Iedomāsimies pilsētu, kuras fasādes elpo līdz ar dabu – ēkas ne tikai aizsargā un rotā vidi, bet arī samazina oglekļa pēdu, izmanto vietējos resursus un atbalsta aprites ekonomiku. Šāda urbānā vide būtu ne vien estētiski pievilcīga, bet arī ekoloģiski līdzsvarota, demonstrējot, kā zinātnes sasniegumi spēj harmoniski iekļauties sabiedrības ikdienā.
Tieši šādas vīzijas īstenošanai Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta pētnieki pašlaik strādā pie inovatīvas bioloģiskas izcelsmes skaidu plātnēm fasāžu apdarei. Pētījuma pirmie rezultāti publicēti atvērtās pieejas starptautiskajā žurnālā Forests.
Būvniecības sektors šobrīd patērē vismaz 40% no kopējās enerģijas un rada tikpat lielu daļu siltumnīcefekta gāzu emisiju, tādēļ jaunu, videi draudzīgu risinājumu izstrāde ir īpaši nozīmīga. Rakstā “Physical–Mechanical Properties of Innovative Biobased Particleboards for Application in External Building Facades” autori Dr.sc.ing. Ramūnas Tupčiauskas, Mg. sc. ing. Andris Bērziņš, Ph.D. Mārtiņš Andžs, Mg. sc. ing. Rūdolfs Bērziņš, Dr.sc.ing. Jānis Rižikovs un Dr.sc.ing. Gunārs Pavlovičs analizē augsta blīvuma skaidu plātņu īpašības, ko izstrādāja no vietējiem resursiem – kviešu salmiem, baltalkšņa un skujkokiem (egle un priede). Šis pētījums īpaši izceļ Latvijas bioekonomikas potenciālu, ļaujot izmantot mūsu pašu laukos un mežos pieejamo biomasu, lai radītu augstākas pievienotās vērtības produktus ar starptautisku nozīmi.
Divas inovatīvas tehnoloģijas
Pētījumā izmantotas divas pieejas, kuras var salīdzināt, piemēram, ar gatavošanas paņēmieniem virtuvē. Tvaika sprādziena apstrāde darbojas pēc “spiediena katla” principa, kur koksnes un salmu izejvielas tiek pakļautas augstam spiedienam paaugstinātā temperatūrā, un pēc noteikta laika tiek pēkšņi “izšautas” atverot katlu. Šajā apstrādē koksnainā izejviela kļūst mīkstāka un elastīgāka, bet sprādziena rezultātā tiek pārvērsta šķiedru masā ar izmainītu ķīmisko struktūru, kas spēj savienoties bez papildu līmvielām. No šādas masas var iegūt bezsaistvielu paneļus – gluži kā maizes ieraugs, kas turas kopā bez pievienota rauga, pateicoties dabiskajai miltu un mikroorganismu mijiedarbībai. Otrā pieeja izmanto bērza mizas pārstrādē iegūtās suberīnskābes, kas darbojas kā videi draudzīga alternatīva sintētiskajām līmēm.
Abi materiāli pēc tam tika formēti, izmantojot divus presēšanas paņēmienus: tradicionālo karsto presēšanu un presēšanu veidnī. Šī pieeju kombinācija ļāva mūsu pētniekiem ne tikai salīdzināt dažādus izejmateriālus, bet arī izvērtēt, kā ražošanas process ietekmē gala produkta blīvumu, ūdensizturību un mehāniskās īpašības.
Galvenie rezultāti
Pētījuma gaitā iegūtie rezultāti parādīja būtiskas atšķirības starp izmantotajām izejvielām un tehnoloģijām. Vislabākie fizikāli–mehāniskie rādītāji tika sasniegti, izmantojot tradicionāli presētas baltalkšņa plātnes pēc tvaika sprādziena apstrādes, kuru blīvums sasniedza līdz pat 1380 kg/m³. Lieces un elastības īpašības visos gadījumos pārsniedza Eiropas standarta EN 312 prasības, turklāt dažkārt pat divkārt līdz pieckārt. Ūdensizturības testos normatīvi tika izpildīti tikai alkšņa tvaika sprādziena plātnēm, kas apliecina šīs izejvielas īpašo piemērotību ārējo fasāžu materiālu ražošanai. Savukārt kviešu salmu plātnes uzrādīja zemākus rādītājus, taču to mehāniskās īpašības ievērojami uzlabojās, izmantojot suberīnskābju saistvielu no bērza mizas.
Alksnis, salmi un bērza miza – jaunās paaudzes būvmateriāli
Šis pētījums veikts Latvijas Zinātnes padomes finansēta projekta (lzp-2023/1-0348) ietvaros. Projekta mērķis ir ne vien radīt jaunu bioloģiskas izcelsmes materiālu prototipus, bet arī izvērtēt to praktisko piemērošanu būvniecībā, īpaši fasāžu sistēmās, kas ir viens no būtiskākajiem ēku energoefektivitātes uzlabošanas elementiem.
Šāds darbs apliecina Latvijas pētnieku spēju risināt globālus izaicinājumus ar vietējiem resursiem un zināšanām. Izmantojot baltalksni, kviešu salmus, skujkokus un bērza mizas pārstrādes produktus, tiek radīti materiāli ar augstu pievienoto vērtību, vienlaikus samazinot atkarību no fosilajām izejvielām. Tas ir solis pretī būvniecībai, kas balstās uz bioekonomikas principiem, mazāku oglekļa pēdu un ciešāku sasaisti ar Latvijas dabas resursiem.
Projekta rezultāti rāda, ka inovatīvas tehnoloģijas var no laboratorijas galda pārtapt par reāliem produktiem ar potenciālu uzlabot pilsētvides kvalitāti un būvniecības ilgtspēju. Šī pieeja nostiprina Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta lomu ne tikai kā zinātnes, bet arī kā praktisku risinājumu starptautiskā mērogā.
Dr. Ramūnas Tupčiauskas: "Mūsu mērķis ir izmantot vietējo biomasu un bērza mizas pārstrādes produktus, lai radītu alternatīvu neilgtspējīgām sintētiskajām līmēm un cementam, kas pašlaik tiek izmantots fasāžu materiālos, veicinot klimata neitralitāti būvniecībā."
