TALVIKAATOISEN KUUSIKUUITUPUUN KYLMÄVARASTOINTI Projektiryhmä Markku Mäkelä, Olavi Pennanen, Heikki Alanne, Jouko Örn ja Sirkka Keskinen Rahoittajat A. Ahlström Osakeyhtiö, Koskitukki Oy, Metsähallitus, Metsäliitto Osuuskunta, Stora Enso Oyj, UPM-Kymmene Oyj, Vapo Timber Oy ja Yksityismetsätalouden Työnantajat r.y. Kumppanit Oy Keskuslaboratorio Ab, Metla Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 1
Tavoite Projektin tavoite ja tehdyt raportit Selvittää kehittämismielessä kylmävarastointimenetelmiä Selvittää kuusihiomopuun laadun säilyminen erilaisissa kylmävarastointimenetelmissä Raportit Raportti 107: Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 2
Tausta Puun hankinta ja käyttö eivät ole tasapainossa eri kausina Talvella hakataan enemmän kuusikuitupuuta kuin käytetään Kesälomien jälkeen hakkuut painottuvat tukkivaltaisiin kohteisiin, joista kertyy vähän kuusikuitupuuta Tuontipuu on huonosti hallittavissa Talvikaatoinen puu ei säilytä hiomopuun laatua kesäaikana ilman erityistoimenpiteitä Kylmävarastointi on eräs laadunsäilytyskeino Otettu käyttöön 1990-luvun alkupuolella Nykyinen käyttö Suomessa useita satojatuhansia kuutiometrejä Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 3
Kylmävarastot Perinteinen kylmävarasto aumamuotoisen varaston päälle laitetaan tykki- tai luonnonlunta, joka sitten peitetään sahanpurulla Peittomateriaalina käytetään kuorta, toteutus muuten sama kuin edellä Pinot jäädytetään vedellä. Suojapuita käytetään kuusien sivuilla (mäk) ja päällä (kok) Pinot jäädytetään ympäriltä lingotulla lumella, toteutus muuten sama kuin edellä Kokeilumenetelmä: varasto peitetään tykkilumella ja päälle levitetään folio-patjoja Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 4
Tulokset varastointi (1/3) Peittäminen lumella ja purulla on käytetyin menetelmä Edut ovat: Puru on yleensä helppo levittää Puru voidaan käyttää uudestaan. Käytetyn purun käyttö tosin lisää kiviaineksen määrää purun seassa. Haittoja ovat: Tekovaiheessa tarvitaan pakkasia Puru voi olla hankala levittää Puru pölyää ja sen poistaminen pölkyistä on vaikeaa. Puru voi aiheuttaa ongelmia tehtaan vesikierrossa Kun lumen ja purun välissä käytetään suojapeitettä, purun talteenotto on helpompaa puru ei tartu pölkkyihin ja kulkeudu prosessiin Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 5
Tulokset varastointi (2/3) Kuorta purun asemasta käytettäessä, ovat etuina pölyämättömyys kuorta ei kulkeudu pölkkyjen mukana varastopaikalta prosessiin kuorenpalat muodostavat osittain kantavan kerroksen, jolloin kuori ei lumen sulettua putoa pinojen väliin yhtä helposti kuin puru Foliopatjoja käytettäessä peittäminen patjoilla on työläs ihmistyövaltainen työvaihe purkaminen on hankalaa ja patjat repeytyvät helposti niitä poistettaessa patjat ovat käytännössä kertakäyttöisiä Vedellä jäädytys-menetelmän etu on riippumattomuus lumetustyöstä ja tiukasta aikataulusta Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 6
Tulokset varastointi (3/3) Tärkeää menetelmästä riippumatta oli, että yrittäjät ovat tunnollisia ja osaavia sekä puiden ladonta on tiivistä Varasto tulee sijoittaa kaikkina vuodenaikoina hyvin kantavalle paikalle, mieluiten asvalttikentälle Kylmävarasto tulee sijoittaa siten, että sulamisvedet voidaan johtaa pois varaston luota Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 7
Kustannukset (1/2) Kustannus, mk/m3 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Puru+lumi (1) Puru+lumi (2) Kylmävarastojen teko-, huolto ja purkamiskustannukset Puru+lumi (7) Puru+lumi (8) Kuori+lumi (9) Vesi+kuitup.. Vesi+kuitup.. Lumi+kuitup.. Folio+lumi (3) Varaston purku Varastosta huolehtiminen Varaston teko Varastointimenetelmä ja varasto nro Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 8
Kustannukset (2/2) Kylmävarastokustannuksiin vaikuttaa toteutusmenetelmä varaston koko toteutuspaikka ja sijainti kuljetusketjussa Kokonaiskustannukset olivat 13 35 mk/m³, foliopatjamenetelmässä 65 markkaa. Varsinaiset tekokustannukset (kuva) olivat 9,20 25,50 mk/m³ Toteutusmenetelmät eivät ole vielä vakiintuneet. Tottuminen tulee alentamaan kustannuksia. Puun käyttöönottoaika on syytä ottaa huomioon kylmävarastoinnin toteutuksessa. Tällöin vältytään liian kalliilta tai riittämättömiltä toteutusratkaisuilta. Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 9
Lämpötila (1/2) Kylmävarastokasojen lämpötilat Lämpötila, astetta 20 15 10-5 5 0 Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu alku Kesäkuu, puoliväli Heinäkuu loppu Kesäkuu, loppu Heinäkuu puoliväli Puru+lumi (1) Puru+lumi (2) Lumi+folio (3) Vesi+kuitupuu (4) Lumi+kuitupuu (5) Vesi+kuitupuu (6) Puru+lumi (7) Puru+lumi (8) Kuori+lumi (9) Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 10
Lämpötila (2/2) Lämpötilat säilyivät varaston tekomenetelmästä riippumatta lähes vakioina toukokuun puolenväliin asti Varaston tekotavan vaikutus alkoi näkyä selvästi toukokuun lopun jälkeen Saman kasan eri osissa eivät lämpötilat vaihdelleet merkittävästi Lumella ja purulla tai kuorella peitettyjen varastojen sisälämpötilat säilyivät nollan tienoilla purkamiseen asti Vedellä jäädytettyjen kasojen lämpötilat alkoivat nousta selvästi toukokuussa, saavuttaen lopulta lähes vallinneen ulkolämpötilan Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 11
Kosteus (1/2) Mekaaniset massojen raaka-aineet eivät saa kuivua, koska tällöin massanvalmistuskustannukset nousevat ja massojen lujuudet alenevat. Kosteudella on suurin vaikutus puuaineen muutoksiin Muutokset puuaineessa alkavat kosteuden laskiessa alle 45 %:iin Puun kosteus kaatohetkellä estää home-, sinistäjä- tai lahottajasienten kasvun Talvikaatoisen kuusikuitupuun kosteus on 55-60 %. Tässä tutkimuksessa kosteudet säilyivät kaikissa varastointitavoissa varsin korkeina Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 12
70 Kosteus (2/2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 UPM-Kymmene Joensuu UPM-Kymmene Voikkaa StoraEnso Joensuu StoraEnso Tuupovaara StoraEnso Rahkee Metsäl Ummeljoki Metsäliitto Myllykoski Metsäl. Ristiina StoraE Imatra 60 Puun kosteus, % 50 40 30 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 Näyte Kiekoista määritetty puun kosteus varastopinoittain. Kunkin näytteen kosteudet ovat pylväittäin järjestyksessä pinon alaosa (valkoinen), keskiosa (raidallinen) ja yläosa (musta). Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 13
Vaaleus (1/2) Puun vaaleus mitattiin käyttäen SCAN-test menetelmää Mittaus tehdään jauhetusta puusta valmistetusta puristeesta. Tulosta ei voi suoraan verrata vastaavien mekaanisten massojen (GW, PGW, TMP) vaaleuteen, vaan se on lukuarvoltaan selvästi näitä pienempi Varastopinoista mitattu puun keskimääräisen vaaleuden vaihteluväli oli 5 yksikköä (49-54 %). Pinojen sisäinen vaihtelu oli enimmillään 3 yksikköä Pinojen eri osien välillä ei esiintynyt merkittäviä vaaleuseroja Pinojen/varastointitapojen välillä oli pienehköjä vaaleuseroja, vesivarastoidut puut olivat tummimmat Parhaimmat vaaleudet saatiin alkukesän vertailunäytteelle ja lumella peitetylle puulle Vaaleus ei merkittävästi alentunut varastointiajan pidentyessä Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 14
60 1 UPM-Kymmene Joensuu Vaaleus (2/2) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 UPM-Kymmene Voikkaa StoraEnso Joensuu StoraEnso Tuupovaara StoraEnso Rahkee Metsäl Ummeljoki Metsäliitto Myllykoski Metsäl. Ristiina StoraE Imatra Puun ISO-vaaleus, % 55 50 45 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 Näyte Kiekoista määritetty puun vaaleus varastopinoittain. Kunkin näytteen kosteudet ovat pylväittäin järjestyksessä pinon alaosa (valkoinen), keskiosa (raidallinen) ja yläosa (musta). Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 15
Kylmävarastoinnin taloudellinen merkitys Kylmävarastoinnilla pystytään säilyttämään puun vaaleustaso ja vältytään valkaisun lisäkustannuksilta Kustannussäästöä saadaan myös kuusikuitupuun riittävyydestä. Mikäli kuusikuitupuun kylmävarastoinnilla pystytään välttämään tukkipuun käyttö kuidutukseen loppukesästä, on kustannussäästö ilmeinen. Tukin ja kuidun tehdashinnassa ero on noin 100 mk/m 3. Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 16
Aineisto oli varsin suppea Tulosten yhteenveto Puun vaaleushavainnot vastaavat teollisuuden havaintoja kylmävarastoidun puun käytöstä Kylmävarastointi oli tulosten mukaan toimiva, kuusikuitupuun laadun säilyttävä ja kustannuksiltaan suhteellisen edullinen talvikaatoisen puun varastointimenetelmä Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 17
Tietoja kylmävarastoista (1/3) 1. UPM-Kymmene, Joensuu (kuusikuitupuu) Pinojen päälle kasattiin luonnonlunta 60-75 cm ja sen päälle purua 35 cm Kasan koko oli 9 000 m 3 Varaston tekoaika oli 1.1. -16.2.2000, ja purkamisaika 1.7-20.7.2000 2. UPM-Kymmene, Voikkaa (kuusikuitupuu) Pinojen päälle tykitettiin lunta 30 cm ja sen päälle levitettiin purua 25 cm Kasan koko oli 30 000 m 3 Varaston teko aloitettiin 1.1.2000, ja purkamisaika oli 10.7-6.8.2000 3. UPM-Kymmene, Voikkaa (kuusikuitupuu) Pinojen päälle tykitettiin lunta 30 cm ja päälle levitettiin Ecovilla-patjoja (paksuus 10cm) Kasan koko oli 2 000 m 3 Varaston teko aloitettiin 1.1.2000, ja purkaminen alkoi 4.7.2000 Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 18
Tietoja kylmävarastoista (2/3) 4. Stora Enso, Joensuu Kuusikuitupinojen ympärille tehtiin suojapinot mäntykuitupuusta ja päälle laitettiin 0,5-1,2 metrin kerros koivukuitupuuta. Pinot jäädytettiin tekovaiheessa vedellä. Kasan koko oli 18 500 m 3 Varaston tekoaika oli 15.12.1999-7.4 2000, ja purkamisaika 27.6. -26.7.2000 5. Stora Enso, Tuupovaara Pinojen väliin ja päälle lingottiin luonnonlunta. Kuusipinojen ympärille tehtiin suojapinot mäntykuitupuusta ja pinojen päälle laitettiin 0,5-1,0 metrin kerros koivukuitupuuta. Kasan koko oli 5 700 m 3 Varaston tekoaika oli 1. 1-19.4 2000, ja purkamisaika 26.6. -7.7.2000 6. Stora Enso, Rahkee Kuusikuitupinon ympärille tehtiin suojapinot mäntykuitupuusta ja päälle laitettiin 0,5-2,0 metrin kerros koivukuitupuuta. Pinot jäädytettiin tekovaiheessa vedellä. Kasan koko oli 13 700 m 3 Varaston tekoaika oli 3.1-14.4.2000, ja purkamisaika oli 26.7-18.8.2000 Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 19
Tietoja kylmävarastoista (3/3) 7. Metsäliitto, Ummeljoki Pinojen päälle tykitettiin lunta 40 cm ja sen päälle levitettiin purua 30 cm. Osa purusta oli edellisen vuoden pinosta. Kasan koko oli 9 800 m 3 Varaston teko aloitettiin 22.2.2000, ja purkamisaika oli 4.8.2000 8. Metsäliitto, Myllykoski Pinojen päälle tykitettiin lunta 40 cm ja sen päälle levitettiin suojapeite (viira) estämään lumen ja purun valumista rakoihin. Tämän päälle levitettiin purua 30 cm. Kasan koko oli 17 700 m 3 Varaston teko alkoi 2.3.2000 ja varaston purkaminen alkoi 21.8.2000 9. Metsäliitto, Ristiina Pinojen päälle tykitettiin lunta 40 cm ja sen päälle levitettiin kuorta 30 cm Kasan koko oli 9 000 m 3 Varaston teko alkoi 1.3.2000, ja purkaminen 13.7.2000 Talvikaatoisen kuusikuitupuun kylmävarastointi, projekti nro 227 20