Thermische houtbehandeling

Proceskarakterisatie

Het louter thermisch behandelen van hout bij temperaturen tot 260°C (hoge temperatuur) wordt reeds lang toegepast. Het hout dat op deze manier verduurzaamd wordt, kan slechts voor een beperkt aantal toepassingen worden aangewend. De reden hiervoor is voornamelijk de afname van de mechanische eigenschappen.

Een meer recente thermische behandeling van hout (commercieel beschikbaar sinds 2000) is de Plato-technologie; een druk-thermische behandeling (lagere temperatuur). Plato staat voor Providing Lasting Advanced Timber Option. Het proces zet onbehandelde en snelgroeiende zachthoutsoorten (zoals vuren, populier en douglas) om in een chemicaliënvrij product met een aantal eigenschappen die normaal gesproken alleen aan bepaalde hardhoutsoorten kunnen worden toegedicht. Afhankelijk van de houtsoort kan een duurzaamheid van klasse 1 tot 2 worden bereikt.

Het platoniseerproces verloopt als volgt:

Voordroogfase: Indien het vochtgehalte van het hout te hoog is voor de hydro-thermolyse fase (bv. in geval vers gezaagd hout), wordt het voorgedroogd in een conventionele industriële droogoven.
Hydro-thermolyse fase: Het hout wordt onder hoge druk met stoom op een temperatuur van 150° - 180°C gebracht. Hierdoor valt de hemicellulose in het hout uiteen in kleinere reactieve moleculen. Ook wordt de lignine afgebroken tot andere geactiveerde moleculen. Polyolen worden omgezet in aldehyden en bepaalde organische zuren worden gevormd. De reactiviteit van lignine naar het alkyleringsproces is verhoogd. De cellulose blijft intact, maar het hout wordt broos.
Droogfase: Het hout wordt gedroogd in een conventionele industriële droogoven.
Verduurzamingsfase: Het hout wordt opnieuw verhit tot 150° - 190°C, maar nu droog en onder atmosferische druk (geen verhoogde druk). De gevormde aldehyden reageren met de reactieve lignine-moleculen tot niet-polaire cross-gelinkte componenten. Een thermohardende hars wordt gevormd die de cellulosevezels omhult. Er ontstaat een stevige structuur die er nog steeds uitziet als hout, die dezelfde eigenschappen heeft, maar die tevens verduurzaamd is.
Conditioneringsfase: Het vochtgehalte in het hout is gestegen tot een niveau nodig voor productie. Het conditioneren gebeurt in dezelfde oven als deze gebruikt voor het drogen.

Voor elke houtsoort is er een bepaalde temperatuur en druk die moet toegepast worden. Voor bepaalde procédé’s moet rekening gehouden worden met een afname van de contructieve eigenschappen met ca. 15%. Plato-hout is sterk, maar niet buigzaam (broos).

Het druk-thermisch behandelde hout is een verdichte, geplastificeerde vorm van 'normaal' hout; luchtdroog populierenhout als referentiesoort heeft een massavolume tussen 350 en 450 kg/m³, welke door het proces tot 1000 en meer kg/m³ kan worden verdicht. Dergelijke densiteiten, alsook de donkerbruin-zwarte kleur van het hout roept een gelijkenis met tropisch hardhout op, wat gunstig blijkt voor commerciële doeleinden. De nieuwe versies van het Plato-behandeld hout zijn veel lichterbruin van kleur.

Voor- en nadelen

Het belangrijkste milieuvoordeel van thermische houtmodificatie t.o.v. chemische verduurzaming is de afwezigheid van chemische houtverduurzamingsmiddelen tijdens het proces, waardoor deze producten geen emissies naar bodem, grondwater en lucht kunnen veroorzaken of als productafval/slib eindigen.

Een belangrijk milieunadeel is de zeer hoge energie-input per m³ eindproduct nodig om het hout te verdichten; voor de productie van Plato-hout is energie (stoom, elektriciteit) nodig. Om dit energieverbruik te reduceren, wordt bv. de installatie goed geïsoleerd.

Een 2de belangrijk milieunadeel is de vorming van organische zuren. Deze zuren zijn terug te vinden in het afvalwater dat wordt gevormd tijdens de hydro-thermolyse fase (condensaat van stoom) en de droog- en conditioneringsfase (houtvocht). Dit afvalwater (ongeveer 30°c) moet afgekoeld worden, wat eveneens energie vergt. Het afvalwater kan gezuiverd worden met een biologische zuivering.

Het hout dat voor het Plato-proces wordt aangewend is meestal afkomstig uit Zuid-Amerika waardoor het energieverbruik voor het transport zeker ook te vernoemen valt.

Perspectieven

Plato-hout is mede door zijn broosheid, slechts geschikt voor enkele niche-toepassingen. Plato-hout wordt gebruikt voor de productie van tuinmeubelen, hekken, (venster) kozijnen, deuren, … Plato-hout Vuren kan gebruikt worden voor projecten in de grond-, weg- en waterbouw sector, zoals geluidsschermen, lichte damwandconstructies en beschoeiingsschotten.

De Plato-technologie is commercieel beschikbaar sinds 2000, maar de toepassing ervan blijft beperkt. Door de verschillende faillisementen van het betrokken bedrijf (Plato International BV) in het verleden, werden de kosten op de aandeelhouders verhaald. Er zijn bijgevolg geen investeringskosten meer waardoor het Plato-proces nu rendabel is geworden.

Opmerking:

Naast Plato-hout bestaan er nog andere thermisch gemodificeerde houtproducten, zoals Thermowood, Stelacwood, Bois perduré, Bois Rétifié.