Männyn sydänpuun uuteaineiden nopea mittaus

Samankaltaiset tiedostot
Puun lahonkestävyyden tutkimus ja jalostus

Sään- ja lahonkestävyys. Martti Venäläinen ja Anni Harju Punkaharjun toimipaikka

Puulle sään- ja lahonkestoa omilla uuteaineilla. Martti Venäläinen & Anni Harju MMT, vanhempi tutkija Punkaharjun toimipaikka

Männyn sydänpuun uuteaineiden tehokas mittaus ainespuun

Suomalainen ja ruotsalainen mänty rakennuspuusepän-, sisustus- ja huonekalutuotteiden raaka-aineena

Kuusen kasvullinen lisäys kohti tulevaisuuden taimituotantoa

Lisää kasvua ja laatua solukkolisäyksellä Tuija Aronen

Solukkolisäyksen tulevaisuus Luke jatkaa tutkimusta

PURO Osahanke 3. Elintoimintoihin perustuvat mallit: Tavoitteet. PipeQual-mallin kehittäminen. PipeQual-mallin soveltaminen

Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa

Puumateriaalin perusominaisuudet muotoutuvat

PIKAMENETELMÄT ELINTARVIKKEEN RASVAPITOISUUDEN MÄÄRITTÄMISESSÄ

Lisää kasvua, laatua ja erikoisuuksia

Optiset vedenlaadun kenttämittaukset

Ympäristön aktiivinen kaukokartoitus laserkeilaimella: tutkittua ja tulevaisuutta

Puusolut ja solukot. Puu Puun rakenne ja kemia 2007 Henna Sundqvist, VTT

Puun kosteuskäyttäytyminen

Luennon 3 oppimistavoitteet. Solulajit PUUSOLUT. Luennon 3 oppimistavoitteet. Puu Puun rakenne ja kemia

Online DGA mittausteknologiat. Vaisala

Puun bioaineiden uudet mahdollisuudet

Futura kuivaimen edut takaavat patentoidut tekniset ratkaisut

Kuusen kasvullinen lisäys kohti tulevaisuuden taimituotantoa

Massiivipuurakenteet työmaaolosuhteissa kosteuskäyttäytyminen ja siirtymät - Puupäivä 2018 Ville Mertanen

Kuoren rakenne ja kemia

Fotoniikan ja konenäkötekniikan sovellukset metsäbiojalostamossa

Forest Knowledge Know how Well being. METLA Itä Suomen alueyksikkö Joensuu.

Puutuoteteollisuus Standardisointiseminaari. CEN TC 38 Puun pitkäaikaiskestävyys Wood Durability

Solukkolisäyksen mahdollisuudet havupuiden taimituotannossa

Kasvu- ja tuotostutkimus. Tutkimuskohteena puiden kasvu ja metsien kehitys. Luontaisten kasvutekijöiden vaikutukset. Männikköä karulla rämeellä

Miksi ja millaista hulevesikohteiden seurantaa tarvitaan? Uudet hulevesien hallinnan Smart & Clean ratkaisut Kick Off

Tervasrosoon vaikuttavat tekijät - mallinnustarkastelu

Kurkistus tulevaisuuden taimitarhaan

Elinkaaritehokas päällyste - Tyhjätila Tulosseminaari Ari Hartikainen

Laskennallinen menetelmä puun biomassan ja oksien kokojakauman määrittämiseen laserkeilausdatasta

Tervasroso. Risto Jalkanen. Luonnonvarakeskus. Rovaniemi. Luonnonvarakeskus. Luonnonvarakeskus. Lapin metsätalouspäivät, Rovaniemi

Top Analytica Oy Ab. XRF Laite, menetelmät ja mahdollisuudet Teemu Paunikallio

Laatumäntyä erirakenteiskasvatuksella koesuunnitelma ja toteutus

dekantterilaseja eri kokoja, esim. 100 ml, 300 ml tiivis, kannellinen lasipurkki

Luennon 2 oppimistavoitteet RUNGON RAKENNE PUU. Elävä puu ja puuaineksen muodostuminen. Puu Puun rakenne ja kemia

Puutavaran mittauksen visio 2020

Kohti puukauppaa. Metsään peruskurssi Suolahti ti Kirsi Järvikylä. Hakkuutavat

MUUTOS. Kari Mielikäinen. Metla/Arvo Helkiö

Puustotietojen keruun tekniset vaihtoehdot, kustannustehokkuus ja tarkkuus

Toiminnallinen testaus

Limsan sokeripitoisuus

TUKKIEN SYDÄNPUUOSUUDET LATVALÄPIMITTALUOKIT- TAIN FINNFOREST KYRÖN SAHALLA

PUUN LAADUN SÄILYTTÄMINEN

Kaasumittaukset jatkuvatoimiset menetelmät 1. Näytteenotto 1 Näytteenottolinja

Arboristi / Hortonomi Teppo Suoranta puh

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

PUUNJALOSTUS, PUUTAVARALAJIT, MITTA JA LAATUVAATIMUKSET OSIO 6

LIIAN TAIPUISA MUOVI TAUSTAA

Laserkeilauspohjaiset laskentasovellukset

Kosteusmittausten haasteet

Mistä hajuja tulee ja miten niitä mitataan?

Fysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia

YMPÄRISTÖVAHINKOJEN MONITOROINTI. ÄLYKÖ loppuseminaari Vuokko Malk

Puuta rikkomattomat mittausmenetelmät. Jukka Antikainen

YMPÄRISTÖSEURANNAT Ympäristömelu ja ilmanlaatu. Jani Kankare

Suomalainen ja ruotsalainen mänty rakennuspuusepän-, sisustus- ja huonekalutuotteiden raaka-aineena

ROMUMETALLIA OSTAMASSA (OSA 1)

Matterport vai GeoSLAM? Juliane Jokinen ja Sakari Mäenpää

Valumavesien ravinnepitoisuuksien seuranta eloperäisillä mailla

Pellettikoe. Kosteuden vaikutus savukaasuihin Koetestaukset, Energon Jussi Kuusela

Maljalta metsään -kuusen solukkoviljely tänään. Saila Varis


MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

MAIDON PROTEIININ MÄÄRÄN SELVITTÄMINEN (OSA 1)

Todentaminen - tausta

TIIVEYS-Projekti. Prof. Terhi Pellinen, Ph.D., Eur. Ing. Rakennustekniikan laitos

Tulevaisuuden tukki, laadutus- ja lajittelutarpeet

HIENORAKEISEN MATERIAALIN PARTIKKELIKOON MÄÄRITYS Menetelmän siirto ja validointi

Kuusen kasvullinen lisäys: taustaa ja uuden hankkeen lyhyt esittely

Tukin laatukatkonta. Valtakunnalliset mittauspäivät, Antti Raatevaara. Luonnonvarakeskus. Luonnonvarakeskus

Kaikki 17 punavaahteraa tutkittiin silmämääräisesti tyviltä latvoihin saakka. Apuna käytettiin kiikaria ja 120 cm:n terässondia.

Kemiallisten menetelmien validointi ja mittausepävarmuus Leena Saari Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö

DIGIBONUSTEHTÄVÄ: MPKJ NCC INDUSTRY OY LOPPURAPORTTI

Puun kasvu ja runkomuodon muutokset

TEKNOCALOR OY M ITTARIOSASTO SINIKELLONKUJA PUH

Puutuoteala ja puumateriaalit keskiössä biotalouden rakentamisessa. Erkki Verkasalo Professori

Talvikunnossapidon laadun seuranta

Komposiittien tutkimustoiminta ja tuotekehityspalvelut Suomessa. Rasmus Pinomaa, Muoviteollisuus ry Lujitemuovipäivät

Hiukkasten lukumäärän ja keuhkodeposoituvan pintaalan mittaukset erilaisissa ympäristöissä. Ilmanlaadun mittaajatapaaminen, Tampere 11.4.

MAA- JA METSÄTALOUSMINISTERIÖN ASETUS KUORMAINVAA AN KÄYTÖSTÄ PUUTAVARAN MITTAUKSESSA JA ERIEN ERILLÄÄN PIDOSSA


Ympäristötekijöiden vaikutus puun ja puukuitujen ominaisuuksiin

Parasta ammunnanharjoitteluun

PUTKI FCG 1. Kairaus Putki Maa- Syvyysväli Maalaji Muuta näyte m Sr Kiviä Maanpinta m Sr. Näytteenottotapa Vesi Maa

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

Spektroskooppiset menetelmät kiviaineksen laadun tutkimisessa. Lasse Kangas Aalto-yliopisto Yhdyskunta- ja ympäristötekniikka

LIITTEET. ehdotukseen EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON ASETUS

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Kasvihuoneongelma. Valon ja aineen vuorovaikutus. Liian tavallinen!

Vinkkejä opettajille ja odotetut tulokset SIVU 1

PUUN LAADUN SÄILYTTÄMINEN

sdasd Braun ThermoScan PRO 6000 korvakuumemittari Ensihoito - terveys - turvallisuus

UUDET TEKNIIKAT SISÄYMPÄRISTÖN MIKROBIEN TOTEAMISESSA

Tilastolliset mallit hakkuukoneen katkonnan ohjauksessa. Tapio Nummi Tampereen yliopisto

Hämeenlinna Jari Lindblad Jukka Antikainen

YMPÄRISTÖMELUN MITTAUSSUUNNITELMA

Transkriptio:

Männyn sydänpuun uuteaineiden nopea mittaus BioKokkola-seminaari 28.10.2015 Kokkola Material Week Anni Harju ja Susanna Pulkka Luonnonvarakeskus, Punkaharju

Esityksen sisältö 1. Mitä männyn sydänpuu on? 2. Miksi männyn sydänpuu on tärkeä? 3. Sydänpuun luontainen lahonkestävyys ja sen mittaaminen 4. Lahonkestävyyttä selittävät uuteaineet 5. Kehitys- ja tutkimustarpeita 6. Stilbeenipitoisuuden mittaaminen 7. TUIKEPUU-projektin esittely 2

1. Mitä männyn sydänpuu on? Kuvat: M. Venäläinen Sydänpuu on rungon ytimessä olevaa kuollutta solukkoa 3

2. Miksi männyn sydänpuu on tärkeä? Luontaisten ominaisuuksiensa vuoksi männyn sydänpuu on tärkeä luonnonvara/puutavara. Luontainen lahonkestävyys on esimerkki tärkeästä sydänpuun laatuominaisuudesta. Kestävä männyn sydänpuutavara on realistinen vaihtoehto kyllästetylle puutavaralle tietyissä kohteissa. 4 Kuva: M. Venäläinen

3. Sydänpuun luontainen lahonkes- tävyys ja sen mittaaminen Kuva: M. Venäläinen 5

Puu on biohajoava materiaali ja se on hyvä asia kunhan puurakenteen hajoaminen ei tapahdu liian nopeasti! Kuvat: M. Venäläinen 6

Puun hajoaminen Puun ja veden liitto on erottamaton Puun hajoaminen vaatii vettä, happea ja lämpöä esim. kylmässä ja hapettomassa ei lahoamista Kuivumisen ja kostumisen vaihtelu aiheuttaa puutavarassa muodonmuutoksia ja halkeilua puun uuteaineet tai puun modifiointi voivat poistaa/heikentää vedenimemiskykyä Kuiva puu ei lahoa koskaan aurinko kuluttaa kuivaakin puuta 7 Kuva: M. Venäläinen

In vitro lahotuskoe Nopeutettu lahotuskoe (8 16 vk.) laboratoriossa, ruskolahoa aiheuttava kellarisienisieni Coniophora puteana Lahonkestävyyttä mitataan lahotuskokeen aikana puukappaleessa tapahtuvan painohäviön perusteella puukappaleen kuivapaino ennen koetta = alkupaino puukappaleen kuivapaino kokeen jälkeen = loppupaino Painohäviö = alkupaino loppupaino (ilmoitetaan mg/g, paino % tai mg/cm 3 ) Kuvat: M. Venäläinen

Lahonkestävyys: Puun sisällä on vaihtelua Kuvat M. Venäläinen 6 vk. koe 28.10.2015 172 v. 35 30 25 20 15 10 5 0 9 Painohäviö, % Sapwood Pintapuu Ulompi Outer heartwood sydänpuu Sisempi Inner heartwood sydänpuu Näytteenoton kanssa on oltava tarkkana!

Puita (lukumäärä). Lahonkestävyys: Puiden välillä on vaihtelua Kuva M. Venäläinen 28.10.2015 10 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 8 vk. lahotuskoe Perinnöllinen vaihtelu h 2 = 0,32 CVA = 27 % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Painohäviö (%) N = 413 ka = 33 % 35 v. jälkeläiskoe.

Observations (no.). 4. Lahonkestävyyttä selittävät uuteaineet Stilbeenit Kokonaisfenolit (Folin-Ciocalteu testi) Hartsihapot Asetoniin liukenevat uuteaineet 90 80 70 Kestävät puut Herkät N = 413 puut ka = 33 % 60 50 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 28.10.2015 11 Mass loss (%)

Stilbeenit Pinosylviini 12 Kuvat: M. Venäläinen Pinosylviinin monometyyli eetteri Stilbeenit ovat männyn sydänpuulle tyypillisiä fenolisia yhdisteitä Stilbeenejä syntyy myös eläviin solukoihin esim. mekaanisen vaurioituksen seurauksena

Männyn sydänpuun luontainen stilbeenipitoisuus selittää sen lahonkestävyyttä painohäviö lahotuskokeessa, %. 60 50 40 N = 40 r = - 0.85 p < 0.001 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 PS+PSM, mg/g Koe: Leppävirta, 309/2, tulokset julkaisusta Leinonen & al. 2008) 28.10.2015 13 Kuva: E. Matikainen

Yksittäiset puut poikkeavat toisistaan stilbeenipitoisuuden suhteen Stilbeenien pitoisuus sydänpuun ulkoosassa: 40-vuotias männyn jälkeläiskoe, 520 puuta 53:sta puolisisarperheestä. Mittaus kaasukromatografi-massaspektrometrilla (GC-MS) 14 Kuvat: M. Venäläinen, T. Tapanila 14

Männyn sydänpuu säilyvä puu - lahonkestävyydessä ja uuteainepitoisuudessa on suuri luontainen vaihtelu rungon sisällä ja runkojen välillä - sydänpuun kohtalaisen hyvä lahonkestävyys on uuteaineiden, ensisijaisesti fenolisten stilbeenien, ansiota stilbeenipitoisuudella voidaan ennustaa lahonkestävyyttä mahdollistaa lahonkestävyyden luontaisen vaihtelun hyödyntämisen 15

Männyn sydänpuu säilyvä puu Sydänpuun tarjoamat mahdollisuudet: - hakataan ja jalostetaan se sydänpuutavara (sahatuottoisena), mikä metsistä on saatavilla - tasoitetaan luontaista vaihtelua lajittelulla ja annetaan lajitelmille tuoteseloste - vaikutetaan metsänviljelyaineiston jalostuksen kautta tulevaisuuden mäntymetsien sydänpuun laatuun tasalaatuisempaa sydänpuutavaraa puutavaran arvo nousee 16

5. Kehitys- ja tutkimustarpeita tarvitaan liukuhihnanopeudella toimiva, luotettava stilbeenipitoisuuden mittari tutkimuksen apuvälineeksi teollisiin sovelluksiin metsänjalostuksen apuvälineeksi 17 Kuvat M. Venäläinen

6. Stilbeenipitoisuuden mittaaminen Kemiallinen määritys kaasukromatografialla (GC-MS) Vaatii monenlaista näytteen esivalmistelua, mm. näyte on kuivattava, jauhettava ja uutettava Käytettävissä on standardoituja menetelmiä Nopeita ja ainetta rikkomattomia optisia mittausmenetelmiä 1. UV resonanssi Raman spektroskopia (UVRRS) Stilbeenipitoisuus suhteutetaan ligniinipitoisuuteen Liukuhihnanopeus vielä kaukainen tavoite Yhteistyö: Aalto yliopisto 2. Lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) Tarvitaan hyvälaatuinen referenssiaineisto Mallinnus on olennainen osa analyysejä Yhteistyö: INRA/Ranska, Innventia/Ruotsi 18

7. Männyn sydänpuun uuteaineiden tehokas mittaus ainespuun jalostuksen tueksi, TUIKEPUU projekti 2015-2016 Projektin tavoitteet Kyseessä on kehitys- ja pilotointihanke Optisen teknologian kehittäminen männyn sydänpuun stilbeenien mittaamiseksi kiinteästä puunäytteestä UV fluoresenssispektroskopia, joka hyödyntää stilbeeneille luonteenomaista fluoresenssiominaisuutta Laitteiston testaaminen männyn jalostusaineistolla Kuva: Kean-Jin Lim 19

Mittauslaitteiston kaaviokuva virtalähde säädin DC kamera näyte UV-LED mittauskammio reflektori kuitu fluoresenssi kuva spektrometri PC spektri Mittauslaitteiston rakennustyö toteutetaan yhteistyössä Savonlinnassa sijaitsevan Elektroniikan 3K tehtaan (MAMK) kanssa Kuva: Kean-Jin Lim 20

Scope, counts Männyn sydänpuun stilbeenien spektrit 500 400 300 Stilbeenipitoisuus ~10 mg/g STB concentration ~10 mg/g Stilbeenipitoisuus ~15 mg/g STB concentration ~15 mg/g Stilbeenipitoisuus ~20 mg/g STB concentration ~20 mg/g Stilbeenipitoisuus ~25 mg/g STB concentration ~25 mg/g 200 100-100 0 350 370 390 410 430 450 470 490 Aallonpituus, nm Kuva: Kean-Jin Lim 21

Mittausmenetelmän kehitystyö Laitteiston kalibrointi Toistettavuutta testattu mittaamalla referenssejä UV-valolähteen intensiteettiä mitattu Seuraavaksi ohjelmiston ja automaattisesti liikkuvan näytealustan testaaminen Menetelmän kalibrointi Pintapuulastujen painekyllästystä stilbeeniraakauutteella testattu Referenssimenetelmänä kemiallinen analyysi (GC- MS) Seuraavaksi sydänpuunäytteiden ja painekyllästettyjen lastujen testimittaus 22

Mittausmenetelmän kehitystyön haasteet Kalibrointi Edustavan väliaineen valinta Kalibrointinäytteiden säilyvyys Mittauspisteiden lukumäärä UV-valolähteen stabiilisuus Stilbeenien herkkyys UVvalolle Mittauksen toistettavuus Kuva: E. Matikainen 23

Projektilta odotettavat tulokset Automatisoitu laitteisto puun kemiallisten laatuominaisuuksien mittaamista varten Mittaus on luotettava ja toistettava Mittaus voidaan tehdä kiinteästä puunäytteestä Mittausteknologia toimii selvästi nopeammin kuin kemiallinen määritys Laitteiston käyttäminen on turvallista Laitteistolle on selkeä käyttöohje 24

MÄNNYN SYDÄNPUU Metsiköiden aarteena piilee monenlaista laatua, silti vaihteluun ei tarvitse puurakennelmiesi kaatua. Mittaa, lajittele, valitse, käyttökohteen vaatimukset harkitse ja lopputuloksesta kauan iloitse. LUONNONMUKAISTA KESTÄVYYTTÄ Yhteystiedot: email: anni.harju@luke.fi, puh. 0295325116 email: susanna.pulkka@luke.fi, puh. 0295322422 email: martti.venalainen@luke.fi, puh. 0295324238 25 Teppo Tutkija 28.10.2015