Puun lahonkestävyyden
tutkimus ja jalostus
Anni Harju ja Martti Venäläinen
Luonnovarakeskus
Punkaharju
Karelia AMK 27.4.2015
1
© Luonnonvarakeskus
Puurakenteen sään- ja lahonkestävyys
Esityksen sisältö:
- puurakenteen elinkaari, säärasitus ja
lahoaminen
- puun elinkaarta jatkavien toimenpiteiden
testaus
- luontainen sydänpuu kestävien puutuotteiden raaka-aineena
© Luonnonvarakeskus
© Luonnonvarakeskus
Puun hajoaminen
• Puun ja veden liitto on erottamaton
• Puu hajoaa luonnossa
– vaatii vettä, happea ja lämpöä
– esim. kylmässä ja hapettomassa ei lahoamista
© Luonnonvarakeskus
Puun hajoaminen
• Kuivumisen ja kostumisen vaihtelu aiheuttaa
puutavarassa muodonmuutoksia ja halkeilua
– puun uuteaineet tai puun modifiointi voivat poistaa/heikentää
vedenimemiskykyä
• Kuiva puu ei lahoa koskaan
– aurinko kuluttaa kuivaakin puuta
© Luonnonvarakeskus
Laholajit
Ruskolaho
- aiheuttajat ovat kantasieniä, esim. kellarisieni
- puuaines muuttuu tummanruskeaksi ja hauraaksi
- havupuissa, rakennuksissa
Valkolaho
- aiheuttajat ovat kantasieniä
- puu muuttuu pehmeäksi ja kuituiseksi
- lehtipuissa, luonnossa, (energiapuupinossa)
- Soft-rot – ”märkämätä”
- aiheuttajat ovat bakteereita, sädesieniä, vaillinaissieniä
- toiminta ilmenee jatkuvassa maa- ja vesikosketuksessa
Homehtuminen ja sinistyminen ovat eri asia kuin
lahoaminen!
© Luonnonvarakeskus
© Luonnonvarakeskus
Puun käyttö kosteudelle altistuvissa
rakennuskohteissa
Lahonkestävää puutavaraa tarvitaan ulkokäyttöön ja
muihin kostuviin kohteisiin
Muinoin:
kestävän puulajin sydänpuu
Sittemmin:
supertehokkaat metallikyllästeet
Tänään:
ympäristöön sopivat kemikaalit
puun rakenteen ja kemian
muokkaus
kestävien puulajien sydänpuu
(mänty, lehtikuusi)
6.11.
2015
8
© Luonnonvarakeskus
Puutavaran lahonkestävyyden
testaaminen Lukessa
− Uudet kyllästysaineet ja modifikaatiomenetelmät
on testattava ennen käyttöönottoa
− Nopea kestävyyden testaaminen olisi toivottavaa
− Tarvitaan asiantuntijaosaamista
− Luke tarjoaa asiantuntijapalveluja puun pitkäaikaiskestävyyden testauksen suunnitteluun sekä vakioituja ja räätälöityjä testejä
niitä tarvitseville toimijoille
© Luonnonvarakeskus
EN252 Maakosketuskoe
Maakosketuskoe ulkokentällä kestää vähintään 5 v.
Testaus taivutuslaitteella
© Luonnonvarakeskus
ENV807 Multalaatikkokoe
Sisätiloissa lämpimissä (27°C) ja kosteissa ”multapurkeissa” 32 vk. Koekappaleiden lahonkestävyys määritetään painohäviön perusteella.
© Luonnonvarakeskus
Lahotuslaatikkokoe
Maakosketuskoe erikoisvalmisteisessa, kostealla mullalla täytetyssä lämpölaatikossa. Testauskappaleet on räätälöity lujuusmittauslaitteeseen sopiviksi. Testaus kestää > 20 vk.
© Luonnonvarakeskus
Männyn sydänpuu luomukestopuutako?
13
© Luonnonvarakeskus
In vitro lahotuskoe
− Nopeutettu lahotuskoe laboratoriossa, ruskolahoa aiheuttavat sienet Coniophora puteana, Gloeophyllum trabeum,
Rhodonia placenta
− Lahonkestävyyttä mitataan lahotuskokeen aikana puukappaleessa tapahtuvan painohäviön perusteella
− Olemme tutkineet lähinnä mäntypuuta
© Luonnonvarakeskus
15
© Luonnonvarakeskus
Lahonkestävyys: Puun sisällä on vaihtelua
Kuvat M. Venäläinen
Lahotuskoe
VTT:ltä ostopalveluna
Painohäviö, %
35
30
25
20
Mänty
15
172 v.
10
5
6 vk.
koe
0
Pintapuu
Sapwood
16
Ulompi
sydänpuu
Outer sydänpuu
heartwood Sisempi
Inner heartwood
© Luonnonvarakeskus
Lahonkestävyys: Puiden välillä on vaihtelua
Kuva M. Venäläinen
Männyn
sydänpuu
Lahotuskoe
VTT:ltä ostopalveluna
Puita (lukumäärä) .
90
80
70
N = 413
ka = 33 %
h2 = 0.32
60
50
40
30
20
10
0
8 vk.
koe
17
6.11.2015
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
35 v.
Painohäviö (%)
17
6.11.2015
© Luonnonvarakeskus
Stilbeenit
Pinosylviini
5-[(E)-2Phenylethenyl]benzene1,3-diol
Pinosylviini
monometyyli
eetteri
(E)-3,5-Stilbenediol
trans-3,5Dihydroxystilbene
18
© Luonnonvarakeskus
Uuteainepitoisuuden ja lahonkestävyyden välinen yhteys
männyn sydänpuussa
60
N = 40
Painohäviö, % .
50
r = - 0.85
40
p < 0.001
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
PS+PSM, mg/g
6.11.2015
© Luonnonvarakeskus19
Experiment: Leppävirta, 309/2, results from Leinonen & al. 2008)
6.11.
2015
20
© Luonnonvarakeskus
Männyn sydänpuu – säilyvä puu
- lahonkestävyyttä voidaan mitata useilla suorilla ja
epäsuorilla menetelmillä
- sydänpuun kohtalaisen hyvä lahonkestävyys on
uuteaineiden, ensisijaisesti fenolisten stilbeenien,
ansiota
- uuteainepitoisuudessa ja lahonkestävyydessä on
suuri luontainen vaihtelu rungon sisällä ja
runkojen välillä
- runkojen välinen vaihtelu on suurelta osin perinnöllistä eli kasvuympäristön vaikutus on vähäinen
21
© Luonnonvarakeskus
Männyn sydänpuu – säilyvä puu
Sydänpuun tarjoamat mahdollisuudet:
- hakataan ja jalostetaan se sydänpuutavara
(sahatuottoisena), mikä metsistä on saatavilla
- tasoitetaan luontaista vaihtelua lajittelulla ja annetaan lajitelmille “tuoteseloste”
- vaikutetaan metsänviljelyaineiston jalostuksen
kautta tulevaisuuden mäntymetsien sydänpuun
laatuun
22
© Luonnonvarakeskus
Männyn sydänpuu – säilyvä puu
Kehitys- ja tutkimustarpeita:
- tarvitaan liukuhihnanopeudella toimiva, suhteellisen
luotettava stilbeenipitoisuuden mittari
- Voisipa samaa mittaria käyttää puutavaran
lajitteluun, jalostusaineiston seulontaan ja
tutkimukseen!
- Saadaanko pinosylviinin tuottokyvyn jalostuksessa
bonuksena taimille myös parempi sieni- ja hyönteistuhojen kestävyys?
23
© Luonnonvarakeskus
Männyn sydänpuun uuteaineiden tehokas mittaus
ainespuun jalostuksen tueksi,
TUIKEPUU
Tausta
• Männyn sydänpuu on arvokas uusiutuva luonnonvara
• Luontaiset uuteaineet, stilbeenit, suojaavat sitä
lahoamiselta
• Uuteainepitoisuus vaihtelee puuyksilöiden välillä
Tavoitteet
• Projektin tuloksena valmistuu laitteisto puun kemiallisten laatuominaisuuksien optista mittaamista varten
Tulosten hyödyntäminen
• Mittausteknologian käyttöönotto metsänjalostuksen
apuvälineenä sekä männyn sydänpuutavaran lajittelussa
Rahoitus
24
© Luonnonvarakeskus
Kuva: Kean-Jin Lim
Kiitos
25
© Luonnonvarakeskus