Wood quality and material integrity of wildfire-exposed Cryptomeria japonica evaluated by mechanical grading and multi-scale characterization

Resumo Técnico: Qualidade da Madeira e Integridade do Material de Cryptomeria japonica Exposta a Incêndios Florestais

Definição do Problema
Após o incêndio florestal de Ofunato em 2025, na província de Iwate, Japão, uma área significativa de florestas plantadas de Cryptomeria japonica (cedro japonês) foi danificada. Um desafio crítico para a gestão florestal e a indústria madeireira é determinar se os troncos expostos ao incêndio devem ser aproveitados para uso estrutural ou descartados. A avaliação visual frequentemente leva à rejeição de troncos baseada na casca enegrecida ou no chamuscamento superficial, o que pode desperdiçar um grande recurso. Por outro lado, o reaproveitamento de material sem uma avaliação baseada em evidências corre o risco de comprometer o desempenho estrutural, a eficiência de processamento e a durabilidade. Além disso, o uso de água do mar para o combate ao fogo levantou preocupações específicas relativas à contaminação residual por cloretos, o que poderia afetar o processamento ou a vida útil. Havia uma carência de dados empíricos que integrassem a classificação mecânica de grande amostra com a caracterização química e microestrutural para C. japonica proveniente de um incêndio florestal real de grande escala.

Metodologia
O estudo avaliou 30 árvores (10 por classe de severidade) colhidas aproximadamente três meses após o incêndio. As árvores foram classificadas em três classes de severidade de queima visual baseadas na altura do chamuscamento do caule: baixa (até 1,5 m), moderada (até 5 m) e severa (do caule até a copa).

• Avaliação Mecânica: Dois troncos de 2,1 m por árvore foram processados. O módulo de elasticidade (MOE) longitudinal dinâmico foi medido via teste de vibração (JAS 1052:2022). A partir desses troncos, foram produzidas 711 lâminas secas em estufa (aprox. 108 mm × 28 mm × 2000 mm) e classificadas mecanicamente (JAS 1152) em classes de módulo de ruptura (L30–L125). Adicionalmente, pequenas amostras limpas (20 mm × 20 mm × 500 mm) foram preparadas a partir de alburno, cerne maduro, cerne juvenil e medula para testes de flexão estática (JIS Z 2101).
• Análise da Casca e Microestrutural: A espessura da casca foi medida em discos de 50 mm. Uma amostra representativa de severidade severa (Disco Nº 67) foi submetida a observação microscópica, análise de composição química (açúcares e lignina Klason via HPLC), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), difração de raios X de ângulo amplo (WAXD/XRD) e análise termogravimétrica (TGA).
• Análise de Cloro: Para avaliar os riscos da supressão com água do mar, as concentrações de cloro foram medidas na casca e no alburno de áreas sujeitas ao pulverização aérea de água do mar e ao combate direto no solo com água do mar. As amostras foram analisadas para cloro volátil e não combustível via combustão e cromatografia iônica, comparadas com controles regionais não queimados.

Principais Resultados

• Integridade Mecânica: Não houve diminuição monotônica no MOE dinâmico do tronco ou na rigidez das lâminas classificadas mecanicamente com o aumento da severidade da queima visual. A classe modal do tronco (Ef70) e a maioria das lâminas (L50–L80) foram consistentes em todas as classes de severidade. Aproximadamente 99% de todas as lâminas atenderam aos requisitos para uma montagem de madeira laminada colada de classe mista equivalente a E55-F200. Testes em pequenas amostras limpas indicaram que as propriedades de flexão foram governadas mais pelo tipo de madeira radial (alburno vs. cerne juvenil/medula) do que pela severidade da queima externa.
• Condição da Casca: A queima severa afetou primariamente a casca em vez de causar carbonização profunda do xilema. Na classe severa, aproximadamente 75% das medições de espessura da casca ficaram abaixo de 2 mm, indicando uma perda da camada protetora da casca e aumento da suscetibilidade a rachaduras e biodeterioração.
• Integridade Química e Estrutural: A observação microscópica da amostra severa mostrou a retenção das estruturas das paredes celulares das traqueídes, embora com descoloração localizada e depósitos resinosos. Os perfis de FT-IR, WAXD/XRD e as análises de composição química (glicose, xilose, manose, lignina) da madeira interna não mostraram degradação marcante ou perda sistemática da estrutura cristalina em comparação com os controles não queimados.
• Contaminação por Cloro: As concentrações de cloro nas amostras queimadas (tanto na exposição aérea quanto na terrestre à água do mar) não excederam as faixas observadas na casca dos controles regionais não queimados. O equivalente total de cloro calculado permaneceu abaixo do parâmetro de 0,05% de massa seca frequentemente usado para especificações de combustível de madeira, sugerindo que não houve enriquecimento anormal de sal no material testado.

Significância e Alegações
O artigo alega que o chamuscamento visual isoladamente é um preditor não confiável do desempenho mecânico imediato em C. japonica exposta a incêndios florestais. O estudo apoia um quadro de decisão onde a classificação mecânica imediata, em vez da rejeição visual, é essencial para determinar o potencial de reutilização de troncos danificados pelo fogo. Os achados indicam que a madeira interna de árvores severamente queimadas pode reter rigidez estrutural comparável à madeira íntegra, desde que o material seja processado rapidamente.

No entanto, os autores enfatizam que, embora a rigidez de curto prazo seja mantida, a perda da casca em troncos severamente queimados cria um alto risco para a deterioração dependente do tempo (rachaduras, ataque de insetos, colonização fúngica). Portanto, a salvaguarda, descascamento e processamento rápidos são críticos. O estudo conclui que verificações adicionais de resistência destrutiva, desempenho de colagem, durabilidade e efeitos de armazenamento são necessárias antes da certificação final do produto. Os resultados não sustentam a rejeição generalizada de C. japonica exposta a incêndios baseada apenas na aparência externa ou na suposição de contaminação por cloreto induzida por água do mar, mas destacam a fragilidade operacional do material severamente queimado.