Made available in DSpace on 2014-08-20T13:34:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Pedro Henrique Gonzalez de Cademartori.pdf: 2886719 bytes, checksum: 352a362f9db748d742e87be22ddaa1b0 (MD5) Previous issue date: 2012-12-17 / This study aimed to evaluate physicomechanical and chemical behaviour of Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus cloeziana thermally modified wood. To achieve this, six trees of each species were randomly selected and samples measuring 1.6 x 1.6 x 25cm were prepared. The samples were thermally modified through exposure to nine treatments in an oven and in an autoclave steriliser. The process conditions in the oven were: temperatures between 180 and 240ºC and time of exposure of 4h, whereas for the treatments in autoclave a constant temperature (127°C) and pressure (1.5kgf/cm²) were used for 1h. The evaluation of the physical properties was done through the performance of weight loss, equilibrium moisture content, stability dimensional and specific gravity tests. Colour changes and wettability were measured by colorimetric and contact angle techniques, respectively. Regarding mechanical properties, thermally modified wood was evaluated through the performance of static bending tests and non-destructive ultrasonic tests. Chemical modifications were qualitatively measured through infrared spectroscopy (ATR-IR). The main results showed that thermal treatments significantly influenced weight loss, equilibrium moisture content and dimensional stability. On the other hand, specific gravity did not show a great behaviour in order to explain the influence of thermal treatments on wood. A gradual darkening in both radial and tangential sections was observed, mainly due to a high reduction of L* after treatment 2 (180°C), since a* and b* showed distinct behaviour. Generally, stiffness remained constant when related to the control treatment, whereas mechanical strength decreased significantly, mainly after the treatments 6, 7, 8 and 9. The use of the non-destructive ultrasound technique obtained coefficients of determination between 0.66 and 0.80 for the relationship MOE x Ed. The wettability of thermally modified wood presented the best results in the treatments 2, 3, 4 and 5 for all the species, with the contact angle increasing and remaining with high stability as a function of time of exposure. Infrared spectroscopy showed modifications in different peaks, mainly related to the hemicelluloses and crystallinity of the structure, representing thermal degradation of the material as a function of temperature of treatment. Therefore, the thermal treatments reduced hygroscopicity and modified the colour of the wood. The mechanical strength was reduced significantly and the ultrasound was efficient in order to estimate the modulus of elasticity. Wettability decreased significantly as a function of the thermal treatments and infrared spectroscopy (ATR-IR) demonstrated to be an excellent tool for the qualitative analysis of chemical modifications due to thermal treatments. / O presente estudo objetivou avaliar o comportamento físico, mecânico e químico das madeiras de Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus cloeziana submetidas a diferentes tratamentos de termorretificação. Para tal, selecionaram-se ao acaso seis árvores de cada espécie para a confecção de corpos de prova com dimensões de 1,6 x 1,6 x 25cm. Submeteram-se os corpos de prova a nove tratamentos de termorretificação a partir da utilização de uma estufa e uma autoclave de esterilização. As condições de processo para os tratamentos em estufa foram temperatura entre 180 e 240°C e tempo de exposição de 4h, enquanto que a temperatura dos tratamentos em autoclave permaneceu constante em 127°C e pressão de 1,5 kgf/cm² durante 1h. A avaliação das propriedades físicas foi realizada por meio de ensaios de perda de massa, teor de umidade de equilíbrio, estabilidade dimensional e massa específica. Verificaram-se as alterações na coloração e molhabilidade por meio das técnicas de colorimetria e ângulo de contato, respectivamente. Mecanicamente, o material foi avaliado por meio de ensaios de flexão estática e ultrassom. As modificações químicas foram avaliadas qualitativamente por espectroscopia no infravermelho (ATR-IR). Os principais resultados mostraram significativa influência da termorretificação na perda de massa, teor de umidade de equilíbrio e estabilidade dimensional. Por outro lado, a massa específica não apresentou comportamento capaz de explicar a influência da termorretificação. Observou-se escurecimento gradual na madeira das três espécies em ambas as seções, em que se ressalta uma forte redução do L* após o tratamento 2 (180°C), diferentemente do a* e b* que apresentaram comportamento distinto. Verificou-se que, enquanto a rigidez da madeira termorretificada manteve-se inalterada quando relacionada ao tratamento de referência, a resistência do material foi significativamente reduzida, principalmente após os tratamentos 6, 7, 8 e 9. Já a utilização da técnica não destrutiva de ultrassom permitiu a obtenção de coeficientes de determinação entre 0,66 e 0,80 para a relação MOE x Ed. A molhabilidade da madeira termorretificada apresentou os melhores resultados para os tratamentos 2, 3, 4 e 5 na madeira das três espécies, em que o ângulo de contato elevou-se e manteve-se com maior estabilidade ao longo do tempo. A técnica de ATR-IR identificou modificações nos picos relacionados, principalmente as hemiceluloses e também à cristalinidade da estrutura, incitando a degradação térmica do material conforme o aumento da temperatura. Dessa maneira, concluiu-se que os tratamentos empregados foram suficientes para reduzir a higroscopicidade, bem como modificar os tons de cor para cada temperatura utilizada. A resistência mecânica foi significativamente reduzida e, ao mesmo tempo, o ultrassom mostrou-se eficiente quanto à predição do módulo de elasticidade. A molhabilidade da madeira reduziu significativamente conforme o emprego dos tratamentos. A ATR-IR mostrou-se como uma excelente ferramenta de análise qualitativa das modificações químicas ocorridas durante a termorretificação.

O processo de tratamento da madeira utiliza substâncias que geram compostos perigosos que podem contaminar os compartimentos ambientais. O presente estudo avaliou uma área sob influência da contaminação de solo proveniente das atividades de uma usina de tratamento de madeira desativada. A presença e o efeito de compostos mutagênicos em amostras ambientais foram utilizados como marcadores de exposição associada à avaliação de marcadores genéticos de efeito precoce em humanos, com foco em crianças como grupo sensível. Uma área 1750 m distante da usina, fora do quadrante dispersão preferencial atmosférica e em oposição à drenagem do local, foi utilizada como local de referência para a coleta de amostras e comparação. Extratos orgânicos de água de abastecimento, poeira de sótão e material particulado atmosférico fino (PM2,5) foram avaliados para mutagenicidade por meio do ensaio Salmonella/microssoma. Cobre (Cu), cromo (Cr), arsênio (As) e pentaclorofenol (PCP) foram quantificados em amostras de poeira do sótão. Os 16 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) prioritários foram avaliados nos extratos de PM2,5 e poeira do sótão. Crianças residentes no entorno da usina e na área de referência foram avaliadas quanto à presença de micronúcleos em amostras de sangue e mucosa oral, e danos primários no DNA, pelo ensaio cometa em linfócitos de sangue periférico. De acordo com a análise de metais, as residências perto da entrada da usina foram as mais afetadas. PCP foi identificado em amostras de poeira de sótão (0,49 mg/kg) e a concentração total de HPAs nesta matriz variou 0,40-13,31 mg/g, com maior dispersão. Todas as amostras de poeira do sótão em que a concentração total de HPAs estava acima de 2μg/g apresentaram resposta positiva para a atividade mutagênica. A contribuição dos HPAs para a mutagênese na poeira de sótão representou 10%, indicando que outros compostos podem contribuir para o efeito mutagênico. A atividade mutagênica e a concentração de HPAs nas amostras de PM2,5foram, de maneira geral, mais elevadas na área de risco, embora em alguns períodos de amostragem a área de referência atingiu valores semelhantes ou mesmo superiores. O efeito mutagênico e as concentrações de HPAs observados nas amostras de PM2,5 foram semelhantes aos valores encontrados em estudos que avaliaram áreas urbanas e com influência industrial. Extratos orgânicos de água de abastecimento não apresentaram mutagenicidade. As frequências de MN em linfócitos de sangue periférico e de células binucleadas na mucosa oral foram significativamente maiores no grupo de risco. Nos demais biomarcadores avaliados não foram observadas diferenças significativas entre os grupos. O conjunto de resultados indica a necessidade de novas avaliações utilizando grupo de referência menos suscetível às influências da área contaminada. O conjunto de dados coletados neste estudo indica a necessidade de uma avaliação mais cuidadosa dos biomarcadores individualmente e de um grupo de referência menos suscetível a influências da área contaminada. Apesar da ausência de diferenças significativas entre os grupos de risco e de referência em biomarcadores de danos no DNA avaliados em crianças, os resultados observados nas amostras de poeira de sótão e PM2,5 sugerem que a população esteve ou ainda está potencialmente exposta a substâncias capazes de causar efeitos adversos à saúde humana. / The mutagenic activity and the concentration of PAHs in PM2.5 samples were generally higher in the risk area, although in some periods the reference area has reached similar or even higher values. The mutagenic effect and the concentrations of PAHs recorded in the PM2.5 samples were similar to those found in studies that assessed areas of intense urban occupation and industrial influence. Organic extracts from supply water showed no mutagenicity. The MN frequencies in peripheral blood lymphocytes and binucleated cells of the oral mucosa were significantly higher in the risk group. No significant differences between children from the reference and risk area were observed in others genetic biomarkers assessed. The result set indicates the need for further evaluations using reference group less susceptible to the influences of the contaminated area. The set of data collected in this study indicates the need for a more cautious assessment of biomarkers individually, and a reference group less susceptible to influences from the contaminated area is necessary. Despite the absence of significant differences between the risk and reference groups in biomarkers of DNA damage assessed in children, the results in attic and PM2.5 samples suggest that the population was or is still potentially exposed to substances with strong negatives effects on human health.

O processo de tratamento da madeira utiliza substâncias que geram compostos perigosos que podem contaminar os compartimentos ambientais. O presente estudo avaliou uma área sob influência da contaminação de solo proveniente das atividades de uma usina de tratamento de madeira desativada. A presença e o efeito de compostos mutagênicos em amostras ambientais foram utilizados como marcadores de exposição associada à avaliação de marcadores genéticos de efeito precoce em humanos, com foco em crianças como grupo sensível. Uma área 1750 m distante da usina, fora do quadrante dispersão preferencial atmosférica e em oposição à drenagem do local, foi utilizada como local de referência para a coleta de amostras e comparação. Extratos orgânicos de água de abastecimento, poeira de sótão e material particulado atmosférico fino (PM2,5) foram avaliados para mutagenicidade por meio do ensaio Salmonella/microssoma. Cobre (Cu), cromo (Cr), arsênio (As) e pentaclorofenol (PCP) foram quantificados em amostras de poeira do sótão. Os 16 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) prioritários foram avaliados nos extratos de PM2,5 e poeira do sótão. Crianças residentes no entorno da usina e na área de referência foram avaliadas quanto à presença de micronúcleos em amostras de sangue e mucosa oral, e danos primários no DNA, pelo ensaio cometa em linfócitos de sangue periférico. De acordo com a análise de metais, as residências perto da entrada da usina foram as mais afetadas. PCP foi identificado em amostras de poeira de sótão (0,49 mg/kg) e a concentração total de HPAs nesta matriz variou 0,40-13,31 mg/g, com maior dispersão. Todas as amostras de poeira do sótão em que a concentração total de HPAs estava acima de 2μg/g apresentaram resposta positiva para a atividade mutagênica. A contribuição dos HPAs para a mutagênese na poeira de sótão representou 10%, indicando que outros compostos podem contribuir para o efeito mutagênico. A atividade mutagênica e a concentração de HPAs nas amostras de PM2,5foram, de maneira geral, mais elevadas na área de risco, embora em alguns períodos de amostragem a área de referência atingiu valores semelhantes ou mesmo superiores. O efeito mutagênico e as concentrações de HPAs observados nas amostras de PM2,5 foram semelhantes aos valores encontrados em estudos que avaliaram áreas urbanas e com influência industrial. Extratos orgânicos de água de abastecimento não apresentaram mutagenicidade. As frequências de MN em linfócitos de sangue periférico e de células binucleadas na mucosa oral foram significativamente maiores no grupo de risco. Nos demais biomarcadores avaliados não foram observadas diferenças significativas entre os grupos. O conjunto de resultados indica a necessidade de novas avaliações utilizando grupo de referência menos suscetível às influências da área contaminada. O conjunto de dados coletados neste estudo indica a necessidade de uma avaliação mais cuidadosa dos biomarcadores individualmente e de um grupo de referência menos suscetível a influências da área contaminada. Apesar da ausência de diferenças significativas entre os grupos de risco e de referência em biomarcadores de danos no DNA avaliados em crianças, os resultados observados nas amostras de poeira de sótão e PM2,5 sugerem que a população esteve ou ainda está potencialmente exposta a substâncias capazes de causar efeitos adversos à saúde humana. / The mutagenic activity and the concentration of PAHs in PM2.5 samples were generally higher in the risk area, although in some periods the reference area has reached similar or even higher values. The mutagenic effect and the concentrations of PAHs recorded in the PM2.5 samples were similar to those found in studies that assessed areas of intense urban occupation and industrial influence. Organic extracts from supply water showed no mutagenicity. The MN frequencies in peripheral blood lymphocytes and binucleated cells of the oral mucosa were significantly higher in the risk group. No significant differences between children from the reference and risk area were observed in others genetic biomarkers assessed. The result set indicates the need for further evaluations using reference group less susceptible to the influences of the contaminated area. The set of data collected in this study indicates the need for a more cautious assessment of biomarkers individually, and a reference group less susceptible to influences from the contaminated area is necessary. Despite the absence of significant differences between the risk and reference groups in biomarkers of DNA damage assessed in children, the results in attic and PM2.5 samples suggest that the population was or is still potentially exposed to substances with strong negatives effects on human health.

O processo de tratamento da madeira utiliza substâncias que geram compostos perigosos que podem contaminar os compartimentos ambientais. O presente estudo avaliou uma área sob influência da contaminação de solo proveniente das atividades de uma usina de tratamento de madeira desativada. A presença e o efeito de compostos mutagênicos em amostras ambientais foram utilizados como marcadores de exposição associada à avaliação de marcadores genéticos de efeito precoce em humanos, com foco em crianças como grupo sensível. Uma área 1750 m distante da usina, fora do quadrante dispersão preferencial atmosférica e em oposição à drenagem do local, foi utilizada como local de referência para a coleta de amostras e comparação. Extratos orgânicos de água de abastecimento, poeira de sótão e material particulado atmosférico fino (PM2,5) foram avaliados para mutagenicidade por meio do ensaio Salmonella/microssoma. Cobre (Cu), cromo (Cr), arsênio (As) e pentaclorofenol (PCP) foram quantificados em amostras de poeira do sótão. Os 16 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) prioritários foram avaliados nos extratos de PM2,5 e poeira do sótão. Crianças residentes no entorno da usina e na área de referência foram avaliadas quanto à presença de micronúcleos em amostras de sangue e mucosa oral, e danos primários no DNA, pelo ensaio cometa em linfócitos de sangue periférico. De acordo com a análise de metais, as residências perto da entrada da usina foram as mais afetadas. PCP foi identificado em amostras de poeira de sótão (0,49 mg/kg) e a concentração total de HPAs nesta matriz variou 0,40-13,31 mg/g, com maior dispersão. Todas as amostras de poeira do sótão em que a concentração total de HPAs estava acima de 2μg/g apresentaram resposta positiva para a atividade mutagênica. A contribuição dos HPAs para a mutagênese na poeira de sótão representou 10%, indicando que outros compostos podem contribuir para o efeito mutagênico. A atividade mutagênica e a concentração de HPAs nas amostras de PM2,5foram, de maneira geral, mais elevadas na área de risco, embora em alguns períodos de amostragem a área de referência atingiu valores semelhantes ou mesmo superiores. O efeito mutagênico e as concentrações de HPAs observados nas amostras de PM2,5 foram semelhantes aos valores encontrados em estudos que avaliaram áreas urbanas e com influência industrial. Extratos orgânicos de água de abastecimento não apresentaram mutagenicidade. As frequências de MN em linfócitos de sangue periférico e de células binucleadas na mucosa oral foram significativamente maiores no grupo de risco. Nos demais biomarcadores avaliados não foram observadas diferenças significativas entre os grupos. O conjunto de resultados indica a necessidade de novas avaliações utilizando grupo de referência menos suscetível às influências da área contaminada. O conjunto de dados coletados neste estudo indica a necessidade de uma avaliação mais cuidadosa dos biomarcadores individualmente e de um grupo de referência menos suscetível a influências da área contaminada. Apesar da ausência de diferenças significativas entre os grupos de risco e de referência em biomarcadores de danos no DNA avaliados em crianças, os resultados observados nas amostras de poeira de sótão e PM2,5 sugerem que a população esteve ou ainda está potencialmente exposta a substâncias capazes de causar efeitos adversos à saúde humana. / The mutagenic activity and the concentration of PAHs in PM2.5 samples were generally higher in the risk area, although in some periods the reference area has reached similar or even higher values. The mutagenic effect and the concentrations of PAHs recorded in the PM2.5 samples were similar to those found in studies that assessed areas of intense urban occupation and industrial influence. Organic extracts from supply water showed no mutagenicity. The MN frequencies in peripheral blood lymphocytes and binucleated cells of the oral mucosa were significantly higher in the risk group. No significant differences between children from the reference and risk area were observed in others genetic biomarkers assessed. The result set indicates the need for further evaluations using reference group less susceptible to the influences of the contaminated area. The set of data collected in this study indicates the need for a more cautious assessment of biomarkers individually, and a reference group less susceptible to influences from the contaminated area is necessary. Despite the absence of significant differences between the risk and reference groups in biomarkers of DNA damage assessed in children, the results in attic and PM2.5 samples suggest that the population was or is still potentially exposed to substances with strong negatives effects on human health.

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To obtain special wood properties for various technical applications, fungi with their broad spectrum of activity can make a contribution. The foundations for today's mycological wood modifications were laid by researchers who wanted to increase the yield of edible mushrooms. They noticed the changed properties of the wooden substrate by the progressive wood degradation. Controlled use of fungi and an eye for the technical benefits of mycologically degraded wood revolutionized the fundaments of wood modification, primarily biological. In this context, the so-called Myko-Holz (myco-wood) plays a unique role and influences the current research for pencil wood, tone wood or even spalting.

The contribution at hand introduces computational modeling and realistic simulation concepts for a comprehensive description of the manufacturing and application of densified wood and wooden structures made from molded densified wood.Wood, as a natural material, is characterized by e.g. a very good mechanical load-bearing capacity related to its density. Nevertheless, the ratio between its mechanical properties and its density can be optimized by densification technology for an expanded use of wood in structural engineering. The wood densification process is not only a mechanical process with large and irreversible deformations, it is also denoted by temperature- and moisture-dependent treatments of the wooden specimens. Thus, the introduced approaches to predict the material and structural characteristics of compressed and molded wood consist of an inelastic and multi-physical constitutive modeling of wood at finite deformations as well as the computation of effective structural properties of wood after the thermo-hygro-mechanical densification process. A successful implementation of the modeling concepts into the finite element method (FEM) is presented, which is verified by numerical investigations. A validation of the numerical results is carried out by use of experimental data at beech wood (Fagus Sylvatica, L.), taken from literature.