|
|
|
Hankekoodi: A77416
Hankkeen nimi: PuuPiHi – Puun pintahiiltoprosessin kehittäminen
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2021 ja päättyy 30.6.2023
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3 D
Puhelinnumero: +358 40 655 0555
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.xamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Lasse Pulkkinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimusjohtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: eura.neuvonta(at)gov.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 044 571 5861
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Puumateriaalin hiiltäminen on perinteinen suojaamis- ja pintakäsittelymenetelmä. Hiiltämistä käytetään nykyään mm. julkisivuverhousmateriaalin käsittelymenetelmänä.
Tavoitteet
Puupihi-hankkeen tavoitteena on jatkokehittää aiemmassa Pintamod-hankkeessa tutkittua hiiltämismenelmää. Pintamod-hankkeen aikana tehtyjen koeajojen ja testitulosten perusteella modifiointimenetelmällä pystytään valmistamaan termisesti pintakäsiteltyjä materiaaleja, joiden ominaisuudet ovat lupaavia. Pintamod-menetelmän etuina avotulella tehtävään käsittelyyn on prosessin hallitseminen. Kehittäminen teolliseksi toteutukseksi vaatii laitteiston ominaisuuksien parantamista. Käsittelyparametrien hallinnalla (lämpötila, nopeus ja paine) varmistetaan tuotteiden käsittelyn tasalaatuisuus. Hiiltämiskäsittelyn vaikutuksesta esimerkiksi ulkoverhousmateriaalien kierrätettävyys ja uusiokäyttö paranevat verrattuna kemikaalipohjaisesti käsiteltyihin materiaaleihin. Tavoitteen saavuttamiseksi tarvitaan lisää tietoa prosessin vaikutuksesta puun materiaaliominaisuuksiin. Myös itse prosessin toteutusta täytyy kehittää.
Toimenpiteet
Hankkeen tavoitteena on kehittää puun pintahiiltämisprosessia ja tuottaa tietoa, jonka avulla pintahiiltomenetelmästä voidaan edelleen kehittää teollinen valmistusprosessi ja kaupallisia tuotteita. Tuotteiden ominaisuuksien kehittäminen ja tutkiminen ovat myös tärkeä osa toimenpiteitä. Hankkeessa toteutettava kehittämis- ja tutkimustyö on jaettu selkeisiin työpaketteihin, joiden avulla tuotetaan tutkimustietoa menetelmän puunsuojausominaisuuksista. Hankkeessa tutkitaan myös kierrätysmateriaalien käyttöä hiillettyjen tuotteiden raaka-aineena. Kierrätysraaka-ainetta hyödyntämällä voidaan pidentää alkuperäisen puumateriaalin elinkaarta ja sitoa sen sisältämä biogeeninen hiili pidemmäksi aikaa puutuotteisiin (cascading-periaate).
Tulokset
Hankkeen tuloksena saadaan toteutettua kehittyneempi, teollisen prosessin mukainen, modifiointilaitteisto perustuen käsittelyparametrien monitorointiin. Lisäksi tuloksena saadaan todennettua tietoa puun pintahiiltämisestä ja se vaikutuksesta materiaalin ominaisuuksiin. Ymmärryksen lisääntyminen perustuu puun mikro- ja solurakenteen sekä pinnan kemiallisen koostumuksen analysointiin. Hankkeen myötä selventyvät käsitellyn- sekä kierrätetyn puumateriaalin uudelleenkäytön mahdollisuudet.
Hankkeen tulokset ovat suoraan kohderyhmän hyödynnettävissä. Kohderyhmänä ovat suomalaiset mekaanisen puuteollisuuden yritykset, mm. sahatavaravalmistajat ja –jatkojalostajat, vaneri-, CLT- ja LVL-valmistajat, hirsituotevalmistajat sekä rakennusyritykset. Lisäksi tuloksia voivat hyödyntää mm. arkkitehdit, suunnittelijat, rakennusinsinöörit, rakentajat ja käyttäjät.
Hankkeen varsinaiset kohderyhmät ovat suomalaiset mekaanisen puuteollisuuden yritykset: sahatavaravalmistajat ja –jatkojalostajat, vaneri-, CLT- ja LVL-valmistajat, hirsituotevalmistajat sekä rakennusyritykset.
Hankkeen välilliset kohderyhmät ovat arkkitehdit, suunnittelijat, rakennusinsinöörit, rakentajat ja käyttäjät.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 165 626
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 163 836
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 180 120
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 178 195
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Mikkelin
Kunnat: Mikkeli
Jakeluosoite: Teollisuuskatu 3-5
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
Suunniteltu: 1, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 3 | 5 |
| Puun käytön lisääminen ulkokäyttökohteissa. Käsittelymenetelmällä tuotetaan ympäristöystävällisiä puutuotteita ilman kemikaaleja. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 5 | 5 |
| Puumateriaalin käytön lisääminen sitoo hiiltä. Pidennetään puutuotteiden käyttöikää pintamodifioinnilla. Käsittelyn jälkeen materiaalia on oletettavasti helppo kierrättää | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 6 | 7 |
| Pinnalta hiilletty puu toimii pitkäaikaisena hiilinieluna. Käsittelyprosessissa ei käsitellä haitallisia kemikaaleja eikä siinä synny haitallisia jätteitä. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 5 | 5 |
| Pinnan modifiointi tapahtuu lämpöenergian avulla, muita prosessimateriaaleja ei tarvita. Käsittelyprosessissa ei synny haitallista kiinteää tai nestemäistä jätettä. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 1 | 1 |
| Prosessia on mahdollista toteuttaa uusiutuvilla energialähteillä tuotetulla energialla. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 7 | 8 |
| Hanke mahdollistaa uuden prosessin käyttöön ottamisen alueen yrityksissä. Menetelmän käyttöön ottaminen ei vaadi suuria investointia. Alueella on paljon puutuoteteollisuuteen liittyvää yritystoimintaa | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 2 | 4 |
| Hankkeen vaikutuksesta palveluiden tarjoamismahdollisuudet kasvavat. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 3 | 2 |
| Hankkeella mahdollisuus liiketoimintojen edistämiseen alueellisesti. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Hanke on sukupuolineutraali. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Kulttuuriympäristö | 5 | 5 |
| Uusien tuotteiden mahdollistamat arkkitehtoniset ratkaisut | ||
| Ympäristöosaaminen | 4 | 3 |
| 3 Lisätään ymmärrystä puun käytöstä ja ympäristövaikutuksista | ||
Hankkeessa toteutettu kehittämis- ja tutkimustyö oli jaettu yhdeksään työpakettiin. Toimenpiteet jakautuivat pintahiiltomenetelmän ja -laitteiston kehittämiseen sekä testiympäristöjen kehittämiseen ja käsiteltyjen materiaalien testaamiseen. Käsittelylaitteiston kehittämistä ohjasi tarve saada laitteistosta sellainen, että sillä voitaisiin varmatoimisesti pintahiiltää erilaisia puutuoteteollisuustuotteita. Käsiteltyjen materiaalien testaamiseen käytettiin standardin mukaisia sekä sovellettuja testejä. Hankkeen tuloksena saatiin toteutettua kehittyneempi, teollisen prosessin mukainen pintahiiltämislaitteisto, joka soveltuu myös monimuotoisille kappaleille. Lisäksi tuloksena saatiin todennettua tietoa puun pintahiiltämisestä ja menetelmän vaikutuksesta materiaalin ominaisuuksiin sekä rakennettua luonnollisen säärasituksen testiympäristö.
Testaus- ja tutkimustyön tuloksena saatiin uutta todennettua tietoa hiilletyn pinnan fotokemiallista hajoamisesta niin keinovanhennustesteissä kuin luonnollisen vanhentamisen kokeista. Samalla saatiin lisätietoa eri vanhennusmenetelmien korrelaatiosta keskenään. Keinotekoisia vanhennuksia toteutettiin Xenon-säärasituskaapissa sekä sovelletussa UV testissä. Luonnollinen säärasitus toteutettiin kenttäkokeilla neljällä eri kentällä; Mikkelissä, Bordeauxissa, Tacuarembóssa sekä Rochassa. Kaksi viimeisintä testikenttää sijaitsee Uruguayssa ja Bordeaxin kenttä Ranskassa. Kenttäkokeiden toteuttamista varten Mikkeliin rakennettiin testiympäristö. Testiympäristö käsittää näytetelineet ja UVA-ja UVB-pyranometrit sekä sää-aseman. Anturit ja sää-asema on kytketty lähiverkkoon säätietojen siirtämistä, tallentamista ja analysointia varten. Testiympäristö mahdollistaa muun muassa EN 927-3 standardin mukaisten testien toteuttamisen. Säätestien tulosten perusteella pintahiilletyt ja öljytyt kappaleet kestävät säärasitusta öljyämättömiä kappaleita paremmin. Vedenimeytymätestien avulla selvitettiin kappaleiden pinnalla olevan hiilikerroksen sekä öljytyn hiilikerroksen vaikusta vedenimeytymiseen materiaaleihin. Tulosten perusteella öljytty pinta estää vedenimeytymistä paremmin kuin öljyämätön. Öljyämisen ansiosta hiillettyjen kappaleiden käsiteltävyys paranee, sillä hiilipinnasta tulee tahraamaton eikä se lohkeile irti kuten öljyämätön hiilikerros. Lisäksi hankkeessa saatiin aikaan testaustuloksia pintahiillettyjen materiaalien palo-ominaisuuksista kartiokalorimetri- ja SBI-testeissä (single burning item). Kartiokalorimetrejä toteutettiin Mikkelissä, Materiaalitekniikan laboratoriossa sekä ostopalveluna MeKa-tutkimuslaboratoriossa Latviassa. SBI-testit tehtiin MeKassa. Testitulosten perusteella käsittelyllä ei saavuteta paloluokkaa B. Materiaaleja ei käsitelty palonsuoja-aineella. Hankkeen myötä on myös selventynyt käsitellyn- sekä kierrätetyn puumateriaalin uudelleenkäytön mahdollisuudet pintahiiltämismenetelmää hyödyntäen sillä hankkeessa tutkittiin myös kierrätysmateriaalien käyttöä hiillettyjen tuotteiden raaka-aineena. Kierrätysraaka-ainetta hyödyntämällä voidaan pidentää alkuperäisen puumateriaalin elinkaarta ja sitoa sen sisältämä biogeeninen hiili pidemmäksi aikaa puutuotteisiin (cascading-periaate). Materiaalitestauksesta saatuja tuloksia voidaan hyödyntää hiilletyn materiaalin käytön lisäämiseksi esimerkiksi ulkokäyttökohteissa.
Hankkeen tuloksia voidaan myös hyödyntää pintahiiltomenetelmän kehittämisessä ja kaupallistamisessa. Lyhyen aikavälin vaikutuksena saatiin tutkittua tietoa käsittelymenetelmän puunsuojaamisominaisuuksista sekä tietoa prosessiparametrien vaikutuksista käsiteltävään materiaaliin. Pitkän aikavälin vaikutuksia ovat helposti kierrätettävän ja uusiokäytettävän raaka-aineen mahdollistama etusijajärjestyksen noudattaminen; materiaali säilyy sille suunnitellussa alkuperäisessä mahdollisimman pitkää, jonka jälkeen se on vielä kierrätettävissä. Hankkeen tulokset ovat suoraan kohderyhmän hyödynnettävissä. Kohderyhmänä ovat suomalaiset mekaanisen puuteollisuuden yritykset, kuten sahatavaravalmistajat ja –jatkojalostajat, vaneri-, CLT- ja LVL-valmistajat, hirsituotevalmistajat sekä rakennusyritykset. Lisäksi tuloksia voivat hyödyntää mm. arkkitehdit, suunnittelijat, rakennusinsinöörit, rakentajat ja loppukäyttäjät.