The objective of the research is to reduce the volatile organic compounds (VOCs) emitted during kiln drying of southern yellow pine (SYP) lumber. Three treatment methods were explored to determine their effect on VOC emissions. The three methods were configured at the air exhaust of a pilot-scale dry kiln. 1) A steel reactor containing copper tubing heated to 100°, 200°, and 240° Celsius was evaluated. Temperature did not statistically affect VOC emissions (p-value = 0.1674). The average reduction of VOCs at 240° C was seven percent. 2) The use of hydrogen peroxide and ultra-violet (UV) light did not reduce VOCs emitted during kiln drying. 3) The use of Fenton?s reagent, with hydrogen peroxide and ferrous sulfate, also did not reduce VOCs emitted during kiln drying. 4) It is recommended that future studies with copper heated to temperatures above 240° C be performed.

The objectives of this project were:<br />1.����To compare the drying cost and drying time for oak and poplar pallets for the following mold mitigation strategies for hardwood pallets: air drying, forced air drying (fan shed), kiln drying to 25% moisture content and chemical treatment, and<br />2.����Develop and evaluate a procedure for preventing and controlling mold growth on heat treated hardwood pallets<br />Twenty red oak pallets and twenty yellow-poplar pallets were tested for each drying method to compare costs and to determine drying times. �Additional pallets were obtained to conduct a more thorough air drying procedure. �Drying data was extrapolated to allow estimates of the drying time from green (83% moisture content for poplar and 64% moisture content for oak) to 25%. �<br />After the pallets reached the desired 25% moisture content, they were placed in a 40�" enclosed trailer, inoculated with mold (Aspergillus, Stachybotrys, and Penicillium) and were left undisturbed for a period of 14 days. �After the 14 day incubation period, the pallets were inspected for mold using the ASTM D-4445 Standard Test Method for Fungicides for Controlling Sapstain and Mold on Unseasoned Lumber. �<br />A comparison of drying costs was then conducted to determine which method was the most cost efficient based on the data obtained in this study. �The cost to treat the pallets with each treatment was calculated including electrical cost, labor, and tax values. �In addition to the cost comparison, a Net Present Value (NPV) was calculated to determine which method produced the best outcome over a longer period of time.<br />Two heat treatment and drying schedules were then developed to meet both IPPC-ISPM #15 requirements and achieve the desired 25% moisture content with minimal degrade. �This was accomplished by testing several HT/drying schedules on green yellow-poplar and white oak pallets until the pallets met the criteria for being heat treated and had minimal degrade. �The schedules developed are a modified oak HT/KD schedule that required 30 hours to complete and a modified poplar HT/KD schedule that required 16 hours to complete.<br />The results demonstrated that that mold would not grow on the pallets stored in an enclosed container when the dew point is not reached. Air-drying pallets, chemical application in conjunction with air-drying pallets, fan shed drying pallets and kiln drying pallets to a 19-24% moisture content was demonstrated to prevent mold growth on oak and yellow poplar pallets. Estimates for the time required to dry yellow-poplar and oak pallets to 19% and 25% moisture content were developed for air-drying, forced air-drying and kiln drying for the conditions experienced in Blacksburg, VA between 7/30/2008 and 11/10/2008. Air-drying pallets was found to have the lowest daily operational cost but not the lowest total drying cost. �Fan shed drying had the lowest drying cost to achieve 25% moisture content. �Kiln drying was the most expensive daily and total cost, but yielded the fastest method of drying pallets to 25% moisture content. A NPV cost comparison showed that over a 3 year (36 month) time period, fan shed drying is the most cost effective method of drying pallets based on the values used in this study. Given the environmental conditions experienced between 7/30/2008 and 11/10/2008, no mold grew on the air-dried, fan shed, and kiln dried pallets during the drying process. <br /> / Master of Science

A madeira é um material de grande versatilidade, que atende a demanda de importantes setores da nossa economia. Além de ser uma matéria-prima natural e renovável, o consumo energético envolvido em sua manufatura é bem menor quando comparado com outros materiais de origem mineral. Porém, características intrínsecas da madeira resultam na sua capacidade de troca higroscópica com o ambiente, que se manifesta durante sua vida útil e causa a movimentação dimensional dos produtos. Visando reduzir esse efeito indesejável, o presente estudo buscou melhorar a estabilidade dimensional da madeira de folhosas, a partir da aplicação de tratamentos térmicos adicionais, em madeiras submetidas à secagem ao ar e convencional. As madeiras selecionadas foram as espécies comercialmente conhecidas como Jatobá e Muiracatiara, das quais foram coletadas 5 tábuas radiais e 5 tábuas tangenciais de cada espécie, tanto secas ao ar e como em estufa, escolhidas do estoque de uma indústria de pisos de madeira maciça. Dessas tábuas foram cortadas amostras para a aplicação dos tratamentos térmicos, que consistiram da exposição da madeira a temperaturas de 60°C, 75°C e 90°C por períodos de 24, 48, 72 e 96 horas. Após os tratamentos as amostras foram expostas a um ambiente de baixa umidade relativa (Condicionamento 1) e, após estabilização, foram expostas a um ambiente de alta umidade relativa (Condicionamento 2). Ao final dos tratamentos térmicos e dos condicionamentos foram medidos os teores de umidade e as dimensões das amostras. Os resultados obtidos permitiram verificar que a umidade de equilíbrio da madeira de Jatobá foi menor do que a da Muiracatiara, comportamento similar ao das amostras tangenciais em relação às radiais e da madeira seca em estufa em relação à madeira seca ao ar; mas que essas diferenças não são importantes na industrialização da madeira. Dentre os tratamentos térmicos, o mais eficiente foi a exposição à temperatura de 90ºC, independente do tempo de exposição. Esse tratamento reduziu a higroscopicidade da madeira e a movimentação dimensional decorrente das variações no teor de umidade, sendo que esse efeito foi mais pronunciado na madeira seca em estufa do que na madeira seca ao ar. A principal conclusão é que o tratamento térmico adicional, utilizando temperatura de 90ºC, apresenta potencial para aplicação industrial visando reduzir a movimentação dimensional da madeira e seus derivados. / Lumber is a material of great versatility, which meets the demand of important sectors of our economy. In addition, lumber is a natural and renewable raw material; consuming less energy in its production when compared with other materials of mineral origin. However, hygroscopicity is an intrinsic characteristic of the wood, which remains active during the life cycle and cause dimensional movement of lumber and its products. To reduce this undesirable effect, the present study aimed to improve the dimensional stability of hardwood lumber through the application of additional heat treatments to conventional and air-dried timber. The selected species were those commercially known as Jatobá and Muiracatiara, of which were collected 5 quarter sawn and 5 flat sawn boards of each species, both air dried and kiln dried, chosen from the stock of a flooring mill. These boards were cut to samples for the application of heat treatment, which consist in lumber exposure to temperatures of 60ºC, 75ºC and 90ºC during periods of 24, 48, 72 and 96 hours. After heat treatment the samples were exposed to a dry environment (low relative humidity, Condition 1) and, after to reach equilibrium moisture content, exposed to a wet environment (high relative humidity, Condition 2). Samples dimensions and moisture content were measured after the heat treatment and both two conditioning. The obtained results allowed to verify that equilibrium moisture content of Jatobá lumber was smaller than Muiracatiara lumber, similar behavior found for flat sawn samples compared to quarter sawn and for kiln-dried in relation to air dried lumber; but these differences are not important in lumber industrialization processes. Among the heat treatments, the most effective was the exposure at a temperature of 90°C, regardless of time of exposure. This treatment reduced the wood hygroscopicity and its dimensional movement caused by the variation in its moisture content, and this effect was more pronounced in the kiln dried wood than in air dried wood. The main conclusion is that additional heat treatment, using a temperature of 90°C, have potential for industrial application aiming to reduce the dimensional movement of lumber and its products.

Além da secagem convencional, a aplicação de tratamentos térmicos a altas temperaturas é um dos processos mais empregados para potencializar a estabilidade da madeira, porém necessitam de estrutura e equipamentos próprios. Diante disto, a proposta desta pesquisa fundamenta-se no estudo da aplicação de tratamentos estabilizadores para redução da higroscopicidade do material madeira, mediante temperaturas mais brandas (abaixo de 150°C) e que permitam a aplicação prática em equipamentos de secagem utilizados na indústria nacional. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar os efeitos dos tratamentos estabilizadores nas propriedades físicas e componentes químicos da madeira para sua viabilização prática. O trabalho consistiu em duas etapas, na primeira: foram utilizadas três espécies de folhosas: Cedrinho (Erisma uncinatum), Tachi preto (Tachigali myrmecophyla) e Itaúba amarela (Mezilaurus itauba), foi realizada a caracterização anatômica das espécies utilizando Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e análise da composição química e propriedades físicas. As amostras destinadas aos tratamentos estabilizadores, inicialmente, foram secas em estufa convencional e em seguida passaram pelos tratamentos estabilizadores em autoclave a 90°C (24 e 96h) e 120°C (2h e 8h). Em seguida, foram realizados os condicionamentos higroscópicos (adsorção e dessorção) nas umidades relativas de 30, 60 e 90% para avaliação do potencial higroscópico e das variações dimensionais. Na segunda etapa, a partir dos resultados obtidos na primeira etapa, foi possível aplicar o tratamento propriamente dito, o piloto em escala industrial, utilizando uma estufa de secagem convencional (90°C por 24 horas); e em escala laboratorial (90°C por 24 e 96 horas), em uma câmara de climatização simulando um secador convencional. Para o tratamento piloto, foi levado em consideração a disponibilidade de matéria prima da empresa e tendo como foco o trabalho concomitante entre laboratório e aplicação industrial, a espécie utilizada foi o Cumarú (Dipterix sp), uma vez que essa espécie é considerada pela indústria como uma das mais problemáticas e, portanto, uma das espécies prioritárias para receber um tratamento que contribua para reduzir a variação dimensional após secagem. Os principais resultados permitiram observar que os tratamentos estabilizadores na forma em que foram aplicados na presente pesquisa, não causaram alterações na composição química na madeira das espécies e quando realizados em ambiente com alta umidade relativa, não apresentam redução significativa da higroscopicidade e da variação dimensional na maioria dos condicionamentos. Com aplicação do tratamento piloto foi possível observar que com o controle da umidade relativa do ar, tanto no início quanto no final do processo, é possível reduzir o potencial higroscópico da madeira mediante aplicação de tratamentos estabilizadores. / Besides conventional drying, the application of heat treatment at high temperatures is one of the processes employed to improve the stability of wood, however they require its own structure and equipment. Therefore, the purpose of this research is based on the application of the stabilizers treatments studies of wood material hygroscopicity reduction, using low temperatures (below 150°C) and that allows practical application in drying equipment used in the domestic industry. The aim of this study was to evaluate the effects of stabilizing treatments on the physical properties and chemical components of wood for its practical feasibility. The research was comprised for two steps, the first: a total of three species of hardwoods had been used: Cedrinho (Erisma uncinatum), Tachi preto (Tachigali myrmecophyla) e Itaúba amarela (Mezilaurus itauba). The characterization of this three species was made by anatomical description, using Optical Microscope and Scanning Electron Microscopy (SEM), the chemical composition analysis and the physical properties. Samples of the stabilizing treatment, initially, were dried in a conventional kiln dryer and then the stabilizing treatment was applied in an autoclave at 90°C (24 e 96h) e 120°C (2h e 8h). Next, the hygroscopic conditioning were conducted (adsorption and desorption) in relative humidity (RH) of 30, 60 and 90% for evaluation of hygroscopic potential and dimensional changes. In the second stage, from the results obtained in the first step, it was possible to apply the treatment itself, the industrial scale pilot, using a conventional kiln dryer (90°C for 24 hours); and laboratory scale (90°C for 24 and 96 hours) in a climate chamber simulating a conventional dryer. For the pilot treatment, the availability of raw materials in the company was taken into account and focusing on the concurrent work between laboratory and industrial application, the selected specie was Cumarú (Dipterix sp), considered by the industry as one of the most problematic and, therefore a priority species to receive a treatment that can help to reduce the dimensional change after drying. The main results allowed to observe that the stabilizing treatments in the way that were applied in this study, did not cause changes in the chemical composition and when performed in an environment with high relative humidity, show no significant reduction of hygroscopicity and dimensional variation in most of conditionings. From the implementation of pilot treatment was observed that adopting the control of relative humidity, both in the beginning and the end of the process, is possible to reduce hygroscopic potential of wood by applying stabilizers treatments.

Além da secagem convencional, a aplicação de tratamentos térmicos a altas temperaturas é um dos processos mais empregados para potencializar a estabilidade da madeira, porém necessitam de estrutura e equipamentos próprios. Diante disto, a proposta desta pesquisa fundamenta-se no estudo da aplicação de tratamentos estabilizadores para redução da higroscopicidade do material madeira, mediante temperaturas mais brandas (abaixo de 150°C) e que permitam a aplicação prática em equipamentos de secagem utilizados na indústria nacional. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar os efeitos dos tratamentos estabilizadores nas propriedades físicas e componentes químicos da madeira para sua viabilização prática. O trabalho consistiu em duas etapas, na primeira: foram utilizadas três espécies de folhosas: Cedrinho (Erisma uncinatum), Tachi preto (Tachigali myrmecophyla) e Itaúba amarela (Mezilaurus itauba), foi realizada a caracterização anatômica das espécies utilizando Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e análise da composição química e propriedades físicas. As amostras destinadas aos tratamentos estabilizadores, inicialmente, foram secas em estufa convencional e em seguida passaram pelos tratamentos estabilizadores em autoclave a 90°C (24 e 96h) e 120°C (2h e 8h). Em seguida, foram realizados os condicionamentos higroscópicos (adsorção e dessorção) nas umidades relativas de 30, 60 e 90% para avaliação do potencial higroscópico e das variações dimensionais. Na segunda etapa, a partir dos resultados obtidos na primeira etapa, foi possível aplicar o tratamento propriamente dito, o piloto em escala industrial, utilizando uma estufa de secagem convencional (90°C por 24 horas); e em escala laboratorial (90°C por 24 e 96 horas), em uma câmara de climatização simulando um secador convencional. Para o tratamento piloto, foi levado em consideração a disponibilidade de matéria prima da empresa e tendo como foco o trabalho concomitante entre laboratório e aplicação industrial, a espécie utilizada foi o Cumarú (Dipterix sp), uma vez que essa espécie é considerada pela indústria como uma das mais problemáticas e, portanto, uma das espécies prioritárias para receber um tratamento que contribua para reduzir a variação dimensional após secagem. Os principais resultados permitiram observar que os tratamentos estabilizadores na forma em que foram aplicados na presente pesquisa, não causaram alterações na composição química na madeira das espécies e quando realizados em ambiente com alta umidade relativa, não apresentam redução significativa da higroscopicidade e da variação dimensional na maioria dos condicionamentos. Com aplicação do tratamento piloto foi possível observar que com o controle da umidade relativa do ar, tanto no início quanto no final do processo, é possível reduzir o potencial higroscópico da madeira mediante aplicação de tratamentos estabilizadores. / Besides conventional drying, the application of heat treatment at high temperatures is one of the processes employed to improve the stability of wood, however they require its own structure and equipment. Therefore, the purpose of this research is based on the application of the stabilizers treatments studies of wood material hygroscopicity reduction, using low temperatures (below 150°C) and that allows practical application in drying equipment used in the domestic industry. The aim of this study was to evaluate the effects of stabilizing treatments on the physical properties and chemical components of wood for its practical feasibility. The research was comprised for two steps, the first: a total of three species of hardwoods had been used: Cedrinho (Erisma uncinatum), Tachi preto (Tachigali myrmecophyla) e Itaúba amarela (Mezilaurus itauba). The characterization of this three species was made by anatomical description, using Optical Microscope and Scanning Electron Microscopy (SEM), the chemical composition analysis and the physical properties. Samples of the stabilizing treatment, initially, were dried in a conventional kiln dryer and then the stabilizing treatment was applied in an autoclave at 90°C (24 e 96h) e 120°C (2h e 8h). Next, the hygroscopic conditioning were conducted (adsorption and desorption) in relative humidity (RH) of 30, 60 and 90% for evaluation of hygroscopic potential and dimensional changes. In the second stage, from the results obtained in the first step, it was possible to apply the treatment itself, the industrial scale pilot, using a conventional kiln dryer (90°C for 24 hours); and laboratory scale (90°C for 24 and 96 hours) in a climate chamber simulating a conventional dryer. For the pilot treatment, the availability of raw materials in the company was taken into account and focusing on the concurrent work between laboratory and industrial application, the selected specie was Cumarú (Dipterix sp), considered by the industry as one of the most problematic and, therefore a priority species to receive a treatment that can help to reduce the dimensional change after drying. The main results allowed to observe that the stabilizing treatments in the way that were applied in this study, did not cause changes in the chemical composition and when performed in an environment with high relative humidity, show no significant reduction of hygroscopicity and dimensional variation in most of conditionings. From the implementation of pilot treatment was observed that adopting the control of relative humidity, both in the beginning and the end of the process, is possible to reduce hygroscopic potential of wood by applying stabilizers treatments.

A madeira é um material de grande versatilidade, que atende a demanda de importantes setores da nossa economia. Além de ser uma matéria-prima natural e renovável, o consumo energético envolvido em sua manufatura é bem menor quando comparado com outros materiais de origem mineral. Porém, características intrínsecas da madeira resultam na sua capacidade de troca higroscópica com o ambiente, que se manifesta durante sua vida útil e causa a movimentação dimensional dos produtos. Visando reduzir esse efeito indesejável, o presente estudo buscou melhorar a estabilidade dimensional da madeira de folhosas, a partir da aplicação de tratamentos térmicos adicionais, em madeiras submetidas à secagem ao ar e convencional. As madeiras selecionadas foram as espécies comercialmente conhecidas como Jatobá e Muiracatiara, das quais foram coletadas 5 tábuas radiais e 5 tábuas tangenciais de cada espécie, tanto secas ao ar e como em estufa, escolhidas do estoque de uma indústria de pisos de madeira maciça. Dessas tábuas foram cortadas amostras para a aplicação dos tratamentos térmicos, que consistiram da exposição da madeira a temperaturas de 60°C, 75°C e 90°C por períodos de 24, 48, 72 e 96 horas. Após os tratamentos as amostras foram expostas a um ambiente de baixa umidade relativa (Condicionamento 1) e, após estabilização, foram expostas a um ambiente de alta umidade relativa (Condicionamento 2). Ao final dos tratamentos térmicos e dos condicionamentos foram medidos os teores de umidade e as dimensões das amostras. Os resultados obtidos permitiram verificar que a umidade de equilíbrio da madeira de Jatobá foi menor do que a da Muiracatiara, comportamento similar ao das amostras tangenciais em relação às radiais e da madeira seca em estufa em relação à madeira seca ao ar; mas que essas diferenças não são importantes na industrialização da madeira. Dentre os tratamentos térmicos, o mais eficiente foi a exposição à temperatura de 90ºC, independente do tempo de exposição. Esse tratamento reduziu a higroscopicidade da madeira e a movimentação dimensional decorrente das variações no teor de umidade, sendo que esse efeito foi mais pronunciado na madeira seca em estufa do que na madeira seca ao ar. A principal conclusão é que o tratamento térmico adicional, utilizando temperatura de 90ºC, apresenta potencial para aplicação industrial visando reduzir a movimentação dimensional da madeira e seus derivados. / Lumber is a material of great versatility, which meets the demand of important sectors of our economy. In addition, lumber is a natural and renewable raw material; consuming less energy in its production when compared with other materials of mineral origin. However, hygroscopicity is an intrinsic characteristic of the wood, which remains active during the life cycle and cause dimensional movement of lumber and its products. To reduce this undesirable effect, the present study aimed to improve the dimensional stability of hardwood lumber through the application of additional heat treatments to conventional and air-dried timber. The selected species were those commercially known as Jatobá and Muiracatiara, of which were collected 5 quarter sawn and 5 flat sawn boards of each species, both air dried and kiln dried, chosen from the stock of a flooring mill. These boards were cut to samples for the application of heat treatment, which consist in lumber exposure to temperatures of 60ºC, 75ºC and 90ºC during periods of 24, 48, 72 and 96 hours. After heat treatment the samples were exposed to a dry environment (low relative humidity, Condition 1) and, after to reach equilibrium moisture content, exposed to a wet environment (high relative humidity, Condition 2). Samples dimensions and moisture content were measured after the heat treatment and both two conditioning. The obtained results allowed to verify that equilibrium moisture content of Jatobá lumber was smaller than Muiracatiara lumber, similar behavior found for flat sawn samples compared to quarter sawn and for kiln-dried in relation to air dried lumber; but these differences are not important in lumber industrialization processes. Among the heat treatments, the most effective was the exposure at a temperature of 90°C, regardless of time of exposure. This treatment reduced the wood hygroscopicity and its dimensional movement caused by the variation in its moisture content, and this effect was more pronounced in the kiln dried wood than in air dried wood. The main conclusion is that additional heat treatment, using a temperature of 90°C, have potential for industrial application aiming to reduce the dimensional movement of lumber and its products.