Zaščita lesa: Obstajajo tudi glive, ki les ščitijo

S prof. dr. Andrejo Kutnar smo se pogovarjali o do okolja prijaznih smernicah na področju zaščite lesa in drugih vidikih trajnostne uporabe lesa in njegovih sestavin. Izolski raziskovalni inštitut InnoRenew CoE, ki je bil ustanovljen leta 2017, je neodvisni raz­iskovalni inštitut za raziskave in inovacije na področju obnovljivih materialov in zdravega bivalnega okolja. V sklopu mednarod­nih projektov se posveča tudi trajnostni uporabi lesa in do okolja prijaznim tehnologijam za njegovo zaščito.

V katero smer gredo vaše raziskave novih pristopov k zaščiti lesa pred vplivi okolja?

V svetu in znanosti iščemo načine, ki ne vključujejo uporabe fosilnih virov in/ali težkih kovin. Do konca 19., ponekod še do sredine 20. stoletja so strokovnjaki ščitili les s konstrukcijskimi rešitvami. Zdaj ta znanja prinašamo nazaj v prakso, hkrati pa iščemo načine, kako zaščititi les z biopremazi. Ravno to je področje, ki mu na inštitutu namenjamo največ pozornosti. Raziskovalka Anna Sandak se denimo osredotoča na razvoj premazov za les in druge materiale iz gliv (plesni), za katere vemo, da lesa ali drugih materialov ne napadajo in poškodujejo. Te plesni na površini premazanega materiala zasedejo mesta, na katerih bi se sicer lahko naselile glive razkrojevalke lesa in ga začele razgrajevati. V enem od raziskovalnih projektov pa denimo ugotavljamo, kako uporabiti ekstrakte iz drevesne skorje v premazih za les kot zaviralce ognja in v številne druge namene.

Katere so ključne spojine v drevesni skorji, ki bi jih bilo mogoče uporabiti?

Drevesna skorja je izredno bogata s polifenoli, terpeni, različnimi smolami, saponini in drugimi, tudi zelo vodoodbojnimi snovmi. Če poznamo razporeditev njihovih količin v skorji drevesnih vrst, jih lahko uporabimo kot pomemben vir spojin naravnega, obnovljivega izvora. Poudarila bi, da je izred­nega pomena, kako z drevesno skorjo ravnamo od živega drevesa do proizvodnje teh kemikalij. Treba jo je odstraniti ob pravem času in jo ustrezno skladiščiti ter predelati. V raziskovalni sferi je bilo narejeno že mnogo raziskav in na voljo je veliko znanja. Po drugi strani pa je industrijska raba še v povojih.

Na inštitutu začenjamo nov raziskovalni projekt, katerega cilj je uporabiti smrekovo in brezovo lubje kot vir za razvoj novih kompozitov na osnovi skorje ter pripravkov za obdelavo lesa za lesene gradbene materiale. Natančneje, polifenole in druge ekstrakte iz skorje bomo uporabljali kot sestavine v zaščitnih premazih za les, kot zaviralce ognja, absorbente za hlapne organske spojine in vezivne dodatke v novih biološko razgradljivih polimernih kompozitih.

Raziskave že vsaj dve desetletji potekajo na več drevesnih vrstah, najbolj intenzivno na tistih, ki jih industrija največ uporablja. V našem primeru gre za smrekovino, ki je v Sloveniji v primerjavi z drugimi vrstami lesa predelamo največ, in brezovino, ki je ena najbolj industrijsko zastopanih vrst v Skandinaviji in baltiških državah. Zdaj se drevesna skorja v industrijski predelavi lesa obravnava pretežno kot odpadek, zato iščemo načine, da bi te ogromne količine (nekaj milijonov ton na leto samo v EU) koristno uporabili.

Poleg tega se bolj intenzivno proučujejo še tiste vrste, za katere se je doslej pokazalo, da vsebujejo bolj »zanimive« spojine, takšne, ki bi na trgu lahko dosegle najvišje cene, kot na primer hrastovina (še posebno hrast plutovec), orehovina in druge.

Raziskujete tudi zaščito lesa pred lesnimi škod­ljivci v morskem okolju. Za katere škod­ljivce gre in kateri glavni postopki za zaščito lesa se pri tem uporabljajo?

Najagresivnejši evropski morski lesni škod­ljivci (MLŠ) so mehkužci iz družin Teredinidae (npr. ladijska svedrovka) in Pholadidae ter raki družin Limoriidae (npr. lesna mok­rica), Sphaeroma in Chelura. Druge skupine organizmov povzročajo le površinske poškodbe potopljenega lesa in objektov ne ogrožajo pomembneje. Ker kar nekaj vrst bolje uspeva v toplejših vodah, je zelo verjet­no, da se bo njihova aktivnost v prihodnosti zaradi globalnega segrevanja še povečevala. Prav tako že opazujemo geografsko širitev življenjskega prostora MLŠ, ki sicer navadno raje živijo v bolj slanih vodah, v zadnjih desetletjih pa ugotavljamo, da prenesejo tudi nižje koncentracije soli. Tako danes preživijo celo v okoljih, kot je Baltsko morje.

Za odvračanje napada MLŠ in/ali za popravilo posledic so že ali pa še uporabljajo različne vrste ovojev, fizičnih preprek ter kemičnih biocidov oz. zaščitnih sredstev za les. Les ščitijo z omejevanjem dostopa kisika, preprečevanjem naselitve ličink ali pa lesnim sestavam povrnejo strukturno čvrstost. Stopnja in načini ogroženosti z MLŠ se v Evropi močno razlikujejo glede na geografsko lokacijo obalnih voda. Še več, direktive EU pri lesu, ki je namenjen za gradnjo objektov v morskem okolju, omejujejo uporabo uveljavljenih in preizkušenih zaščitnih sredstev, kot so kreo­zot ali baker-krom-arzen.

Ker pa les kot material iz obnovljivega vira cenimo kot gradbeni material, bi mu morali dati prednost tudi pri uporabi v morskih okol­jih. Raziskave, s katerimi bi izboljšali trajnost na lesu temelječih materialov v morskih okoljih, so zato zelo pomembne, saj moramo razviti alternativne postopke za zaščito, ki bodo učinkoviti, cenovno dostopni in okoljsko sprejemljivi. Na InnoRenew CoE tako proučujemo postopke kemijske modifikacije lesa in uporabo naravnih zaščitnih sredstev, npr. uporabo ekstraktov iz stranskih tokov predelave lesa, denimo izcedne vode iz sušilnic lesa, v katerih najdemo vrsto za ta namen obetavnih kemikalij.

Katere vrste lesa so uporabne pri gradnji hiš, izdelavi fasade, opremljanju bivalnih prostorov, na vrtu, pri stavbnem pohištvu?

Poznavanje lesa in njegovega obnašanja v različnih klimatskih razmerah nam omogoča, da tako rekoč iz poljubne vrste naredimo material, ki ga lahko uporabimo pri gradnji hiš, oblikovanju notranjih prostorov, na vrtu ali v kopalnici. To dosežemo z modifikacijo lesa, čemur na inštitutu namenjamo veliko pozornosti. Kot primer naj navedem postopek zgoščevanja lesa, s katerim povečamo gostoto lesa, npr. topolovine, in s tem omogočimo uporabo nizkokakovostnega lesa v zahtevnih konstrukcijskih elementih. Na tem področju imamo tudi evropski patent v sodelovanju z avstrijskim podjetjem Meta­dynea: v postopku smo pred zgoščevan­jem lesu dodali snov, ki preprečuje, da bi se po zgoščevanju sčasoma spet »razširil«. Z že prej omenjenimi domiselnimi konstrukcijskimi rešitvami in uporabo široke palete drugih inženirskih postopkov (lepljenje, vklapljanje v kompozite, premazovanje, obdelava s plazmo itn.) in modifikacijo lesa lahko les pripravimo za dolgotrajno uporabo v praktično vseh klimatskih razmerah in za vse namene.

Kako daleč je razvoj omenjenih tehnologij, jih bomo kmalu lahko uporabljali?

Ena novejših do okolja popolnoma prijaz­nih tehnologij za zaščito lesa je prej omenjeni premaz, biotehnološki živi samoobnov­ljivi premaz iz lesu neškodljivih plesni. Ta teden je naša raziskovalka dr. Anna Sandak prejela prestižni projekt ERC za utrjevanje samostojne raziskovalne kariere, v katerem bo nadaljevala razvoj podobnih zaščitnih premazov. Naj omenim, da je les na fasadi nove stavbe našega inštituta, ki velja za največjo leseno gradnjo v Sloveniji in v katero smo se preselili lani, delno modificiran (Nobelwood) in kot tak bolj odporen proti dejavnikom okolja, preostali del pa je zaščiten s prej omenjenim inovativnim premazom, ki uporablja lesu neškodljive plesni. Te ga še dodatno zaščitijo pred UV-sevanjem.

Tudi drugi projekti inštituta so trajnostno naravnani, s poudarkom na ponovni uporabi ostankov lesa za različne tehnologije. Kaj od ostankov se še da uporabiti?

Les je obnovljiv vir materiala in energije. V življenjski dobi izdelkov, narejenih iz njega, v sebi hrani ogljikov dioksid (CO₂), ki ga je drevo s fotosintezo vgradilo vase. Če ga uporabljamo na način kaskade, tako da po izteku življenjskega cikla izdelka material uporabimo za naslednji izdelek, pri tem pa ves čas poskušamo ohranjati kar največjo prostornino lesa, je lahko čas hrambe CO₂ tudi nekaj stoletij. V tem času v trajnostno gospodarjenih gozdovih, kot jih imamo v Sloveniji, zraste najmanj trikratna prostornina novega lesa.

To se da ponazoriti z enim od primerov kaskadne uporabe lesa: po poseku drevesa les najprej uporabimo za izdelavo tramov ostrešja ali konstrukcijskih elementov zgradbe (življenjska doba od 100 do 500 let); po izteku tega cikla tramove uporabimo za deske v medetažnem stropu v drugi zgradbi (življenjska doba do 100 let); deske lahko pozneje razžagamo v deščice in uporabimo za izdelavo križno lepljenih plošč, spet za konstrukcijske elemente zgradb (življenjska doba vsaj 100 let); v kasnejših stopnjah lahko izdelujemo različne gradbene in pohištvene plošče (plošče OSB, iverne in vlaknene plošče itn. (življenjska doba do 30 let za vsak krog); proti »dnu« kaskade pa lahko izdelamo še vlakna (papir, tekstilije) in ga čisto na koncu porabimo za pridobivanje energije.

Les je idealen material za krožno biogospodarstvo, obenem pa pripomore k zmanjševanju količine CO₂ v atmosferi in s tem blaži podnebne spremembe. Ker za njegovo pridelavo in predelavo porabimo bistveno manj energije kot pri drugih materialih, je čim večja uporaba lesa za izdelavo trajnih izdelkov zelo logična.

Kaj zagotovi lesu tako dolgo trajnost, da tramovi zdržijo od 150 do 200 let?

Najosnovnejši korak pri zaščiti lesa je seveda, da ga v zgradbe vgradimo pravilno (konstrukcijske rešitve), pri čemer je najpomembnejše, da preprečimo, da bi v in na njem zastajala voda. Če tega ne moremo zagotoviti, ga moramo ali spremeniti (modificirati) ali zaščititi s kemičnimi ali biotehnološkimi zaščitnimi sredstvi, med katera spadajo tudi premazi.