Estimativa de algumas propriedades da madeira de Eucalyptus urophylla por espectrometria

Abstract

São escassas as referências na literatura mundial acerca da utilização da espectroscopia no UV-VIS-tNIR (200 a 1.000 nm) para predição das propriedades da madeira, apesar de os equipamentos que operam nesta faixa do espectro eletromagnético serem de custo muito inferior àqueles que operam no NIR (700-2.500 nm). O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade da utilização de espectros no UV-VIS-tNIR para o desenvolvimento de modelos de calibração a serem utilizados na determinação de propriedades da madeira. Foi comprovada a existência de fortes correlações entre a reflectância da superfície da madeira sólida e sua densidade básica, sendo o mais alto coeficiente de correlação encontrado por volta de 375 nm, exatamente na região de maior absorção da energia radiante pela lignina. Foram ajustados modelos de calibração multivariados utilizando a técnica de regressão linear por componentes principais. Com o objetivo de se otimizar a capacidade de predição dos modelos de calibração foram empregadas técnicas de pré-processamento dos dados espectroscópicos, como variações na resolução espectral, filtragem polinomial e transformações matemáticas sobre a reflectância, como o cálculo da absorbância, a aplicação da função de Kubelka-Munk, a divisão pela variância, a extração da raiz quadrada e a função de Box-Cox, sucedidas ou não pelo cálculo das derivadas primeiras e segundas. Concluiu-se que é possível obter-se modelos que apresentaram R2 na validação igual a 0,89 e RMSEP igual a 5% (40,75 kg/m3) utilizando 5 componentes principais da reflectância como variáveis inde-pendentes. O método aqui empregado não forneceu bons resultados no desenvolvimento de modelos de calibração para a rugosidade, a dureza e a resistência à compressão.

References to UV-VIS-tNIR (200-1,000 nm) wood reflectance that studies is very scarce in world literature, in spite of the fact that equipments that operate in this range of electromagnetic spectrum have much lower costs than those that operate in the NIR (700-2,500 nm). The objective of the present work was to verify the possibility of using UV-VIS-tNIR spectra for calibration purpose in wood properties determination. It was proven that there exists of strong correlation between solid wood surface reflectance and its basic specific gravity, with the highest correlation coefficient found near 375 nm, exactly the region of major radiant energy absorption by lignin. Multivariate calibration models by principal components regression was constructed. To optimize the models performances, pre-processing techniques were applied on spectroscopic data, like reduction in spectral resolution, polynomial filtering and mathematics transformations on reflectance like absorbance computing, Kubelka-Munk function, division by variance, square root and Box-Cox function. It was concluded that is possible to obtain reasonably good estimates of basic specific gravity of wood (R2=0.89 and RMSEP=5% 40,75 kg/m3) with UV-VIS-tNIR reflectance using 5 components in a model based on spectroscopic data. However, no good results were obtained for roughness, hardness and crushing strength calibrations with the present method.