Europejski Kongres Gospodarczy 2011

Europejski Kongres Gospodarczy 2011

Katowice 17.05.2011 r.

Sesja: Drewno w gospodarce UE i Polski

Andrzej Fojutowski, Instytut Technologii Drewna, Poznań

Rola nauki w sektorze leśno - drzewnym

Wydziały Leśne i Technologii Drewna, IBL, ID PAN, ITD., IW

Celem jest wspieranie polskiego leśnictwa i przemysłu drzewnego w utrzymaniu jego dotychczasowej pozycji na rynkach europejskich i światowych, oraz zwiększenia konkurencyjności poprzez działania związane z wykorzystywaniem nowych możliwości rynkowych dla produktów i usług

Dydaktyka (100 absolwentów/rok/Wydział TD), Badania, Transfer wiedzy do przedsiębiorstw, Szkolenia dla przedsiębiorców, Kursy, Kontrola Jakości Krajowy rejestr firm spełniających warunki produkcji wyrobów z drewna w aspekcie wymagań fitosanitarnych – IPPC, CARB –California Environment Protection Agency Air Resources Board

Rodzaje:Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego , NCN, NCBiR: programy własne, promotorskie, rozwojowe, celoweProgramy Operacyjne: Innowacyjna Gospodarka, Kapitał Ludzki

środki zagraniczne Programy Ramowe na Rzecz Badań i Rozwoju (5., 6., 7. PR UE), COST, Fundusze Szwajcarskie, Fundusze Norweskie, Interreg, sieć InnovaWood, Woodwisdom, itp.

Współpraca IUFRO i EFI. Uniwersytety europejskie i instytuty badawcze, w których prowadzone są badania leśno-drzewna (m.in. Freiburg, Getynga, Drezno, Monachium, Kopenhaga, Wageningen, Zurych, Helsinki, Uppsala)-wzrost partnerzy ze wschodu-zlecenia Lasów Państwowych oraz badania na zlecenie przemysłu i innych podmiotów gospodarczych

Strategiczny Program Badawczy dla Polskiego Sektora Leśno-DrzewnegoElementy Sektora Leśno-Drzewnego

Cele strategiczne Leśnictwo Produkty drzewne Produkty chemiczne dla drzewnictwa

1. Nowe, wielofunkcyjne materiały i produkty

1.1 Nowe konstrukcyjne wyroby budowlane oparte na drewnie

1.3 Drewno modyfikowane metodami fizycznymi

1.4 Nowoczesne, ekologiczne, wielofunkcyjne środki ochrony drewna

1.5 Rozwój technologii i aplikacji drewna inżynierskiego


1.2 Aplikacje nowych klejów do połączeń drewno-drewno oraz drewno-materiały niedrzewne

1.3 Drewno modyfikowane metodami fizycznymi



1.6 Opakowania wielokrotnego stosowania

1.7 Nowoczesne półfabrykaty dla stolarki budowlanej


1.2 Aplikacje nowych klejów do połączeń drewno-drewno oraz drewno-materiały niedrzewne



1.7 Nowoczesne półfabrykaty dla stolarki budowlanej

2. Inteligentne i elastyczne procesy2.1 Optymalizacja przerobu drewna zsynchronizowana z

podażą drewna „na zamówienie”

2.2 Przerób drewna z upraw plantacyjnych

2.1 Optymalizacja przerobu drewna zsynchronizowana z podażą drewna „na zamówienie”

2.2 Przerób drewna z upraw plantacyjnych

2.3 Nowoczesne maszyny i urządzenia do optymalnego przerobu surowca drzewnego

2.4 Nowoczesne procesy produkcji wyrobów stolarki budowlanej w tym oparte na zastosowaniach nanotechnologii

2.4 Nowoczesne procesy produkcji wyrobów stolarki budowlanej w tym oparte na zastosowaniach nanotechnologii

3. Integralne i optymalne zarządzanie lasami

3.1 Redukcja przyczyn hamujących proinnowacyjną aktywność przemysłu drzewnego

3.1 Redukcja przyczyn hamujących proinnowacyjną aktywność przemysłu drzewnego -

4. Społeczne i środowiskowe aspekty lasu

4.1 Wypracowanie mechanizmów zachęcania społeczeństwa do nabywania wyrobów drzewnych

4.3 Zarządzanie środowiskiem z zastosowaniem technik LCA w leśnictwie i w drzewnictwie

4.1 Wypracowanie mechanizmów zachęcania społeczeństwa do nabywania wyrobów drzewnych

4.2 Zasady tworzenia i współpracy grup producenckich



Strategiczna Agenda Badawcza Sektora Leśno – Drzewnego –elementy składowe

- Strategia rozwoju przemysłu papierniczego w Polsce do 2013 r., opracowane przez Stowarzyszenie Papierników Polskich, aport do PPTSL-D

- Strategia rozwoju przemysłu płyt drewnopochodnych w Polsce do 2013 r., opracowane przez SITLiD, aport do PPTSL-D

- Elementy Strategicznego programu Badawczego Polskiego Sektora Leśno-Drzewnego w zakresie płyt drewnopochodnych, opracowanie eksperckie dla BPK Las-Drewno, PPTSL-D

- Elementy Strategicznego programu Badawczego Polskiego Sektora Leśno-Drzewnego w zakresie przemysłu tartacznego, opracowanie eksperckie dla BPK Las-Drewno, PPTSL-D

- Krajowy Program Ramowy: 3.4 Technologie Leśno – Drzewne (33 problemy badawcze, opracowanie eksperckie dla BPK Las-Drewno, jako współdziałanie PPTSL-D i Instytutu Technologii Drewna

Badania leśne Wydziały Leśne: SGGW w Warszawie, Uniwersytet Przyrodniczego w PoznaniuUniwersytet Rolniczy w Krakowie,Instytut Badawczy LeśnictwaInstytut Dendrologii Polskiej Akademii Nauk

Tematy:- Przyrodnicze podstawy leśnictwa (fizjologia roślin, fitosocjologia, biologia molekularna, …)- nowe technologie produkcji leśnej (szczególnie w zakresie hodowli lasu i pozyskiwania drewna),- tworzeniem nowych metod inwentaryzacji lasu, w tym z wykorzystaniem nowoczesnych technik teledetekcyjnych, - szacowaniem pochłaniania dwutlenku węgla przez różne ekosystemy leśne, wykorzystaniem biomasy na cele energetyczne, - wpływ ochrony przyrody, w tym sieci Natura 2000, na gospodarkę leśną,monitoring i ochrona ekosystemów leśnych przed czynnikami biotycznymi, abiotycznymi i antropogenicznymi- gospodarka łowiecka,- współpracą z przemysłem drzewnym w ramach łańcucha leśno-drzewnego,- związkami leśnictwa z rozwojem regionalnym,- zmianami w szkolnictwie leśnym.

Badania - środki – współpraca zagraniczna- Opracowanie transgranicznego systemu wspomagania procesów decyzyjnych dla zdalnej i modelowej oceny biomasy drzewnej w lasach obszaru wsparcia POMERANIA- Scenariusze dla europejskiej hodowli lasu w kontekście spodziewanych zmian klimatycznych- Efektywność procesów pozyskiwania, przetwarzania i dostaw biomasy leśnej do celów energetycznych- Użytkowanie zasobów drzewnych na świecie w świetle zmian klimatycznych oraz analiza bilansu energetycznego i CO2 przy pozyskiwaniu biomasy leśnej do celów energetycznych, oparta na przykładzie polskiego leśnictwa

Badania – drzewnictwo

Najnowsze aktualne zagadnienia z zakresu drzewnictwaRozwój nowoczesnych technologii wykorzystania drewna, gwarantujących zrównoważony rozwój drzewnictwa.

Wspieranie rozwoju polskich przedsiębiorstw przemysłu drzewnego poprzez wprowadzanie innowacyjnych rozwiązań, zwiększających ich nowoczesność.

Patenty i Wzory użytkowe dla i wspólnie z przemysłem, które są bezpośrednio wprowadzane do produkcji.

Głównie: opracowanie technologii pozwalających na otrzymywanie innowacyjnych wyrobów, ograniczania zapotrzebowania na energię do wytworzenia produktów, odzyskiwanie surowca i efektywnych sposobów utylizacji odpadów drzewnych.

Mechaniczna technologia drewna :• nauka o drewnie w aspekcie poszerzenia bazy surowcowej drzewnictwa,• struktura i właściwości drewna w zależności od uwarunkowań genetycznych, ekologicznych i

hodowlanych,• techniczna i technologiczna waloryzacja drewna i jego kompozytów,• technologiczna optymalizacja mechanicznego przerobu drewna i produkcji półfabrykatów,• technologia klejenia drewna i tworzyw drzewnych, w tym wpływ aktywacji powierzchni na sklejalność drewna,• uszlachetnianie powierzchni drewna i tworzyw drzewnych,• właściwości sorpcyjne drewna i materiałów drewnopochodnych względem formaldehydu,• emisja gazowych substancji toksycznych w tym formaldehydu z tworzyw drewnopochodnych,• technologia tworzyw drzewnych w szczególności wytwarzanie tworzyw przy użyciu nowych środków wiążących,• reakcje polikondensacji, zwłaszcza żywic mocznikowo-formaldehydowych stosowanych w przemyśle tworzyw drzewnych,• reologię i mechanikę zniszczenia drewna i konstrukcji drewnianych,• procesy suszenia i obróbki hydrotermicznej drewna w tym optymalizacja procesów ze względu

na zużycie energii,• badania nad nowymi typami konstrukcji z drewna i materiałów drewnopochodnych oraz tworzenie nowych kompozytów materiałowych,• projektowanie i optymalizacja konstrukcji oraz technologii wytwarzania mebli,• konstrukcja i eksploatacja obrabiarek, narzędzi i oprzyrządowań dla przemysłu drzewnego,• automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych przemysłu drzewnego,• technika pomiarowa i kontrola międzyoperacyjna w przemyśle tworzyw drzewnych,• systemy i urządzenia do odpylania, wentylacji i transportu pneumatycznego w p. drzew.,• ekologiczne aspekty energetycznej utylizacji odpadów drzewnych,• ergonomia i ochrona pracy w przemyśle drzewnym.

Chemiczna technologia drewna:• fizykochemiczne i chemiczne właściwości różnych gatunków drewna i innych surowców lignocelulozowych,• zmianach struktury i składu chemicznego drewna na skutek działania wybranych czynników degradacyjnych,• mykolityczna delignifikacji drewna,• zastosowanie procesów biotechnicznych w otrzymywaniu mas celulozowych,• wysokotemperaturowa obróbka surowców lignocelulozowych,• badania substancji i związków chemicznych do ochrony materiałów lignocelulozowych przed korozją biologiczną, • właściwości ekstraktów wodnych z wybranych gatunków drewna i ich wykorzystanie w preparatyce klejów,• zabezpieczanie surowca drzewnego przed deprecjacją,

Instytut Technologii Drewna Katowice, 17.05.20112


3

4 Instytut Technologii Drewna Katowice, 17.05.2011

Zadania badawcze projektu


Właściwości cieczy jonowych


Zadanie 1. Synteza cieczy jonowych o nowych właściwościach użytkowych dla zastosowania w drzewnictwie

1.1 Synteza 45 struktur bioaktywnych cieczy jonowych: modyfikacja struktury kationu amoniowych azotanów(V) i

azotanów(III) ciecze jonowe z organicznym anionem herbicydowym, kationem

[DDA], [BA] ciecze jonowe z kationem pochodzenia naturalnego z produktów

roślinnych i zwierzęcych

1.2 Synteza cieczy jonowych hydrofobizujących drewno

1.3 Synteza 22 struktur cieczy jonowych przeznaczonych do utwardzania klejowych żywic aminowych

1.4 Synteza morfoliniowych cieczy jonowych – nowych struktur rozpuszczalników celulozy

Identyfikacja :NMR, analiza elementarna, analizy TLC, TG, DSC


Liczba kombinacji kation-anion oceniana jest obecnie na 1018

Struktura cieczy jonowych

Zadanie 2. Ciecze jonowe w innowacyjnych technologiach zwiększania trwałości drewna

1. Badania wartości grzybobójczych herbicydowych i azotanowych cieczy jonowych wobec grzyba:

rozkładu brunatnego Coniophora puteana L. (sosna Pinus sylvestris L.)

[Arq C 35][NO3] 2,7 - 4,3 kg/m3

[Arq 1230][NO3] 2,9 - 4,4 kg/m3

[DDA][herbidyd] 4,8 – 7,7 kg/m3

[Rok][1] 4,2 – 6,7 kg/m3

[BA][Cl] 4,5 – 6,4 kg/m3

rozkładu białego Trametes versicolor L.

[Arq C 35][NO3] 6,6 – 10,5 kg/m3

[Arq 1230][NO3] 6,6 – 10,4 kg/m3

Coniophora puteana - owocnik na rozłożonym drewnie (fot. A. Krajewski, P.Witomski 2003)



2. Badania aktywności cieczy jonowych wobec grzybów pleśniowych:

• Zestaw I : Aspergillus niger, Penicilium funiculosum, Alternaria alternata, Paecylomyces varioti, Trichoderma viride

• Zestaw II: Chaetomium globosum

Aspergillus niger

[DDA][herbicyd],[BA][herbicyd],[Rok][1]-15g/m2

[DDA][NO2], [Arq C35][NO2][Arq 1230][NO2]-15 g/m2[Arq C35][NO3][Arq 1230][NO3] – 25 g/m2

skuteczne zabezpieczenie drewna sosny Pinus sylvestris L. przed grzybami pleśniowymi



3. Badania aktywności cieczy jonowych wobec grzybów wywołujących siniznę drewna:

Aureobasidium pullulans, Sclerophoma pithyophila, Ceratocistis penicillata, Cladosporium herbarum

\

Stopień zasinienia sosny Pinus sylvestris L. części zabezpieczonej : [Arq C35][NO3] – 0,25

[Arq 1230][NO3] – 0,6części niezabezpieczonej – 4,0 wg NWPC-Standard 1.4.1.3/79

14 Instytut Technologii Drewna Dziekanowice/Lednica, 14.09.2010

1% 2%1% 2%

4 4 4 43,83

3,67

2

1,17

2,33

1,33 1,67

1,33

2,4

1,11

0,6

1,5

11

0,250

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Sto

pień

zas

inie

nia

prób

ek

środowisko alkaliczne

[ArqC35][NO3] [Arq 1230][NO3] [DDA][NO2] [DDA][herbicyd] część niezabezpieczonaStężenie



4. Badania nasiąkliwości drewna sosny Pinus sylvestris L. (biel) nasyconej cieczami jonowymi

\

Zmniejszenie nasiąkliwości drewna sosny Pinus sylvestris L.zabezpieczonej:

[Arq C35][NO3] – 32,6%[Arq 1230][NO3] – 31,4%[DDA][herbicyd] - 39,8%

[DDA][ABS] – 34%


Nasiąkliwość

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

czas nawilżania [dni]

wilg

otn

ość

[%

]

[DDA][herbicyd] kontrola

[Arq1230] [NO3]

Nasiąkliwość

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

czas nawilżania [dni]

wilg

otn

ość

[%

]

[ArqC35] [NO3] kontrola

[DDA][ABS]


16 Instytut Technologii Drewna Dziekanowice/Lednica, 14.09.2010Instytut Technologii Drewna Katowice, 17.05.2011

Próbka kontrolna po 10 [s]42.42°



[DDA][ABS] po 10 [s]59.16°

[DDA][ABS] po 20 [s]57.83°

[DDA][ABS] po 120 [s]53.78°

[ArqC35][NO3] po 10 [s]38.75°

[ArqC35][NO3] po 20 [s]34.11°

[ArqC35][NO3] po 120 [s]19.80°

[DDA[herbicyd] po 0 [s]21.27°

[DDA][herbicyd] po 1 [s]4.42°

[DDA][herbicyd] po 2 [s]0°

Zadanie 2. Ciecze jonowe w innowacyjnych

technologiach zwiększania trwałości drewna

5. Badania kątów zwilżania drewna sosny Pinus sylvestris L.

(biel) zabezpieczonego powierzchniowo cieczami

jonowymi

Ciecz jonowa [ArqC35][NO3]

Średnie kąty zwilżania wyznaczone na przekroju promieniowym sosny

Zadanie 3. Wykorzystanie cieczy jonowych w technologiach zabezpieczania płyt drewnopochodnych i sklejek

1. Wpływ cieczy jonowych i sposobu ich stosowania na przebieg procesu wytwarzania płyt wiórowych

Dozowanie cieczy jonowej [DTMA][NO3] - 9,0 kg/m3

Uzyskanie płyt zgodnych z wymaganiami PN-EN 312:2005


0,9% DDA[NO3] 1,65% DDA[NO3] 0,9% BA[NO3] 1,65% BA[NO3]0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Ilość i rodzaj dozowanej cieczy jonowej

Wy

trzy

ma

łoś

ć n

a r

ozc

iąg

an

ie

[N/m

m2 ]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Wy

trzy

ma

łoś

ć n

a z

gin

an

ie

sta

tyc

zne

[N

/mm2 ]

Wytrzymałość na rozciąganie prostopadłe

Wytrzymałość na zginanie statyczne

* zmiana parametrów technologicznych

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

4,5 9,0 9,0*

Dozowanie cieczy jonowej [DTMA][NO3] w kg/m3

Wy

trzy

ma

łoś

ć n

a r

ozc

iąg

an

ie

[N/m

m2 ]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Wy

trzy

ma

łoś

ć n

a z

gin

an

ie s

taty

czn

e

[N/m

m2 ]

Wytrzymałość na rozciąganie prostopadłe

Wytrzymałość na zginanie statyczne


Zadanie 3. Wykorzystanie cieczy jonowych w technologiach zabezpieczania płyt drewnopochodnych i sklejek

2. Aplikacja cieczy jonowych jako utwardzaczy klejowych żywic aminowych

Ciecze jonowe:• protonowe alkilobenzosulfoniany amoniowe z kationem

dialkilometyloamoniowym i diarylometylo-amoniowym• protonowe nieorganiczne kwasy tlenowe z kationem

trietanoloamoniowym• amoniowe ciecze jonowe z łańcuchem dodecylowymŻywice klejowe:• mocznikowo-formaldehydowe• melaminowo-mocznikowo-formaldehydowe

Zastosowane ciecze jonowe stanowią pełnowartościowe utwardzacze żywic aminowych. Wytrzymałość spoin klejowych na ścinanie przez rozciąganie próbek dwuciętych z 3-warstwowych sklejek bukowych, spełnia wymagania EN 314-02

18 Instytut Technologii Drewna Dziekanowice/Lednica, 14.09.2010Instytut Technologii Drewna Katowice, 17.05.2011

Zadanie 4. Ciecze jonowe jako bezpieczne dla środowiska rozpuszczalniki celulozy dla wyodrębnienia z surowca drzewnego

1. Badania rozpuszczania celuloz wzorcowych i półproduktów papierniczych w cieczach jonowych bez udziału i z udziałem enzymów:

chlorek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy aplikacja nowych morfoliniowych cieczy

jonowych2. Badania morfologii struktury

celuloz wytrąconych z cieczy

jonowych (SEM),

widma FTIR,

właściwości termiczne celuloz:

TG , DTG, DSC ( różnicowa

kalorymetria dynamiczna)

3. Przygotowanie surowców

drzewnych do traktowania cieczami

jonowymi polegające na rozwinięciu

dostępności chemicznych

składników drewna


Proces rozpuszczania celulozy wiskozowej (C). Obserwacje w mikroskopie optycznym (pow. ~ 60x)



Oczyszczanie i zabezpieczenie drewna zabytkowego azotanem(V) didecylodimetyloamoniowym Polish J. Chem. 2008:2227-2230


The Use of Ionic Liquids in Strategies for Saving and Preserving Cultural Artifacts

by J. Pernak1*, N. Jankowska1*, F. Walkiewicz1*

and A. Jankowska2

1Poznan University of Technology, Faculty of Chemical Technology,60-965 Poznań, pl. Skłodowskiej-Curie 22Renovation of works of art “AJ”


Czyszczona powierzchnia drewna po upływie roku

Zabytkowe drewno sosny z kościoła pw. Św. Michała w Gąsawie (1640 r.) oczyszczone (po lewej) i nie czyszczone (po prawej) azotanem(V) didecylodimetyloamoniowym

Polish J. Chem., 82, 2227–2230 (2008)

Zalety [DDA][NO3] w konserwacji drewna zabytkowego:Czyszczenie powierzchni z osadów mineralnychOdsłanianie oryginalnych kolorówUwypuklenie rysunku bez usuwania warstwy polichromiiZabezpieczenie przeciwko grzybom rozkładającym drewno

nie czyszczoneoczyszczone

Lp Imię i nazwisko Zadanie badawcze

1 Prof. dr hab. inż. JULIUSZ PERNAK

Politechnika Poznańska

Instytut Technologii Drewna w Poznaniu

Zadanie 1. Synteza cieczy

jonowych o nowych

właściwościach użytkowych

dla zastosowania w

drzewnictwie

2 Dr ANDRZEJ SKRZYPCZAK


3 Mgr inż. MARIUSZ KOT


4 Dr hab. inż. JADWIGA ZABIELSKA-MATEJUK,

prof. nadzw. Instytut Technologii Drewna w Poznaniu

Zadanie 2. Ciecze jonowe w

innowacyjnych technologiach

zwiększania trwałości drewna 5 Dr hab. inż. ANDRZEJ FOJUTOWSKI, prof. nadzw.


6 Doc. dr HANNA WRÓBLEWSKA


7 Dr inż. WOJCIECH CICHY


8 Mgr ALEKSANDRA KROPACZ


9 Mgr inż. ANNA STANGIERSKA


10 Mgr inż. WERONIKA PRZYBYLSKA


11 JOLANTA HOROWSKA


12 URSZULA MATELSKA


Lp Imię i nazwisko Zadanie badawcze

13 Dr inż . IWONA FRĄCKOWIAK


Zadanie 3. Wykorzystanie

cieczy jonowych w

technologiach zabezpieczania

płyt drewnopochodnych i

sklejek

14 Dr inż. MARIUSZ JÓŻWIAK


15 Dr ALEKSANDRA DZIEWANOWSKA-PUDLISZAK


16 Mgr inż. ANDRZEJ NOSKOWIAK


17 Mgr inż. DOROTA FUCZEK


18 Mgr inż. MAGDALENA CZAJKA

Instytut Technologii Drewna w Poznaniu19

Mgr inż. CEZARY ANDRZEJCZAK


20 Dr hab. ELŻBIETA GRABIŃSKA-SOTA, prof.

nadzw. Politechnika Śląska

Zadanie 4. Ciecze jonowe jako

bezpieczne dla środowiska

ekstrahenty celulozy z surowca

lignocelulozowego21 Dr hab. BARBARA SURMA-ŚLUSARSKA, prof.

nadzw. Politechnika Łódzka

22 Dr Dariusz DANIELEWICZ

Politechnika Łódzka

Instytut Technologii Drewna Dziekanowice/Lednica, 14.09.201023 Instytut Technologii Drewna Katowice, 17.05.2011

Kierownik Projektudr hab. inż. Jadwiga Zabielska-Matejuk, [email protected]

Instytut Technologii Drewna Dziekanowice/Lednica, 14.09.201024

Opracowanie i synteza cieczy jonowychPolitechnika Poznańska - Prof. dr hab. Juliusz [email protected]


mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Instytut Technologii Drewna Dziekanowice/Lednica, 14.09.201024 Instytut Technologii Drewna Katowice, 17.05.2011

Europejski Kongres Gospodarczy 2011

Documents

Transcript of Europejski Kongres Gospodarczy 2011