica (10%). The properties were evaluated according to European standards using a factorial design. The results showed that pre-treating the particles, especially in cold and hot water, improved the physical-mechanical properties of the panels. The addition of microsilica had no significant effect. Orange wood waste showed promising potential for the production of wood-cement panels.

Keywords
Agro-industrial waste; Reuse; Composite; Microsilica; Civil construction

Introdução

A espécie Citrus sinensis, conhecida como laranja doce, é a mais cultivada e comercializada, especialmente na forma de suco concentrado, sendo o principal produto da citricultura do Brasil (Pineda-Lozano et al., 2022). Entretanto, os resíduos da madeira gerados após a renovação do pomar são frequentemente destinados à queima, tendo alguns embargos da prática das autoridades ambientais local (Bortolan, 2012; Fundecitrus, 2013).

Conforme os dados do IBGE (2023), o Brasil contabiliza um volume significativo de resíduos de madeiras provenientes de Citrus, com um total de 575.437 hectares de pomares. As pesquisas disponíveis sobre esta espécie tendem a concentrar-se nos aspectos da fruta, suco, casca, semente e folhas (Giudice, 2022), porém, raramente nas propriedades da madeira (Bruno et al., 2020). Explorar o potencial desse material para a fabricação de painéis pode ser uma alternativa viável e financeiramente sustentável para a indústria de painéis, possibilitando o reaproveitamento dos resíduos e a criação de novos produtos para o setor da construção civil.

Em paralelo ao problema da produção de resíduos gerados após a renovação do pomar, o setor da construção civil no Brasil acompanha a tendência global em direção a um planeta mais sustentável (CBCS, 2011), e está investindo em novos materiais que causem menos impacto ambiental, conhecidos como eco-friendly, especialmente em respostas a diretrizes de documentos como os do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas – IPCC, que alertam sobre os efeitos das mudanças climáticas no planeta (IPCC, 2012).

A construção civil é responsável por 38% das emissões globais de dióxido de carbono (CO₂), segundo o relatório de situação global 2020 para Edifícios e Construção (ONU, 2020). Há uma crescente conscientização no setor sobre suas responsabilidades econômicas e sociais, com consumidores priorizando a sustentabilidade nas compras. Investir em habitações sustentáveis é fundamental para promover uma economia de baixo carbono e transitar para fontes de energia limpa, apresentando uma importante oportunidade de investimento para a próxima década (SENAI, 2025).

O intuito é que materiais lignocelulósicos alternativos desempenhem um papel importante no futuro da indústria florestal, devido ao seu volume elevado e à sua ampla disponibilidade (Guler; Copur; Tascioglu, 2007). Vários resíduos agroindustriais têm sido estudados para a produção de painéis cimento-madeira, tais como: bagaço de cana-de-açúcar (Mendes; Guimarães Júnior; César, 2010), fibra de coco (Ferraz et al., 2011; Fiorelli et al., 2012; Cravo et al., 2015), fibra de curauá (Bilcati, 2015), dentre outros. E é de suma importância a ampliação de estudos nesta área para entender as características finais do compósito.

Dentre as vantagens da mistura de partículas de madeira com cimento está a destinação de resíduos agroindustriais (Ruthes et al., 2022), reduzindo o passivo ambiental. Outros benefícios que este produto apresenta são: boa trabalhabilidade; resistência à umidade e agentes xilófagos; isolantes térmico-acústicos; são classificados como materiais não combustíveis; alta durabilidade e são livres de formaldeído (Lopes, 2004). Em contrapartida, suas principais desvantagens são: a elevada densidade; velocidade de cura e principalmente a incompatibilidade do cimento com alguns materiais lignocelulósicos (Savastano Júnior; Warden; Coutts, 2000; Santos et al., 2008).

Muitos estudos indicam maneiras de minimizar o retardamento da cura do cimento ou dos compósitos, como tratamento de partículas ou fibras. Uma dessas abordagens consiste na remoção das substâncias químicas inibidoras (como extrativos solúveis em água ou álcali, carboidratos livres, entre outros) por meio da imersão em água fria durante 24 horas, imersão em água quente por 6 horas e imersão em solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 1% por 2 horas (Moslemi; Garcia; Hofstrand, 1983; Savastano Júnior; Warden; Coutts, 2000; Sá et al., 2012). Outra maneira é a utilização de aditivos químicos que aceleram a hidratação do cimento, como o cloreto de cálcio (Na; Wang; Wang, 2014; Castro et al., 2015; Lima; Iwakiri; Lomelí-Ramirez, 2015; Cabral; Fiorelli; Savastano Júnior, 2015). De acordo com Lange; Simatupang; Neunauer (1989), a microssílica, entre os aditivos minerais, destaca-se como um dos mais promissores para aplicação em painéis cimento-madeira. A substituição parcial do cimento Portland por sílica possibilita melhorias nas propriedades de resistência de painéis produzidos partindo de espécies de baixa compatibilidade com o aglomerante, desde que a proporção para substituir o cimento na composição esteja alinhada com a aptidão da espécie (Silva et al., 2006). Latorraca (2000) corrobora que o uso da microssílica em painéis impede a passagem de fluídos, o que melhora consideravelmente a qualidade do cimento, aumentando sua resistência à compressão e à tração; e Silva et al., (2006) complementam que essa utilização proporciona resistência à água, levando a uma redução dos poros.

Com base na importância e necessidade do reaproveitamento de resíduos da madeira de laranjeira, bem como na tendencia de utilização de materiais mais sustentáveis na construção civil, este trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade técnica da espécie Citrus sinensis para a produção de painel cimento madeira, bem como o efeito do pré-tratamento das partículas e da adição de microssílica sobre as propriedades.

Materias e métodos

Matérias-primas utilizadas

Para a realização desta pesquisa foi utilizada madeira proveniente de plantio comercial de Citrus sinensis (antes da renovação do pomar), com idades de 15 a 20 anos, localizado no município de Capitão Poço, na mesorregião do Nordeste Paraense, estado do Pará, e de propriedade da empresa Lima Citros (Cítricos do Pará S/A). Optou-se por utilizar esta espécie de laranjeira uma vez que é a espécie mais cultivada e comercializada da região.

Foram selecionadas dez árvores e a coleta ocorreu de forma visual e aleatória; foram amostrados os troncos e galhos mais grossos com a casca. Após a coleta, o material foi seccionado em discos e toretes e conduzido para determinação das propriedades físico-químicas (discos) e produção dos painéis (toretes).

A propriedade física de densidade básica foi determinada de acordo a norma NBR 11941 (ABNT, 2003) para tronco e galho (sem casca). As propriedades químicas foram avaliadas separadamente para o tronco, galho e casca e seguindo os procedimentos das normas TAPPI, sendo determinados os extrativos em água fria e em água quente (TAPPI, 1999), extrativos em NaOH 1% (TAPPI, 2002), extrativos totais (TAPPI, 1997) e teor de cinzas (TAPPI, 2002). As análises foram realizadas em triplicata.

Confecção dos painéis

Para a produção dos painéis, os troncos e galhos foram reduzidos a amostras menores em serra de fita e processados em picador de disco para obtenção dos cavacos. Visando o maior aproveitamento do material, bem como pela dificuldade de descascamento da espécie, o material foi processado com a casca. Após a secagem dos cavacos, os mesmos passaram pelo moinho de martelos para a redução das suas dimensões e obtenção das partículas, as quais foram classificadas em peneiras com malhas de 8 e 30 mesh para padronização do tamanho e remoção dos “finos”.

As partículas passaram por pré-tratamentos, sendo eles, imersão em água fria por 24 horas, imersão em água quente por 6 horas e imersão em solução de 1% de hidróxido de sódio por 2 horas, com o objetivo de remoção de extrativos e melhoria da compatibilidade entre a madeira e o cimento. Após a drenagem e lavagem, as partículas foram secas naturalmente até ter de umidade de 12%.

O plano experimental consistiu em três métodos de pré-tratamentos de partículas e adição ou não de microssílica (10%), conforme o Quadro 1. Foram produzidos, também, painéis sem pré-tratamento das partículas (in natura), com e sem microssilica, os quais tinham a finalidade de testemunha ou controle.

Quadro 1
Plano experimental

Tratamento	Pré-tratamento partículas	Aditivo
1 T	Partícula não tratada	sem microssílica
2 T		com microssílica
3 T	Imersão em água fria - 24h	sem microssílica
4 T		com microssílica
5 T	Imersão em água quente - 6h	sem microssílica
6 T		com microssílica
7 T	Imersão NaOH 1% - 2h	sem microssílica
8 T		com microssílica

Para a formação dos painéis foi utilizado cimento CP II-Z como aglutinante mineral, cloreto de cálcio para acelerar o processo de cura do cimento, microssílica como aditivo mineral, e água para hidratação do cimento.

Para a definição da proporção de cada componente na mistura foram consideradas as seguintes relações: madeira/cimento de 1:2,75; água/cimento de 1:2,5 (0,4% em relação ao peso do cimento); 3% de cloreto de cálcio com base no peso do cimento; e 10% de microssílica em relação ao peso do cimento nos painéis em que esta foi inserida. Os cálculos foram efetuados considerando uma massa específica nominal do painel de 1,20 g/cm³ e 3 repetições por tratamento. Após serem pesados corretamente, os componentes foram misturados em uma betoneira para formar uma mistura homogênea.

Após a homogeneização do material, o mesmo foi retirado para realizar a pesagem da massa destinada a cada painel. A produção dos colchões foi feita sobre placas metálicas lisas previamente untadas com óleo comum, a fim de facilitar a retirada depois do grampeamento ou prensagem. Em seguida, houve a distribuição aleatória e manual do material em caixa formadora, com dimensões de 50,5 cm de comprimento e 38,5 cm de largura.

Com os colchões formados nas placas metálicas, foram inseridas barras metálicas de 1,25 cm de espessura para controle ou delimitação de espessura, e então empilhados em número de 3, prensados (4 MPa) a temperatura ambiente e grampeados. Após a finalização do período de grampeamento (24 horas), os painéis foram retirados da prensa e alocados em cima de separadores de madeira, em local sombreado ao ar livre, para concluir o restante dos 28 dias do período de cura.

Finalizado o período de cura, os painéis foram esquadrejados e seccionados para a produção de corpos de prova para avaliação das propriedades físicas e mecânicas. As propriedades foram avaliadas de acordo com a metodologia preconizada pelas normas europeias, sendo elas, massa especifica aparente (CEN, 2002a), absorção de água e inchamento em espessura (CEN, 2002b), flexão estática (CEN, 2002c) e tração perpendicular (CEN, 2002d). Foram utilizados 6 corpos de prova por painel para cada propriedade avaliada, totalizando 18 corpos de prova por tratamento.

Os resultados obtidos para as propriedades da madeira e para os painéis foram submetidos a análise estatística por meio dos testes de outliers, normalidade de dados e homogeneidade de variância. Para a propriedade de densidade básica foi efetuada uma análise descritiva simples e para as propriedades químicas foi realizada uma análise de variância simples com comparação de médias de Tukey. Em relação aos painéis cimento-madeira foi aplicada uma análise de variância em arranjo fatorial 3x2 (3 pré-tratamentos de partículas e 2 condições de microssílica). Rejeitada a hipótese de nulidade foi aplicada a comparação de médias de Tukey. Todos os testes foram efetuados no Programa Statgraphics Centurion XIX, a 95% de confiabilidade. Ademais, as médias obtidas para cada uma das propriedades dos painéis foram comparadas com os requisitos do processo Bison e CETRIS.

Resultados e discussão

Densidade básica

A densidade básica média obtida para o tronco foi igual a 0,593 g/cm³ e para o galho foi de 0,651 g/cm³, totalizando uma média de 0,622 g/cm³ – com coeficiente de variação de 7,64%, sendo classificada como madeira de média densidade segundo Melo, Coradin e Mendes (1990), Vale, Brasil e Leão (2002), Vale, Sarmento e Almeida (2005) Coradin e Muñiz (1992) e Silva et al. (2019).

Os valores de densidade obtidos neste estudo são similares a outros estudos que avaliaram a espécie Citrus sinensis, como por exemplo, ao de Kravetz e Brito (2014), que obtiveram uma densidade média de 0,60 g/cm³ em material oriundo da região de São Paulo. Por outro lado, é superior à média mencionada por Silva et al. (2018), que encontraram valor de 0,54 g/cm3 em material proveniente da mesma região abordada neste trabalho e inferior as médias relatadas por Kesik et al. (2017), que variaram entre 0,76 g/cm³ e 0,79 g/cm³ em pomar na Turquia, e de Berti et al. (2018), que obtiveram, para plantios no sul da Itália, média de 0,67 g/cm³. Essas diferenças podem ser atribuídas a origem e a idade das árvores, diferença genética e condições de crescimento.

Em termos comparativos com Pinus, gênero mais comercializado e estudado, Trianoski (2012) estudou oito variedades e encontrou valores que variaram de 0,389 g/cm³ a 0,489 g/cm³, sendo considerada uma madeira leve. Entretanto, essas espécies pertencem a grupos arbóreos distintos: enquanto a espécie Citrus sinensis faz parte das angiospermas, o Pinus é categorizado como gimnosperma, o que resulta na principal diferença nas densidades de suas madeiras.

Sobre à influência da densidade da madeira nos painéis cimento-madeira, observa-se que, para garantir uma razão de compactação eficaz da chapa, é recomendável a utilização de madeira de densidade média e baixa; pois proporciona melhor contato entre as partículas/aglomerante, resultando em características mais elevadas nos painéis. Desta forma, quanto menor a densidade da madeira, maior será a razão de compactação, e consequentemente menor a absorção de água e maior a resistência mecânica (Iwakiri, 2005; Sá et al., 2010).

Caracterização química

Os resultados médios das propriedades químicas (Tabela 1) indicaram diferença estatística significativa para extração em água fria, entre as porções avaliadas, em que a casca (14,42%) apresentou maior valor, enquanto o menor valor foi obtido para o tronco (2,84%). A casca possui altas concentrações de taninos, açúcares, gomas e corante (extraíveis em água fria) quando comparada a madeira (Oliveira et al., 2005). Os valores para tronco e galho foram inferiores ao relatado por Kesik et al. (2017), que obteve média de 6,80% para madeira de laranjeira.

Em relação aos extrativos em água quente, observa-se que não houve diferença estatística significativa entre os valores do tronco e do galho (5,03% e 5,70%, respectivamente), porém ambos diferiram da casca, que apresentou valor médio de 16,14%. Assim como ocorre na solubilização dos extrativos em água fria, a extração em água quente também remove gomas, taninos, açúcares e corantes, além do amido (Minini, 2024), e a casca possui estes componentes em maior quantidade quando comparada com a madeira.

Para extrativos solúveis em hidróxido de sódio (NaOH 1%), os valores para o tronco (19,36%) e o galho (20,59%) não apresentaram diferença estatística entre si, mas ambos diferiram da casca (50,99%), que apresentou um valor muito acima das outras porções. Os valores médios obtidos foram superiores aos encontrados por Kesik et al. (2017), que relataram média de 14,30% para a madeira desta espécie. O uso de hidróxido de sódio é responsável pela extração de terpenos e fenóis, substâncias comumente associadas à durabilidade natural da madeira e proteção contra agentes xilófagos (TAPPI, 1997).

Os valores médios percentuais dos extrativos totais solúveis em etanol/tolueno presentes no tronco (5,04%) e galho (6,05%) não diferiram entre si, porém foi observada diferença estatística significativa em relação à casca (17,84%). Normalmente as cascas possuem teores de extrativos superiores que suas respectivas madeiras (Lamounier, 2010). De acordo com Fengel e Wegener (1989), a quantidade de extrativos e composição depende de diversos fatores, como espécie, idade e região de procedência, contudo, aproximadamente de 3 – 10% da madeira seca é constituída de extrativos. As folhosas possuem teores de extrativos que variam de 2% a 4%, podendo chegar a valores superiores a 10% dependendo da região (Fengel; Wegener, 1989). Além da resistência natural, o teor de extrativos também influencia em outras propriedades da madeira, como permeabilidade, densidade e dureza (Pettersen, 1984), e especificamente na produção de painéis cimento madeira, na incompatibilidade entre a madeira e cimento ou retardamento do cimento, gerando um painel com baixa resistência físico-mecânica.

Por fim, foi constatada diferença significativa para o teor de cinzas entre as 3 porções avaliadas, todas estatisticamente diferentes entre si, sendo o valor médio do tronco (1,60%) superior ao do galho (1,17%) e inferior a casca (8,52%). A média do material da madeira (tronco e galho – 1,39%) foi inferior ao determinado por Kesik et al. (2017), que obtiveram valor de 2,42% para a mesma espécie. Essa diferença pode estar relacionada aos fatores de sítio, principalmente às características do solo. Os valores médios do tronco e do galho estão dentro da faixa de variação de 0,1% a 5,4% para os materiais inorgânicos em madeira, conforme Tsoumis (1991), já a casca, apresentou valor superior. Em relação ao efeito das cinzas ou materiais inorgânicos na mistura de madeira e cimento, um alto teor de cinzas poderia agir como material pozolânico. A sílica pode reagir com o hidróxido de cálcio e formar uma quantidade extra de gel C-S-H, responsável pela resistência do cimento (Biricik et al., 1999).

Tabela 1
Propriedades químicas da espécie Citrus sinensis

Propriedade Química	Tronco	Galho	Casca
Água fria (%)1	2,84 a	4,20 b	14,42 c
	(0,26)	(0,33)	(0,62)
Água quente (%)2	5,03 a	5,70 a	16,14 b
	(0,35)	(0,24)	(0,55)
NaOH (%)3	19,36 a	20,59 a	50,99 b
	(0,25)	(0,12)	(1,67)
Extrativos totais (%)4	5,04 a	6,05 a	17,84 b
	(0,09)	(0,10)	(0,88)
Cinzas (%)	1,60 b	1,17 a	8,52 c
	(0,11)	(0,03)	(0,11)

• Legenda: médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a confiabilidade de 95%. Valores entre parênteses referem-se ao coeficiente de variação (%) das amostras.
• ¹
  Extrativos solúveis em água fria;
• ²
  Extrativos solúveis em água quente;
• ³
  Extrativos solúveis em hidróxido de sódio;
• ⁴
  Extrativos totais extraídos em etanol/tolueno.

Propriedades dos painéis

Após o processo de cura, os painéis foram conduzidos ao seccionamento, entretanto, as amostras dos painéis testemunha (ou controle), sem e com adição de microssílica não atingiram as condições adequadas de manuseio e corte, conforme a Figura 1. Desta forma, os mesmos foram removidos da avaliação da qualidade dos painéis e análise estatística.

Figura 1
A – painel sem tratamento de partículas; B – painel com tratamento de partículas

A justificativa para a baixa (péssima) consolidação e manuseio dos painéis testemunhas (sem e com microssílica) pode estar associada à composição química da espécie e às condições de produção, mais especificamente à ausência de ao pré-tratamento de partículas.

Conforme mencionado na metodologia, os painéis foram produzidos utilizando troncos e galhos, ambos com casca, visando o melhor aproveitamento do resíduo da madeira da espécie Citrus sinensis quando da renovação dos pomares, bem como, pelo elevado grau de dificuldade de descascamento, o que poderia ser um empecilho ou fator limitante em uma aplicação prática ou industrial.

De acordo com a Tabela 1, os valores médios de extrativos totais foram de 5,04% para o tronco, 6,05% para o galho e 17,84% para a casca. Estes resultados mostram que a madeira de laranjeira possui teor de extrativos relativamente baixo, no entanto, a casca possui alta concentração, e como o material (tronco + galhos) foi processado totalmente com a casca para a produção dos painéis, os extrativos podem ter afetado significativamente a cura do cimento. Segundo Latorraca, Iwakiri e Lelis (1999), Iwakiri et al. (2012, 2017), Sá et al. (2012), Castro (2015), Castro et al. (2015) e Castro, Parchen e Iwakari (2018), os extrativos influenciam a interação entre a madeira/material lignocelulósico e o cimento, dificultando a cura e gerando painéis de menor qualidade.

Outro indicativo do provável efeito negativo dos extrativos está relacionado ao pré-tratamento das partículas, verificou-se que, nos painéis testemunha, tanto sem quanto com a adição de microssílica, a ausência de tratamento prévio nas partículas, pode ter resultado na inibição do cimento em relação à madeira, impedindo uma boa cura e consolidação dos painéis. Este fato é consonante com Pimental (2000), Souza (2006) e Iozzi et al. (2010), que afirmam que os pré-tratamentos, como água fria, água quente e hidróxido de sódio, aplicados a materiais lignocelulósicos, são capazes de melhorar a interação entre madeira e cimento.

Propriedades físicas dos painéis

Os resultados médios e o coeficiente de variação das propriedades físicas dos painéis cimento madeira estão apresentados na Tabela 2.

Tabela 2
Resultados médios das propriedades físicas dos painéis

Tratamentos	ME (g/cm³)	AA 2h (%)	AA 24h (%)	IE 2h (%)	IE 24h (%)
Painel AF/SM	1,23 a	12,67 b	19,04 b	1,04 a	1,23 a
	(2,04)	(10,06)	(4,16)	(26,03)	(2,84)
Painel AQ/SM	1,20 a	12,74 b	19,65 b	1,11 a	1,61 ab
	(5,82)	(15,18)	(11,75)	(18,29)	(15,87)
Painel NaOH/SM	1,11 a	18,28 a	23,75 a	2,51 b	2,88 b
	(2,32)	(4,87)	(2,99)	(21,00)	(2,54)
Painel AF/CM	1,18 a	13,44 b	17,93 b	1,15 a	1,20 a
	(2,73)	(11,01)	(2,06)	(10,91)	(26,19)
Painel AQ/CM	1,25 a	14,00 ab	17,87 b	0,95 a	1,33 a
	(2,89)	(3,66)	(2,40)	(24,20)	(11,23)
Painel NaOH/CM	1,18 a	17,77 a	20,00 a	1,71 ab	2,38 ab
	(9,24)	(6,95)	(2,36)	(31,35)	(38,04)

• Legenda: Médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a 95% de confiabilidade. Valores entre parênteses indicam o coeficiente de variação (%) das amostras. ME: massa específica aparente; AA: absorção de água; IE: inchamento em espessura; AF: água fria; AQ: água quente; NaOH: hidróxido de sódio; SM: sem microssílica; e CM: com microssílica.

Os resultados médios da massa específica dos painéis produzidos com pré-tratamento das partículas em água fria, água quente e NaOH (sem e com adição de microssílica) foram estatisticamente iguais entre si. O maior valor foi obtido no tratamento água fria sem microssílica (1,23 g/cm³) e o menor em NaOH sem microssílica (1,11 g/cm³).

Todos os painéis encontram-se na faixa de 1,14 g/cm³ a 1,23 g/cm³ e estão próximos da ME nominal calculada de 1,20 g/cm³ do painel. Os coeficientes de variação, que apresentam em sua maioria baixos valores, sugerem que os processos operacionais utilizados na fabricação de painéis em condições laboratoriais foram apropriados (Iwakiri et al, 2017). Em comparação com a literatura, Iwakiri et al. (2017) estudaram o potencial uso de espécies de pinus tropicais para produção de painéis cimento-madeira e obtiveram médias que variaram de 1,14 g/cm³ a 1,27 g/cm³.

Os resultados de AA após 2 horas variaram de 18,28% para os painéis com tratamento NaOH sem microssílica e 12,67% para água fria sem microssílica. Os painéis AF/SM (12,67%), AQ/SM (12,74%) e AF/CM (13,44%) foram semelhantes entre si, porém diferiram do NaOH/SM (18,28%) e NaOH/CM (17,77%).

Pomarico (2007) encontrou valores médios de AA após 2h, com os mesmos tratamentos de partículas em clones de eucalipto, de 2,92% a 12,50%, estes inferiores aos encontrados nesta pesquisa. Okino et al (2004) ao estudar a viabilidade de utilização de quatro clones de Hevea brasiliensis Müll. Arg. para painéis cimento madeira (e com a adição de microssílica) obtiveram valores de 11,25% a 16,85%, sendo similares aos encontrados para laranjeira. Os resultados desta pesquisa para AA 2h, são, ainda, similares aos apresentados por Castro (2015), que analisando oito espécies de madeiras tropicais, obteve médias que oscilaram entre 13,86% e 19,79%. Em comparação com painéis cimento madeira de Pinus taeda, produzidos nas proporções madeira/cimento de 1:2,5 e 1:3,0, Iwakiri et al. (2017) encontraram valores médios de 7,00% e 7,59%, respectivamente, sendo estes, inferiores a absorção de água apresentada pelos painéis produzidos com madeira de laranjeira.

Para AA 24 horas, os valores médios variaram de 17,87% para os painéis com tratamento AQ/CM a 23,41% para os painéis NaOH/SM. O tratamento NaOH/SM apresentou média estatisticamente diferente dos demais tratamentos.

Em termos comparativos, as médias obtidas para AA 24 horas estão superiores aos encontrados por Silva et al. (2006), que ao estudar Eucalyptus urophylla com a adição de microssílica em três porcentagens (0, 20% e 30%) obtiveram valores médios de 10,46%, 8,83% e 10,41%, nesta ordem. No entanto, os valores são semelhantes aos encontrados para painéis de cimento-madeira para espécies tropicais e comerciais, como: Shizolobium amazonicum (23,22% a 25,27%), Cecropia hololeuca (17,64% a 20,86%), Hevea brasiliensis (12,44% a 23,56%), Pouteria guianensis (15,28%), Eucalyptus grandis (15,15% a 20,34%), Eucalyptus dunnii (14,24% a 20,30%) Eucalyptus saligna (29,11%) e Pinus sp. (28,45%) (Iwakiri et al., 2012, 2017; Marchesan et al., 2022; Castro; Paechen; Iwakari, 2018; Iwakiri; Prata, 2008; Castro et al., 2015).

Com base nos resultados da Tabela 2, todos os painéis produzidos sem e com adição de microssílica, independente do tratamento das partículas, atenderam às exigências do fabricante de chapas de cimento-madeira CETRIS (2004), que especifica o valor máximo de absorção de água permitido para as chapas de cimento-madeira em 32%. Sendo assim, os resíduos lignocelulósicos de laranjeira utilizados nesta pesquisa para a confecção de painéis de cimento-madeira enquadram-se neste requisito.

Os valores médios obtidos para IE após 2h variaram de 0,95% para painéis AQ/CM a 2,51% para painéis NaOH/SM. Os painéis AQ/CM (0,95%), AF/SM (1,04%), AQ/SM (1,11%) e AF/CM (1,15%) foram semelhantes estatisticamente entre si, porém diferiram do tratamento NaOH/SM (2,51%).

Em termos comparativos com a literatura, Iwakiri et al. (2017) encontraram para espécie Hevea brasiliensis resultados médios que variaram de 0,54% a 1,21%, sendo inferiores aos obtidos neste estudo. Os valores encontrados por Sá et al. (2010) para espécie Toona ciliata variaram de 0,37% a 0,97%, também inferiores aos de Citrus sinensis. Porém, foram similares aos resultados obtidos por Silva et al. (2005) para espécie de Eucalyptus urophylla¸ que também utilizou a casca na mistura para produção de painéis, com médias de 0,68% a 1,25%.

Para IE após 24h os valores médios variaram de 1,61% nos painéis em AQ/SM a 2,88% para os painéis NaOH/SM. Os painéis AF/CM (1,20%), AF/SM (1,23%) e AQ/CM (1,33%) foram semelhantes estatisticamente entre si e diferiram do NaOH/SM (2,88%).

Em relação aos dados encontrados na literatura, Sá et al. (2010) relataram que, após 24 horas de imersão em água, os valores médios obtidos para a espécie Toona ciliata ficaram entre 0,34% a 0,78%, valores que são inferiores aos observados neste estudo. Entretanto, os painéis produzidos com madeira de laranjeira são consoantes com os valores médios das espécies Eucalyptus urophylla, cuja variação foi de 1,20% a 5,54% (Silva et al., 2005), assim como com os valores apresentados pela espécie Pinus taeda, que foi de 1,01% (Iwakiri et al., 2017).

Os painéis de cimento-madeira, do ponto de vista comercial, apresentam valores de 1,0% e entre 1,5% a 1,8%, para inchamento em espessura após 2 e 24 horas de imersão em água, respectivamente (Bison, 1978; CETRIS, 2004). Os resultados obtidos para os painéis produzidos com os resíduos de laranjeira, sendo eles AF/SM e AQ/SM estão conformes com às especificações para produção de painéis comerciais após 24h de imersão.

Os painéis cimento-madeira se destacam pela sua alta estabilidade dimensional, permitindo seu uso em ambientes com grandes variações de umidade (Sá et al., 2010). Estudos realizados por Bilcati (2015) corroboram que os tratamentos de imersão em água (fria, quente e hidróxido de sódio) contribuem para diminuir a variação dimensional, além de melhorar a resistência à umidade, garantindo que esses painéis possuam alta durabilidade.

Os resultados médios dos efeitos principais do pré-tratamento de partículas e adição de microssílica para a massa específica, absorção de água após 2 e 24 horas e inchamento em espessura após 2 e 24 horas estão explanados na Tabela 3.

Tabela 3
Resultados médios dos efeitos principais pré-tratamento das partículas e da microssílica sobre as propriedades físicas

Tratamentos	ME	AA 2h	AA 24h	IE2h	IE 24h
	(g/cm³)	(%)	(%)	(%)	(%)
Pré-tratamento das partículas
AF	1,20 a	13,06 b	18,49 b	1,10 b	1,22 b
	(5,70)	(14,77)	(4,46)	(18,12)	(16,51)
AQ	1,22 a	13,37 b	18,76 b	1,03 b	1,47 b
	(6,00)	(14,72)	(9,47)	(20,59)	(16,38)
NaOH	1,14 b	18,02 a	21,88 a	2,11 a	2,63 a
	(9,40)	(8,46)	(9,70)	(30,74)	(29,09)
Aditivo mineral
Sem microssília	1,18 a	14,56 a	20,81 a	1,55 a	1,91 a
	(6,54)	(20,94)	(12,27)	(50,51)	(43,58)
Com microssílica	1,20 a	15,07 a	18,60 b	1,27 a	1,63 a
	(5,67)	(15,05)	(5,99)	(35,61)	(45,42)

• Legenda: ME: massa específica aparente; AA: absorção de água após 2 ou 24 horas; IE: inchamento em espessura após 2 ou 24 horas; AF: água fria; AQ: água quente; NaOH: hidróxido de sódio. Médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a confiabilidade de 95%. Valores entre parênteses referem-se ao coeficiente de variação (%) das amostras.

Os resultados apresentados (Tabela 3) indicaram que o efeito principal pré tratamento das partículas influenciou significativamente todas as propriedades físicas. O tratamento das partículas em água fria e água quente apresentaram resultados estatisticamente equivalentes, gerando painéis mais estáveis em comparação com os painéis produzidos com hidróxido de sódio. Embora o hidróxido de sódio promova uma maior solubilização e remoção de extrativos e carboidratos presentes em materiais lignocelulósicos, o que deveria ter refletido na melhoria da interação entre a madeira e o cimento, e assim resultado em um painel de melhor qualidade, isso não foi observado no presente estudo, fato que pode estar associado a um provável efeito residual de NaOH nas superfícies das partículas.

Ao analisar o efeito da adição de microssílica nos painéis pode-se perceber que este aditivo, de maneira geral, não afetou significativamente as propriedades físicas. Este resultado difere do esperado, já que, partículas de microssílica proporcionam uma melhor adesão, principalmente na interface entre a matriz e o agregado, reduzindo os poros, e assim, melhorando a estabilidade. Foram observados apenas ligeira redução do inchamento em espessura.

Sob uma perspectiva econômica, optar por não utilizar esse aditivo pode levar a uma redução nos custos tanto do processo quanto do produto final.

Propriedades mecânicas dos painéis

Os resultados médios para ligação interna (LI), módulo de ruptura (MOR) e módulo de elasticidade (MOE) a flexão estão presentes na Tabela 4.

Tabela 4
Resultados médios das propriedades mecânicas dos painéis

Tratamento	LI	MOR	MOE
	(MPa)	(MPa)	(MPa)
Painel AF/SM	0,86 ab	2,77 b	1729,24 bc
	(18,27)	(18,08)	(15,00)
Painel AQ/SM	0,97 b	2,50 b	1726,19 bc
	(18,06)	(13,51)	(8,03)
Painel NaOH/SM	0,50 a	1,29 a	865,93 a
	(20,00)	(16,01)	(21,74)
Painel AF/CM	0,78 ab	2,04 ab	1137,19 ab
	(17,33)	(22,02)	(29,36)
Painel AQ/CM	0,86 ab	2,99 b	1935,74 c
	(27,75)	(10,18)	(15,85)
Painel NaOH/CM	0,59 ab	1,33 a	954,75 a
	(8,60)	(26,13)	(30,56)

• Legenda: Médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a 95% de confiabilidade. Valores entre parênteses indicam o coeficiente de variação (%) das amostras. LI: ligação interna ou tração perpendicular ao plano do painel; MOR: módulo de ruptura; MOE: módulo de elasticidade; AF: água fria; AQ: água quente; NaOH: hidróxido de sódio; SM: sem microssílica; e CM: com microssílica.

Os resultados da análise estatística das propriedades mecânicas dos painéis indicaram que houve diferença estatística significativa entre as médias dos tratamentos para todas as propriedades avaliadas.

Para a ligação interna o menor valor foi para o tratamento produzido com partículas tratadas em NaOH e sem microssílica (0,50 MPa) e maior valor encontrado foi a partir do tratamento cujas partículas foram tratadas previamente em água quente e sem microssílica (0,97 MPa), sendo estes estatisticamente diferentes. Não foi constatada diferença estatística significativa entre os demais tratamentos. Quando comparados à exigência mínima estabelecida pelo processo Bison (1978), que é de 0,4 MPa, esses resultados são considerados satisfatórios, indicando conformidade.

Com relação a outras pesquisas publicadas, os resultados obtidos para os painéis produzidos com resíduo de Citrus foram semelhantes às encontradas por Sá et al. (2010), que analisaram a espécie Toona ciliata de quatro locais e obtiveram resultados médios que variaram de 0,94 MPa a 1,15 MPa; e de pinus tropicais, com médias que variaram de 0,41 MPa a 0,85 MPa (Iwakiri et al., 2017). Os resultados foram superiores à painéis produzidos com a espécie Eucalyptus urophylla, com e sem inclusão de casca, cujos valores médios variaram entre 0,33 MPa a 0,68 MPa em estudo conduzido por Silva et al. (2005), e à painéis produzidos com as espécies Eucalyptus grandis e Eucalyptus dunnii, com faixa de variação de 0,28 MPa a 0,47 MPa em pesquisa realizada por Iwakiri e Prata (2008).

Para o módulo de ruptura, os valores médios variaram de 1,29 MPa encontrado a partir do painel NaOH/SM e 2,99 MPa no painel AQ/CM. Os painéis NaOH/SM e NaOH/CM foram estatisticamente semelhantes entre si, enquanto diferiram dos painéis AF/SM, AQ/SM e AQ/CM, que se mostraram semelhantes entre eles. Os efeitos dos tratamentos nas partículas, e principalmente do aditivo mineral proporcionaram um aumento significativo nos valores de MOR, exceto no tratamento água fria.

Comparativamente aos valores citados na literatura, os resultados médios obtidos nesta pesquisa foram inferiores ao valor mínimo estabelecido pelo processo Bison (1978), sendo este de 8,82 MPa. Em relação à pesquisas disponíveis na literatura, apresentaram valores inferiores a outras espécies, como: paricá, que teve valores de 6,48 MPa a 7,91 MPa (Iwakiri et al., 2012); embaúba, com valores de 6,81 MPa a 8,32 MPa (Iwakiri et al., 2012); cedro australiano, com médias de 11,00 MPa a 6,36 MPa (Sá et al, 2010); quaruba-verdadeira, jatobá e cedro cujos valores médios foram de 4,21 MPa, 7,56 MPa e 9,10 MPa, respectivamente (Macedo et al, 2012); e Pinus taeda com média de 3,90 MPa (Iwakiri et al., 2017). Entretanto, os painéis produzidos com partículas tratadas previamente com água fria e com microssílica (2,99 MPa), água fria sem microssílica (2,77 MPa) e água quente sem microssílica (2,50 MPa) foram superiores aos encontrados por Souza et al. (2021), que produziram painéis de cimento-madeira com fibra de coco e obtiveram valor médio de 2,15 MPa.

Os resultados do MOE seguiram as mesmas tendências identificadas para o MOR, isto é, as menores médias foram observadas nos painéis NaOH/SM (865,93 MPa) e no NaOH/CM (954,75 MPa) e as mais elevadas foram registradas nos painéis AQ/CM (1.935,74 MPa) e AF/SM (1.729,24 MPa). Também foi evidenciado que os pré-tratamentos das partículas, assim como a utilização do aditivo mineral proporcionaram um expressivo aumento nos valores do MOE, exceto em condição água fria. Iwakiri e Prata (2008) afirmam que tratamentos de partículas podem não ser eficientes e suficientes para melhorar as propriedades dos painéis cimento-madeira para determinadas espécies.

Os painéis de resíduos de laranjeira, que incluem tratamento das partículas e adição ou não de microssílica não atenderam às especificações mínimas de MOE exigidas para painéis comerciais do processo Bison (1978), que é de 3.000 MPa. Foram inferiores também a outras espécies, como: Hevea brasiliensis, que obteve médias de 2.877 MPa a 3.932 MPa (Iwakiri et al., 2017); Eucalyptus saligna, com valor médio de 2.522 MPa (Castro et al., 2015); e Toona ciliata, com médias entre 4.270,61 MPa a 4.696,56 MPa (Sá et al., 2010). Por outro lado, são similares aos valores médios de quatro espécies de eucalipto (Eucalyptus pellita, Eucalyptus robusta, Eucalyptus urophylla e Eucalyptus citriodora), com valores entre 1.840 MPa a 3.390 MPa em estudo conduzido por Latorraca (2000), e semelhante a espécie comercial Pinus taeda, cujo valor médio encontrado foi de 1.943 MPa a partir de estudo realizado por Iwakiri et al. (2017).

Os valores baixos observados para o módulo de ruptura e o módulo de elasticidade dos painéis com resíduos da madeira de laranjeira, podem ser explicados pela elevada presença de extrativos, especialmente na casca, e pela composição química dessa madeira. Esses fatores têm o potencial de influenciar o processo de cura do cimento e afetar as propriedades mecânicas dos painéis (Nazerian; Gozali; Dahmardeh, 2011; Castro; Parchen; Iwakari, 2018).

A Tabela 5 apresenta os resultados da análise fatorial para o efeito do pré-tratamento nas partículas e do aditivo mineral (microssílica).

Tabela 5
Resultados médios dos efeitos principais pré-tratamento das partículas e da microssílica sobre as propriedades mecânicas

Tratamentos	LI	MOR	MOE
	(MPa)	(MPa)	(MPa)
Pré-tratamento das partículas
AF	0,82 b	2,40 b	1433,21 b
	(16,78)	(24,22)	(29,33)
AQ	0,91 b	2,74 b	1830,97 b
	(21,45)	(14,41)	(13,21)
NaOH	0,54 a	1,31 a	910,34 a
	(16,16)	(19,64)	(24,71)
Aditivo mineral
Sem microssília	0,77 a	2,18 a	1440,45 a
	(31,97)	(34,46)	(32,27)
Com microssílica	0,74 a	2,12 a	1342,56 a
	(24,53)	(37,19)	(39,19)

• Legenda: LI: ligação interna ou tração perpendicular; MOR: módulo de ruptura; MOE: módulo de elasticidade; AF: água fria; AQ: água quente; NaOH: hidróxido de sódio. Médias seguidas de letras diferentes na mesma coluna são estatisticamente diferentes pelo teste de Tukey a confiabilidade de 95%. Valores entre parênteses referem-se ao coeficiente de variação (%) das amostras.

Os painéis produzidos com tratamentos das partículas em água fria e água quente apresentaram valores médios de ligação interna estatisticamente iguais entre si e superiores aos painéis gerados com partículas tratadas em NaOH. Para o módulo de ruptura, os tratamentos de partículas em água fria e água quente foram semelhantes entre si e diferiram do tratamento NaOH. Em relação ao módulo de elasticidade, painéis produzidos com partículas tratadas em água fria e água quente apresentaram médias estatisticamente superiores em comparação ao tratamento hidróxido de sódio. É importante inferir que, para as três propriedades mecânicas analisadas, o tratamento de partículas apenas em água, sem aditivo químico, proporciona resultados satisfatórios, o que pode reduzir custos, especialmente com NaOH, bem como, com tratamento de efluentes gerados a partir deste produto químico.

Ademais, o uso de água para a remoção dos extrativos na produção de painéis pode aprimorar consideravelmente a qualidade do produto, além de ser uma alternativa mais econômica em comparação aos solventes orgânicos (Bufalino et al., 2013).

Os resultados da análise fatorial mostraram que a adição de microssilica não contribuiu para a melhoria das propriedades mecânicas, não sendo observada diferença estatística significativa em nenhuma das propriedades avaliadas. Essa constatação, apesar de não esperada, pode trazer informações importantes do ponto de vista econômico, já que a este aditivo mineral possui preço mais elevado que o cimento. Segundo Silva et al. (2006), a substituição parcial do cimento por microssílica possibilita melhorias nas propriedades de resistência de painéis produzidos partindo de espécies de baixa compatibilidade com o aglomerante, desde que a proporção para substituir o cimento na composição esteja alinhada com a aptidão da espécie. Talvez, a quantidade de 10%, utilizada neste estudo, não tenha sido adequada para a espécie Citrus sinensis.

Conclusão

Os resultados obtidos neste estudo mostraram que a madeira de Citrus sinensis possui massa especifica média adequada para a produção de painéis cimento madeira.

Os valores médios das propriedades químicas indicaram que a madeira de Citrus sinensis (tronco + galhos) apresentam valores compatíveis com a literatura para angiospermas, e inferiores à casca. A casca apresentou elevados teores de extrativos, o que possivelmente prejudicou a interação entre o material lignocelulosico e o cimento.

A utilização de pré-tratamentos das partículas contribuiu para a qualidade físico-mecânica dos painéis, com destaque para os tratamentos em água fria e em água quente.

A adição da microssílica, nas condições deste estudo, não apresentou efeito significativo sobre as propriedades dos painéis, o que simplifica o processo de produção e pode torna-lo mais viável economicamente.

Além disso, os tratamentos com água fria e água quente, sem o uso de microssílica, tiveram os melhores resultados, apresentando painéis de cimento-madeira mais resistentes. Ademais, esses métodos tornam o processo mais econômico e de fácil aplicação.

A avaliação das propriedades físico-mecânicas dos painéis cimento-madeira produzidos com a espécie Citrus sinensis mostrou-se coerente quando comparada aos valores de referência encontrados na literatura para outros espécies e aos apresentados pelo processo Bison.

A madeira (ou material lignocelulósico) de Citrus sinensis apresentou potencial de utilização como matéria-prima para a produção de painéis cimento-madeira destinados à construção civil, demonstrando potencial especialmente para utilização em paredes externas, agregando valor a este resíduo obtido ao final da vida útil do pomar e contribuindo para produtos mais sustentáveis.

Declaração de Disponibilidade de Dados

Os dados de pesquisa só estão disponíveis mediante solicitação.

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Editado por

• Editor:
  Marcelo Henrique Farias de Medeiros e Julio Cesar MoLina

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  04 Ago 2025
• Data do Fascículo
  Jan-Dec 2025

Histórico

• Recebido
  25 Fev 2025
• Aceito
  27 Maio 2025