Análisis anatómico micro-estructural y caracterización química de extractos y su efecto sobre las propiedades fisicas, mecánicas y de durabilidad de la madera de teca (Tectona grandis) procedente de plantaciónes

Abstract

RESUMEN A nivel mundial, los bosques cubren poco más de 4000 millones de hectáreas. Sin embargo, la creciente explosión demográfica se ha incrementado y con ello el consumo de madera. Para satisfacer estas demandas se han realizado esfuerzos para incrementar la producción de madera a través del manejo forestal, así como fomentar las plantaciones forestales con fines industriales. Dentro de las especies empleadas para plantaciones comerciales, destaca la teca (Tectona grandis) por su alto valor comercial, propiedades biológicas y físico mecánicas que la hacen apropiada para la fabricación de muebles, puertas, ventanas entre otros artículos. El objetivo del presente trabajo fue determinar la correlación de los extractos y micro- estructura anatómica del duramen de la madera de teca sobre sus propiedades físicas, mecánicas y de durabilidad natural, considerando la edad de la plantación y la procedencia de la madera del sureste de México. Para ello por cada grupo de edad y procedencia se seleccionaron 10 árboles de manera aleatoria para su derribo, siendo estos de 9 y 15 años de Campeche, de 15 años de Tabasco y de 21 años de Chiapas, sumando en total 40 árboles. En las pruebas biológicas y anatómicas se evaluaron la parte interna y externa del duramen. De los resultados, el ancho de anillos de crecimiento osciló entre los 7 y 10 mm; de los resultados al diámetro normal (DN) se deduce que la procedencia más que la edad es la que esta implicada en la determinación del ancho de anillos de crecimiento. La cantidad de vasos por mm 2 fue de 6 a 8, y se presume que la edad es la que juega un papel importante en la cantidad de vasos formados. En cuanto al diámetro de vasos, la madera de los árboles de 9 y 15 años de Campeche presentaron los valores más elevados (121.08 y 117.26 µm en la parte interna y 127.85 y 127.29 µm en la parte externa del duramen), y se evidencía que la procedencia determina el diámetro de vasos. Con respecto al ancho de radios la madera de 9 años procedente de Campeche en su parte interna presentó el mayor valor con 71.26 µm, mostrando que la procedencia fue la determinante en el ancho de los radios. En la parte externa la madera de 15 años de Tabasco el ancho de radio fue de 76.02 µm. Sin embargo, ni la edad y la procedencia muestran una conducta que permita definir la influencia de alguno de estos factores sobre el ancho de los radios. En la altura de radios el valor mayor XII lo presentó la madera de 9 años de Campeche tanto en su parte interna como externa (702.97 y 685.83 µm). En la parte interna la edad fue determinante en la generación de la altura de radios, y en la parte externa la procedencia. La longitud de fibra tanto en la parte interna como externa del duramen fue mayor en la madera de 21 años de Chiapas (1036.21 y 1168.21 µm), mostrando además que la edad juega un papel importante en su formación. El espesor de la pared celular fue mayor en la madera de 15 años de Tabasco, tanto en la parte interna como externa del duramen (36.4 y 4.29 µm), donde se determinó que la procedencia juega un papel importante. El diámetro de fibras fue mayor en la madera de 21 años de Chiapas en su parte interna y externa del duramen (27.65 y 30.39 µm). En su análisis no muestran un patrón definido ni por edad ni procedencia. En cuanto a la proporción de albura-duramen, los árboles de la madera de 21 años de Chiapas fueron los que presentaron la mayor formación de duramen (76 al 86%), quedando en evidencia que la edad juega es determinante en su formación. Del análisis topoquímico los valores más altos de absorción a 278 nm los mostró la madera de 15 años de Tabasco, siendo además los valores de la parte interna del duramen más bajos que la externa (0.367 y 0.438), observándose que la procedencia juega un papel importante en la acumulación de compuestos fenólicos. Con respecto a los extractos totales en la zona externa del duramen son mayores que en la parte interna de todas las edades evaluadas, siendo la madera de 15 años de Tabasco la que presentó los valores más altos (10.68%), no se mostró que la edad o la procedencia estén jugando un rol importante en la cantidad de extractos acumulados en el duramen. La tectoquinona fue una de las sustancias que se presentó con mayor abundancia en todas las edades y procedencias. La durabilidad natural de la madera de teca es altamente resistente a los hongos G. trabeum y P. chrysosphorium, no así para el caso de Trametes versicolor, independientemente de la edad y procedencia. No es claro que un solo compuesto específicamente este impartiendo la durabilidad natural de la madera, por lo que se deduce que es el efecto de la combinación de varios compuestos que actúan de manera sinérgica contra el ataque del hongo de pudrición blanca Trametes versicolor. Referente a las propiedades físico-mecánicas, la densidad normal fluctuó de 0.55 a 0.66 g cm-3 . La contracción máxima radial y tangencial fue 2-2.8% y 4.3-5.1% (baja), su anisotropía 1.8-2.2 (de buena a alta), sin diferencia estadísticamente significativa (P>0.05) por edad y procedencia. La madera de 15 años procedente de Tabasco fue superior en el XIII módulo de elasticidad a flexión (9479 N mm-2 ), cizallamiento (11.3 N mm-2 ), dureza Brinell longitudinal (49 N mm-2 ) y lateral (28 N mm-2 ). En tanto la de 15 años de Campeche presentó los valores más elevados de resistencia a flexión (108 N mm-2 ) y compresión longitudinal (48 N mm-2 ). Por su parte la de 21 años de Chiapas exhibió los mejores resultados de módulo de elasticidad a compresión longitudinal (10920 N mm-2 ) y al trabajo por impacto (41 kJ m-2 ). La de 9 años de Campeche fue la que exhibió los menores valores en todos de los ensayos mecánicos. Concerniente a la relación entre las características anatómicas, propiedades químicas y físico-mecánicas de la madera de teca, se encontró que la densidad es la propiedad física que mayor correlación presento con todas las propiedades mecánicas de la madera. Después de la densidad, la longitud de fibra y el espesor de pared celular fueron las variables que mostraron mayor efecto en 4 de las 6 propiedades mecánicas. El ancho y altura de radios, así como diámetro y cantidad de vasos por mm 2 son las variables con menor influencia sobre las propiedades mecánicas. La resistencia a la compresión es la propiedad más afectada por los componentes de la micro- estructura de la madera de teca. Debido a que la madera es un material heterogéneo, la significancia estadística de los elementos micro-estructurales sobre las propiedades mecánicas de la madera fueron altos, pero los coeficientes de correlación fueron bajos. Los extractos totales presentaron un efecto significativo y altas correlaciones sobre la estabilidad dimensional de la madera. Las anisotropías de contracción por secado e hinchamiento máximo son las propiedades físicas más influenciados por los extractos totales.