|
|
|
Hankekoodi: A70605
Hankkeen nimi: Männyn sydänpuun uuteaineiden tehokas mittaus ainespuun jalostuksen tueksi (TUIKEPUU)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2015 ja päättyy 28.2.2017
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Luonnonvarakeskus
Organisaatiotyyppi: Tutkimuslaitos
Y-tunnus: 0244629-2
Jakeluosoite: Finlandiantie 18
Puhelinnumero: 0295326000
Postinumero: 58450
Postitoimipaikka: Punkaharju
WWW-osoite: http://www.luke.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: HARJU ANNI MARIA
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Vanhempi tutkija, projektin vastuuhenkilö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: anni.harju(at)luke.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 029 532 5116
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
TUIKEPUU -hankkeen keskeiset tavoitteet ovat nopean, kustannustehokkaan ja luotettavan optisen teknologian kehittäminen ja käyttöönotto männyn sydänpuun uuteaineiden pitoisuuden mittaamiseksi ja ainespuun jalostamisen työvälineeksi.
Männyn sydänpuu on suuren uuteainepitoisuutensa ansiosta arvokas uusiutuva luonnonvara, jonka jalostusta ja materiaalitehokasta käyttöä on edistettävä etsittäessä uusia puuraaka-aineesta saatavia lisäarvotuotteita. Sydänpuun luontaiset uuteaineet, stilbeenit, suojaavat sitä lahoamiselta. Niiden pitoisuuksissa on suuri vaihtelu puuyksilöiden välillä, joten sydänpuun hyödyntämistä varten mänty-yksilöt on luokiteltava stilbeenirikkaisiin ja -köyhiin. Stilbeenipitoisuuden mittaaminen käytössä olevalla kemiallisella menetelmällä on työlästä ja nopeamman menetelmän kehitykselle on suuri tarve.
Männyn sydänpuun uuteaineiden mittausongelman ratkaisemiseen tähtäävässä tutkimus- ja kehityshankkeessa, TUIKEPUU, kehitetään prototyypin pohjalta mittauslaitteistoa ja ohjelmistoja, tehdään riskianalyysi laitteiston käytöstä ja laaditaan käyttöohje. Kalibrointimenetelmän kehittäminen on tärkeä osa laitteiston käyttöönottoa samoin kuin testimittaukset erilaisilla aineistoilla. Tuloksena on käyttöturvallinen automatisoitu laitteisto, jolla pystytään mittaamaan sydänpuunäytteistä stilbeenipitoisuus niiden fluoresenssiin perustuen.
Nopea mittausmenetelmä mahdollistaa valintajalostuksen, jonka tuloksena saadaan aikuisena puuna runsaasti stilbeenejä sydänpuuhunsa tuottavaa metsänviljelyaineistoa. Stilbeenirikasta valikoitua mäntypuuta voidaan käyttää lahonkestoa vaativissa olosuhteissa kuten piharakentamisessa, jolloin voidaan välttää ympäristölle haitallisten kyllästysaineiden käyttöä. Luontaisesti lahonkestävän ja uuteainerikkaan sydänpuun käytöllä on myönteisiä vaikutuksia ympäristön ja ihmisten hyvinvointiin. Se on myös mm. kemianteollisuuden raaka-ainetta, joten stilbeenien mittausmenetelmällä edistetään uusien tai parannettujen tuotteiden, materiaalitehokkaiden tuotantomenetelmien, teknologioiden ja palveluiden syntymistä. Mittausmenetelmän avulla voidaan vaihtoehtoisesti poimia jalostusaineistosta stilbeeniköyhät puut jalostuksen kohteeksi, jolloin tavoitteena on kevennetty ja taloudellinen sellunkeittoprosessi.
TUIKEPUU -hanke vahvistaa osaamista metsänjalostukselle ja puuntutkimukselle tärkeiden mittausteknologioiden kehittämisessä ja käyttöönotossa sekä antaa valmiuksia uuden mittausteknologian ja -laitteiston kaupalliseen hyödyntämiseen. Hanke tukee tutkimustoiminnan ja työpaikkojen säilymistä Etelä-Savossa. Kohderyhminä ovat metsänjalostustoiminta ja -tutkimus, metsänomistajat, puurakennusala sekä puutuoteteollisuus. Hankkeen ansiosta Metla/Luke pystyy entistä paremmin tarjoamaan palveluja pk-yritysten TKI-toimintaan, mikä hyödyttää alueen elinkeinoelämää.
Alueellisen innovaatioympäristön ja tutkimusinfrastruktuurin juurruttamista edistetään tekemällä laitteiston rakennusvaiheessa TKI-yhteistyötä Elektroniikan 3K-tehtaan ja MAMK/Kuitulaboratorion laatimien rinnakkaishankkeiden kanssa. Hankkeen toteuttaminen ei ole mahdollista ilman ulkopuolista rahoitusta. Metlan Punkaharjun toimipaikassa noudatetaan yhdenvertaisuusperiaatetta ja sukupuolten välistä tasa-arvoa (Metsäntutkimuslaitoksen tasa-arvosuunnitelma, 2006).
Tekemämme kehitystyön varsinaisena kohderyhmänä ovat Suomessa harjoitettava männynjalostustoiminta ja metsägeneettinen tutkimus sekä männyn siemenviljelysten omistajat. Metsänjalostusta tehdään Metlassa ja tulevaisuudessa Lukessa MMM:n rahoittamana viranomaistoimintana. Siemenviljelykset omistaa pääosin valtion liikelaitos Metsähallitus ja käytännön siemenviljelystoiminta on Siemen Forelian vastuulla. Lisäksi Tapiolla on omistuksessaan männyn siemenviljelyksiä. Edellä mainittujen toimijoiden lisäksi myös mäntysydänpuutavaran hyödyntäjät pk-yrityksissä ovat varmasti kiinnostuneita kehitettävästä mittausmenetelmästä.
Vuodenvaihteeseen mennessä varmistamme kohderyhmät, jotka ovat kiinnostuneita hankkeen tuloksista.
Välillisesti keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä kohderyhmiä ovat metsänomistajat, tulevaisuuden metsänviljelijät, puurakennusala, puutuoteteollisuus, kemian- ja kosmetiikkateollisuus sekä tutkimus. Hankkeen myötä Metla pystyy entistä joustavammin ja asiakaslähtöisemmin tarjoamaan palveluja pk-yritysten tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoimintaan, mikä hyödyttää alueen elinkeinoelämää. Lisäksi metsäbiotuotteita valmistavat yritykset voivat soveltaa mittausteknologiaa tuotteidensa laadunvalvontaan.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 191 644
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 179 952
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 272 000
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 256 674
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Savonlinnan
Kunnat: Savonlinna
Jakeluosoite: Finlandiantie18
Postinumero: 58450
Postitoimipaikka: Punkaharju
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 0 | 9 |
| TUIKEPUU -hankkeen yhtenä tärkeänä tavoitteena on luonnonvarojen kestävän käytön edistäminen kehittämällä menetelmiä, joilla puuraakaainetta voidaan ohjata raaka-aineen laadun kannalta sopivimpaan jatkojalostuskohteeseen. Kun raaka-aine osataan käyttää tehokkaasti ja mahdollisimman tarkasti hyväksi ilman tuhlausta ja käyttökelvottoman jätteen tuottamista, hakkuumäärät pysyvät kohtuudessa, mikä vaikuttaa suotuisasti metsiköiden monimuotoisuuden ylläpitämiseen. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 7 |
| Monissa sovelluskohteissa kestävä männyn sydänpuu pitää itseensä sitoutuneena suuren määrän hiiltä. Mitä paremmin puu kestää, sitä pitempään hiili pysyy pois luonnon kierrosta. Männyn sydänpuun uuteainepitoisuus on yhteydessä puissa stressin seurauksena heräävään puolustusreaktioon. Ilmastonmuutos tuo mukanaan monenlaisia uusia kasvitauteja sekä tuholaisia ja männyn puolustatumista taudinaiheuttajia vastaan voidaan tutkia tässä tutkimuksessa kehitettävällä mittauslaitteistolla. On viitteitä siitä, että paljon uuteaineita sydänpuuhunsa tuottavat männyt ovat myös parempia puolustautumaan taudinaiheuttajia ja ulkoisia häiriöitä vastaan. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 6 |
| Puuraaka-aineen lajittelu ja oikeaan jalostuskohteeseen ohjaus sekä hyväkasvuiseksi ja -laatuiseksi jalostettu metsänviljelymateriaali tehostavat metsävarojen käyttöä ja jättävät enemmän maapinta-alaa luontaisille ekosysteemeille. Kehitettävän laitteiston avulla voidaan tutkia laajoja luonnonmetsistä kerättyjä sydänpuuaineistoja ja kartoittaa uuteainepitoisuuksissa ilmenevää luontaista vaihtelua. Uuteaineilla on tärkeä rooli puiden puolustusreaktioissa. Kyseistä tutkimusta ei ole mahdollista tehdä ilman nopeaa ja luotettavaa menetelmää. Hitautensa ja työläytensä vuoksi kemialliset menetelmät eivät sovi tarkoitukseen. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 9 |
| Kun luontaisesti lahonkestävällä männyn sydänpuulla korvataan teollisilla kyllästysaineilla käsiteltyä puutavaraa, vaikutetaan suoraan pinta- ja pohjavesien sekä maaperän laatuun. Käyttämällä vähän uuteaineita sisältävää mäntyraaka-ainetta esim. sellunkeittoprosesseissa, voidaan keventää prosesseja ja näin vaikuttaa ympäristön kemikaalikuormitukseen. Luontaisesti kestävän sydänpuun käyttö vähentää kasvihuonepäästöjä pitkäikäisyytensä ansiosta. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus ei kohdistu Natura-alueisiin. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 0 | 10 |
| Toimiva mittauslaitteisto poistaa tarpeen kemiallisiin analyyseihin, mikä vähentää ongelmajätteen määrää. LED-valaisutekniikan käyttöönotto vähentää kehitettävän tekniikan energiankulutusta. Tutkimuksen päätavoitteena on kehittää mittausmenetelmä, joka käyttöönotettuna tuo mahdollisuuden jalostaa hyvälaatuista ja - kasvuista mäntytukkia. Hyvälaatuisesta ja tehokkaasti hyödynnetystä puutavarasta syntyy vähemmän jätettä. Hankkeessa tavoitellaan luonnonvarojen kestävän käytön edistämistä kehittämällä menetelmiä, joilla puuraaka-ainetta voidaan ohjata raaka-aineen laadun kannalta sopivimpaan jatkojalostuskohteeseen. Kun kaikki puutavara voidaan mahdollisimman tarkasti kohdentaa sille sopivaan käyttötarkoitukseen, jopa uusiin puuraakaaineen ja sen kemiallistenkin ainesosien käyttökohteisiin, vähennetään myös jätteiden syntyä materiaalien käytön tehostamisen rinnalla. Näin edistetään materiaalitehokkuutta. Männyn sydänpuu on luontaisesti lahonkestävä raaka-aine, jonka käytön edistämisellä vähennetään kyllästetyn puutavaran käyttöä kohteissa, joissa luontainen lahonkestävyys on riittävä. Eikä männyn sydänpuu ole missään tilanteessa ongelmajätettä. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 6 |
| Hankkeen toiminta tähtää männyn sydänpuun korkeaan uuteainepitoisuuteen. Hankkeen vaikutus voi kanavoitua myös biopolttoaineiden tuottamiseen, koska se on suoraan riippuvaista käytettävän raaka-aineen uuteainepitoisuudesta. Mitä enemmän uuteaineita, sitä enemmän biopolttoainetta. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 0 | 9 |
| Itä-Suomi on metsärikasta seutua. Alueellisen uusiutuvan metsävaran monipuolinen ja paikallinen jalostaminen on kansantaloudellisesti edullista. Tulevaisuudessa uudet puun uuteaineiden käyttömuodot luovat uusia työpaikkoja lähelle raaka-ainelähteitä. Paikallisten yritysten elinvoimaisuutta pystytään parantamaan tarjoamalla niille korkealaatuista lajiteltua puuraaka-ainetta. Lopputuotteen laatu on suoraan riippuvainen lähtöraaka-aineen laadusta. Puurakentamisen yleistyessä alalle syntyy lisää työpaikkoja. Kehitteillä olevaa laitteistoa on mahdollista muokata myös muunlaiseen värimittaukseen soveltuvaksi. Tulevaisuudessa mittausteknologia ja -laitteisto on mahdollista kaupallistaa käytettäviksi teollisissa sovelluksissa. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 7 |
| Siemenviljelystoimijoiden puunlaatujalostukseen liittyvän ammattiosaamisen kehittäminen kuuluu hankkeen keskipitkän aikavälin tavoitteisiin. Hankkeen aikana kertyy teknistä tietotaitoa sekä mittaus- ja analysointiosaamista, joita voidaan tarjota puumateriaalitieteen erikoiskursseina yliopistoille ja ammattikorkeakouluille. TUIKEPUU -hankkeessa syntyvää uutta tietoa puuaineksen materiaalitutkimuksesta lisätään Openmetsä -portaaliin, jossa jo on puuntutkimukseen liittyvää informaatiota. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 5 |
| Toimiva mittauslaitteisto poistaisi tarpeen kuljettaa/lähettää näytteitä muualle kemiallisella menetelmällä mitattavaksi. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 6 |
| Männyn sydänpuun käyttö rakentamisessa lisää hyvinvointia luonnollisuutensa ja miellyttävän ulkonäkönsä ansiosta. Kehitettävä laitteisto antaa mahdollisuuden hyvinvoinnin kohottamiseen ja työllisyyden parantamiseen. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 2 |
| Noudatamme rekrytoinnin yhteydessä Metlan tasa-arvosuunnitelmaa (2006). Tärkeimpiä valintakriteerejä ovat osaaminen ja innostus. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 2 |
| Noudatamme Metlan tasa-arvosuunnitelmaa (2006). | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 6 |
| Hankkeella on vaikutusta puurakentamisen mahdollisuuksiin. | ||
| Ympäristöosaaminen | 0 | 6 |
| Tiedonvälityksellä voidaan lisätä väestön ympäristöosaamista sekä tietoisuutta kulutusvalintojen vaikutuksesta mm. ongelmajätteiden kertymiseen (käyttämällä luontaisesti kestävää männyn sydänpuuta, vältät ongelmajätteen tuottamisen). | ||
Männyn sydänpuu on luontaisesti lahonkestävää sisältämiensä uuteaineiden ansiosta. Fenoliset stilbeenit ovat tärkein lahonkestävyyteen vaikuttava uuteaineryhmä. Yksittäisten runkojen välillä on todettu suuri vaihtelu sekä lahonkestävyydessä että siihen vaikuttavassa stilbeenipitoisuudessa. Koska suuri osa havaitusta vaihtelusta on voimakkaasti periytyvää, metsänjalostuksella olisi mahdollisuus parantaa tulevaisuuden metsien sydänpuun lahonkestävyyttä runsaasti stilbeenejä tuottavan metsänviljelymateriaalin välityksellä. Toisaalta olemassa olevan puutavaran lajittelulla voitaisiin ohjata männyn sydänpuutavara sille parhaiten sopiviin käyttökohteisiin. Sekä metsänjalostuksen toimenpiteitä että puutavaran lajittelua varten tarvitaan nopeita ja riittävän luotettavia stilbeenien mittausmenetelmiä. Sydänpuun stilbeenien suora mittaaminen puukappaleen pinnasta antaisi mahdollisuuden sydänpuutavaran laatulajitteluun ja raaka-aineen tehokkaampaan hyödyntämiseen.
TUIKEPUU-hankkeessa hyödynnettiin fluoresenssi-ilmiötä stilbeenien pitoisuuden mittaamiseksi.Kun männyn sydänpuuhun kohdistetaan UV-säteilyä, alkavat sydänpuussa olevat stilbeenit hehkua/fluoresoida sinistä valoa, jonka voimakkuus voidaan mitata.
Hankkeen aikana rakennettiin yhteistyössä Elektroniikan 3K tehtaan BIO-LED hankkeen kanssa stilbeenien pitoisuutta kiinteästä puunäytteessä mittaava automatisoitu laitteisto. Mittalaitteiston toimintaa testattiin usealla puunäytesarjalla, jotka olivat peräisin sekä pystypuista että sahatukeista.