Creosoto

Madeiras conservadas por creosoto

Os termos "creosoto de hulha", "creosoto mineral" ou simplesmente "creosoto" são utilizados para designar um sub-produto da destilação da hulha amplamente utilizado na preservação de madeiras. O creosoto derivado do carvão mineral é um produto extremamente eficiente na proteção da madeira contra a deterioração biológica e tem sido exaustivamente estudado e aprimorado no decorrer deste século; de tal maneira que produz uma impressão errônea de ser o único produto obtido a partir de um processo de carbonização passível de utilização na preservação de madeiras .

• Antes do creosoto mineral se firmar como um excelente preservativo, outras matérias primas foram utilizadas para a obtenção de creosotos, sendo que o próprio termo"creosoto" foi inicialmente aplicado por Reichenbach, em 1832 para caracterizar o princípio antisséptico contido no alcatrão derivado da madeira.

O creosoto, frequentemente referido como creosote, é um composto químico derivado do destilado de alquitranos procedentes da combustão de carbonos graxos (hulha) preferencialmente a temperaturas compreendidas entre 900 e 1200 ºC. A destilação mencionada se realiza entre 180 ºC e 400 ºC.

• A composição é muito variada em função das distintas utilizações.

A principal propriedade são sua qualidades biocidas para os agentes causadores da deterioração da madeira, a qual se protege impregnando-a com o produto mediante processo que habitualmente se realiza em uma autoclave e que se denomina creosotado.

Creosoto de Hulha:

A hulha, sem a menor dúvida, é a principal matéria prima, tanto que o termo creosoto é usado universalmente para designar o preservativo proveniente da hulha ou carvão mineral. A carbonização é efetuada para a obtenção de gás ou coque, e a condensação dos gases resulta no alcatrão. A destilação do alcatrão fornecerá, entre outros produtos, o creosoto.

Em função do efeito da temperatura de carbonização na composição do alcatrão e, posteriormente, do creosoto, podem-se obter dois produtos bem distintos (MARTINEZ, 1952):

• Creosoto secundário ou de alta temperatura, em que a temperatura de carbonização da hulha é superior a 900°C;
• Creosoto primário ou de baixa temperatura, em que a temperatura de carbonização da hulha é mantida abaixo de 700ºC.

Creosoto de alta temperatura:

O creosoto de alcatrão de hulha empregado na indústria de conservação de madeira, é definido como um produto destilado do alcatrão procedente da carbonização da hulha betuminosa, a alta temperatura; compõe-se principalmente de hidrocarbonetos aromáticos, sólidos e líquidos, e contém quantidades apreciáveis de ácidos e bases de alcatrão; é mais pesado do que a água e tem uma escala de ebulição sem solução de continuidade que atinge pelo menos uma faixa de 125°C. A AWPA estabelece como mínimo os limites de 200ºC -325°C para o destilado de alcatrão que constitui o creosoto.

Creosoto de baixa temperatura:

O alcatrão de baixa temperatura é um produto de composição variada pelo fato de serem utilizados diversos processos para sua fabricação. Além disso, devido à temperatura utilizada, os produtos primários da pirólise da hulha não sofrem reações de craqueamento e, de certo modo, refletem a qualidade da hulha utilizada. A característica mais notável do alcatrão primário é a alta porcentagem em ácidos de alcatrão (20% a 35%), embora estes ácidos não se correspondam com os ácidos presentes no alcatrão secundário. Contém também grande porcentagem de parafinas, olefinas e naftenos (MARTINEZ, 1952).

Creosoto de Madeira:

O alcatrão de madeira é o mais antigo dos produtos preservadores conhecidos na história do homem, e é obtido como um sub-produto da destilação da madeira.

• O objetivo principal da destilação da madeira é a obtenção do carvão. Nos métodos primitivos, em que a madeira é queimada dentro de buracos ou em pilhas cobertas de terra, todos os produtos gasosos são perdidos. Em fornos mais modernos, tanto de alvenaria como de metal, esses gases são recuperados permitindo a obtenção de alcatrão, ácido acético e metanol.

A decomposição térmica da madeira inicia-se em temperaturas ligeiramente acima de 100°C, mas a velocidade de reação é extremamente lenta (NIKITIN, 1968). Até 150°C -170°C tem-se a eliminação da água presente na madeira (RIECHE, 1952; SALMONI,1945), sendo que a liberação de gases (CO e CO2) e o início da destilação de ácido acético, metanol e alcatrão ocorre entre 170°C e 270°C (RIECHE, 1952; SALMONI, 1945). Os produtos liberados são decorrentes da hidrólise dos polissacarídeos da madeira (SANTANA, 1971), cuja decomposição é influenciada por agentes hidrolisantes tais como o vapor d'água e ácidos orgânicos (NIKITIN, 1968). Entre 270°C e 280°C ocorrem reações exotérmicas cuja energia liberada corresponde de 5,7% a 7,0% do calor de combustão da madeira (NIKITIN,1968; SALMONI,1945).

Creosoto de Lignito:

Os lignitos ocupam uma posição intermediaria entre a turfa e a hulha, e suas características variam bastante de acordo com o grau de transformação sofrida pela lignina dos vegetais que deram origem ao lignito. Em alguns casos o lignito pode ser considerado como uma hulha jovem.

• Devido à variação na composição da matéria prima, os alcatrões obtidos também irão ter composição variada, resultando tanto em produtos semelhantes ao alcatrão de hulha como em alcatrões com pouca ou nenhuma possibilidade de ser empregado na preservação de madeiras. De um modo geral os lignitos originários da América do Norte prestam-se à produção de creosoto, ao passo que os lignitos da Europa são melhor utilizados para outros fins (MARTINEZ, 1952).

Nos Estados Unidos o lignito é carbonizado em fornos do tipo Lurgi a temperatura de 650°C, recolhendo-se os condensados como alcatrão. Esse alcatrão é então destilado em alambiques horizontais do tipo estacionário em temperaturas de até 325°C. Todo o destilado constitui o creosoto de lignito.

Creosoto de xisto betuminoso:

Os xistos betuminosos distinguem-se dos lignitos pela ausência de produtos húmicos, maior densidade e menor teor de água; e das hulhas propriamente ditas pela pequena quantidade de hidrocarbonetos aromáticos produzidos durante a destilação (MARTINEZ, 1952).

• O xisto betuminoso existe em diversos países, como a Suécia, Rússia, França, Escócia e várias partes dos Estados Unidos (RICHARDSON, 1978). MARTINEZ (1952) relata que os óleos provenientes do Colorado (USA) apresentaram bons resultados em campo; ao passo que os produtos originários da Alemanha, Suécia e Noruega não apresentaram comportamento satisfatório. Aparentemente a toxidez dos óleos estaria relacionada com a quantidade existente dos ácidos e bases de alcatrão.

Na Estônia três tipos de alcatrões de xisto têm sido usados como alternativas para substituir o antraceno e o carbolineum e, por volta de 1936, o óleo de xisto foi empregado no lugar do creosoto mineral para a impregnação de dormentes, na Estônia e na Lituânia (RICHARDSON, 1978). Os testes indicaram que o óleo de xisto possui menor atividade preservativa quando comparado ao creosoto mineral, mas que na prática tem apresentado resultados razoáveis quando usado em altas retenções por processos de célula cheia; provavelmente devido ao fato das barreiras físicas serem mais eficientes do que as propriedades tóxicas.

• Na Europa, de um modo geral, utilizou-se o creosoto de xisto em unidades industriais de preservação de madeiras, mas quase sempre em mistura com o creosoto de hulha. Posteriormente, com o suprimento suficiente de creosoto mineral, a utilização dos óleos de xisto betuminoso caiu em desuso.

O Preservativo de Madeiras:

A existência de inúmeras espécies de madeira sujeitas ao ataque de agentes biológicos faz com que o uso de tratamentos preservativos seja inevitável. Todavia, a ação destes agentes sobre a madeira ainda representa uma perda considerável para o setor madeireiro, devido ao uso de produtos ineficazes e/ ou pela falta de orientação técnica na escolha de um produto adequado para a finalidade desejada, bem como pela forma adotada para a sua aplicação. Um dos problemas importante, existente na área de preservação de madeiras, é a constante corrida para o desenvolvimento de novos produtos. 

• Em conseqüência da limitação imposta para o uso e comercialização de vários princípios  ativos para o tratamento da madeira, a melhor alternativa das indústrias foi a de substituir produtos reconhecidos há décadas como eficazes por outros produtos. Contudo, um bom número dos ingredientes usados como alternativos são menos eficazes, levando-se em conta a sua toxicidade aos organismos xilófagos e/ ou a sua permanência na madeira. O desenvolvimento de produtos alternativos para o tratamento de madeiras é de vital importância para o setor madeireiro, mas ao contrário do que a prática nos tem mostrado, com as limitações atuais os benefícios pretendidos normalmente não são obtidos em sua plenitude. Para que isto aconteça, será necessário que, além da proteção dada à madeira de forma economicamente viável, a nocividade ao homem seja minimizada ou, se possível, eliminada. 

O maior problema existente com a utilização de novos produtos, elaborados para dar proteção à madeira, é normalmente à falta de conhecimento sobre o seu desempenho, pois mesmo que sejam testados corretamente dentro de padrões científicos aceitáveis para este propósito, a validade dos resultados obtidos são limitados. Esta limitação se refere à situação geográfica em que os testes foram efetuados, incluindo aí as variações climáticas, sítio, ocorrência de agentes xilófagos específicos na área de teste, entre outros fatores de importância que afetam a vida útil do material tratado em uso, além do fato que o resultado só poderia ser considerado válido se obtido em tempo compatível com a durabilidade desejada para este material em uso. 

• O fato de inexistir um órgão oficial que controle efetivamente a qualidade destes produtos, tem causado a total falta de proteção das indústrias que os consomem, que normalmente se obrigam, por tentativas, encontrar um produto que reúna algumas das qualidades desejadas. A maior parte dos produtos existentes no mercado usualmente tem sua formulação alterada num espaço de tempo relativamente curto, em decorrência da grande concorrência entre as empresas que os manipulam. Infelizmente é comum que estas alterações sejam feitas apenas no sentido de reduzir os custos de manipulação para uma mesma eficiência do produto (ou aumentar a eficiência dentro do mesmo custo), sem que se tente, simultaneamente, diminuir os riscos à saúde e à vida do homem. 

Não havendo alternativa para o consumidor, para muitas indústrias de madeira/ produtos de madeira resta apenas basear-se na idoneidade da firma fornecedora como um fator decisivo na escolha do produto a ser adquirido. Todavia, embora a idoneidade seja uma forma fácil e relativamente segura para a seleção de produtos, é imprescindível que haja um critério de seleção mais apurado, principalmente em função do uso final do produto tratado e dos agentes biológicos que se pretende prevenir. Para que isto seja possível, a orientação técnica especializada na área se torna indispensável. 

Com medidas mais criteriosas para a seleção de produtos preservativos a serem aplicados na madeira, criaria-se a possibilidade de haver uma competição honesta entre as empresas que formulam/ comercializam estes produtos e, direta e indiretamente, as indústrias consumidoras e os usuários da madeira seriam beneficiados de várias formas, entre elas:

• Com menos custos para alcançar a proteção desejada para a madeira; 
• Eliminação de perdas, pelo uso de produtos eficazes e adequados; c) eliminação ou 
• minimização de efeitos nocivos ao homem; 
• Emprego de produtos compatíveis com o uso final da madeira tratada; 
• Aquisição de produtos com formulações inalteradas; e 
• Maior confiabilidade nos mercados interno e externo, sobre a qualidade da madeira ou de produtos de madeira a serem comercializados.

Outros preservativos de Madeiras:

O uso final da madeira ou produto de madeira tratada deve ser considerado como um fator relevante na escolha do produto preservativo a ser utilizado. Para selecionarmos um produto adequado, devemos levar em conta, sobre tudo, os efeitos indesejados dos produtos que poderiam prevenir o ataque por agentes xilófagos onde a madeira será instalada. Dentro deste aspecto, quem sabe, muitas vezes, não seja preferível a deterioração da madeira que os riscos à saúde e à vida do homem?

Existem várias associações de preservadores de madeira em todo o mundo. Algumas delas determinam as características de produtos preservativos de maior importância, a serem utilizados como referência para a seleção de um produto adequado, para uma finalidade de uso da madeira em particular. 

De uma forma ampla a AWPA (Associação Americana de Preservadores de Madeira) relaciona as seguintes características de produtos preservativos que merecem atenção: 

• O preservativo deve ser tóxico aos organismos xilófagos; 
• A sua qualidade como preservativo deve ter suporte com dados de campo e/ou obtidos de madeira em serviço; 
• O preservativo deve possuir propriedades químicas e físicas satisfatórias, que governem a sua permanência sob as condições para as quais ele é recomendado; 
• O produto preservativo deve ser isento de qualidades indesejadas para uso e manuseio; 
• Ele deve ser submetido a controles satisfatórios, de laboratórios e de usinas; 
• O preservativo deve estar à disposição no mercado, sob o fornecimento de patentes correntes e em uso comercial atual. 

Outras associações, no entanto, determinam algumas características especiais de importância, as quais devem ser observadas em função do uso final do produto tratado. Entre estas características encontram-se as seguintes com maior freqüência, além das que o produto deva ser econômico e possuir propriedades que não danifiquem a madeira:

• Resistência à exaustão da madeira por lixiviação, evaporação, volatilização e por microrganismos; Penetrabilidade (uma função da viscosidade); 
• Toxicidade a gêneros alimentícios e à forragem; 
• Corrosividade a metais; 
• Odor; e 
• Cor. 

Tipos de preservativos para madeira:

Uma das formas comuns e simples de classificar os produtos preservativos é pela natureza 

físico-química do produto. Assim, eles são classificados como: 

• Preservativos oleosos, àqueles cuja natureza é oleosa; 
• Preservativos óleos solúveis, àqueles que são dissolvidos em algum tipo de solvente orgânico; e 
• Preservativos hidrossolúveis, àqueles cujo dissolvente é a água

Creosoto:

Creosoto padrão com preservativo de madeira é um composto definido como um produto destilado do alcatrão proveniente da carbonização da hulha betuminosa. Este produto é composto de hidrocarbonetos aromáticos e contêm quantidades apreciáveis de ácidos e bases de alcatrão. Quanto ao processo em que os alcatrões são obtidos, eles são classificados segundo a temperatura de carbonização em: 

• Alcatrões de alta temperatura ou secundários, os obtidos quando a temperatura de carbonização da hulha é superior a 900º C; e 
• Alcatrões de baixa temperatura, os obtidos quando a temperatura de carbonização da hulha é inferior a 700º C. 

Dos alcatrões supracitados, o da hulha betuminosa carbonizada a 900º C é utilizado para produzir o creosoto mais empregado na preservação da madeira. Embora seja considerado creosoto, o produto destilado a uma temperatura de mínima de 125º C, a American Wood Preserver's Association (AWPA) somente considera creosoto o produto obtido por destilação do alcatrão hulha a alta temperatura, entre as temperaturas de ebulição de 200º C e 325º C. Do ponto de vista químico, este creosoto é uma mistura complexa, composta de 162 produtos diferentes, segundo HENRY, W.T. & WEBB, D.A.

Creosoto

Compostos existentes no creosoto:

Hidrocarbonetos ou óleos neutros: mistura de antraceno, naftaleno, entre outros, constituem a maior parte do creosoto; 

• Ácidos de alcatrão: fenóis, cresóis, xilenóis e naftóis - constituem cerca de 15 % do creosoto de alta temperatura e percentuais maiores para os de alcatrão de baixa temperatura. 
• Bases de alcatrão: piridina, quinolina e acridina - constituem cerca de 5 % do creosoto. 

Algumas misturas típicas usadas para cumprir as especificações P1 (creosoto), P2 (creosoto e soluções de creosoto) e P13 (creosoto para o tratamento de estacas e madeira em contato com água do mar) são apresentadas a seguir:

AWPA P1 : 

• Solvente nafta 10 partes 
• Resíduo da destilação do naftaleno 35 partes 
• Creosoto não corrigido 5 partes 

AWPA P2 : 

• Alcatrão de hulha 10 partes 
• Creosoto não corrigido 90 partes 

AWPA P13 : 

• Solvente nafta 5 partes 
• Resíduo da destilação do naftaleno 35 partes 
• Creosoto não corrigido 45 partes 
• Óleo pesado 15 partes 

Algumas formulações têm relações um pouco diferentes, não incluindo o solvente nafta ou os resíduos de destilação do naftaleno. 

Creosotos Reforçados ou Fortificados:

Em algumas ocasiões a ocorrência de deterioração prematura da madeira tratada com creosoto é observada. Enquanto a maior parte desta deterioração ocorre porque a madeira foi tratada inadequadamente, alguns organismos xilófagos, como o fungo Lentinus lepideus, o crustáceo Limnoria tripunctata e os térmitas Coptotermes formosanus, mostram possuir alta tolerância ao creosoto. Conseqüentemente, creosotos reforçados têm sido desenvolvidos para o tratamento da madeira que será exposta em ambientes onde ocorrem estes indivíduos. 

• Creosoto reforçado com pentaclorofenol
• Creosoto reforçado com cobre
• Creosoto reforçado com arsênico

Outros creosotos reforçados:

Outros produtos são adicionados ao creosoto, principalmente para melhorar a resistência da madeira às brocas marinhas. Entre estes produtos estão o verde de malaquita, o óxido de bis(tributil-estanho) - TBTO, e alguns defensivos clorados. Significante melhora é observada no desempenho de creosotos reforçados com TBTO e inseticidas clorados.

Madeira tratada