Optiseen mittaukseen perustuva männyn sydänpuun laatuluokittelu

OPTIMI

Alkamispäivä

01.09.2018

Päättymispäivä

31.08.2020

Rahoittajat

Tiivistelmä

Kestävään biotalouteen kuuluu luonnonvarojen älykäs, tarkoituksenmukainen ja säästeliäs käyttö. Puubiomassan eri jakeiden ohjaaminen niille parhaiten sopiviin käyttökohteisiin palvelee kestävän biotalouden tavoitteita. Eri jakeiden ominaisuudet on tunnettava hyvin ja jakeet on pystyttävä erottelemaan toisistaan riittävällä tarkkuudella.

Tämän hankkeen tavoitteena on edistää arvokkaan alihyödynnetyn suomalaisen luonnonvaran, männyn sydänpuun ja sen komponenttien, tunnettuutta ja käyttöä. Tavoitteen saavuttamiseksi ja lisäarvon saamiseksi puuraaka-aineelle sitä on pystyttävä lajittelemaan eri käyttötarkoituksen mukaisiin ja mahdollisimman tasalaatuisiin ositteisiin.

Korkean uuteainepitoisuutensa vuoksi männyn sydänpuu pitää hyvin muotonsa ja on lahonkestävää. Lahonkestävyydessä, kuten myös uuteainepitoisuudessa, on kuitenkin suuri vaihtelu puutavarakappaleiden ja puuyksilöiden välillä. Lahonkestävyyden vaihtelun tiedetään liittyvän puussa olevien fenolisten uuteaineiden, stilbeenien, pitoisuuteen. Mitä enemmän uuteaineita on, sitä pitempään puutavara kestää lahoamatta.

EAKR-rahoitteisessa TUIKEPUU-hankkeessa (2015-2017) rakennettiin yhteistyössä XAMK:n 3K-tehtaan kanssa automatisoitu optinen mittalaite, jolla stilbeenien pitoisuuden mittausta voidaan huomattavasti nopeuttaa kemialliseen määritykseen verrattuna. Mittaus perustuu UV-säteilyn herättämään stilbeenien fluoresenssiin, jonka voimakkuus liittyy stilbeenipitoisuuteen. Mittaus tehdään puukappaleen pinnasta, joten kemiallisten analyysien vaatimaa näytteiden jauhamista ei tarvita. Yhteys UV-fluoresenssin ja stilbeenipitoisuuden välille osoitettiin TUIKEPUU-hankkeen aikana.

Ennen kuin laitekehitystyötä teollisia sovelluksia ja pystypuumittauksia varten edistetään, on tutkittava laitteen mittaaman UV-fluoresenssin ja näytekappaleiden lahonkestävyyden välinen yhteys. Pystytäänkö UV-fluoresenssin voimakkuuden perusteella ennustamaan puunäytteiden painohäviötä laboratoriossa tehtävässä lahotuskokeessa? Voidaanko mittaus tehdä tuoreesta puutavarasta/pystypuista vai onko mittauskohde kuivattava?

Hankkeeseen kuuluu kolme tutkimusta ja tiedonvälitystä palvelevaa työpakettia: 1) Lahotuskokeen pilotointi, 2) optisen mittauksen, lahonkestävyyden ja stilbeenipitoisuuden välisen yhteyden arviointi, 3) puun kosteuden vaikutus optiseen mittaukseen ja 4) tiedonsiirto.

Optinen mittaus tehdään halkaistun sydänpuulastun pinnasta, minkä jälkeen kappaleet altistetaan kellarisienen lahotustoiminnalle. Koska kairanlastujen puolikkaiden lahottamisesta ei ole aikaisempaa kokemusta, on optimaalisen lahotusajan määrittämiseksi tehtävä esikoe. Puukappaleiden painohäviövaihtelun havainnoimiseksi on hyvin tärkeää, että varsinainen lahotuskoe osataan keskeyttää juuri oikeaan aikaan. Sovellusten kannalta olisi erittäin toivottavaa, että puukappaleet voitaisiin mitata tuoreena ilman kuivatusta.

Koska sekä puutuotealan yrittäjien että kuluttajien tietämys männyn sydänpuun ominaisuuksista on heikko, hankkeen tavoitteena on myös asiaan liittyvä tiedonvälitys verkkosivujen, lehtiartikkelien, esitelmien ja tietotaulujen muodossa.

Tavoitteet, vaikuttavuus ja hyödyt

Hankkeen tavoitteena on edistää arvokkaan mutta alihyödynnetyn luonnonvaran, männyn sydänpuun ja sen uuteaineiden, tunnettuutta ja käyttöä. Puuraaka-aineelle saadaan merkittävästi lisäarvoa lajittelemalla se eri käyttötarkoituksien mukaisiin ja mahdollisimman tasalaatuisiin ositteisiin. Tässä hankkeessa testataan, kuinka hyvin uuteaineiden UV-fluoresenssiin perustuva optinen mittausmenetelmä soveltuu männyn sydänpuun lahonkestävyyslajitteluun.

Hankkeen päätulos on kokeellinen näyttö uuteaineiden UV-fluoresenssiin perustuvan optisen mittausmenetelmän käyttökelpoisuudesta männyn sydänpuun lahonkestävyyslajittelun toteuttamiseksi. Lisäksi yksityiskohtainen tieto tuloksista siirtyy tiedon käyttäjille eli sahatavaran ja sen lajittelulaitteiden valmistajille sekä tiedeyhteisölle. Puutuoteteollisuuden yrittäjät ja etujärjestöt sekä puutuotteiden kuluttajat saavat yleisluonteista tietoa männyn sydänpuun käytöstä ja ominaisuuksista.