Pressurized hot water extraction as a modification method for solid wood

Julkaisun otsikon käännös: Kuumavesiuutto kiinteän puun modifiointimenetelmänä

Suvi Kyyrö

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kuumavesiuuttossa (HWE) puuta käsitellään kuumassa vedessä, joka pidetään paineen avulla nestemäisessä olomuodossa. HWE-käsittely mahdollistaa hemiselluloosapohjaisten hiilihydraattien uuttamisen ja puumateriaalin käsittelyn samanaikaisesti, mutta ei paranna merkittävästi materiaalin ominaisuuksia verrattuna lämpökäsittelyyn, jota on perinteisesti käytetty kestävän puutavaran tuotannossa. Ratkaisujen löytyminen rajoitteisiin mahdollistaisi uusien menetelmien hyödyntämisen puutuotteiden kehityksessä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin HWEkäsittelyn vaikutuksia erikokoisiin puunäytteisiin eri uutto-olosuhteissa. Työssä tutkittiin sekä puun koon vaikutuksia että tärkeitä materiaaliominaisuuksia kuten hygroskooppisuutta ja vastustuskykyä sienten aiheuttamia vahinkoja vastaan. Tavoitteena oli edistää HWE-käsitellyn puun ominaisuuksien tuntemusta ja arvioida ominaisuuksien taustalla olevia mekanismeja. Tutkimukset osoittivat, että puun koosta aiheutuvat erot HWE-käsittelyn tehokkuudessa johtuivat pääasiassa vesi- ja asetoniliukoisten hajoamistuotteiden suuremmasta määrästä isommissa puunäytteissä. Vesiliukoiset hajoamistuotteet kertyivät puun pintakerrokseen, josta ne pystytään poistamaan vesiliuotuksella tai pintakerroksen höyläyksellä. Kummankin menetelmän osoitettiin parantavan HWE-käsitellyn puun kykyä vastustaa homesienten aiheuttamaa värjäytymistä. Ennen ensimmäistä kuivattamista vesikyllästetyn puun mitat eivät muuttuneet merkittävästi HWE-käsittelyn seurauksena, koska käsittelyn aikana hajonneet komponentit korvaantuivat vedellä. Kyllästetyt mitat kutistuivat selvästi ensimmäisen kuivauksen ja uudelleenkyllästyksen seurauksena. Pidempi uuttoaika tehosti puun soluseinien uudelleenturpoamisen rajoittumista. Puun vapaiden hydroksyyliryhmien määrä mitattiin massan alenemasta, joka aiheutuu deuteroitujen näytteiden reprotonoimisesta. Tulokset osoittivat, että ensimmäisen kuivauksen aiheuttamat muutokset eivät liity ainoastaan vapaiden sorptioryhmien määrän vaihteluihin. Koska HWE-käsittelyn aikana soluseiniin muodostuva tila sulkeutuu osittain ensimmäisen kuivatuksen seurauksena eikä avaudu kokonaan uudelleenturvotuksen seurauksena, modifiointiaineiden diffuusiota ja esterifiointia testattiin mahdollisuutena parantaa HWE-käsitellyn puun ominaisuuksia. Esterifiointi ja keinotekoinen paisuttaminen toteutettiin onnistuneesti, mutta käsitellyn puun lahoamiskestävyys vaihteli testattujen lahottajasienilajien välillä. Tämän väitöskirjan tulokset tarjoavat uusia näkemyksiä HWE-käsitellystä puusta sekä mahdollisista lähestymistavoista, joilla voidaan lisätä käsitellyn puun mittapysyvyyttä ja vastustuskykyä sienten aiheuttamia vahinkoja vastaan. Tämä väitöskirja myös pohjustaa tulevia tutkimuksia HWE-käsittelyn puun ominaisuuksista.
Julkaisun otsikon käännösKuumavesiuutto kiinteän puun modifiointimenetelmänä
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Rautkari, Lauri, Vastuuprofessori
  • Altgen, Michael, Ohjaaja
  • Belt, Tiina, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1416-4
Sähköinen ISBN978-952-64-1417-1
TilaJulkaistu - 2023
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • kestävyys
  • lämpökäsittely
  • hydrolyysi
  • puun ja veden vuorovaikutus
  • puun modifiointi

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Kuumavesiuutto kiinteän puun modifiointimenetelmänä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä