Seminário Intervir em construções existentes de madeira
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Utilização e comercialização de madeira modificada
Bruno Esteves
CIDET, Departamento de Engenharia de Madeiras, Politécnico de Viseu, Escola Superior
de Tecnologia e Gestão de Viseu
[email protected]
SUMÁRIO
A madeira modificada é, hoje em dia, uma alternativa à madeira maciça para diversas
aplicações. A modificação da madeira baseia-se em processos de tratamento aplicados de
modo a melhorar o comportamento da madeira maciça, sem a utilização de produtos
químicos perigosos. Os tratamentos atualmente existentes, focam a sua atenção na
melhoria da resistência à biodegradação, da estabilidade dimensional e da resistência à
radiação ultravioleta.
Existem sobretudo três tipos de modificação da madeira: modificação química,
modificação térmica e modificação por impregnação. A escolha do método a utilizar vai
depender da utilização final a dar à madeira de acordo com as vantagens e desvantagens de
cada um. A madeira acetilada (modificação química) devido ao elevado custo é mais
adequada para situações em que a quantidade de madeira é reduzida mas em que uma boa
durabilidade, estabilidade dimensional e resistência às radiações ultra-violeta são
necessárias como é o caso da fabricação de aros de portas e janelas. A modificação térmica
apresenta-se como um material competitivo para utilizações não estruturais devido ao seu
baixo custo, quando comparada com os outros tipos de madeira modificada. A madeira
furfurilada (modificação por impregnação) é uma madeira muito densa que apresenta
imensas potencialidades em utilizações marítimas pelo facto de ser resistente aos xilófagos
marinhos.
Em Portugal apenas a madeira termotratada tem uma grande implantação tendo sido
realizados vários projetos emblemáticos como o empreendimento Zmar por parte da Jular
ou uma casa em Vale Bem pela Bannema, vencedora do Best architecture Portugal and
Europe nos European Residential Property Awards
PALAVRAS-CHAVE:
UTILIZAÇÃO
COMERCIALIZAÇÃO,
MADEIRA
MODIFICADA,
1. INTRODUÇÃO
A madeira maciça na construção tem diversas aplicações estruturais e não estruturais. Os
principais problemas associados à madeira na construção são a sua biodegradabilidade,
instabilidade dimensional e resistência aos raios ultravioleta. Devido à escassez de madeira
de elevada qualidade o melhoramento das propriedades da madeira tem assumido um papel
cada vez mais importante. De modo a melhorar a resistência aos agentes xilófagos são
geralmente utilizados tratamentos com biocidas que, apesar de melhorarem as propriedades
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do material, introduzem na madeira compostos de elevada toxicidade que constituem um
perigo para a saúde pública e ambiental, quer durante a sua utilização, quer no final da sua
vida útil. A modificação da madeira pode, pois, ser uma boa alternativa ao uso de biocidas
e pode substituir as madeiras exóticas ou outros materiais menos sustentáveis, para a
maioria das aplicações não estruturais e para algumas aplicações estruturais. Os processos
de modificação da madeira melhoram as propriedades de madeiras menos nobres como o
pinho, o espruce ou a bétula, produzindo um material novo sem a introdução de compostos
químicos potencialmente perigosos. Deste modo, no final do ciclo de vida este material
não apresenta um perigo ambiental superior ao da madeira não tratada.
Existem basicamente três tipos de processos de modificação de madeira. Aqueles que se
baseiam na modificação térmica, modificação química e impregnação. Existem, hoje em
dia, exemplos de todos os tipos de modificação de madeira que alcançaram a
comercialização como a modificação térmica, em que o processo finlandês Thermowood ®
é o que apresenta maior sucesso comercial, mas também o processo Perdure ® que tem
evoluído desde que as indústrias PCI do Canadá compraram os direitos de propriedade
intelectual para esta tecnologia. Dentro da modificação química, a madeira acetilada
comercializada com o nome Accoya ® é a mais vendida enquanto que, em relação à
modificação por impregnação, o processo de furfurilação chamado Kebony ® é o que está
melhor estabelecido no mercado.
2. TIPOS DE MADEIRA MODIFICADA
2.1. Modificação térmica
Os processos de modificação térmica são aqueles que mais têm evoluído em termos
comerciais nos últimos anos. O sucesso deve-se provavelmente ao baixo custo de
tratamento quando comparado com outras modificações que se baseiam na utilização de
compostos químicos que tornam o produto final bastante mais caro.
Os processos de modificação térmica com mais sucesso são cinco: Thermowood
(Finlândia), Plato (Holanda), Oil Heat Treatment (Alemanha), Bois Perdure e Rectification
(França) embora o Boi Perdure tenho sido adquirido pela PCI Industries do Canadá.
Os processos desenvolvem-se normalmente em quatro fases: aquecimento, tratamento,
arrefecimento e estabilização. As principais diferenças entre os diversos métodos prendemse com o modo como é feito o aquecimento (vapor, óleo, gás neutro) e com as condições
operatórias na fase de tratamento, que ocorre a temperaturas entre os 160-260ºC.
Figura 1 – Madeira modificada termicamente.
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As temperaturas elevadas utilizadas na modificação térmica alteram a composição química
da madeira, produzindo um novo material com propriedades melhoradas. Essencialmente
conduzem a uma diminuição da humidade de equilíbrio, melhoram a durabilidade de
madeira, aumentando a resistência aos fungos, exceto em contacto com o solo, e
ligeiramente a insetos, mas tem pouco efeito na resistência contra térmitas. O ponto fraco
do tratamento é a degradação de algumas propriedades mecânicas. O efeito no MOE é
pequeno mas a diminuição da tensão de rotura pode ser significativa. A madeira torna-se
mais quebradiça com a deterioração das propriedades de fratura devido à perda de
polissacarídeos amorfos. Uma revisão sobre as melhorias dos vários processos de
modificação térmica foi publicada por [1].
2.2. Modificação química
A maioria dos processos de modificação química existentes baseia-se na reação entre os
grupos hidroxilo da madeira e um reagente químico. Ao substituir alguns grupos hidroxilo
da madeira por um composto hidrofóbico, a higroscopicidade diminui conduzindo a um
material com propriedades melhoradas. O principal método de modificação química já em
fase comercial é a acetilação com anidrido acético. As propriedades melhoradas pela
modificação química não são muito diferentes das promovidas pela modificação térmica. A
resistência contra fungos aumenta consideravelmente na madeira acetilada mesmo em
contacto com o solo. Em relação à resistência contra térmitas apenas se verifica um ligeiro
aumento. A madeira tratada mostra alguma resistência em relação aos xilófagos marinhos,
mas é ainda suscetível ao ataque, por exemplo, de crustáceos e moluscos. A maior das
vantagens da madeira acetilada é provavelmente a sua resistência aos raios ultravioleta o
que a distingue das demais. Algumas das propriedades mecânicas também são afetadas
com este tratamento como por exemplo a resistência ao corte paralelo ao grão que
diminuiu assim como o módulo de elasticidade que diminui ligeiramente mas nenhuma
mudança na resistência ao impacto ou na rigidez. A resistência à compressão e a dureza
aumentam, enquanto que o módulo de rotura (MOR) aumenta nas resinosas mas diminuí
nas folhosas [2].
Figura 2 – Madeira modificada por acetilação (Modificação Química). Retirado de
www.buildings.com.
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2.3. Modificação por impregnação
A modificação por impregnação difere da modificação química pelo facto de não ser a
ligação química com os compostos estruturais existentes nas células de madeira que
promovem as melhorias das propriedades embora essa ligação possa ocorrer. O
funcionamento da modificação por impregnação baseia-se na introdução de um ou vários
compostos químicos na parede das células que, ao reagirem, formam um composto que
bloqueia o acesso aos grupos hidroxilo, diminuindo desta forma a higroscopicidade da
madeira. Existem principalmente dois mecanismos: a impregnação com um monómero e
subsequente polimerização ou a introdução de um material solúvel que se torna depois
insolúvel após tratamento.
O processo de modificação por impregnação que mais tem evoluído nos últimos anos é a
furfurilação. Este processo de modificação da madeira pode ter um futuro prometedor, uma
vez que o álcool furfurílico pode ser obtido através dos produtos secundários da produção
do bioetanol, e o preço deste composto químico deverá baixar no futuro.
À semelhança da modificação térmica e química, a impregnação com álcool furfurílico
conduz a uma diminuição da humidade de equilíbrio e a um aumento da estabilidade
dimensional da madeira, sendo este aumento proporcional ao aumento de massa (WPG). A
madeira furfurilada é muito resistente aos xilófagos marinhos o que não acontece com
outros tipos de madeira modificada, provavelmente devido à sua elevada densidade. Em
relação às propriedades mecânicas, a que mais aumenta é a dureza Brinell. Por outro lado,
a resistência ao impacto em ensaios de flexão é afetada pelo tratamento; A madeira tratada
por este método é ligeiramente mais resistente às condições climatéricas do que a não
tratada [2].
Figura 3 – Madeira modificada por furfurilação (Modificação por Impregnação).
3. UTILIZAÇÕES DE MADEIRA MODIFICADA
3.1. Utilização para fins estruturais
As perdas de resistência mecânica da madeira modificada termicamente colocam sérias
restrições à utilização deste material em aplicações para fins estruturais. Alguns autores [34] estudaram o comportamento estrutural de madeira tratada termicamente e a
possibilidade da utilização para esta madeira do sistema de classes de resistência
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implementada na EN 338, utilizando para o efeito ensaios sobre madeira de faia (Fagus
sylvatica L.). Os ensaios realizados permitiram concluir que os valores do módulo de
elasticidade são semelhantes ou ligeiramente superiores às da faia não tratada, o que
permitiria a sua inclusão em classes de alta resistência como, por exemplo, D50. No
entanto os valores de resistência à flexão são bastante inferiores aos da madeira não tratada
o que obrigaria a colocar esta madeira na classe de resistência D30. Foi igualmente
verificado que as relações estabelecidas na norma europeia EN 384, para derivação de
alguns propriedades mecânicas de madeira maciça em função de outras, não poderiam ser
aplicadas à madeira modificada [5]
Apesar de quer a madeira modificada por acetilação (modificação química) quer a
modificada por furfurilação (modificação por impregnação), do ponto de vista das
propriedades, poderem ter várias utilizações estruturais, dependendo apenas da madeira
original, o seu elevado custo faz com que não sejam competitivas, quer com madeiras
tropicais, quer com outros materiais existentes no mercado. Ainda assim foi recentemente
construída uma ponte de madeira Accoya ® na cidade de Sneek na Holanda (Figura 4)
tendo sido os elementos pré-montados e depois colocados na posição final [6].
Figura 4 – Ponte feita com madeira Accoya ® em Sneek na Holanda. Retirado de
http://inhabitat.com.
A grande vantagem da utilização da madeira modificada em relação a outros materiais é a
sua sustentabilidade uma vez que se trata de um material renovável. Além disso, não
menos importante, é a questão estética, dando a madeira um ar natural às estruturas.
3.2. Utilização para fins não estruturais
Apesar de a madeira modificada através do tratamento térmico não ser adequada para
utilizações estruturais ela tem uma elevada aplicabilidade na construção. A madeira de
resinosas tratada pelo processo thermowood é utilizada em alguns componentes para a
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construção, painéis para revestimento de paredes e tetos (interiores e exteriores),
mobiliário de jardim e outras estruturas exteriores (p. ex pérgolas), portas e janela, estores,
onde a perda de resistência mecânica não impede que este produto apresente um
comportamento adequado. A madeira de folhosas é utilizada sobretudo para revestimento
de paredes e tetos, mobiliário para interior e exterior, pisos e persianas ou barreiras
acústicas. As vantagens na utilização desta madeira são a boa estabilidade dimensional,
importante tanto para utilizações no interior como no exterior e a boa durabilidade que é
um fator essencial na utilização da madeira no exterior. Essas vantagens são também as
que tornam este material adequado para todas as outras utilizações exteriores anteriormente
referidas.
Como referido anteriormente o custo das madeiras modificadas por impregnação e
acetilação é superior ao da madeira tratada termicamente. Sendo assim, estas madeiras são
mais utilizadas em situações onde a madeira tratada termicamente não apresenta um
comportamento satisfatório. A madeira acetilada apresenta uma boa cota de mercado para
aros de portas e janelas do exterior pela sua excepcional durabilidade, estabilidade e
resistência aos raios ultravioleta. A madeira impregnada com álcool furfurílico é
essencialmente utilizada para aplicações marinhas devido à sua elevada dureza e
consequente resistência aos xilófagos marinhos. Ainda assim tem havido algum aumento
de comercialização de decks e fachadas com esta madeira. A Tabela 1 apresenta um
resumo das principais vantagens e desvantagens das madeiras tratadas [5].
Tabela 1 – Principais vantagens e desvantagens dos vários processos de modificação.
Processos
Modificação
térmica
Modificação
química
(Acetilação)
Modificação
por impregnação
(Furfurilação)
Vantagens
Não utilização de qualquer químico
Preço final
Desvantagens
Degradação das propriedades
mecânicas
Degrada-se em contacto com o
solo.
Cor castanha escura
Resistente a fungos em contacto com Uso de grandes quantidades de
o solo.
químicos
Resistente aos raios ultravioleta
Processo mais caro
Não atribui cor à madeira
Resistente a fungos em contacto com Uso de maiores quantidades de
o solo.
químicos que a modificação
Preço do composto químico menor química
que o da acetilação.
Cor castanha escura
Resistente a xilófagos marinhos.
Ligeiramente resistente aos raios
ultravioleta
4. PRODUÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO EM PORTUGAL
Hoje em dia, há principalmente quatro empresas a vender madeira modificada em Portugal
e algumas mais a usar ou revender madeira modificada adquirida às outras empresas. A
comercialização de madeira modificada neste país começou há 10 anos, mas só nos últimos
anos as vendas se tornaram significativas. De acordo com a indústria nos últimos anos as
vendas de madeira modificada têm tido um crescimento exponencial. Não está claro que
empresa foi a primeira a vender madeira modificada em Portugal mas a Jular e Banema
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ambas começaram a comercialização em 2003. A empresa Banema iniciou a
comercialização de madeira termicamente modificada (Thermowood) importada da
empresa Lunawood na Finlândia e a Jular também começou a vender Thermowood
importado diretamente da Finlândia (procedência não revelada). A empresa Multiplacas
começou a vender Thermowood um pouco mais tarde, por volta de 2004 e a Carmo
começou a vender madeira Plato em 2009. Mais recentemente, em 2010 a empresa Santos
& Santos pertencente ao grupo Catarino começou a comercialização de madeira tratada
termicamente importada da Estónia, mas devido aos preços elevados, a empresa decidiu
investir num equipamento de tratamento térmico de madeira e iniciou a produção em 2012.
A nova marca chama-se madeira Atlantic. A empresa Santos & Santos está feliz com a
produção e com o aumento de vendas, cerca de 40-50% cada ano. Santos & Santos é, até
agora, a única empresa a produzir madeira modificada em Portugal. Com o crescimento do
mercado, outras empresas iniciaram a comercialização de madeira tratada, como por
exemplo as empresas Spring ou Madeivouga em 2013. A madeira modificada
termicamente está totalmente estabelecida em Portugal, mas em relação a outras
modificações apenas a madeira modificada por furfurilação já entrou no mercado. A
comercialização começou apenas em 2011 pela empresa Bannema com Kebony. Em 2014
a Banema começou a comercialização da madeira acetilada com a marca Accoya ® [7]
É muito difícil acompanhar a evolução das vendas de madeira modificadas em Portugal,
pois as empresas têm medo de revelar os montantes de madeira vendidos nos últimos anos.
A única empresa que forneceu esses dados foi a Banema (Figura 5).
7 000
*6 meses
6 000
Vendas (m)
5 000
4 000
Thermowood
3 000
Kebony
2 000
1 000
0
2009
2010
2011
2012
2013
Figura 5 – Vendas de madeira modificada da empresa Banema nos últimos anos.
A madeira tratada é vendida tanto em bruto como perfilada. As aplicações principais são
revestimento de paredes (sobretudo fachadas) e pavimentos (deck exterior), mas existem
outras aplicações exteriores como pérgolas, terraços ou varandas e interiores, como saunas
ou telhados. A madeira comercializada com tratamento Thermowood importado da
Finlândia é principalmente a bétula, o abeto e pinho nórdico. A Santos & Santos trata
principalmente pinho bravo; a espécie mais comum em Portugal e também algum freixo
mas encontram-se a realizar testes para permitir o tratamento da madeira de eucalipto, que
é consideravelmente mais barata. A madeira de Kebony é pinho nórdico, Acer, vidoeiro e
syp (pinho amarelo do Sul).
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5. PROJETOS EM PORTUGAL COM MADEIRA MODIFICADA
Algumas das empresas que comercializam madeira modificada têm feito muitos projetos,
alguns dos quais com vários prémios. Os projetos mais emblemáticos com madeira
Thermowood feitos pela Banema foram uma casa em Vale Bem, premiada com a melhor
arquitetura de Portugal e da Europa nos prémios europeus de propriedade residencial
(Figura 6) ou um parque temático na ilha da Madeira (Figura 7).
Figura 6 – Casa em Vale Bem
(Thermowood).
Figura 7 – Parque temático da ilha da
Madeira.
Figura 8 – Anfiteatro em Mértola
(Thermowood).
Figura 9 – Centro escolar de Mouriz.
Em Mértola no Algarve a renovação de um anfiteatro também foi feita com Thermowood
(Figura 8). Um dos projetos que envolveram a maiores quantidades de Thermowood foi o
centro escolar de Mouriz (Figura 9), onde a fachada inteira foi feita com madeira
modificada. A Jular tem trabalhado com Thermowood durante vários anos e vende casas
de madeira, feitas com Thermowood chamadas treehouse (Figura 10). O maior projeto
feito pela Jular é um Ecocampo em Zambujeira do mar – Alentejo chamado Zmar (Figuras
11 e 12), mas esta empresa fez vários outros projetos como o Bar do Hotel Convento do
Espinheiro (Figura 13) [7].
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(a)
(b)
Figura 10 – Treehouse; (a) no Douro; (b) e no Zmar.
Figura 11 – Zmar in Alentejo
(Thermowood).
Figura 12 – Hotel-Bar Convento do
Espinheiro.
Os projetos com madeira tratada por furfurilação (Kebony) são geralmente menores e
menos. Um dos maiores projetos feitos com madeira Kebony pela Bannema foi a
renovação das piscinas municipais de Penafiel (Figura 13).
Figura 13 – Piscinas de Penafiel.
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6. CONCLUSÕES
A escolha da madeira modificada a utilizar vai depender da utilização final de acordo com
as vantagens e desvantagens de cada uma. A madeira acetilada é ideal para a fabricação de
aros de portas e janelas pois além da boa estabilidade dimensional é bastante resistente à
radiação ultravioleta. Ao contrário a modificação térmica é melhor para utilizações sem
função estrutural em que uma grande quantidade de madeira é necessária devido ao seu
baixo custo e a modificação por furfurilação é ideal para aplicações marinhas. A
comercialização de madeira modificada em Portugal está a crescer e continuará a crescer
nos próximos anos. A madeira tratada é vendida tanto em bruto e perfilada, essencialmente
para revestimentos, decks, e pisos. A madeira tratada em Portugal é principalmente o pinho
marítimo, mas também algum freixos. Estão a ser feitos testes para permitir o tratamento
da madeira de eucalipto. Algumas das empresas que comercializam madeira modificada
têm feito vários projectos emblemáticos.
7. REFERÊNCIAS
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Esteves B., Pereira H., Wood modification by heat treatment: a review. BioRes,
n.º 4(1), pp. 370-404, 2009.
Esteves B., Pereira H., Novos métodos de protecção da madeira. 6º Congresso
Florestal Nacional - A floresta num mundo globalizado, Ponta Delgada, Açores,
Portugal, 2009.
Widmann R., Thermally Modified Beech as a Structural Material: Allocation to
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Conference on Wood Modification, 2009.
Widmann R., Beikircher W., Thermally modified beechwood as a structural material:
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Conference on Timber Engineering, 2010.
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Construção, 7-9/06/2011, Coimbra, Portugal, 2011.
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Latvia, 2010.
Esteves B., Carmo J., Nunes L., Commercialization and production of modified
wood in Portugal. ECWM7- Seventh European conference on Wood Modification,
10-12/03/2014, LNEC, Lisboa, Portugal, 2014.
P.B. Lourenço, J.M. Branco e H.S. Sousa (eds.) 2014