Modstandsdygtighed af varmebehandlet lærketræ mod vednedbrydende svampe

Transkript

1 Modstandsdygtighed af varmebehandlet lærketræ mod vednedbrydende svampe Andreas Bergstedt Center for Skov & Landskab, Københavns Universitet Nødebovej 77A 3480 Fredensborg Baggrund Træ og holdbarhed Byggeaktiviteten i Danmark har gennem de senere år været på et højt niveau, og samtidigt er træ blevet stadigt mere populært som byggemateriale. I mange af de nyopførte enfamiliehuse (>25%) er den bærende konstruktion af træ, og her ud over bruges træ i stor stil til facadebeklædning og til en mængde mindre byggearbejder som skure, carporte, hegn samt til legepladser og haveinventar. De bærende dele af et moderne hus er som regel godt beskyttet mod biologisk nedbrydning, og valget af træart sker ud fra pris, styrke og formstabilitet uden særlig hensyn til nedbrydeligheden. I Danmark udføres den bærende konstruktion oftest af rødgran, selv om denne træart let nedbrydes af svampe, hvis den udsættes for fugt. I facader og skure, hegn m.m., som udsættes for nedbør, er der imidlertid fare for, at træet opsuger fugt og efterfølgende nedbrydes af svampe (+ evt. andre organismer) hvis der ikke bruges en kemisk træbeskyttelse, eller der vælges en træart der fra naturens side er modstandsdygtig mod råd. Mange udendørs konstruktioner udføres af trykimprægneret træ (oftest fyr) fordi der herved kan sikres en ret lang levetid (oftest 20 år eller længere) til en forholdsvis lav pris. En del bygherrer og forbrugere ønsker imidlertid at undgå trykimprægnering af miljøhensyn, eller fordi de anvendte træbeskyttelsesmidler skønnes at være skadelige for mennesker og husdyr. I disse tilfælde vælges træarter med naturlig stor modstandsevne mod svampeangreb. Den længste holdbarhed kan opnås med tropiske træarter (f.eks. Teak eller Ipé) men i så fald bliver konstruktionen meget kostbar. Økonomisk overkommelige materialer med rimelig lang udendørs levetid kan fås fra nordiske/tempererede træarter med kernedannelse, f.eks. eg, robinie, lærk, douglasgran og thuja. Med jordkontakt vil kerneved af disse arter ofte kunne opnå en levetid på år (evt. længere), hvilket er tilfredsstillende for en del udendørs konstruktioner, som f.eks. hegn og legepladser. Lærk Blandt kernetræarterne er lærk blevet et populært materiale gennem de senere år. Det lærketræ, som udbydes i handelen, er imidlertid af stærkt varierende kvalitet. Det stammer det fra forskellige botaniske arter af lærk (europæisk, japansk, hybrid- og sibirisk lærk), og det er produceret under meget forskellige vækstbetingelser. I den ene ende af kvalitetsspektret finder vi dansk hybridlærk, som har vokset på god jord og med stor afstand mellem træerne, som ofte kun er år gamle, når de fældes. På grund af den hurtige vækst er veddet blødt, let og med store knaster. Den anden 1

2 yderlighed er importeret lærk fra Sibirien, hvor træerne oftest bliver mellem 150 og 300 år gamle og har et tæt, tungt og ensartet ved. Varmebehandling Som erstatning for kernetræ eller som supplement til kernens holdbarhed - bruges undertiden varmebehandlet træ: Ved opvarmning af træet til omtrent 200 grader sker der en kemisk omlejring og begyndende nedbrydning af træets bestanddele, hvorved træet bliver betydeligt ringere som næringssubstrat for svampe, samtidigt med at det varmebehandlede træ ikke optager så megen fugt fra luften som ubehandlet træ. Prisen for den øgede holdbarhed er desværre en forringet styrke. Metoden har vist sig velegnet til facadebeklædninger og andet udendørs træ, der ikke er i kontakt med jord, mens effekten af varmebehandling har været beskeden for træ, som er i kontakt med jorden. Nordiske feltforsøg For at øge vores viden om lærketræets muligheder ved udendørs anvendelse gav SamNordisk Skovforskning under Nordisk Ministerråd i 2003 økonomisk støtte til en serie små undersøgelser. I arbejdet deltog seks lande: Norge, Sverige, Finland, Island, Danmark og Litauen. Fra 10 forskellige lærkebevoksninger blev udtaget prøvetræer, som blev opskåret til planker. Hver planke blev delt i to, og den ene halvdel blev varmebehandlet efter den danske Celloc metode. Af disse plankestykker, som består næsten udelukkende af kernetræ, blev der etableret to feltforsøg, henholdsvis i Litauen og på Island. Her er de høvlede plankestykker opsat i det fri uden nogen form for overfladebehandling. I feltforsøgene er plankerne udsat for vejrliget, men de er hævet over jordkontakt. Forsøgene har givet gode muligheder for at iagttage farveændringer og revnedannelse, men da lærk fra naturens hånd er modstandsdygtig mod biologisk nedbrydning, vil svampeangreb først indtræde efter en længere årrække (Bergstedt 2006). Figur 1. Varmebehandling medfører mørkfarvning. For at få et indtryk af modstandsevnen mod svampeangreb blev nærværende undersøgelse gennemført i laboratoriet: prøver af både ubehandlet og varmebehandlet kernetræ fra de 10 forsøgsbevoksninger blev inficeret med tre forskellige svampearter i overensstemmelse med den europæiske standard EN 113. Undersøgelsen er finansieret af Produktudviklingsordningen for Skovbruget og Træindustrien. 2

3 Forsøgsmateriale Træerne Der blev indsamlet prøver fra syv forskellige bevoksninger: Sibirisk lærk, vokset i Sibirien, Finland, Norge og Island. Europæisk lærk, vokset i Norge og Litauen Hybridlærk (japansk krydset med europæisk) vokset i Danmark. Af hybridlærken, europæisk lærk fra Litauen samt af sibirisk lærk fra Rusland var der prøver fra 10 træer til rådighed. Fra de øvrige bevoksninger var kun 5 træer til rådighed, idet resten var medgået til eksperimenter med tørring og til feltforsøgene. Tabel 1. Forsøgsmaterialet. Alle træer havde nogenlunde samme diameter. Træart Land Voksested Proveniens Alder (år) Larix sibirica (Sibirisk lærk) Rusland Lesosibirsk området, 58 o 10 N, 92 o 50 E Hjemmehørende >100 Diameter (cm) Højde (meter) Larix sibirica (Sibirisk lærk) Larix sibirica (Sibirisk lærk) Finland Norge Vesijako, 61 o 22 N, 25 o 05 E Højde 115 m over havet Kaupanger, 61 o 17 N, 7 o 28 E Parchowitz, Czechiske Rep Larix sibirica (Sibirisk lærk) Island Hallormsstaður, 65 o 05 N, 14 o 45 W Raivola frøplantage, RUS Larix decidua (Europæisk lærk) Litauen 54 49`N, 24 09`E Elevation 94 m asl Larix decidua (Europæisk lærk) Norge Kaupanger, 61 o 17 N, 7 o 28 E Lötscherital, Schweitz Larix x eurolepis (Hybridlærk) Danmark Grib Skov, 55 o 58 N, 12 o 20 E Christiansminde FP 211, Danmark

4 Figur 2. Der er stor forskel i væksthastighed mellem dansk (øverst) og sibirisk (nederst) lærk. Varmebehandlingen Varmebehandlingen af plankestykkerne blev gennemført af den danske virksomhed Celloc i Ansager ( I løbet af ca. 32 timer hævedes temperaturen til ca. 190 grader (Fig. 1). Temperatur ( o C) Tid (52 timer i alt) Figur 3. Temperaturforløbet under varmebehandlingen Behandlingen forårsagede en mørkfarvning af træet, så det fik farve omtrent som teaktræ samt en let brændt lugt. Samtidigt var det tydeligt, at træet blev mere skørt og glas-agtigt, idet varmebehandlingen forringer træets styrke. 4

5 Alle prøver i denne undersøgelse består af kernetræ, og størstedelen af materialet er varmebehandlet. Fra fire af bevoksningerne fandtes dog også et lille materiale af ubehandlede prøver, som er medtaget til sammenligning. Ubehandlede prøver af samme materiale har tidligere været genstand for en mindre EN 113-prøvning i Sverige (Uppsala). Resultaterne herfra bliver inddraget i rapportens diskussions-afsnit. Desuden er prøver udskåret fra en del af forsøgstræerne blev brugt til tørringsundersøgelser på Lunds Tekniske Universitet, hvor små stave af lærk blev tørret ved temperaturer mellem 20 og 170 grader. Disse prøver har efterfølgende været genstand for en EN-113 prøvning i Sverige. Resultaterne fra denne prøvning er ligeledes berørt i diskussionen. Metoder Veddets modstandsdygtighed mod biologisk nedbrydning blev undersøgt i overensstemmelse med den europæiske standard EN 113. Denne standard er oprindeligt udviklet til at dokumentere effektiviteten af kemiske træbeskyttelsesmidler, men den kan også bruges til vurdering af træ s modstandsevne mod svampeangreb (jvf. EN 350-1:1994). Figur 4. Svampeinficerede træprøver under EN-113 prøvning i laboratoriet (foto Skog + Landskap, Norge). I denne undersøgelse blev valgt de samme tre svampearter og stammer, som blev brugt ved den svenske prøvning, for muliggøre sammenligning af de to undersøgelser. Der indgik følgende vednedbrydende svampe: Rødlig Kødporesvamp: Poria placenta, FPRL 280 Tømmer-Korkhat, Gloeophyllum trabeum, BAM Ebw. 109 Broget Læderporesvamp, Trametes versicolor, CTB 863A 5

6 Sidstnævnte svamp angriber i første række løvtræ, så der kunne ikke forventes særligt kraftige angreb på lærk, men svampen blev medtaget af hensyn til sammenligningen med de svenske forsøg, hvor der blev konstateret at denne svamp forårsagede en ganske omfattende nedbrydning af det ubehandlede lærketræ. Efter varmebehandlingen blev der fra de plankerester, som var til overs fra feltforsøgene, udskåret små prøver på 15 x 25 x 50 mm til brug for EN 113 testen i laboratoriet. Der blev udskåret 12 prøver fra hvert træ, således at der var fire prøver til rådighed for hver svamp. I alt indgik 670 prøver af lærk i forsøget. Som kontrolmateriale i EN 113-testen blev brugt prøver af skovfyr (for Rødlig Kødporesvamp og Korkhat) og bøg (for Broget Læderporesvamp). Selve prøvningen blev gennemført af Teknologisk Institut efter følgende retningslinier: Efter nedtørring og vejning blev prøverne opfugtet på ny og placeret i prøveflasker, hver med to lærkeprøver og en kontrolprøve. Der indgår således to prøveflasker for hvert træ og svampeart. Prøverne blev steriliseret ved strålebehandling, hvorefter de blev inokuleret med svampestammerne nævnt ovenfor. Efter 16 ugers inkubation blev prøverne nedtørret og vejet endnu en gang. Vægttabet er et mål for nedbrydningen. Resultater De tre svampearter angreb træet i meget forskellig grad, se Tabel 2. For at tydeliggøre forskellen mellem varmebehandlet kernetræ og let nedbrydeligt ved (ubehandlet fyr/bøg) er medtaget en kolonne, hvor vægttabet sættes i forhold til kontrolprøverne. Poria placenta er aggressiv over for såvel varmebehandlet træ som ubehandlet, og selv om nedbrydningen er formindsket i forhold til kontrolprøverne, har det varmebehandlede kernetræ ikke tilstrækkelig modstandsevne mod angrebet. Anderledes forholder det sig for Gloeophyllum trabeum og især Trametes versicolor, hvor nedbrydningen er væsentligt reduceret i forhold til kontrolprøverne. Generelt nedbrydes det hurtigtvoksede og lette træ af dansk hybridlærk hurtigst, mens den langsomtvoksede og tunge lærk fra Sibirien nedbrydes mindst. Den sidste kolonne i tabellen kan give et fingerpeg om, i hvor høj grad varmebehandling forbedrer holdbarheden i forhold til blot at anvende ubehandlet kernetræ. For Poria placenta er der tilsyneladende ingen effekt af varmebehandlingen, mens der er en positiv effekt i forhold til de to øvrige svampearter. Billedet er dog ikke særligt klart, hvilket kan skyldes at der indgår så få prøver i hver forsøgsserie. Resultaterne er nærmere vurderet ved hjælp af Statistical Analysis System (SAS ver. 9.1). Analyseresultaterne peger på at der er en signifikant sammenhæng (P 0 <0,0001) mellem veddets densitet og graden af nedbrydning, således at det tungeste ved nedbrydes mindst. Når der er taget hensyn til densiteten, er forskellen mellem lærke-arterne kun lige akkurat signifikant på 1%-niveau, men hybridlærken skiller sig stadigt ud som arten med det lettest nedbrydelige ved. Analysen viser en klar effekt af varmebehandlingen (P 0 <0,0001) og bekræfter at varmebehandlingen har forskellig effekt over for de forskellige svampearter, jvf. ovenfor. 6

7 Tabel 2. Resultater af EN 113-prøvningen. Svamp Træart Land Vægttab: varmebehandlet lærk (procent) Vægttab: kontrolprøver af fyr/bøg (procent) Vægttab i forhold til kontrolprøver Vægttab: ubehandlede prøver af lærk (procent) Rødlig Kødporesvamp Europæisk lærk Litauen 15,6 41,6 0,38 (Poria placenta) Europæisk lærk Norge 16,6 33,3 0,50 20,4 Hybridlærk Danmark 19,3 29,7 0,65 20,3 Sibirisk lærk Finland 14,6 29,4 0,50 Sibirisk lærk Island 13,7 32,8 0,42 Sibirisk lærk Norge 13,7 37,8 0,36 17,9 Sibirisk lærk Rusland 10,7 31,0 0,35 10,1 Tømmer-Korkhat Europæisk lærk Litauen 4,0 26,5 0,15 (Gloeophyllum Europæisk lærk Norge 2,8 25,7 0,11 8,9 trabeum) Hybridlærk Danmark 5,5 19,4 0,28 12,8 Sibirisk lærk Finland 4,4 27,0 0,16 Sibirisk lærk Island 2,8 26,6 0,11 Sibirisk lærk Norge 3,5 29,2 0,12 7,7 Sibirisk lærk Rusland 0,6 28,3 0,02 4,8 Læderporesvamp Europæisk lærk Litauen 1,2 33,0 0,04 (Trametes Europæisk lærk Norge 1,7 29,5 0,06 1,8 versicolor) Hybridlærk Danmark 1,5 31,5 0,05 2,3 Sibirisk lærk Finland 2,1 27,8 0,08 Sibirisk lærk Island 1,5 27,4 0,06 Sibirisk lærk Norge 1,7 33,4 0,05 2,8 Sibirisk lærk Rusland 1,0 36,3 0,03 3,1 Diskussion Modstandsevne mod svampeangreb Efter laboratorieprøvning som beskrevet klassificeres træ ofte som angivet i Tabel 3. Tabel 3. Klassificering af træ i forhold til svampeangreb, iflg. standarden EN Holdbarhedsklasse Betegnelse Vægttab i forhold til kontrolprøver af fyrresplint (forholdet = x) 1 Meget varig x 0,15 2 Varig 0,15 < x 0,30 3 Moderat varig 0,30 < x 0,60 4 Mindre varig 0,60 < x 0,90 5 Ikke varig x > 0,90 7

8 Det er sædvanligt at foretage klassificeringen på baggrund af den svampeart, der giver de alvorligste angreb. I dette tilfælde vil den varmebehandlede lærk hovedsageligt blive placeret i holdbarhedsklasse 3, erfaringsmæssigt svarende til en holdbarhed i jordkontakt på år. Den danske hybridlærk bliver dog placeret i klasse 4 (5-10 år). Denne grad af holdbarhed svarer til, hvad der kan forventes for ubehandlet kernetræ af lærk. Selv om det kan konstateres, at varmebehandlingen har en effekt, er virkningen altså ikke så stor, at den kan ændre grundlæggende ved beskrivelsen af lærk som en moderat holdbar træart. For Tømmer-Korkhat betragtet alene ser varmebehandlingen dog ud til at have en betydelig effekt, og det varmebehandlede kerneved kan over for denne svamp placeres i holdbarhedsklasse 2. Træarter og vækstforhold Denne lille undersøgelse bekræfter det almindelige indtryk, at tungt og langsomtvokset træ er mere modstandsdygtigt over for svampe end let, hurtigtvokset træ. Når der i tillæg til densitetens indflydelse også kan spores en forskel mellem lærkearterne, kan det meget vel skyldes aldersforskel snarere end genetiske forskelle. Det er almindeligt kendt at indholdet af kernestoffer ikke er så højt i stammens inderste årringe (ungdomsveddet) som længere ude i stammetværsnittet. I den unge danske lærk udgør ungdomsveddet en meget stor del af plankernes tværsnit, mens det ikke er tilfældet for den sibiriske lærk fra Rusland. Derfor er det sandsynligt, at planteafstand, skovbehandling og træernes alder ved hugst spiller en større rolle end den botaniske art af lærk, hvis der skal etableres bevoksninger med varigt ved. Der må dog tages hensyn til arternes vækstrytme, hvor de bedst producerende hybridlærk har en voldsom ungdomsvækst og kan være vanskelige at holde tilbage i bevoksningen, mens den europæiske og sibiriske lærk er mere henholdende i udviklingen. Svampearterne De tre svampearter, der indgår i afprøvningen, har ret forskellig forekomst og økologi: Poria placenta forekommer typisk i træværk med en konstant høj fugtighed. I naturen forekommer denne svamp mest i bjergegne, f.eks. på vindfældede træstammer som ligger på den fugtige jord. Den er ikke fundet i den danske natur, men undertiden i bygninger. Svampen bruges meget ofte i laboratorieundersøgelser af træbeskyttelsesmidler, fordi den er kendt som en aggressiv nedbryder af nåletræ, kerne såvel som splint, samtidigt med at den er meget modstandsdygtig over for kobberholdige midler. Gloeophyllum trabeum (Almindelig Korkhat) er i stand til at klare sig under stærkt vekslende livsvilkår. Den tåler høje temperature og næsten fuldstændig udtørring, hvor den blot går i dvale for at genoptage sin livsvirksomhed, når forholdene atter bliver gunstige. Som skadevolder forekommer den typisk i vinduer og facadebeklædninger, hvor den nedbryder både kerne og splint af nåletræ. Trametes versicolor (Broget Læderporesvamp) kræver mere konstante livsbetingelser end korkhatte, men kravet til fugtighed er dog moderat. I trækonstruktioner forekommer den mest over jord, f.eks. ved samlinger i stolpekonstruktioner, hvor der samler sig vand, eller trædele som ikke kan tørre ud fordi de er overvoksede af vegetation. Svampen nedbryder i naturen helt overvejende løvtræ, men er medtaget her pga. sammenligningen med andre forsøg, jvf. ovenfor. 8

9 Set i relation til anvendelsen af træ repræsenterer P. placenta typisk til en situation hvor træstolper nedgraves i jorden. Korkhat repræsenterer anvendelsen af træ til facadebeklædning og vinduer, mens passende livsbetingelser for Broget Læderporesvamp kan findes i plankeværker, hegn, havelåger o.l. Sammenlignende forsøg i Sverige Ved Sveriges Lantbruksuniversitet i Uppsala er gennemført en lille forsøgsserie med ubehandlede prøver fra de samme træer, som indgår i denne undersøgelse. Der er anvendt samme svampearter og stammer som ved den danske afprøvning. Resultaterne er ikke særligt klare, men generelt fandt man i Sverige en meget højere grad af nedbrydning for Korkhat og Læderporesvamp end i Danmark. I den svenske undersøgelse kunne ikke konstateres nogen sammenhæng mellem nedbrydningsgraden og densitet, alder eller årringsbredde, men der var tendens til, at den danske hybridlærk blev nedbrudt mere end de øvrige arter (Tabel 3). Tabel 3. Resultater fra forsøg med ubehandlede prøver i Sverige. Svamp Træart Land Vægttab ubehandlede prøver Rødlig Kødporesvamp Europæisk lærk Litauen 22.1 (Poria placenta) Europæisk lærk Norge 19,7 Hybridlærk Danmark 31,2 Sibirisk lærk Finland 20,5 Sibirisk lærk Island 26.1 Sibirisk lærk Norge 21,3 Sibirisk lærk Rusland 21,2 Korkhat Europæisk lærk Litauen 22,3 (Gloeophyllum Europæisk lærk Norge 22,2 trabeum) Hybridlærk Danmark 14,8 Sibirisk lærk Finland 12,3 Sibirisk lærk Island 9,1 Sibirisk lærk Norge 18,2 Sibirisk lærk Rusland 14,3 Læderporesvamp Europæisk lærk Litauen 12,3 (Trametes Europæisk lærk Norge 12,3 versicolor) Hybridlærk Danmark 17,6 Sibirisk lærk Finland 13,9 Sibirisk lærk Island 13,2 Sibirisk lærk Norge 12,7 Sibirisk lærk Rusland 14,2 9

10 Ved Lunds Tekniske Universitet gennemførtes tørreforsøg med dele af samme lærkemateriale, med det formål at undersøge deformationerne under tørring. Tørringen gennemførtes med fire temperaturer: 20, 80, 120 og 170 grader C. Efterfølgende blev dette materiale udsat for en EN 133- test, dog kun med svampene Poria placenta og Trametes versicolor. Resultaterne viste, at selv en temperatur på 170 o C kun resulterede i ingen eller en marginal forbedring af modstandsevnen mod svampe. Man skal altså op på så høje temperaturer, at der sker en begyndende nedbrydning (synlig som mørkfarvning) før behandlingen har nogen mærkbar effekt på svampenes livsvilkår. Set i dette lys er de ca. 190 o C, som er brugt i det danske eksperiment, måske i underkanten. Men valget af temperatur er en balance mellem holdbarhed og nedbrydning, idet en temperatur på over 200 o C vil resultere i omfattende mørkfarvning, revnedannelse og tab af styrke. Konklusion Dette eksperiment kan på et spinkelt grundlag bidrage til en sammenligning mellem let nedbrydeligt træ (splintved af fyr og bøg) og mere varigt kerneved (lærk) og samtidigt kan man få et fingerpeg om, hvor meget kerneveddets holdbarhed kan forbedres gennem varmebehandling. Forsøget har understøttet den gældende opfattelse af, hvor varmebehandlet kan/bør anvendes: Der kan konstateres en tydelig effekt af varmebehandling, men effekten er langt størst over for den svamp, som typisk angriber træ over jord (facader, vinduer). Over for den typisk jordboende hvidmuldsvamp Poria placenta er effekten lille eller manglende. Umiddelbart peger resultaterne derfor i retning af, at varmebehandling har størst effekt på træ, der skal anvendes over jord til facadebeklædning eller lignende. Det skal dog understreges, at træ kan angribes af et uhyre stort antal forskellige svampe, og denne undersøgelse repræsenterer kun en meget ringe del af de potentielle skadevoldere. For at få et mere dækkende billede må der indhentes erfaringer fra konstruktioner i praktisk brug, eller etableres egentlige feltforsøg. Sammenligning mellem lærketræet og de ubehandlede kontrolprøver (fyrresplint/bøg) viser, at den store forbedring af levetid fås ved at vælge kernetræ i stedet for en let nedbrydelig træsort. Gevinsten ved kernetræ var dog langt størst over for den svampeart, som typisk angriber træ over jordniveau. Levetiden kan yderligere forbedres ved at varmebehandle kernetræet ved en temperatur nær 200 grader. Varmebehandlingen giver dog ikke nogen drastisk forbedring af egenskaberne i forhold til ubehandlet kernetræ, og man opnår ikke et produkt, som med sikkerhed kan tåle lang tids kontakt med fugtig jord. Referencer Bergstedt, A; Lyck, C. (eds) 2003: Larch wood a literature review. Forest & Landscape Working Papers no ISBN Accessible at: B8EE-49D C702419AFC} Bergstedt, A. (ed.) 2006: The potential of larch wood for exterior use Report from a joint Nordic research project. Forest & Landscape Working Papers no ISBN Accessible at: B8EE-49D C702419AFC} Gambetta, A; Susco, D; Zanuttini, R. 2004: Determination of the natural durability of larch wood (Larix decidua Mill.) from the Western Italian Alps. Holzforschung 58/