Kohtun Jaan Kersiga TalTechi puidutehnoloogia majas. Teeme ringi laboritele, räägime käimasolevatest projektidest ning sellest, kuidas tudengid läbi teadusja arendustöö puidu kasutusvõimaluste ja eripäradega tutvuvad. Seda, et õpitakse läbi tegemise, tõestavad piki seina sirutuv raamatukapp, külastajaid välisukse juures ootav diivan, ruumiline puidust pilt seinal ja teised üliõpilaste kavandatud ja valmistatud mööbliesemed puidumaja eri ruumides. Selgub, et eestlaste lemmikmaterjal, puit, on inimese käe all väga nõudlik ja projekteerimisel tehtud vigu on keeruline parandada.

„Puidu kvaliteedist sõltub, mida sellest teha saab. Puidu kvaliteet sõltub aga sellest, kus puu on kasvanud, kas tuulte käes, kalda peal, mäenõlval, paesel pinnasel või liival, kui kiiresti ta kasvab ja milline on puuliik – väga paljudest asjadest,“ räägib Kers.

„Täna kasutame Eestis ehitusmaterjalina peamiselt okaspuud. Mänd ja kuusk on sirge tüvega, ühtlaste aastarõngastega ja juba peenikesest puust saab midagi teha. Lehtpuidulistele liikidele tuleb meil leida rohkem kasutust,“ arvab Kers ja selgitab lisaks: lehtpuud on kiirema kasvuga ja tulevikus on kliima soojenemise tulemusena Eestis tõenäoliselt lehtpuude osakaal suurem. Samas on lehtpuit võrreldes okaspuiduga sageli kõveram, okslikum ja ka vastuvõtlikum haigustele.

Sisepinged

Kers võtab riiulist paar puiduteaduse raamatut ja avab esiteks joonise, mis näitab puidu säsi paiknemist puu keskosas. „Esimesed 10–20 aastat kasvab okaspuu kiiresti ja aastarõngad on sellised, kus on palju kevadpuitu, vähe sügispuitu,“ viitab Kers aastarõngaste laiusele esmaspuidus võrreldes hiljem kasvanud puidu osaga. „Meil on selline suur erinevus eriti hästi näha sööti jäänud põldudel, heinamaadel ja harimata rohumaadel kasvanud puudel.“

Selgub, et säsi ja selle ümber olev esmaspuit ning puu keskosast kooreni ulatuvad säsikiired on kõige nõrgem osa puust. Nimelt poolduvad noores puus rakud kiiresti ja need ei jõua pikaks kasvada. Puidu kuivatamisel aga tõmbub just see osa puidust kõige rohkem kokku, säsikiirte rakud purunevad sisepingete tõttu ja nii tekivad praod. “Mida kiiremini puitu kuivatatakse, seda suuremad on sisepinged ja seda suuremad on praod. Seda üritatakse puidu kuivatamisel vältida.“ Kuigi nõrgemad, on säsikiirte olemasolul ka põhjus – nende kaudu eraldub kergemini puidu keskosas olev niiskus ja kui puid lõhume, siis lõheneb puu kergemini just säsikiirte kohast.

Üheksa korda mõõda...

„Kui lõikad puud niipidi,“ võtab Kers kätte saelaua, kus aastarõngad hästi näha, „siin on näha, et kevadpuidu heledam osa koosneb suure läbimõõduga rakkudest, et nad saaksid võimalikult palju vett ja toitaineid alt üles pumbata. Sügispuidus on paksu seinaga ja hästi kitsa rakuõõnega rakud, mis annavad okaspuidule mehaanilise tugevuse. Need on kolm korda tugevamad kui õhukese seinaga sügispuidurakud ja vastupidavamad kulumisele,“ selgitab Kers, miks on oluline puud ka õigesti lõigata, arvestada seda, kus lauad kasutusele võetakse ja kuidas need kasutamise käigus kuluvad.

„Kui radiaalselt saetud põrandalaud kasutamise käigus kulub, siis ta natuke kulutab ka kahe aastarõnga sügispuidu osa vahel paiknevat kevadpuitu, ja kulumine ei ole nii silmanähtav kui tangentsiaallaudadel, mis lõigatakse tüve välimisest maltspuidu osast, kus välispinnal on rohkem kevadpuitu,“ selgitab Kers. „Kõige vastupidavama puidu saabki just palgi südamiku osast ehk lülipuidust. Õigesti puitu lõigates, kui puidukiud on sirged ja ränipuitu ei esine, ja kui kasutatakse õigeid kuivatusrežiime, siis saematerjal kuivatamisel ei kaardu, ei kõverdu.“ Kers toob näiteks vanad mõisa põrandalauad, mis on sirged ja kus pragusid esineb vähe. Ainuke probleem on, et nad kipuvad auku kuluma. „Puitpõrandatel on väga oluline korralik hooldamine, lakkimine, et puit ei kuluks lohku. Muidu kipuvad näiteks tangentsiaallaudadel aastarõngaste kihid lahti tulema, lauad hakkavad kestendama.“

Kas raie peaks sõltuma aastaajast?

„Kui puitu varuda sel ajal, mil toitemahlad on liikvel, kevadel, siis maltspuidu vastupanuvõime kahjuritele ja seentele on väiksem,“ võtab Kers lühidalt kokku, mis vahe on talvistel ja kevadistel raietel. Maltspuit on see osa puidust, kus toimub aktiivne toitainete ja vedelike liikumine, eriti kevadel. „Kui mahlad, suhkrud jäävad liikuma puurakkudesse, siis seentel ja kahjuritel on suurem huvi sealt toitu hankida,“ selgitab Kers ja lisab, et oma rolli mängib ka ilm – kui on kuum ja palav, võib kergemini tekkida puidusine. Seega on kevadistel raietel oluline puit kiiresti kasutusse võtta.

Puiduga maavarasid kaevandama

Kui kevadel mahlad liiguvad – kogume seda ju ka ise kaskedelt ja vahtratelt –, siis talvel mahlad ei liigu, need on säilitatud juurestikus. Kui küsin, kuidas see mõjutab raiutava puidu koostist, lähevad Kersil silmad särama. „Seda oleks oluline uurida,“ alustab Kers. „Kui võtta kakskolm puud maha samast kohast ja erineval aastaajal, siis kuidas see mõjutab puidu keemilist koostist, puidu tugevust, milliseid metalle erinevates kasvukohtades kasvanud puit sisaldab, näiteks tsink, kaadmium, plii, vask?“

Küsin, kas võiksime raietega erinevatel aastaaegadel siis ka väärismetalle kaevandada? Kers ei vaidle vastu. Iga puuliigi kohta olevat oma Mendelejevi tabel, mis pidevalt juurestiku ja puu erinevate osade vahel liigub, kuid puidus sisalduv väärismetallide kogus on väga väike. „Puidu omadused võivad erineda vastavalt puu kasvukohale – kas on paepinnas nagu Põhja-Eestis või liivane pind nagu Lõuna-Eestis – ja aastaajale. Eesti erinevates piirkondades kasvavate puude puidu mehaaniliste omaduste ja keemilise koostise uuring tuleks kindlasti ära teha. Soome, Rootsi ja Norra on neid uuringuid juba teinud. Samas on neil ka võimalik võrrelda puidu omadusi ligi 1000 km vahekauguste juures. Eesti jaoks on tegemist muidugi suure ja keerulise projektiga, kus on oluline paika panna täpne metoodika kasvukohtade ja katsepuude valimisel ja palkide lahtisaagimisel, kuivatusrežiimide valikul ja katsekehade lõikamisel, et katsetulemused oleksid võrreldavad,“ on uus projekt juba Kersi peas valminud. „Selle projekti teostamiseks on oluline TalTechi ja Eesti Maaülikooli metsa- ja puiduteadlaste koostöö ettevõtete, RMK, Erametsaliidu jt organisatsioonidega.“

Oksakoht viib uute lahendusteni

Kersi sõnul on suurimaks puidutööstuse innovatsiooni tõukajaks tarbija, kes tahab näha puhtaid ühtlasi pindu ja samas ka keskkonnasõbralikumat toodet. Heaks näiteks on sõrmjätkatud puit. „Lõpptoote kvaliteeti saab paljude asjadega mõjutada,“ räägib Kers. „Võtame näiteks oksakohad puidus. Kui sa seda pahteldad ukse või aknalengi sees, siis see on tülikas ja valge värvi all tahab ta vaigu sisalduse tõttu kollakaks tõmbuda. Igal juhul paistab oksakoht sealt välja.“ Probleemi lahenduseks võeti Kersi sõnul kasutusele erinevaid plastliiste, kus värviprobleeme ei ole, kuid samal ajal hakati puidutööstuses ise oksavaba puitu tootma, võeti kasutusele sõrmjätk, millega oksakohtade pahteldamise ja läbikumamise muret ei ole.

„Tehnoloogiad, mida kasutame, lähevad aina keskkonnasõbralikumaks, aga lisanduvad ka uued väljakutsed: kuidas õigesti kasutada puitu, mis on hüdrofiilne, niiskust armastav materjal,“ jõuab Kersi järgmise näiteni. Nimelt on praegu mindud lahustipõhistelt puidukaitsesüsteemidelt (nt biotsiidid jt puidukaitsevahendid) üle vesialuselistele süsteemidele. „Esimene immutuskiht, mis puidule peale pannakse, sügavale ei imendu, jääb päris pinnakihti, ei ulatu isegi millimeetrini. Vesialuselised töötlemisvahendid aga tõstavad puidukiu püsti. Lahustipõhised töötlemisvahendid ei mõju puidukiududele niimoodi ärritavalt, ei pane pinnakihti punduma.“ Kersi sõnul on ka siin lahendus olemas: teha tuleb vahelihv, et puidu pind ei muutuks karedaks. Ta lisab, et puit ei andesta, kui teda valesti kasutada.

Kas iga puutükk sobib ehituseks?

Jõuame jutuga uuesti rakkude ja puude kasvamise juurde ja selleni, miks iga puutükk ehituseks ikkagi ei sobi. „Vaata, siin on hästi näha, kuidas aastarõngaste kokkusurutud kohal on ligniinisisaldus suurem,“ näitab Kers pilti reaktsioonpuidust – sellest, kuidas puu hakkab ühelt poolt tuleva surve, näiteks tuule või mäenõlval kasvamise tõttu kasvatama tugevduseks rohkem sügispuitu. Nii on puiduketast pealt vaadates näha, et ühel küljel on sügispuidu rõngad laiemad ja paremini eristatavad, vastasküljel aga kitsamad. „Sellest puidust kvaliteetset lauda ei saa, tekivad kaardumised ja probleemiks on ebaühtlane kahanemine kuivamisel.

Reaktsioonpuidu osa saepalgis püütakse saeveskites tuvastada ja kvaliteediprobleeme vältida,“ räägib Kers. „Reaktsioonpuidus on kiudude pikkused erinevad, alumises osas on kokku surutud, lühemad, ülemises osas venitatud, pikemad,“ kirjeldab Kers reaktsioonpuidu mõju puidu töötlemisel. „Lehtpuidus esineva tõmbepuidu korral kipub see lihvimisel jääma karvane, ei lähe nii hästi siledaks.“ Reaktsioonpuidu tõttu ei ole puuoksad, ükskõik kui jämedad need ka on, mööbli ja puittoodete valmistamisel nii väärtuslikud.

Kuid reaktsioonpuit on takistuseks isegi kvaliteetse paberi tootmisel, kus puit protsessi käigus peenekiuliseks keemiliseks tselluloosiks töödeldakse. Reaktsioonpuidus on puidukiudude pikkused erinevad ja nii ei saa ühtlase kvaliteediga kiumassi, et valmistada kvaliteetset ja tugevat paberit. „Seetõttu ongi kiiresti kasvavad lehtpuidulised liigid paremad trükipaberi tegemiseks, sest seal on ühtlane lühike kiud. Okaspuit on parem jõupaberi, pakendi ja tugevate materjalide valmistamiseks,“ selgitab Kers, miks üks või teine puuliik erinevates kohtades kasutust leiab. Täna tuleb valdav osa trükipaberist eukalüptist valmistatud keemilisest tselluloosist, mille tehased on Lõuna-Ameerikas ja Aasias.

Tulevik on puidust

„Puit on Eestis ainus taastuv loodusvara, mida saame ehituseks kasutada,“ rääkis Kers puidukasutuse tulevikust. „Räägime palju sellest, et kasutame tehases ära pea 100% sissetulevast puidust, kuid see on vaid toore. Kust tuleb töötlemiseks kasutatav energia? Keskkonnasõbralikust tootmisest rääkides peame arvesse võtma kogu protsessi, et kogu protsess oleks säästlikum.“ Oleme jõudnud tõdemuseni, et palju on keskkonna heaks juba tehtud. Puitu väärtustatakse ja võimalusi selle veelgi suuremaks kasutamiseks on tohutult. Arendus- ja teadustöös aga ei tohi unustada kogu protsessi. Lepime Kersiga kokku, et võtame puidu väärindamise ja erinevad protsessid peagi uuesti jutuks. 

Puidutehnoloogia labor

• kuulub Tallinna Tehnikaülikooli materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi koosseisu, tegeldakse puidu, puitmaterjalide ja teiste looduslike materjalide (lina-, kanepikiud jt), puitpolümeerkomposiitide arendamise ja mööbli kvaliteedi katsetamistega;
  
• laboris asub Eestis ainulaadne laboratoorne spooni treimise ja vineeri tootmise liin, millega on võimalik valmistada kindlatel tingimustel väga täpse kvaliteediga spooni ja vineeri erinevate tootmise parameetrite korral ja teha kindlaks saadud materjali omadused. 

Suurprojekt

ETAg–i RITA 1 meetme raames teevad Tallinna Tehnikaülikooli, Tartu Ülikooli ja Eesti Maaülikooli teadlased koostööd projektis „Lisandväärtuse tõstmine ja toorme tõhusam kasutamine Eesti biomajanduses ja selle sektorites”. Projekt kestab kolm aastat.

Teadus- arendustöö suunad

• Kasespooni töötlemiskarakteristikute mõju mikrostruktuurile, pinnaomadustele, liimitavusele ja viimistletavusele ning tugevusomadustele;
  
• puidu ja teiste looduslike toorainete baasil valmistatud puitpolümeerkomposiitide vastupidavus väliskeskkonnas UV-kiirgusele, niiskusele ja temperatuurile;
  
• puidu vastupidavuse uurimine väliskeskkonnas;
  
• pragude mõju ristkihtliimpuidu hügrotermilistele omadustele.