Projekti / Programi
Premazi iz utekočinjenega lesa
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.01.02 |
Biotehnika |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Lesarstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Raziskovalci (15)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
28502 |
dr. Franc Budija |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Mladi raziskovalec |
2009 - 2010 |
0 |
| 2. |
03439 |
dr. Peter Bukovec |
Kemija |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 3. |
16256 |
dr. Romana Cerc Korošec |
Kemija |
Raziskovalec |
2009 |
0 |
| 4. |
29824 |
dr. Samo Fišinger |
Fizika |
Raziskovalec |
2009 |
0 |
| 5. |
20691 |
dr. Petra Grošelj |
Interdisciplinarne raziskave |
Raziskovalec |
2010 |
0 |
| 6. |
19106 |
dr. Miha Humar |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 7. |
29227 |
dr. Mirko Kariž |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 8. |
30737 |
Matija Kranjc |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Mladi raziskovalec |
2009 - 2011 |
0 |
| 9. |
17846 |
Borut Kričej |
|
Tehnični sodelavec |
2009 - 2012 |
0 |
| 10. |
13400 |
dr. Leon Oblak |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 11. |
20386 |
dr. Matjaž Pavlič |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 12. |
00395 |
dr. Marko Petrič |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Vodja |
2009 - 2012 |
0 |
| 13. |
05248 |
dr. Franc Pohleven |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 14. |
16382 |
dr. Milan Šernek |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 15. |
19719 |
dr. Črtomir Tavzes |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Raziskovalec |
2010 - 2012 |
0 |
Organizacije (2)
Pomen za razvoj znanosti
Izvedba projekta je delno osvetlila reakcije utekočinjanja izbranih ligno-celuloznih snovi, ki so bile dokaj slabo raziskane. Tako smo v hlapnih produktih reakcije identificirali levulinsko kislino, ter prisotnost furfurala in dioksana. Še slabše je bilo poznano zamreženje z reagenti in še posebej samozamreženje utekočinjenih zmesi ligno-celuloznih snovi. Dokazali smo, da prispeva nezreagiran dietlien glikol (DEG) najmanj 40 % vseh razpoložljivih hidroksilnih skupin v lesu, če je bil le-ta utekočinjen z DEG. Odkrili smo, da ima izpostavitev utekočinjenega lesa, iz katerega smo odparili reakcijsko topilo, za 24 ur temperaturi 130 °C za posledico samozamreženje produkta. Novo nastali biopolimer je najverjetneje mreža polieter/ester. Odkritje sposobnosti samozamreževanja utekočinjenega lesa brez DEG predstavlja pomembno novost, saj bi lahko s tem produktom samostojno pripravili biopolimerna lepila ali premaze. Po do sedaj znanih literaturnih podatkih so utekočinjeni les vedno uporabljali le kot eno od komponent za pripravo večkomponentnih sistemov (poliuretani, poliepoksidi, poliestri). Ugotovili smo tudi, da je delno zamrežena utekočinjena topolovina, ki smo jo pripravili z reakcijo v glicerolu ter nato prebitka le-tega nismo odstranili iz reakcijske zmesi, najverjetneje mreža polieter ketonov z določenim deležem aromatskih spojin. Zanimivo odkritje je tudi možnost uporabe produkta reakcije med glicerolom in žveplovo kislino, brez dodanega lesa. Sestavo utekočinjenih zmesi ter procese tvorbe veziv (zamreženje in samozamreženje) smo raziskali z izbranimi fizikalno-kemijskimi metodami. Nekatere od teh metod smo prvič uporabili na področju utekočinjanja lesa, kar je prispevalo k spoznanjem s področja instrumentalnih metod.
Originalen prispevek k znanosti na področju lesarstva predstavljajo tudi raziskave možnosti utekočinjanja z anorganskimi zaščitnimi sredstvi (CCB) onesnaženega (zaščitenega odpadnega) lesa. Iz lesa, impregniranega z borovimi zaščitnimi pripravki in utekočinjenim lesom se je izpralo manj bora kot iz lesa, zaščitenega s komercialnimi pripravki na osnovi borovih spojin. Problem zmanjšanja izpirljivosti bora iz les predstavlja pomemben izziv, in rezultati projekta pomenijo pozitiven prispevek k omilitvi izpirljivosti zaščitnih pripravkov na osnovi bora. Vzpodbudni so tudi rezultati raziskav za zmanjšanje izpirljivosti Cu iz zaščitenega lesa, v kombinaciji z utekočinjenim lesom. Kot so pokazali rezultati raziskav, pa utekočinjenega lesa, ki vsebuje ostanke biocidov, zaradi premajhne učinkovitosti ni primerno uporabljati kot zaščitno sredstvo za les.
Raziskovali smo tudi možnosti uporabe utekočinjenega lesa za pripravo lepil za les. Osvetlili smo vpliv vrednosti pH na strižno trdnost novih lepil. Strižna trdnost spojev, zlepljenih s kislim utekočinjenim lesom se med izpostavitvijo standardnim klimatskim pogojem ni zmanjšala, kar predstavlja napredek oz. prispevek k razvoju znanosti na področju lepljenja z utekočinjenim lesom.
Velika pomanjkljivost premazov za les iz utekočinjenega lesa je njihova zelo temna barva. Poskusi razbarvanja utekočinjenih zmesi in premazov pa so pokazali, da je možno iz utekočinjenega lesa izdelati tudi premaze svetlejših odtenkov. Po našem poznavanju je tudi to novost na področju raziskav utekočinjenega lesa.
Projektne raziskave so bile vpete v znanstveno sodelovanje z mednarodnimi ustanovami iz različnih držav v okviru bilateralnih projektov (Proteus – s Francijo, Slovensko – finski projekt) in mednarodnih akcij (COST FP1006), kar pomeni krepitev mednarodnega raziskovalnega prostora na področju utekočinjanja lesne biomase in uporabe utekočinjenega lesa.
Pomen za razvoj Slovenije
Za utekočinjanje biomase smo uporabljali dietilen glikol (DEG), etilen glikol, polietilen glikol in tudi glicerol. Glicerol je stranski produkt pri proizvodnji biodizla, pridobljen iz obnovljivih virov in bi tako njegova povečana uporaba prispevala k zmanjšanju onesnaženja okolja s snovmi, ki so derivati naftne industrije. Povečanje uporabe glicerola zaradi utekočinjanja biomase bi imelo kot pozitivno posledico tudi izdelavo produktov z višjo dodano vrednostjo iz industrijskega ostanka. Uporaba do sedaj slabo izkoriščenih lesnih ostankov in/ali odpadkov bi prispevala k trajnostnemu razvoju Slovenije ter k omilitvi problema globalnih klimatskih sprememb.
Predvidevamo, da bi izdelava novih materialov iz biomase lahko potekala na obratih primarne predelave lesa ali v drugi industriji, kjer nastajajo večje količine lesnih ostankov/odpadkov. Omenjeni obrati so pretežno v ruralnem okolju, zato bi aplikacija rezultatov projekta lahko prispevala k uravnoteženemu regionalnemu razvoju naše države.
Dodatno smo ugotovili, da bi glicerol, ki reagira samo z žveplovo kislino, brez lesa, tudi lahko uporabili za pripravo samozamreženih polimerov. Na tem področju se tako odpirajo povsem nove možnosti uporabe naravnih obnovljivih virov. Če pa uporabljamo DEG in ga pred samozamreženjem odstranimo iz zmesi z odparjevanjem, bi ga bilo možno ponovno uporabiti za reakcije utekočinjanja lesa, kar prispeva k ekonomičnosti postopka.
Najmanj 40 % vseh razpoložljivih hidroksilnih skupin v utekočinjenem lesu (UL) pripada nezreagiranemu topilu za solvolizo (DEG). Z uporabo UL brez nezreagiranega DEG lahko občutno znižamo porabo druge komponente pri pripravi zamreženih polimerov, kar ima lahko pozitivne ekonomske posledice.
V odparjenem DEG smo dokazali prisotnost levulinske kisline. Levulinsko kislino lahko uporabimo za sintezo najrazličnejših kemikalij, kar pomeni, da smo pokazali na možnost pridobivanja nove surovine iz obnovljivega vira. V hlapnih produktih reakcij utekočinjanja različnih tipov biomase z DEG in glicerolom smo potrdili prisotnost furfurala, dioksana in DEG. Tudi furfural lahko uporabimo za nadaljnjo sintezo novih spojin.
Iz v glicerolu utekočinjene topolovine in produkta reakcije glicerol – žveplova kislina smo tvorili nove površinske sisteme Uporabnost teh premazov vidimo v površinski obdelavi lesenih izdelkov, ki bi se zaenkrat uporabljali v interieru. Poskusi so tudi pokazali uporabnost utekočinjenih zmesi za izdelavo lepil. Novi premazi in lepila na osnovi naravnih obnovljivih virov lahko prispevajo k razširitvi proizvodnih programov naših proizvajalcev in tako povečajo njihovo konkurenčnost.
Z anorganskimi onesnažili (CCB) kontaminiran odslužen les predstavlja poseben naravovarstveni in ekonomski izziv, saj je njegovo skladiščenje na posebnih deponijah drago, sežiganje v pečeh z električno filtracijo onesnaževal pa je z vidika energetske bilance skorajda nesmiselno. Eden od ciljev projekta je bil utekočinjanje tega lesa ter inaktivacija anorganskih onesnažil z vključitvijo v nove polimerne mase ali njihova izločitev iz utekočinjenih zmesi. Rezultati na tem področju so obetajoči, tako da bi lahko prispevali k okoljsko sprejemljivem ravnanju z onesnaženim odpadnim lesom.
Raziskave uporabe UL na področju zaščite lesa so pokazale dobre rezultate pri zmanjšanju problema izpirljivosti borovih zaščitnih pripravkov iz zaščitenega lesa. Rezultati bi lahko tako prispevali k razvoju novih zaščitnih sredstev za les na osnovi neškodljivih spojin bora, ki se bodo iz lesa manj izpirala, to pa pomeni potencialno razširitev proizvodnega asortimana naših proizvajalcev zaščitnih sredstev za les ter prispevek k varovanju okolja.
Ugotovili smo tudi, da je možno razen lesa utekočinjati tudi druge vrste biomase, npr. celulignin, ki je ostanek iz proizvodnje tanina. Na ta način razširjamo možnosti uporabe do sedaj skoraj neuporabnega odpadka oz. ostankov (razen za kurjenje) z le majhno vrednostjo za proizvode z bistveno višjo dodano vrednostjo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
