Avaliação química de lenhos carbonizados de espécies da Araucariaceae: caracterização de materiais associada à análise multivariada para inferências (paleo) ambientais
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Data
2018-08-06
Autores
Orientador
Stülp, Simone
Banca
Jasper, André
Ilha, Vinícius
Sommer, Margot Guerra
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Editor
Resumo
O entendimento acerca das modificações ocorridas em ambientes naturais têm sido um dos grandes desafios da comunidade científica. Explicar as modificações ocorridas no passado é uma das formas de estabelecer relações com os cenários ambientais do presente e do futuro. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi
desenvolver uma metodologia para avaliar por métodos físicos e químicos os lenhos carbonizados artificialmente das espécies da família Araucariaceae e compará-los com amostras de Carvão Vegetal Macroscópico para possíveis inferências (paleo)ambientais. A metodologia do trabalho foi desenvolvida em quatro etapas: [1] identificação dos fragmentos dos lenhos Araucariaceae, [2] carbonização dos fragmentos dos lenhos em dois processos distintos, em mufla e por Termogravimetria (TGA), [3] aquisição dos espectros dos lenhos carbonizados artificialmente e das amostras do Carvão Vegetal Macroscópico (CVM) utilizando
Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e por fim, [4] foi o desenvolvimento da modelagem dos dados utilizando análise multivariada. As espécies estudadas foram Araucaria angustifolia, Araucaria bidwillii e Araucaria columnaris. As temperaturas da queima dos lenhos in natura carbonizados em mufla foram de 200oC a 600oC, variando-se a temperatura de 50oC em 50oC e com taxa de aquecimento avaliada em 25°C min-1. As temperaturas da queima das amostras dos lenhos carbonizados por TGA foram de 50oC em 50oC, num intervalo de 50oC a 995oC. Todas as análises foram realizadas em 3 réplicas para cada temperatura de queima. Foram empregadas técnicas de Espectroscopia por Infravermelho Médio (MIR) associada à análise multivariada, como a Análise por Componentes Principais (PCA) e Modelagem Independente e Flexível por Analogia de Classe (SIMCA). Foi utilizado o intervalo entre 1900 a 650 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 64 varreduras. Os dados foram realizados através do programa computacional ChemoStat@ e o SIMCA através do software The Unscrambler X (CAMO AS). As análises de teor de Carbono (%C) foram realizadas no equipamento Flash Elemental Analyzer (EA 1112, Thermo Scientific@) nas temperaturas de queima de 200oC a 600oC, variando a temperatura de 50oC em 50oC para as três espécies estudadas e para as amostras de carvão vegetal macroscópico. Os resultados mostraram que associações técnicas, como TGA, FTIR e análise multivariada, podem auxiliar na caracterização do processo de carbonização natural, além de contribuir na construção de inferências (paleo)ambientais.
Understanding the changes that occurred in natural environments has been one of the greatest challenges of the scientific community. A way to establish relationships with present and future environmental scenarios is to explain those changes of the past. Therefore, the main objective of this work was to develop a methodology to evaluate, by physical and chemical methods, artificially charred logs of the Araucariaceae and compare them to samples of macroscopical charcoal for possible (paleo)environmental inferences. The methodology of work was developed in four stages: [1] identification of the fragments of logs of the species Araucariaceae; [2] carbonization of the log fragments in two distinct processes, in muffle and by thermogravimetry (TGA); [3] acquisition of spectra of artificially charred logs and samples of Macroscopic Charcoal (in Portuguese CVM) using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR); and finally, [4] development of data modeling using multivariate analysis. The species studied were Araucaria angustifolia, Araucaria bidwilli and Araucaria columnaris. The charring temperatures of the logs in natura carbonized in muffle ranged from 200oC to 600oC, changing 50oC in 50oC, with a heating ramp of 25oC min-1. The charring temperatures of the samples of logs carbonized by TGA were 50oC in 50°C, ranging from 50oC to 995°C. All analyzes were performed in 3 replicates for each charring temperature. The following techniques were used: Mid-infrared Spectroscopy (MIR) associated to multivariate analysis, in addition to Principal Component Analysis (PCA), and Soft Independent Modeling of Class Analogy (SIMCA). The range used was between 1900 and 650 cm-1, with a resolution of 4 cm-1 and 64 scans. Data will be performed by ChemoStat@ software, and SIMCA will be by The Unscrambler X (CAMO AS) software. The carbon content analyzes (%C) were performed in the Flash Elemental Analyzer (EA 1112, Thermo Scientific@) at charring temperatures of 200oC to 600oC, changing the temperature 50oC in 50oC for the three species studied and for the macroscopical charcoal. The results showed that technical associations, such as TGA, FTIR and multivariate analysis, can help to describe the natural carbonization process, besides contributing to the construction of (paleo)environmental inferences.
Understanding the changes that occurred in natural environments has been one of the greatest challenges of the scientific community. A way to establish relationships with present and future environmental scenarios is to explain those changes of the past. Therefore, the main objective of this work was to develop a methodology to evaluate, by physical and chemical methods, artificially charred logs of the Araucariaceae and compare them to samples of macroscopical charcoal for possible (paleo)environmental inferences. The methodology of work was developed in four stages: [1] identification of the fragments of logs of the species Araucariaceae; [2] carbonization of the log fragments in two distinct processes, in muffle and by thermogravimetry (TGA); [3] acquisition of spectra of artificially charred logs and samples of Macroscopic Charcoal (in Portuguese CVM) using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR); and finally, [4] development of data modeling using multivariate analysis. The species studied were Araucaria angustifolia, Araucaria bidwilli and Araucaria columnaris. The charring temperatures of the logs in natura carbonized in muffle ranged from 200oC to 600oC, changing 50oC in 50oC, with a heating ramp of 25oC min-1. The charring temperatures of the samples of logs carbonized by TGA were 50oC in 50°C, ranging from 50oC to 995°C. All analyzes were performed in 3 replicates for each charring temperature. The following techniques were used: Mid-infrared Spectroscopy (MIR) associated to multivariate analysis, in addition to Principal Component Analysis (PCA), and Soft Independent Modeling of Class Analogy (SIMCA). The range used was between 1900 and 650 cm-1, with a resolution of 4 cm-1 and 64 scans. Data will be performed by ChemoStat@ software, and SIMCA will be by The Unscrambler X (CAMO AS) software. The carbon content analyzes (%C) were performed in the Flash Elemental Analyzer (EA 1112, Thermo Scientific@) at charring temperatures of 200oC to 600oC, changing the temperature 50oC in 50oC for the three species studied and for the macroscopical charcoal. The results showed that technical associations, such as TGA, FTIR and multivariate analysis, can help to describe the natural carbonization process, besides contributing to the construction of (paleo)environmental inferences.
Descrição
Palavras-chave
Araucariaceae; Análise multivariada; Carvão Vegetal Macroscópico; Espectroscopia de infravermelho; Termogravimetria
Citação
LARA, Daniela Mueller De. Avaliação química de lenhos carbonizados de espécies da Araucariaceae: caracterização de materiais associada à análise multivariada para inferências (paleo) ambientais. 2017. Tese (Doutorado) – Curso de Ambiente e Desenvolvimento, Universidade do Vale do Taquari - Univates, Lajeado, 31 ago. 2017. Disponível em: http://hdl.handle.net/10737/2151.