No koksnes atlikumiem līdz augstvērtīgiem pārklājumiem: jauns pavērsiens dabīgās koksnes aizsardzības tehnoloģijās

Author
Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

13. jūnijs, 2025. gads

zinātne pētījumi

Tradicionālie koksnes aizsargpārklājumi joprojām pārsvarā balstās uz fosilās izcelsmes sintētiskajiem polimēriem un organiskajiem šķīdinātājiem, kas rada būtisku slodzi videi un cilvēku veselībai. Ilgtspējīgas alternatīvas attīstība ir kļuvusi par prioritāti ne tikai materiālzinātnē, bet arī kokrūpniecībā un bioekonomikā.

KĶI_jauns pavērsiens dabīgās koksnes aizsardzības tehnoloģijās.png
LVKĶI publicitātes attēls

Rakstā Fully bio-based water-resistant wood coatings derived from tree bark, kura līdzautors ir Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta Biorafinēšanas laboratorijas vadītājs un vadošais pētnieks Jānis Rižikovs, piedāvāta fundamentāli jauna pieeja: no pilnībā dabīgām izejvielām iegūtu ūdensnoturīgu koksnes pārklājums, kura sastāvā ir tikai bērza mizas suberīnskābes un egles mizas polifenoli. Šis pētījums ir daļa no plašāka ERA-NET ForestValue projekta BarkBuild, kas veicina mizas kā bioloģiskas izejvielas pilnvērtīgu izmantošanu augstvērtīgu materiālu radīšanā.

Par šī pētījuma izcilību liecina arī starptautiskā atzinība – publikācija žurnālā Materials Horizons 2024. gadā saņēma prestižo “Outstanding Paper Award”, ko piešķir izciliem, nozares attīstību veicinošiem zinātniskiem darbiem.

Tehnoloģiskā inovācija: hibrīda daļiņu dispersija bez toksiskiem šķīdinātājiem

Izmantojot šķīdinātāju apmaiņas metodi, suberīnskābes un polifenoli tika apvienoti stabilā ūdens dispersijā, kas pēc termiskās apstrādes veido viendabīgu, izturīgu aizsargpārklājumu. Polifenoli pilda divkāršu funkciju:

  • tie stabilizē hidrofobās suberīnskābes ūdens dispersijā;
  • pēc žāvēšanas un termiskās sacietēšanas kļūst par mehāniski stiprinošu nanopildvielu pārklājumā.

Optimālais sastāvs (10 % polifenolu un 90 % suberīnskābju) nodrošina zemāko ūdens absorbciju (100 g/m² pēc 72 h), pārspējot komerciāli pieejamu alkīda emulsijas pārklājumu. Turklāt pārklājums uzrādīja augstu adhēzijas spēju (4B pēc ASTM D3359) un izturību pret traipiem.

Bioloģiskā struktūra kā iedvesmas avots materiālzinātnei

Autoru pieeja atdarina dabiskās mizas barjerfunkciju, pārnesot to uz koksnes virsmu. Mikroskopiskā izpēte (AFM, cryo-TEM) atklāja sarežģītu daļiņu morfoloģiju – no divslāņu struktūrām līdz jūraszvaigznes formas vezikulām. Šīs daļiņas, žūstot, spontāni veido trīsdimensiju polimēru tīklu, kas uzlabo mehāniskās īpašības un samazina porainību.

Termiskā analīze (DSC, TGA, FTIR) apstiprina, ka sacietēšanas procesā notiek polikondensācijas reakcijas, veidojot estera saišu tīklu, kurā aktīvi piedalās polifenoliskie savienojumi.

Ietekme uz bioekonomiku un ilgtspēju

Eiropas Savienībā katru gadu rodas ~23 miljoni tonnu mizas kā rūpniecības blakusprodukts. Šī pētījuma rezultāti rāda, ka tā var kļūt par augstas pievienotās vērtības resursu, nevis tikai kurināmo. Pilnībā dabīgā pārklājuma ražošana notiek bez toksiskiem šķīdinātājiem, bez sintētiskiem šķērssaistītājiem, un tas samazina CO₂ pēdu, vienlaikus nodrošinot konkurētspējīgu veiktspēju.

Konteksts un nākotnes perspektīvas

Šī tehnoloģija iezīmē būtisku soli uz priekšu virzībā uz aprites ekonomiku materiālzinātnē. Tā ne tikai paver iespējas aizstāt sintētiskos pārklājumus ar bioloģiskas izcelsmes alternatīvām, bet arī demonstrē, kā ķīmiskā inženierija un koksnes zinātne varstrādāt kopā, lai radītu reāli izmantojamus, komerciāli dzīvotspējīgus risinājumus.

Turpmāk plānots paplašināt pētījumu virzienu, iekļaujot arī citu koku mizas frakciju vai dabas vielu izmantošanu dabīgos kompozītmateriātos, kā arī to iespējamu funkcionalizēšanu UV aizsardzības vai antibakteriālu īpašību nodrošināšanai.

Pilns publikācijas teksts: Fully bio-based water-resistant wood coatings derived from tree bark 

 

Vairāk par Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta Biorafinēšanas laboratorijas vadītāja un vadošā pētnieka Jāņa Rižikova pētniecību:

saistītie raksti

zinātne inovācija sabiedrības veselība

Rīgas Tehniskās universitātes studenti ir izstrādājuši risinājumu sirds mazspējas agrīnai diagnostikai

Divi Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) studenti Klara Kuzņecova un Ņikita Iznovs izstrādājuši inovatīvu, praktisku un mērogojamu tehnoloģisku risinājumu sirds mazspējas agrīnai diagnostikai, piedaloties Vita-Salute San Raffaele universitātes (UniSR) Itālijā un RTU kopīgi rīkotajā zinātn…

Rīgas Tehniskā universitāte

28. jūlijs, 2025. gads

pētījumi

Dalība SHARE ERIC – iespēja pētniekiem sniegt ieguldījumu novecošanās pētniecībā un pierādījumos balstītas politikas veidošanā

Rīgas Stradiņa universitāte (RSU) uzsākusi dalību projektā "RSU dalība Apvārsnis Eiropa programmā" (projekta Nr. 1.1.1.5/3/25/I/014), kas ir nozīmīga tīklošanās platforma novecošanās jomā. Iedzīvotāju novecošanās un paredzamā mūža ilguma palielināšanās rezultējas ar būtiskiem izaicinājumiem gan …

Rīgas Stradiņa universitāte

28. jūlijs, 2025. gads

kosmoss zinātne

Latvijas izrāviens kosmosā: pieci gadi Eiropas Kosmosa aģentūrā

2020. gada 27. jūlijā, Latvija kļuva par Eiropas Kosmosa aģentūras (EKA) asociēto dalībvalsti. Piecu gadu laikā šis statuss ir kļuvis par nozīmīgu pamatu Latvijas kosmosa nozares attīstībai, paverot durvis gan starptautiskai sadarbībai un zinātniskai izaugsmei, gan tehnoloģiskām inovācijām un cilvē…

researchLatvia

25. jūlijs, 2025. gads

pētījumi pārtikas drošība

Fluorīda nekaitīgums: atjaunināti drošas uzņemšanas līmeņi visām vecuma grupām

Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde (EFSA) ir veikusi atjaunotu riska izvērtējumu par fluorīdiem, ko patērētāji var uzņemt ar dzeramo ūdeni, pārtiku, fluorizētu galda sāli un fluorizētiem zobu kopšanas līdzekļiem. EFSA zinātniskajā viedoklī, kas balstīts uz jaunākajiem zinātniskajiem pētījumiem, i…

Pārtikas drošības, dzīvnieku veselības un vides zinātniskais institūts "BIOR"

25. jūlijs, 2025. gads