Spalio 24 d. minima Tarptautinė klimato kaitos diena, kurios simboliu neretai tampa medis. Sugerdami anglies dioksidą ir kaupdami anglį, miškai padeda reguliuoti klimatą, palaiko vandens apytakos ratą, be to – yra tūkstančių gyvybės formų namai. Todėl jų kirtimas ir išsaugojimas – itin aktualus klausimas ne tik gamtos mylėtojams: didėjantis medienos naudojimas gamyboje tampa iššūkiu tiek klimatui, tiek mokslininkams.
Vienas iš būdų sumažinti kertamų miškų kiekį yra pakartotinis medienos atliekų panaudojimas ir medžiagų gamyba iš kitų augalinių atliekų. Šiuo metu Lietuvos mokslininkai jau tiria dirbtinę medieną, pagamintą iš kviečių, šiaudų, kanapių ir kitų kultūrinių augalų. Tad ar jų kuriama technologija gali tapti ekologiška alternatyva įprastai medienai?
Atliekoms – antras gyvenimas
Dirbtinė mediena – tai medžiaga, kuri formuojama iš medienos ar kitų augalinės kilmės dalelių, sujungiant jas rišikliu.
„Mūsų kuriama dirbtinė mediena remiasi įprastos medienos gamybos principais: naudodami medienos daleles, įskaitant medienos atliekas, galime suformuoti didelių matmetų gaminius. Pagrindinis mūsų technologijos išskirtinumas tas, kad gaminio formavimo metu nereikia papildomai kaitinti iš išorės: daleles jungiantis rišiklis kietėja vykstant egzoterminei cheminei reakcijai, kurios metu išsiskiria šiluma. Taip išvengiama išoriniam kaitinimui reikalingų energijos sąnaudų. Jei šiluma gaminama deginant kurą, pavyzdžiui, gamtines dujas, anglį ar medieną, išsiskiria CO₂, mažesnis šilumos poreikis gali padėti sumažinti klimato kaitą skatinančias emisijas“, – pasakoja VILNIUS TECH Statybos fakulteto mokslininkė Aurelija Rimkienė. Egzoterminė reakcija – tai cheminis procesas, kurio metu išsiskiria šiluma, todėl medžiagai sukietėti nereikia papildomo šildymo.
Ateityje iš šios medžiagos būtų galima gaminti baldus, interjero detales, statybinius elementus ir neįprastos formos gaminius. Taip medienos atliekoms būtų suteikiamas antras gyvenimas. Mokslininkų komanda toliau tiria, kaip padaryti šią medžiagą atsparesnę lietui, saulei ir temperatūros pokyčiams, kad ją būtų galima naudoti ne tik viduje, bet ir lauke.
Be to, dirbtinė mediena statybose gali pakeisti daugelį medžiagų, naudojamų pastatų atitvaroms įrengti. Iš jos galima pagaminti rąstus, sijas, blokus, įvairias apdailines konstrukcijas. Taip pat dirbtinė mediena turi didelį pranašumą prieš natūralią medieną, nes jos gamybos metu į mišinį galima įvesti priedus, kurie pagerina jos savybes, pavyzdžiui, ji gali būti atspari ugniai ir vandens poveikiui, jai galima suteikti įvairių formų, matmenų ir spalvų.
Kaip augalinės atliekos gali padėti kovoti su klimato kaita?
Vienas svarbiausių dirbtinės medienos privalumų yra tai, kad ji padėtų sumažinti anglies dvideginio emisijas – būtent ši užduotis yra itin aktuali su klimato kaitos mažinimu dirbančiai VILNIUS TECH mokslininkei A. Rimkienei ir jos kolegoms.
Dirbtinės medienos gamybai galima panaudoti beveik visus kultūrinius ir nekultūrinius augalus bei jų dalis. Lietuvoje tokią medieną būtų galima gaminti iš šalyje užaugintų kviečių, miežių, avižų, rugių, kvietrugių, rapsų, kukurūzų šiaudų ir perdirbimo atliekų (pvz., pelų), medienos apdirbimo atliekų (t.y. šakų, kreivų stiebų, nuopjovų, drožlių, pjuvenų ir kt.), pluoštinių augalų (linų, kanapių) stiebų, įvairių augalų šieno, jūros dumblių, sudžiūvusių augalų lapų ir kt.
„Lietuvoje, kur daugiausia užauginama kviečių, susidaro dideli šiaudų kiekiai. Ūkio technika surenka ir atliekas, todėl jas lengva panaudoti biokurui, kompostui, pakratams ir pan., tačiau taip naudojant išsiskiria metanas ir (arba) anglies diokisdas. Tuo tarpu panaudojus šiaudus dirbtinės medienos gamybai, anglies junginiai kietame būvyje užkonservuojami 25–100 metų pagamintoje medžiagoje, tad taip atitolinamas jų išsiskyrimas į atmosferą CO₂ pavidalu, o, palyginti su šiaudų irimu be deguonies, galima išvengti ir metano susidarymo“, – paaiškina mokslininkė.
Vis dėlto nors Lietuvoje kviečių šiaudų susidaro didžiausi kiekiai, iš 1 hektaro gaunama tik 3–5 tonos. Ieškant galimybių užkonservuoti didesnius kiekius anglies junginių, labiau apsimokėtų auginti pluoštines kanapes, iš kurių per metus iš 1 hektaro vidutiniškai gaunama 6–10 tonų sausosios biomasės ir kuriose anglis sudaro maždaug 45–50 proc. sausosios augalų masės.
Dar vienas privalumas, kad sutvirtinant medžiagas vietoje cheminės kilmės klijų galima naudoti organinius rišiklius, gaminamus iš atsinaujinančių žaliavų arba tokius, kuriuose dalis iškastinės kilmės medžiagomis. Jų privalumas – galimybė sumažinti iškastinių žaliavų poreikį. Termoizoliacinių medžiagų ir akustikos laboratorijoje, vykdydami tyrimus, mokslininkai skirtingoms augalinėms žaliavoms – medienos atliekoms, kanapių spaliams ir miežių šiaudams – sutvirtinti naudoja skirtingus rišiklius, pavyzdžiui, kukurūzų krakmolą ir biologinės kilmės komponentų turintį poliuretaną.
Poliuretanas – polimerinė medžiaga, dažnai naudojama kaip klijų, putų ir izoliacijos sudedamoji dalis. Spaliai – sumedėjusios pluoštinių augalų, pavyzdžiui, kanapių ar linų, stiebų dalys, lieka nuėmus pluoštą. Armatūra – stiprinamasis elementas, įterpiamas į medžiagą, kad ji geriau atlaikytų apkrovas.
Keičiant žaliavas, rišiklius ir gamybos sąlygas, gaunamos skirtingo tankio, stiprumo bei atsparumo drėgmei medžiagos. Iš lengvesnių medžiagų gali būti kuriama šilumos izoliacija, o tankesnių ir stipresnių – plokštės, baldų detalės ar nelaikančiųjų konstrukcijų elementai.
Ilgesnis medienos naudojimas – mažesnis poreikis kirsti miškus
Kovojant su klimato kaita svarbu ne tik tai, iš kokių žaliavų gaminame, bet ir kiek ilgai naudojame iš jų pagamintus gaminius. Lietuvos mokslininkų kuriama technologija leidžia medienos atliekas paversti naujais didelių matmenų gaminiais, todėl taip atsiranda galimybė mažinti naujos medienos poreikį ir ilgiau išsaugoti jau panaudotos medienos vertę.
„Augdami medžiai iš atmosferos pasisavina anglies dioksidą, o anglis lieka sukaupta medienoje ir iš jos pagamintuose gaminiuose. Užuot atliekas iš karto sudeginę, galime siekti jas panaudoti naujiems ilgaamžiams gaminiams gaminti ir taip pratęsti anglies saugojimo laiką. Todėl šios medžiagos potencialą siejame su ilgesniu medienos naudojimu, mažesniu pirminių žaliavų poreikiu ir galimybe atitolinti anglies grįžimą į atmosferą“, – paaiškina mokslininkė A. Rimkienė.
Pasibaigus iš medienos pagaminto gaminio naudojimo laikui, pirmiausia būtų siekiama jį perdirbti arba pritaikyti kitai paskirčiai. Viena galimų perdirbimo krypčių – susmulkinti ir panaudoti kaip dalį žaliavos naujiems gaminiams, pavyzdžiui, didelių gabaritų medienai. Taip mažinamas naujos medienos poreikis ir pratęsiamas anglies saugojimas gaminiuose.
„Jei įprastai medienai gaminti yra kertami miškai, alternatyvai gaminti naujų žemės plotų greičiausiai neprireiktų, nes būtų efektyviau panaudojami jau esami laukai, juose augintų maistinių augalų liekanos ir kitos medienos atliekos. Vis dėlto, dirbtinei medienai su įprasta konkuruoti sudėtinga, kadangi kertant mišką netaikomas joks tiesioginis taršos mokestis“, – sako mokslininkė.
Mokslininkai rengiasi kitam etapui
VILNIUS TECH mokslininkų iš augalinių atliekų kuriama dirbtinė mediena toliau tiriama, siekiant įvertinti jos savybes, ilgaamžiškumą, pritaikymo galimybes ir poveikį aplinkai per visą gyvavimo ciklą – nuo žaliavų paruošimo iki gaminio pakartotinio naudojimo, perdirbimo ar galutinio sutvarkymo. Tačiau komanda jau yra pateikusi patento paraišką dėl armuotos dirbtinės medienos kompozito iš organinių atliekų ir poliuretano rišiklio bei statybinių elementų gamybos būdo.
Patento paraiška – prašymas suteikti išskirtinę teisę į išradimą. Patentas suteikiamas tik po to, kai įvertinama, ar išradimas naujas ir turi išradimo lygį, todėl pati paraiška dar nereiškia, kad patentas gautas. Lietuvoje paraiškas nagrinėja Valstybinis patentų biuras, jo svetainė: vpb.gov.lt.
Paraiškoje aprašoma medžiaga, sudaryta iš kanapių spalių, poliuretano ir stiklo pluošto armatūros, iš kurios būtų galima formuoti stambius statybinius gaminius.
„Šiomis medžiagomis jau domisi statybos sektoriaus atstovai. Tai skatina toliau gerinti jų savybes, tirti ilgaamžiškumą ir ieškoti galimybių pereiti nuo laboratorinių bandinių prie praktinio pritaikymo“, – sako mokslininkė Aurelija Rimkienė.
